e灵通电子监考方案.doc

目 录第一章 电子监考系统需求分析31.1 电子监考系统概述31.1.1 教育行业期待电子监考系统的推出31.1.2 “天地伟业”系列电子监考系统概述31.2 电子监考系统设计前提41.2.1 考场的相对集中性41.2.2 区域的分散性41.3 电子监考系统设计依据51.3.1 国家标准51.3.2 产品标准5第二章 电子监考系统设计思路72.1 电子监考系统设计目标72.2 市电子监考系统设计的五项原则7第三章 电子监考系统方案设计103.1 电子监考系统需求103.2 技术实现手段103.2.1 全数字化智能监看系统103.2.2 智能化前端摄像系统113.2.3 网络化控制系统123.2.4 分布式录像系统123.3 电子监考系统主要功能概述133.4 多媒体教学系统主要功能概述143.5 天地伟业系列电子监考及多媒体教学系统解决的问题163.5.1 图像的压缩格式、传输163.5.2 数据资料的双备份163.5.3 高配置的“e灵通”终端设备173.5.4 红外功能的优势173.5.5 图像防伪处理的优势173.5.6 对多种媒体的支持183.5.7 对服务器的低要求、低压力183.5.8 系统的安全性183.5.9 系统的兼容性、扩展性和升级能力193.5.10 独特的校长广播功能193.6 产品选型203.6.1 前端摄像设备203.6.2 多媒体教学终端213.6.3 主控服务器243.6.4 媒体源服务器30设备列表32第一章 电子监考系统需求分析1.1 电子监考系统概述1.1.1 教育行业期待电子监考系统的推出随着我国教育改革的不断深入，电子技术与计算机网络技术的不断发展，传统的监考模式也悄然发生了变革；同时，目前某些地区的考场也大多存在着监督能力不足的现实情况，在种情况下，众多教育行业用户提出了能否利用当代的电子技术和记录手段对考场进行监督的要求。针对以上需要，天地伟业公司推出了“天地伟业”系列电子监考产品，该产品采用以电子监考为主，人工监考为辅的新型监考方式。现代化电子监考方式与传统监考方式相比较，具有真实、公平、公正、实时录像备份、事后快速查询、无人为因素干扰等优点，是社会公平竞争的必然趋势，是国家教育发展的必然要求。结合我国地域发展不平衡的客观现实情况，针对网络环境各不相同的学校用户，我公司利用现有的音视频通讯技术和计算机技术开发设计了“天地伟业”电子监考系列产品，该产品系列采用世界上最先进的网络技术和基于MPEG4算法的视频压缩技术，具有图像清晰、分辨率高、实时监控、同步备份、事后查询、系统稳定的特点。1.1.2 “天地伟业”系列电子监考系统概述我公司根据教育教学市场的要求，以本公司的强大技术实力和多年在教育教学系统中的经验，特别开发出具备技术先进、集成度高、操作方便、维护简单、布线容易、施工简单等特点的最新产品，“天地伟业”系列电子监考产品全部操作采用计算机界面控制，并具有录像机记录功能，同步副控点可跨学校、跨区、跨市、跨省设置，能够适应校方的不同要求。电子监考系统是音视频技术与现代教学管理思想的完美结合，运用先进的音视频传输处理及控制技术，提高学校的管理水平。天地伟业公司自主研发、生产的电子监考系统包括控制软件包、数字硬盘录像机、多功能教学终端机、前端设备（摄像机、解码器、云台等）等，整个系统软件采用标准化、人性化设计，操作者无须进行专业培训，用鼠标可以轻易实现对系统进行控制，系统可接驳多级分控单元（校长室、教务处、保卫处、电子监考联网控制中心、市教育局、省教育厅等），对不同教室的考场进行监视、录像或教学观摩。校园电子监考系统是省市区（县）电子监考系统的重要组成部分，针对目前不同地区、不同城市、不同学校的具体情况，我们的产品给出了不同的解决方案。主要包括两大类模式：模式一：集中监控式。对于不具备校园网络环境并且在近期内也不会建设校园网的学校，我们推荐采用基于数字硬盘录像的集中监控方式。