中学校园网-电子考场设计方案.doc

正达方案：中学校园网电子考场设计方案中学校园网电子考场设计方案1.校园网推进教育信息化科技的飞速发展，造就了IT产业的繁荣，把人类带入一个崭新的信息时代。随着交通、通讯、通信的发展壮大，人类交流情感频率变高、互通信息数量增大，规律由于信息的复杂化、多量化而变化频率快、变化周期短难于把握。这一时代，信息这一很抽象的概念被赋予了丰富的内容，各行各业、各门各类，人们接触的一切都成为信息源。零散无序的信息源的搜集、整理、分类、汇总，再经分析、提炼、包装成为结构化的高值信息，这一繁琐的工作，在高能电子设备参与下，变得简捷而且生动有趣。因此，在信息时代，高效高能的电子设备，是信息及时、准确获取的基石。 正是由于有了中国基础教育信息化成为教育发展的重要阶段这个背景，在研究校园网发展的基础上，从网络技术和校园网的本质功能出发，对校园网进行了重新定位，提出了校园网建设的新理念，并在此基础上推出了“校园网整体解决方案”，全面阐述了对未来“数字化校园”的构想。1.1 校园网的定义校园网的发展虽只是近几年的事情，但其概念却已几经革新了。开始阶段，校园网的概念是以硬件集成为主，那时的校园网只是一个硬件平台；到了第二阶段，在有了一定的硬件基础之后，人们又提出了以教学应用软件集成为主的“软件建网”的校园网概念，这也是当今大多数校园网所采用的模式；但随着认识和实践的进一步深入，越来越多的人发现，硬件加软件的模式还远不能发挥出校园网的优势，校园网应该建构在全新的教育模式之上，而不应依附于传统的教学模式。这样，第三代校园网的概念便应运而生了，那就是：硬件+软件+现代教育及管理模式。针对以往人们对校园网认识的误区，我们应该对校园网进行重新定位。1.2 三代校园网具有以下四个关键特征：*校园网是以网络技术为基础的学校信息化集成应用系统。 *校园网以信息装置的互联运行为技术支持，以学校应用软件和教育资源为核心，以建构现代教育模式为目的。 *校园网要为学校信息化提供全方位的服务，包括教育教学、教育管理、教育研究、日常办公、信息交流和通讯等。 *校园网建设是对学校的未来进行重新设计。1.3 第三代校园网的结构第三代校园网的结构可从横向和纵向分别予以剖析： 纵向结构：由现代教育模式、学校应用软件和教育资源、硬件架构构成； 横向结构：由校园网基础网、子网、专网、全网构成。 其中，校园网基础网是指能够简单地实现学校的管理、教学、信息交流等功能的校园网。由“硬件网络+校园网操作系统+现代教育模式”构成。校园网子网是指配备某方面学校应用软件，专门为满足学校单一方面功能需求而建立的，但又不具备校园网操作系统全方位功能的局部网络。校园网专网就是“子网+基础网，它是专门为满足校园某一方面业务需要，具有至少一个业务应用软件支撑，同时具有资源共享、远程数据交换和业务指向功能的校园网。校园网全网就是“校园网操作系统+备课、教学、学习、管理、远程教育5个专网”，能够实现学校在网上全面深入地进行管理、备课、教学、学习及远程教育等的校园网。1.4 校园网建设的核心理念通过上述认识，可以看出，校园网建设实际上就是对学校的未来进行重新设计。其目的是探索、建构和应用现代教育模式。校园网建设过程中应该遵循以下核心理念：*两个基础论：在学校发展中，除了现有的传统物质基础设施之外，随着学校信息化的深入发展，其信息化建设、信息资源的挖掘应该成为第二个基础设施。因为“信息资源已经成为与物质资源同等重要的资源”。*系统变革论：校园网的建设除了带来教学手段现代化之外，更重要的是为学校带来管理模式、教学模式和信息交流模式的改变，系统地促进学校的信息化和现代化。 *开放论：教育应该开放，这是教育本身的要求。互联网提供了教育可以更加开放的手段，校园网应该向学校、家庭、教育主管部门和互联网开放。*合理集成论：校园网建设一般要求硬件、软件和现代教育模式的合理集成。也包括“路”校园网的硬件网络系统、“车”校园网上的应用系统、“货”应用系统上装载的基础数据和“驾驶员校园网的使用人员的合理配合。 2. 第三代校园网整体解决方案基于“第三代校园网”的理念，校园网的中心设计思想为“三网合一，互联互动，强力支撑”。所谓“三网合一”，指通过校园网操作系统，为校园网提供一种公共的接口，实现与上级教育主管部门、与中国教育资源网、与社会及学生家庭的信息共享和流动，即校园网、社会教育资源网、教育行政信息网的三网合一。通过三网互联，一方面满足了学校与互联网、教育局、学生家庭之间联系的需要。同时在校园网操作系统的管理下，校园网的功能也得到了很大的加强，可以很好地建构起信息通道，并为各种相关软件提供良好、开放的应用环境，这有利于把各种软件产生的信息进行加工、存储、共享和交流。并且能够实现学校无纸化办公和通讯，全校的工作人员可以通过Email和其他形式协作交流信息、研讨问题、分享思想。可以对业务管理、教学、备课、学习、远程教育等全系列的教育软件进行有力的支持。一个环境，一个校园有一个生存空间；一个时代，一个校园有一个生存方式。21世纪学校教育模式的新体系要求把社会教育、学校教育和家庭教育进行重新组合。我们说：信息技术是解决信息时代教育问题的基本根据，教育信息化将促使优秀的学校更上一层楼，进一步扩大其影响力。同时也为后进学校提供了发展甚至超越先进学校的机遇。网络信息技术的应用，能够引起目前教育系统的重组和社会资源的重新分配，当网络信息技术与学校教育方式相结合的时候，就形成了别具特色的校园网。校园网作为教育信息化和教学方式改良的重要基础，在学校的教学工作中发挥着日益重要的作用，因此学校应加强网络信息技术的应用，建立起自己的校园网络体系。随着网络产品的普及化，其价格也日趋合理，使得网络走入校园可以成为现实，那么现在各学校如何认识校园网，如何根据实际需求，建立起自己的校园网络，做到“经济”、“够用”、“好用”，充分发挥校园网的作用，就成为摆在教育工作者面前的一个课题。同时，信息化的市场也对校园内部管理模式和教育方式提出要求。3. 电子考场的应运而生3.1 网络音视频教学评估在最近的一段时间里，新一轮教育体制改革正在全国各地如火如荼的进行着，很多适合新型教育模式的新理念和新思路正在被越来越多的人接受并采用，如何提高课堂效率、整合教育资源、提高师生之间、生生之间的交互，共享教育资源、改善行政督察管理，是所有学校急待解决的问题，基于以上要求，可将每个教室和相关部门进行可视化管理和监看，将教学现场作为最佳教育资源。3.2 电子考场普通高等学校招生全国统一考试是当前国家选拔人才的重要手段。自创立以来，已为社会选拔、培养了数以万计的各类专门人才。招生考试制度也在改革中不断得以完善，考试管理质量和社会效益不断提高，积极维护公正、公平的竞争环境，促进择优机制的形成，已经成为招生工作遵循的基本原则和工作方针。 随着现代社会信息技术的飞速发展，高科技在招生考试领域的应用越来越广泛。数码摄像、光电读卡、网上录取，科学技术为考务管理提供了高效率，同时创造了招生工作更加公平、公正的竞争环境。然而，近几年，各类考试考生的违纪舞弊行为已经逐步走向隐蔽化，舞弊手段的科技程度也越来越高。随着人们法制意识的普及，考生维护自身权益和考务人员依法治考的自觉性日益增强，对违纪舞弊的有效取证，摆上了招生管理的重要工作议程。