視頻監(jiān)控在標準化考場的應用及擴展功能探討

范少芬

摘 要： 視頻監(jiān)控是網(wǎng)上巡查系統(tǒng)和視頻指揮系統(tǒng)應用中的關鍵技術，系統(tǒng)的實現(xiàn)由前端、傳輸/顯示、顯示/控制三個部分組成。系統(tǒng)可通過高清網(wǎng)絡攝像機對考試全過程進行實時監(jiān)控，通過對音視頻進行存儲，可對錄像進行檢索、回放和備份。該套系統(tǒng)建成之后還可擴展到日常教學、校園安防監(jiān)控系統(tǒng)和舞弊行為智能分析系統(tǒng)等應用。

關鍵詞： 視頻監(jiān)控； 標準化考場； 高清網(wǎng)絡攝像機； 網(wǎng)上巡查系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）09-24-03

Abstract： Online patrol system and video control system in standardized examination classroom are comprehensive examination application systems based on network video monitoring technology. The system is composed of three sections which are front-end， transmission/storage， display and control. The system can real-time monitor the examination classroom via high quality IP cameras， the video and audio of the cameras can be stored， retrieved， playback and backup. As an application extension， the system can also be used in the daily teaching work system， school security monitor system and intelligent analysis system of fraud behavior.

Key words： video surveillance； standardized examination classroom； high quality IP camera； online patrol system

0 引言

高清視頻監(jiān)控的應用從常規(guī)的安防業(yè)務逐步擴展到支持決策的智能系統(tǒng)，廣泛地應用于學校、醫(yī)院、交通、金融、航空航天等各行各業(yè)，其具有網(wǎng)絡傳輸、數(shù)字信號、高分辨率和人工智能等特點。模擬、標清的閉路電視技術逐步被淘汰。為加強國家考試的管理水平，維護國家考試的權威性、公平公正和嚴肅性，我校進行了標準化考場的建設。標準化考場平臺主要包括考生身份驗證、網(wǎng)上巡查、考試業(yè)務管理、視頻指揮、作弊防控五大系統(tǒng)[1]。高清視頻監(jiān)控是網(wǎng)上巡查系統(tǒng)和視頻指揮系統(tǒng)的關鍵技術。

在標準化考場系統(tǒng)中，在考場中安裝攝像頭進行實時監(jiān)控并開啟全程錄像，并在考場醒目位置張貼“全程監(jiān)控”的告示，這樣可對考生和監(jiān)考人員起到威懾、提醒和事先預防的效果。在考試過程中，通過查看考場的實時監(jiān)控畫面和網(wǎng)上巡邏，可對監(jiān)考人員和考生進行現(xiàn)場監(jiān)督，對作弊行為能夠及時的發(fā)現(xiàn)和干預，起到事中控制的效果。考試結束后，對于考試過程中一些可疑的行為，可通過查找和回放考場錄像進行取證，起到事后取證的作用[1]。

1 標準化考場系統(tǒng)

1.1 標準化考場系統(tǒng)架構

標準化考場教室配置高清網(wǎng)絡攝像機、拾音器、同步計時電波鐘、無線信號屏蔽儀等設備，通過高清網(wǎng)絡攝像機及拾音器完成標準化考場音視頻信號的采集，經(jīng)學校網(wǎng)絡系統(tǒng)傳輸至后端服務器解碼到大屏顯示，同時采用專業(yè)網(wǎng)絡存儲設備對視頻進行錄像備份，其系統(tǒng)架構圖如圖1所示。其中，小教室（100座內）配置2個高清網(wǎng)絡攝像機面向學生，1個高清網(wǎng)絡攝像機面向教師；大教室（100-200座）配置4個攝像機面向學生，1個攝像機面向教師。

網(wǎng)上巡查系統(tǒng)和視頻指揮系統(tǒng)就是依托視頻監(jiān)控技術建立起來的網(wǎng)上監(jiān)考和指揮系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集/音視頻編碼、傳輸/存儲和解碼/顯示等部分組成。根據(jù)《安全防范工程技術規(guī)范》（GB 50348-2004），整個音視頻的信息鏈由以下三個部分組成[2]。