天地伟业MPEG4硬盘录像机系统在总控室统一对各个监考点进行音、视频采集压缩和记录、各种录像控制、云台控制及系统设置等。模式二：分布式多媒体终端接入。对于已经具备校园网或者准备建设校园网的学校，则采用教室多媒体终端的方式进行接入，设备采用天地伟业多媒体智能终端控制器（E灵通产品）。E灵通是基于计算机网络技术的智能终端设备，拥有校园电子监考、校园局域网、双向闭路教学网、教学观摩网、多媒体教学、校园监控保安网等多种相对独立而又紧密联系的功能模块，可根据学校不同功能需求而采用不同的配置方式。1.2 电子监考系统设计前提从系统设计的角度来说，对电子监考系统的设计需要注意以下几个方面：1.2.1 考场的相对集中性每个学校的考场数目一般都在几十个，分布在一至几栋教学楼内，相对聚集在一个比较小范围的区域，这也是我们在设计时首先考虑的方面。针对这样的实际情况，我们可以采用传统的同轴电缆传输方式，这样不用在每个教室设置数字化终端，更大程度的节约了成本；当然，在学校具备校园网的情况下，也可以采用多媒体智能终端接入方式，这样在实现电子监考功能的同时为每个教室配备了多媒体终端，使每个教室都实现了丰富的多媒体辅助教学。1.2.2 区域的分散性针对城市、地区、或者省级联网系统，学校的分布又是非常分散的，就联网方式而言属于城域网甚至广域网的范围，这就需要我们在设计整体网络架构的时候，所能支持的传输方式要能够适应网络环境的复杂性。1.3 电子监考系统设计依据1.3.1 国家标准根据电子监考系统的应用环境和使用范围，我们可以认定它仍然属于安全防范系统的范畴。系统的设计和产品的选择均应符合相应的国家规范。全国安全防范报警系统标准化技术委员会 （简称安防标委会）是经国家质量技术监督局批准成立的全国性专业标准化技术工作组织（代号为CSBTS/TC100），成立于1987年，负责我国安全防范技术领域国家标准、行业标准的制、修订工作和对口国际电工委员会报警技术委员会(IEC/TC79)的工作。主要的设计依据和必须遵循的国家标准、行业标准如下：国家标准 民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94。国家标准 工业企业通信设计规范。注: 该规范用于线路敷设。国家标准 民用建筑电气设计规范JCJ/T 16-92安全行业标准 安全防范工程程序与要求GA/T 75-94。安全行业标准 安全防范工程费用概预算编制办法GAT70 1994安全行业标准 安全防范系统通用图形符号GAT74-2000安全行业标准 安全防范系统验收规则GA 308 -2001安全行业标准 视频安防监控系统技术要求GA/T367 2001安全行业标准 入侵报警系统技术要求GA/T367 -20011.3.2 产品标准从技术角度上来讲，电子监考系统所选用的系统设备、产品应至少满足以下特征： 设备和系统本身要具备防高温、低温、湿热、烟雾、霉菌、雨淋、防(宇宙)射线辐射、防电磁干扰(电磁兼容性)、防冲击、碰撞、跌落等性能以保证设备、系统本身的安全； 具备防火、防雷击、防爆、防触电等方面的性能，以保证设备、系统的运行安全和操作人员的安全； 产品或系统还应具有防人为破坏的功能，如：具有防破坏的保护壳体，具有防拆报警、防短路、开路、并接假负载、防内部人破坏的软件等；第二章 电子监考系统设计思路2.1 电子监考系统设计目标为了提高市教育体育局教育教学管理的信息化水平，有效的防范考场作弊等行为的发生，必须要建立安全可靠的联网电子监考系统。我们的设计思想是：以计算机网络为基础，采用计算机网络、数据库和多媒体技术、音视频技术、现代通信技术、自动控制技术等，形成多功能、综合性、全方位的电子监考系统。首先在设计上要保证电子监考系统的先进性；但在具体实施时又要本着经济、实用、合理、可靠的原则来配置各系统的硬件和软件；同时系统所配置的硬件和软件必须是模块化的、开放式的结构，以便今后扩展和提升整个系统的容量和功能。