因舞弊证据的可信性问题，有的已经诉诸法律。由于现行考务管理对舞弊不能获得足够的证据，招生管理部门败诉的案子也已有发生。面对严峻的形势，在教育部召开的全国教育统一考试考风考纪电视电话会议上，吕福源副部长指出，今后各地招生考试机构要在地方教育行政部门的领导和支持下，加快建设全国统一考试的规范化考点和规范化考场，积极利用现代化的硬件手段来强化对考场的监管能力，逐步实现用现代化技术手段对考试实施全过程管理。2000年广东电白和湖南嘉禾高考舞弊案为世人敲响了警钟，两起事件都是利用高科技手段，有组织、有预谋、有策划的集团舞弊。在总结教训的时候，人们发现在目前形势下，现行工作规章对考试管理过程缺乏有效的监督和实时监控。鉴于此种情况，我们必须拿出一套基于学校已有的数字校园网的综合电子考场的解决方案。3.3 用户需求分析（1）根据学校的需要，需在所有的教室建立包含音视频信息采集点（2）在整个学校内部网络中的情况监看，存储，异地点播及网络广播（3）作为网络中心的集中管理和校长室等特殊授权部门的网络点播和控制 (4) 建立日常教学活动的音视频监看、存储和夜间及节假日的特殊时间的监控3.4 系统组成(基于内部网络和公用网络)（1）摄像机（2）云台(可选) （3）逻辑电源变换器（4）报警装置（5）大容量存储设备（6）中央监控软件（7）中央监控管理计算机（9）电视墙（投影机）各信息采集点由摄像机、云台(可选)、逻辑电源变换器、报警装置（根据需求选定）组成，每个点采集到的数据除了可以在小范围内部予以保存外还可以根据需要及时将信息以数字方式传送到网络中心进行集中管理。信息处理中心是由高性能的服务器（根据用户需求配置）和中央监控软件组成，能够实现多路音视频的选择、切换，多路音视频的实时显示，云台控制，报警显示，报警联动和多路音视频实时存储、回放等功能，同时可利用公共网络与其他学校和上级部门进行信息的共享和远程监看3.5 系统功能（1） 用户可直接实时查看每台摄象机所对应的场景，可选1幅、4幅、9幅图像显示，用户可对本地和异地所有考场的音视频进行切换。（2） 如果配备了云台和云台解码器，用户可以用鼠标点击的方式，控制与各摄像机所联接的云台，做上、下、左、右等方位的运动。（3） 通过各个采集点的报警装置，报警信息随时显示在中央监控系统软件的界面上，直到管理员教师对该报警事件做出处理。由报警信息自动触发摄像机启动录像，形成报警联动功能。设备可通过网络进行远端传输，将情况向上级教育机构报告。（4） 在外部网络允许的情况下，实现电子考场的远程管理和监视，即可同时实现校园内部和外部授权部门的同时点播和数据保存（5） 对于已经存储的音视频录像，用户可任意选择其中之一，进行回放。可检索历史资料，具有图像打印、资料备份等功能，用户还可以自己设定录像的策略，包括在每月某天的某一时间自动录制，自动停止。可利用功能强大的第三方软件进行分割与合成，从而编辑成可直接进行广播的节目。（6） 系统对各信息采集点的情况，进行统一管理，音视频集中存储，具备有效的安全管理措施，可通过授权指定管理和点播某一特定的摄像机。软件提供导播功能，可将网络中任意摄像机采集的音视频作为广播源创建一个频道，其他所有网络中计算机都可以切入该频道观看广播源提供的内容。（7） 设备具有联网功能，并能与任何满足TCP/IP协议的采集设备和其他网络设备兼容，以满足远程点播与管理需要，满足升级扩展。例如可通过摄像机提供的通用外接触发设备来根据触发条件随时启动摄像机工作。