⑴ 前端設備：通過安裝高清網(wǎng)絡攝像機采集考場的實時畫面，安裝拾音器采集考場的聲音信號。每個考場安裝2-4個攝像機面向學生，1個攝像機面向教師。所有監(jiān)控點使用的攝像機均為1080P分辨率的高清網(wǎng)絡攝像頭，圖像碼流設備為2Mb/s，幀率為30f/s。所有攝像機均可進行局部電子放大，使用該功能可在需要的時候提供更多的現(xiàn)場細節(jié)，同時1080p分辨率又能局部放大的同時保證其畫面的清晰度。調整面向學生的攝像頭的角度，確保整個考場無死角。對于攝像頭的命名采用“考區(qū)”+“考場名”，如：競秀北樓102，并且在實時視頻畫面中添加的字幕跟攝像頭的命名保持一致，以方便后期維護和查詢。

⑵ 傳輸和存儲：通過三層交換機接入前端設備和后端存儲服務器；項目的存儲架構為分布式和集中存儲相結合的方式，存儲設備包括網(wǎng)絡視頻錄像機（Network video Recorder，NVR）和IP-SAN。在前端攝像機匯聚的地方接入一個網(wǎng)路視頻錄像機（NVR），用來保存前端攝像頭的本地錄像。配置IP-SAN以保存全網(wǎng)的數(shù)據(jù)/錄像文件，進行集中存儲。采用IP-SAN磁盤陣列的海量視頻存儲架構和RAID5技術，可對視頻進行檢索，對錄像進行備份下載等。我校標準化考場此次建設共有62間，216個監(jiān)控點，按碼流配置2Mb/s，能滿足至少30天存儲不覆蓋，需要存儲空間：216路攝像頭×30天×24小時×60分×60秒×2Mb/s，約134TB。計算存儲容量還需要考慮硬盤格式化損失及RAID5和備份盤的容量，因此實際存儲規(guī)劃至少要200TB。endprint

⑶ 顯示/控制：將前端系統(tǒng)所采集和傳輸過來的視頻、音頻、報警等數(shù)據(jù)顯示出來并做好相應控制。主要設備是：大屏顯示系統(tǒng)、矩陣控制系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、電視墻服務器、巡查管理平臺。我校大屏采用P2.0表貼全彩，共3.84×2.24=8.7m2 ，分辨率為250000。網(wǎng)絡監(jiān)控建有一套polycom視頻會議系統(tǒng)，可作為考場視頻指揮系統(tǒng)，支持上級級聯(lián)和會議調度。

視頻監(jiān)控管理平臺包括音視頻管理、前端設備管理、用戶權限管理和系統(tǒng)配置管理等，具備實時監(jiān)控，前端設備局部放大，存儲管理、報警聯(lián)動、用戶權限管理、遠程控制，以及視頻錄像查詢、回放和備份等功能。視頻監(jiān)控管理平臺客戶端可對攝像頭，報警，錄像策略，輪巡計劃等進行設置，并可監(jiān)控考場的實時動態(tài)。在用戶權限管理方面，可對用戶分組，并對不同組的用戶可分配不同的管理權限。

1.2 標準化考場網(wǎng)絡拓撲圖

系統(tǒng)網(wǎng)絡采用星形拓撲結構，分為核心層和接入層，核心交換機配置雙主控，雙電源，接入交換機配置千兆三層可網(wǎng)管交換機。我校標準化考場系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構如圖2所示。

1.3 主要技術參數(shù)

標準化考場系統(tǒng)中視頻監(jiān)控相關設備及平臺的技術參數(shù)如下。

⑴ 攝像機：分辨率為1920×1080P，實時幀率可達30fps，支持H.264、MJpeg編碼，支持音頻編碼，符合Onvif標準、GB28181協(xié)議；支持TCP/IP[3]協(xié)議。支持紅外，云臺可控。不低于IP67防塵防水等級。

⑵ 網(wǎng)絡存儲：可存儲網(wǎng)絡音視頻碼流，支持IPSAN和NVR工作模式，支持RAID 1、5、6、10。支持TCP/IP協(xié)議。

⑶ 常態(tài)化錄播軟件：支持實時視頻上墻，支持解碼設備的管理和控制；支持視頻存儲、檢索、回放和下載；平臺支持B/S和C/S客戶端，支持500個攝像機接入。支持Onvif標準協(xié)議接入設備，支持SDK方式集成設備。

2 視頻監(jiān)控技術在標準化考場系統(tǒng)中的擴展功能探討

2.1 網(wǎng)上巡查系統(tǒng)可應用于日常教學

該功能的實現(xiàn)，需要再配置相關的多媒體教學軟件。眾所周知，網(wǎng)上巡查系統(tǒng)建設的重點之一就是學校考場監(jiān)控系統(tǒng)的建設，通過配置相關多媒體教學軟件，使系統(tǒng)在滿足標準化考場應用的同時又能為學校日常教學所用，使其成為多媒體教學平臺。合理、充分的利用了現(xiàn)有資源，并使其發(fā)揮更大的用途。