切实保证系统做到动态的先进性。2.2 市电子监考系统设计的五项原则结合上面我们阐述的系统设计前提，我们认识到市电子监考系统应从系统的分布性，管理的科学性出发，确保系统安全有效的运行。我们提出以下几条设计原则：先进性，实用性，可靠性，扩展性，经济性2.2.1 先进性所谓先进是指要求采用的产品和系统是当代先进计算机技术的应用成果，具有一定的前瞻性，特别是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。具体体现为：智能化系统中采用的产品和系统本身必须具有智能特征，比如自主编程、记忆功能、防撬防剪、主动检测、报警联动等；前端设备与系统必须有良好而可靠的通讯能力和故障自动检测、报警功能等等。数字化近年来，教育教学产品的数字化趋势越来越明显。相信随着技术的不断进步，数字化系统将会得到进一步更广泛的应用。而数字化信号受干扰小、线路损耗小、便于存储、方便升级等优点将会表现得尤为突出。所以我们一定要把电子监考系统建设成一个高度数字化、信息化的系统。人性化在电子监考系统中采用的产品和系统，还必须应用计算机多媒体技术，具有良好的人性化的人机界面，使用GUI等手段，使学校管理人员能方便地学习和操作系统完成监考任务。以便能够在发生考场发生作弊情况时，可以准确、快速的进行监看、控制和记录。网络化在计算机网络技术高度发展和广为应用的信息社会，设计完成的电子监考系统中所采用的产品和系统，必须与计算机网络技术相结合，实现各个子系统的信息共享，才能适应时代的前进、技术的进步，满足更广范围考场巡查的要求。2.2.2 实用性电子监考系统最重要的是应用，只有得到充分的利用才能做到杜绝考场作弊现象，防患于未然。我们这里讲的实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，能满足目前电子监考系统的需要而无华而不实之嫌，决不搞盲目投资、浪费资金。具体体现为：成功应用系统设计采用的产品和系统，必须是经过了一定时间市场考验的成熟产品，特别是在国内应该有成功的应用案例。合理配置系统设计时，应对需要实现的功能进行合理的配置，并且这种配置应该是可以被改变的，甚至在工程完成后，功能、配置的改变也是可能的和方便实现的。良好操作系统的前端产品和系统软件均具有良好的学习性和操作性。特别是操作性，应使一般水平的管理人员，在粗通电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领，达到能完成电子监考任务的操作水平。2.2.3 可靠性设计电子监考系统时的一个必须遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。这个原则要兼顾到两个方面：系统运行可靠系统的运行要求可靠。要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都要仔细考虑这个问题，对所有的设备进行认真的可靠性认证。保存和恢复设置方便在实际运行中，即使系统的故障率非常低，也会因为各种意想不到的原因而出现问题。所以，在系统设计时，要考虑到系统设置数据的方便保存和快速恢复。2.2.4 扩展性即使是最先进的系统，也有随时间的推移而落后的可能。在系统设计中，我们选用产品和系统时，应充分考虑系统的升级、扩展、维护问题，设计应全面、周到，注意预留到位并留有充分余量,以适应未来发展需要，主要体现在以下方面：智能化升级系统的软件是最有可能升级的，选用的系统管理软件必须有厂家的免费升级承诺。升级的操作应该相对简单，由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。模块化结构为方便硬件的维护和升级，设计时采用的设备应为高度集成的模块化产品。