稳定性：系统的稳定性在电子考场实现的过程中占据了重要的地位，所有的音视频数据和报警信息都要通过这一系统来完成，我们在方案设计阶段应该充分考虑这一系统要求，通过选购成熟稳定的产品、严格规范的施工过程和科学的管理体系来对整个系统的稳定性进行保证。易维护性：一个系统的易维护性是系统的一项非常重要的指标，对于一个较大的系统，统一的规划，结构化的设计，设备、器材、软件尽可能统一采购，统一管理，选择合格的供应厂家是保证系统易维护性的关键。综合性：根据用户的实际要求，该系统可能在多平台上运行，学校各部门的机器配置现状也不尽相同，要求实现的网络音视频点播、传输、报警等系统也需要利用已有的和新建的计算机网络平台并作适当的调整。可扩展性：该系统需求也是逐步完善的，这就要求系统的设计要留有充分的可扩展余地，在需要对系统进行扩充或升级时可以方便地完成。4设备选型原则4.1 基于IP摄像机的交互系统的特点根据对用户需求的分析，结合用户可能存在的多种网络环境实际情况，我们推荐使用正达集团自主知识产权的网络数字摄像机进行网络音视频采集、传输、报警、录像的方案从而实现电子考场的全部功能要求； 网络数字摄像机为正达集团自主研发的高科技网络产品，该产品的软件，硬件均拥有自主知识产权，保密性好，可以直接利用综合布线在校园网中进行图像传输和利用公网进行广域传输，内部集成有拾音器，具有报警信号传感器的输入接口和连动报警输出接口，可以外接两路报警信号传感器和一路报警连动设备。网络数字音视频交互系统由数字摄像机、中央服务器、中央服务软件、终端查看计算机和终端软件组成，在任意被授权的计算机上，可同时完成现场查看、云台/镜头姿态控制和现场实时数字录像及录象的回放。终端软件控制界面如下：4.2 IP数字摄象机的优势4.2.1系统先进，功能强大。利用综合布线网络和广域公众网络进行局域网和广域网的图像传输，并进行实时监控。系统所需的前端设备少，连线简洁；后端仅需一套软件系统即可。网络数字摄像机集成了图象声音采集模块、图象声音处理模块、图象声音压缩模块和以太网控制器的功能，将图像转换为基于TCP/IP标准的数据包，使摄像机所摄的画面通过以太网接口直接传送到网络上。通过网络即可远端查看画面、声音。网络数字摄像机采用了最先进的图象声音传感器技术、图象声音处理技术、图象声音压缩技术、数据加密技术和网络传输技术，具有强大的功能。内置的系统软件能实现真正的即插即用，使用户免去了复杂的网络配置；内置的I/O端口和通讯口便于扩充外部周边设备如：全方位云台，三可变镜头和其它自定义控制设备等，提供2路报警输入接口、1路报警输出接口、一路RS232接口，可连接各种报警传感器、联动报警设备和其他扩展控制设备。4.2.2 性能价格比好所需设备极其简单，系统的控制全由后端的软件系统实现，省去了传统模拟系统中的大量设备，如昂贵的矩阵、画面分割器、切换器、视频转网络的主机等。由于图像的传输通过综合布线网络，省去了大量的视频同轴电缆，降低了费用。在传统的模拟音视频交互系统中需要敷设大量同轴电缆，这对于施工和维护都将带来困难，传统的模拟音视频交互系统的大量故障都是由于线路的原因造成的。而采用网络数字摄像机进行音视频交互，所用的线缆为标准的计算机网络信息线路，可以为光缆或双绞线，网络数字摄像机只要插入标准的信息座即可以正常工作，标准的信息座除了可以连接网络数字摄像机外，还可以连接其他的网络设备，这样就可以在整个系统采用综合布线实现终端、计算机网络系统、报警系统、电话系统等几乎所有信息系统的布线问题。4.2.3 可扩展及延伸性好信息采集点的增加和减少灵活方便，当需要增加采集点，控制主机时，只需要通过现有网络增加一台摄像机或PC机即可，而不需要对现有布线系统做任何改动。