通過配置相關多媒體教學軟件，在日常教學過程中，用戶可通過遠程訪問查看教室的實時圖像并對教室進行24小時錄像。學校領導可隨時通過視頻錄像對相關老師的教學質量和學生的學習情況進行考察和評估。

學校可以使用該系統(tǒng)進行日常教學活動的課件錄制、直播以及課堂教學資源的積累，這些資源供學生課后點播溫習課堂重點。特別是對示范教學、教學評估、資源點播以及結合日常教學管理的模式進行巡查系統(tǒng)功能的充分擴展，使網(wǎng)上巡查系統(tǒng)在教學模式下就是一個全面的多媒體資源教學系統(tǒng)，系統(tǒng)的利用價值更高。

2.2 教室監(jiān)控可并入校園安防監(jiān)控系統(tǒng)

教室視頻監(jiān)控是校園安防監(jiān)控不可或缺的一部分，需對教室的盜竊及安全事件進行實時監(jiān)控。為了避免重復建設，實現(xiàn)資源共享，本次建設的巡查監(jiān)控系統(tǒng)可并入校園安防監(jiān)控系統(tǒng)。通過統(tǒng)一的校園安防監(jiān)控平臺，可對教室的攝像機進行實時監(jiān)控，視頻和音頻經(jīng)網(wǎng)絡傳輸后存儲到存儲服務器中，并可對錄像文件進行檢索、回放和下載備份等。

2.3 舞弊行為智能分析系統(tǒng)

可以在省級巡查中心配置一套舞弊行為智能分析軟件，對可疑考場的錄像文件進行智能分析，從錄像文件視頻畫面中自動分析發(fā)現(xiàn)舞弊現(xiàn)象。這不但能提高監(jiān)考的準確性、公正性、實時性，而且能大幅度降低工作人員逐個畫面進行查找的工作量，節(jié)省大量的人力物力財力，給廣大考生一個公平無私的考試環(huán)境。

智能視頻（Intelligent Video）技術源自計算機視覺（Computer Vision）與人工智能（Artificial Intelligent）的研究，通過在不同的場景中設置不同的報警規(guī)則，選定所需要跟蹤和分析的目標，系統(tǒng)可自動持續(xù)跟蹤目標并對其分析。一旦目標在特定的場景中出現(xiàn)了違反預定規(guī)則的行為，系統(tǒng)將彈出報警提示框并發(fā)出報警鈴，用戶可通過系統(tǒng)報警提示框了解具體的報警事情，經(jīng)分析后采取相關措施[4]。

智能視頻系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于可將眾多繁瑣的任務交給機器，最大限度的使用機器的智能分析功能，將人從這些枯燥的任務中解脫出來。如“盯屏幕”和快速查找相關錄像等任務[4]。因此，該系統(tǒng)可給我們的工作帶來極大的便利。

3 結束語

標準化考場系統(tǒng)的實施對維護國家考試的權威性、公平公正和嚴肅性起到了積極的作用。自標準化考場系統(tǒng)在我校啟用以來，學校考風考紀明顯提升。視頻監(jiān)控是標準化考場系統(tǒng)中的關鍵技術，視頻監(jiān)控的整個信息鏈貫穿標準化考場系統(tǒng)，即：音視頻采集、傳輸、存儲、顯示和控制。該系統(tǒng)在高校還可擴展至優(yōu)質課堂、資源點播等日常教學、校園安防監(jiān)控系統(tǒng)和舞弊行為智能分析等應用，為學校信息化建設提供了良好的平臺基礎。

參考文獻（References）：

[1] 秦道祥.視頻監(jiān)控技術在標準化考點網(wǎng)上巡查系統(tǒng)中的應用[J].

微型機與應用，2014.33（13）：90-92

[2] GB 50348-2004.安全防范工程技術規(guī)范[S]，2004.

[3] Liu K， Mu Z C， Wang Z. High performance speech

compression system[J].Journal of University of Science and Technology Beijing： English Edition，2001.3：112-114

[4] 李勝廣，譚林，孫健，李莉.基于物聯(lián)網(wǎng)理念的公安監(jiān)所智能視

頻監(jiān)控[J].警察技術，2015.3：48-51endprint