由其组成的系统应是模块化结构。这样，便于系统的维护和升级。2.2.5 经济性为了确保投资合理性，要在满足其它基本原则的基础上选择性能价格比最优的系统和产品，从而使系统投资物有所值，不造成盲目投资。第三章 电子监考系统方案设计3.1 电子监考系统需求根据招标文件的要求，市电子监考系统共需设置考场监控点138个，其中一中33个，实验中学35个，高级职业学校35个，市榆山街学校35个监控教室。3.2 技术实现手段3.2.1 全数字化智能监看系统随着现代科技的发展，视频监视走过了从无主机到多媒体主机、真空摄像机到数字化摄像机、普通录像机到硬盘录像机的发展阶段。视频监视系统也已经开始由模拟信号系统发展为数字化信息系统，由单机控制向网络传输、控制发展。全数字电子监考系统全数字电子监考系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色。与传统模拟监视方式相比，全数字电子监考系统基于TCP/IP网络协议，以分布式的概念出现，将电子监考的模式拓展为分散与集中的相辅相成，无限度的拓展了监视管理的空间范围。在硬件设备方面，全数字电子监考系统运用了更为先进的D/A、A/D转换设备视频服务器，或内置处理器的网络摄像机，把图像处理（采集、压缩、协议转换、传输）设置在分控点，利用无处不在的互联网和局域网，达到全网范围内的即插即用，实现了从图像采集，传输，录像、最终输出的全过程数字化，因而是真正意义的全数字网络化电子监考系统。全数字电子监考系统的优点集成性高数字化电子监考系统将多画面分割、多画面混合、远程访问、视频图像的记录全部集成在教室智能终端（或数字硬盘录像机）中。摄像机只需要直接连到其接口即可，比模拟系统需要安装多个设备和通过电缆互连进行配置要容易许多。终端显示效果好采用MPEG-4先进的视频编码方式进行视频编码压缩，可以达到DVD级的终端显示效果；扩容方便由于采用数字化网络传输，又使用的是统一的综合布线线路路由，所以在扩容上非常方便。如果需要永久或临时增加监视点，可以将前端视频信号接入临近的综合布线网络即可，免去了重新布线的麻烦；可靠性高可靠性是选择数字视频监视方式而不选择模拟视频监视方式的另一个关键因素。采用数字视频监视方式，故障率大大降低。此外，数字化电子监考系统的运行是完全自动的，不需要人去介入；独立网络系统可以在网络核心交换机上为电子监考系统的传输单独划分一个VLAN或做物理隔离，使所有的监视视频信号在一个单独的网络内传输，不影响其它办公系统、教学专用系统的运行；便于存储数字化电子监考系统的另一个优点是取消了视频录像带。与记录在视频录像带上不同，数字化电子监考系统是将视频图像记录在视频服务器中的计算机硬盘上，其最大优点是既能够提高存储图像的清晰度又能够快速检索到所存储的图像。数字化信号可以长时间保存而不会存在信号丢失、模糊不清，而且方便对信号进行处理和各种方式的再制作；网络功能强大这种方式使得每台教室智能终端（或每台分中心的前端硬盘录像设备）具有自己独立的IP地址，构成单纯的电子监考网络，可以提供多种网络监视方式，支持C/S模式、浏览器分控模式、无线网络分控、INTERNET分控等等；数据查询在数字系统中，利用计算机建立的索引，可帮助用户在短短的几分钟内就能找到相应的现场记录，节省了时间和精力，大大提高了工作效率。远程访问数字化电子监考系统提供远程访问能力，这意味着从世界上任何有通信线路的地方，用户能够通过一个网络连接到他们的教室智能终端或者数字硬盘录像机（需要获得授权），从而能在他们选择的PC计算机上观看到所需的视频图像，连接的网络既可是局域网也可是广域网，也可以是一个通过电话线的拨号网络（一个Modem连接到单台计算机或连接到Internet）。3.2.2 智能化前端摄像系统前端摄像机根据安装位置、监视地点的不同而选择不同的摄像机。