由于增加和减少信息点不需要重新敷设电缆，只需要将网络数字摄像机连接到标准的信息座，并进行相应的软件设置即可，这样就可以非常方便地进行系统变动。4.2.4 数字化信息便于传输、储存和处理采用网络数字摄像机进行音视频信息交互，使整个系统的信息完全数字化，用户可以在网络的任何地方对任何采集点进行查看（只要有查看的权限），可以将查看到的采集点信息进行数字录像，可以对录像信息进行检索编辑处理等。4.2.5 可靠性高主要设备网络数字摄像机采用了嵌入式实时操作系统，所需设备简单，功能一体化，而图像的传输是通过综合布线网络实现的，系统的可靠性是相当高的4.2.6 安全性好系统设置了不同等级的使用者权限，仅有最高级权限的用户才可对整个系统进行设置或更改。没有权限的用户是接收不到图像的。图像数据的存储是专有的格式。4.3 网络监控方案与其他方案比较对比内容网络摄像机模拟监控系统系统配置计算机完成全部监控任务，设备简洁，可靠性高由监视器、录象机、视频转换器、画面分割器、矩阵控制器等组成。设备繁琐，可靠性低系统安装只需在计算机上安装软件，再连好网络摄象机即可。任何操作事情只需轻轻一按要经过很多培训才可操作众多的电器设备管理可实现无人值守需多人值守信息存储数字信息模拟信号传输可以在任何数字网络上传输单一传输方式录制方式自动设置各种录制方式：定时录制、报警触发录制等单一机械录制方式录制内容有情况录，无情况则不录录制大量无用信息定时更换录象带存储介质大容量硬盘自动循环存储定时更换录象带介质管理光盘永久保存录象带使用及耗费巨大检索多级随机检索，可根据文件类型、发生时间：年月日时分秒无目标地顺序查找录象带及摄象机编号等快速找到所需的图象信息回放可单帧回放和连续回放录象带顺序回放编辑 可对每一帧画面进行各种处理：最大程度还原，打印等 不能修复、打印、编辑访问记录自动记录所有访问系统的人、时间及警报事件无任何日志警报系统自动报警设置，可接入多路警报信号输入，多路控制信号输出 只能录制报警后内容 相对于传统的闭路电视监控系统：无须同轴电缆、无须庞大的视频分配器；软件实现NxN多对多（即多个观察员可同时看多个镜头画面）；安装所需设备少，工程成本大幅降低（整个安装过程就是架设摄像机和在PC机上安装系统管理软件），大幅减少线材；充分利用网络资源，走宽带网络图像传输非常廉价，增强了信号传输范围的灵活性，可直接实现局域网内和通过广域网进行音视频的传输和交互，软件升级可以通过在线方式进行。这些是传统的闭路电视监控系统无法比拟的。附对比表：相对于当前使用PC机监控系统：网络数字摄像机为功能一体化产品，现场无需PC机，无需软件维护；无须机房，可以避免因断电、病毒等原因所造成的死机、重新启动和根本无法监控的缺陷。这些是基于PC的交互系统无法比拟的。 5系统的网络结构根据学校的建筑特点和要求，这里我们拿一个具体实施办法，考虑到在施工过程中涉及很多变数，我们仅提供一个相对简单的网络综合布线方案作为参考。假设工程当中我们为80个班级均安装一台IP摄象机，在网络中心进行集中的管理，还必须计算在信息点布置中要为各班级预留一个信息点为计算机使用，同时把各办公室按两个PC信息点进行计算，在该建筑中最少应该有80*2+60约200个点，可考虑在整个楼宇中分布安装多台24口的交换机，最终通过光纤会聚到网络中心的核心千兆交换机。其中电子考场涉及到的80台摄象机必须尽可能平均分布在各楼层的多个二级交换机上，从而最大程度上的利用带宽和减轻网络核心设备的负载。建议作为特殊管理的网络中心和校长室的计算机可以达到 P42.4、512M、独立显卡的配置以保证最低的4路监看及录象功能。在实际的工程中，IP摄象机的地位