随着电子技术的进步发展，前端摄像机向着小型化、多样化的方向发展，而且各种配套设备也越来越系列化。自CCD问世以来，经过几十年的发展，尺寸已由大于1英寸变为1/4英寸，单片CCD彩色摄像机的水平解象度已达470线，背光补偿由纯电子电路补偿发展到现在的双倍速CCD补偿，信噪比高达50db；功能由单一摄像发展为可旋转、倾斜以及带多个预定位置的一体化摄像机等等，功能越来越完善，技术已相当成熟。摄像机是闭路监控设备的龙头，由摄像机的技术进步带动监视器、录像机和控制设备的发展是深刻的，也是有目共睹的。我们在此次市电子监考系统的设计中，选择了较高指标的CCD摄像机，后面的章节还会有更进一步的叙述。3.2.3 网络化控制系统采用计算机为控制中心，通过系统软件实现控制界面的可视化，控制环境的多媒体化，可以方便地实现灵活机动的智能化控制。整个电子监考系统前端的数字化传输处理，为信号的网络化控制提供了基本的条件。在控制中心的后端，不仅是控制主机，而是所有的能够连接在网络上的计算机都可以作为观察甚至控制终端。这里面包括了全部可能的有线、无线接入用户，也包括学校之外的远程接入用户。3.2.4 分布式录像系统与记录在视频录像带上不同，数字化电子监考系统是将视频图像记录在控制主机的计算机硬盘上，其最大优点是既能够提高存储图像的清晰度又能够快速检索到所存储的图像。作为对比资料，普通制式录像带存储图像的分辨率一般为240线，最高也就300线，这与前端摄像机具有470线的图像分辨率显得不相称，致使从录像带放出图像往往不够清晰，影响到使用的效果。相反，记录在硬磁盘上图像的分辨率能够达到近500线，图像的清晰度高。为了能看到你感兴趣的视频图像，仅需键入需要的时间值和摄像机号后，几秒钟后通过搜索硬盘即可将结果显现在计算机的显示器屏幕上，根据需要，你可打印它、在网上作E-mail发送，也可将其继续保存在硬盘，或者从硬盘中将其删除。不仅如此，数字化的系统使得分布式数字存储成为可能。在市教育体育局的任何一台授权终端上，都可以把图像记录并保存。3.3 电子监考系统主要功能概述 具有网络监控功能：可将全省或全市的考场联成一个网络，通过授权各级领导可通过网络对任一考区、任一考点、任一考场的考试情况进行监 控。 密码保护功能：采取密码授权方式保护系统设置，防止无授权者进入或修改系统。 影像防伪功能：电子影像具有防备第三方软件阅读或编辑修改功能，确保资料的可靠性、权威性。 系统锁定功能：系统在无人操作经过所设置时间后自动锁定，所有操作无效，只能重新输入密码后，才能继续操作。 安全运行管理功能：提供多种查询和管理功能，完全防止非法操作。 加锁功能：录像文件可以加锁，使之保留到规定时间内。 定时录像功能：可分别设置每路录像视音频码流、录像质量，在规定时间段中自动录像，达到无人值守自动启动监控录像的功能。 录像管理功能：具有任意控制点定时连续录像、手动录像、动态报警录像、传感器报警录像功能，可预置一星期的录像模板，方便准确。 网络控制功能：适用于任何现有网络（LAN局域网、DDN、E1、PSTN电话网、互联网等），传输监听场面的音视频信号，保证传输的速度和传输质量，如需要可以授权控制云台镜头，可扩展多级控制，设置网络客户的使用权限，支持多服务器，多客户端。 系统自检功能：视频源丢失时系统自动报警。 硬盘空间提示：主界面上指示所有硬盘资源占用情况。 图像抓拍打印：可将单帧图像保存为BMP文件，并可随时打印抓拍的图像，以便备份。 录像回放功能：每路25帧/秒回放，可扩大到满屏，支持四画面回放，采取正反向播放，快放/慢放、快进/快退、单帧播放、多文件连续播放等。 局部放大功能：可将回放画面某一局部图像进行动态或静止放大，便于取证。 回放处理功能：可将回放画面某一局部图像柔和、锐化、反相处理，便于取证。 视频检索功能：按照文件、日期、时间、监控点、存储量等进行检索。 录像分割合并：可以将一个较长时间录像文件根据需要将有用途部分进行分割，便于有效利用视频备份空间，便于刻录光盘，或将几个较短有效录像文件合并为一个录像文件便于取证管理，也便于刻录光盘。 录像备份：支持多种方式备份（扩展硬盘阵列、热挺拔硬盘、CDRW刻录盘、服务器、磁带等）。 多任务同时工作，监控、录像、回放、远程网络传输可同时进行，互不影响。 为了实现以上功能，确保系统、资料的可靠性、权威性，便于高考时统一管理，每个市须选用统一的控制软件。3.4 多媒体教学系统主要功能概述随同电子监考系统提供的e灵通全数字多媒体综合教学系统是基于计算机局域网的高性能、高可用性、高可靠性的强大媒体信息化教学平台。它利用现代化的多媒体技术和网络技术，将教学设备、教学软件与教学手段有效的组合起来，为学校提供从教学计划的制定到课堂教学全过程的现代信息化教学手段。作为一个完整的信息化教学平台，它具有以下的技术及功能特点： 支持数字节目点播功能：可对总控服务器上的节目进行VOD/AOD 和课件并发点播，互不干扰，可支持所有格式的课件。 支持超强的多媒体双向教学功能：可以将主控室接收的卫星和有线电视节目的音视频讯号通过媒体源服务器转换成数字信号，以先进的MPEG4数码流进行网络传输。各网络终端教室可以轻易实现电子排课、远程电视教学。各教室甚至可以直接控制主控室的VCD、DVD、录像机等节目源设备播放动作，实现模拟VOD（视频点播）、AOD（音频点播）等传统多媒体双向教学。 支持超强的数字VOD点播教学功能：各个网络教学终端可以流畅播放计算机制作的教学课件，支持WORD、EXCEL、POEERPOINT、AUTHWARE、FLASH、MP3、WAV、MPEG-1/VCD、DAT、MPEG2、MPEG4、AVI、ASF等所有格式的课件，以领先的技术实力在国内率先实现真正意义的计算机数字化教学。 支持标准的校园网功能：可实现每个教室端自由收发电子邮件、浏览Internet、各教室之间的资源共享和信息交流。 支持完全的PC功能： e灵通本身具有计算机的全部功能，脱离网络也可以独立运行。在校园网络出现故障时依然可以单独在教室中进行录像和其它操作运行。 支持教学观摩评估功能：突破传统的观摩评估功能，主控室可以对任一教室的教学情况进行观摩和评估，也可教室与教室间进行观摩和评估，可以实现一个教师对多个教室的学生同时教学（上公开课），并对经典的授课进行电子录像存档。 支持呼叫对讲功能：主控室可以对任一教室进行呼叫对讲，教室端也可以对主控室进行呼叫对讲，并可以实现教室与教室、教室与各行政办公室的呼叫对讲，方便校园的信息联络。 支持便捷的远程红外控制功能：主控室可控制教室e灵通终端的开关机，通过e灵通控制教室内的各种红外设备（如投影机、电视机等）；教室也可控制本地及主控室的各种红外设备（如VCD、DVD等）。系统具备红外代码学习功能。可以学习模拟节目源的所有遥控功能，使用者只需使用系统标准红外遥控器就可以操作众多节目源设备，极为方便实用。 支持智能广播功能：主控室可以对各教室进行全体或分区广播，对定时播放的节目（如广播体操、上下课铃声等）可通过系统设置实现智能广播，实现无人值守，也可终止教室内其它工作，进行强制广播。 支持辅助教学功能：教室和主控室均可保存授课全过程，以备查询和研究。教室和主控室均可观看其它班级的实时授课情况，利用现代化的手段实现校园电子代课和对比教学功能。 系统搭建快速便捷：只需利用现有的校园网络就可实现以上的全部功能，不用另外布线施工，做到“零工程”。从而给学校节省大量时间和财力，避免重复投资，真正是信息时代数字化教学的 “终极产品”。3.5 天地伟业系列电子监考及多媒体教学系统解决的问题3.5.1 图像的压缩格式、传输系统采用先进的MPEG4格式对图像进行编解码操作，对不同的教室可以按照录像模板预先设定，按不同的质量和容量进行存储，每小时可以形成50150M的硬盘占用空间。对于现在的网络标准配置和终端配置十分适合。MPEG4是利用电话线作为传输介质的超低码率的视音频压缩标准，用于每秒10帧低速率和64Kbps低带宽的中分辨率视频会议。新的目标确定为支持各种多媒体应用（主要侧重于对多媒体信息内容的访问），并可根据应用的不同要求现场配置解码器。它是基于帧重建算法来压缩和传输数据，通过动态地监测图像个个区域的变化，根据对象的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比MPEG1更大的压缩比、更低的压缩码流和更佳的图像质量。MPEG4的应用目标是针对窄带传输、高画质压缩、交互式操作以及将自然物体与人造物体相融合的表达方式，同时还特别强调广泛的适应性和可扩展性。3.5.2 数据资料的双备份系统采用备份服务器、终端教室数据双备份和索引功能。将录像资料分别保存在教室本地和主控室，甚至是校长分控端计算机，即使网络出现问题也不会影响到监考录像的数据完整。同时录像文件采用防伪加密技术，完全避免第三方修改和破坏。系统设有专门的备份服务器，对备份录像资料文件的管理及查询即在该服务器上进行，同时配备相应的备份管理软件。通过软件设定，可以使全系统所有终端的时间集中统一设定，使全系统时钟统一，便于进行索引。根据用户设定的时间段和教室，系统在网络闲时（用户可以指定时间）将符合条件的录像文档备份到此服务器中。预测备份的速度根据网络具体速度而定，一般为2Mbps，可同时备份49路文件。备份管理软件具有一份IP与教室真实名称或考场号的对应地址表，该表可由用户维护，与总控软件中的地址表统一，在监考操作时需要在教室名称后增加“考场名称”。备份管理软件对已备份的文件应自动生成一个以IP+考场名或教室名+时间命名的文件名，便于检索和刻录成光盘保存。系统检索十分方便，文件索引以考场名或教室名+时间的命名规则进行检索，可以十分快速的找到文件。备份数据库的容量完全取决于备份服务器，当硬盘空间不足时服务器会停止备份，并提示用户。系统容量不小于100个教室或考场。3.5.3 高配置的“e灵通”终端设备“e灵通”终端设备标准配置为Ce D/256M/80G 7200R/自适应网卡/系统一键还愿，这不仅是一种对目前客户需求的考虑，而且给用户保存本地录像文件、升级扩展系统、本地点播课件和数字节目、VGA级（1024768）高清晰度的显示输出，DVD水平的节目输出等提供了充足的空间。在正常的网络条件下，此种配置可以保证各种节目资源以MPEG4的格式、64k2Mbps的数据传输率被成百上千个用户终端同时点播（并发点播）时依然流畅顺利。终端还可以提供独特的屏幕放大功能，自由放大屏幕上的部分，进行滚动显示，保证教学时有最好的效果。终端可以进行实时电视广播、电视机等教室设备电源控制和开关、摄像设备实时控制、网上冲浪等众多功能。3.5.4 红外功能的优势通过“e灵通”的终端设备可以控制教室内的各种红外设备（如投影机、电视机等）；教室也可控制本地及主控室的各种红外设备（如VCD、DVD等）。系统具备红外代码学习功能。可以学习模拟节目源的所有遥控功能，使用者只需使用系统标准红外遥控器就可以操作众多节目源设备，极为方便实用。如果不使用遥控器，通过键盘鼠标也可以控制8路红外设备，如电视机的二次开机等，免除了过多的人为干预。3.5.5 图像防伪处理的优势对于录像文件的安全保存问题，一直是众多用户深感麻烦之处。“e灵通”系统充分考虑到用户的担心和对录像文件这一重要证据资料的安全保密，利用独特的加密技术，将每一个记录在硬盘上的录像文件都进行加密防伪处理。这样使得系统的录像备份文件只能通过系统回放软件和观摩软件打开和播放，其它任何第三方软件都不可能篡改、删除、更改属性。最大限度的保证了录像文件作为证据资料的严肃性和保密性。3.5.6 对多种媒体的支持系统采用多级缓冲、发送速率自适应调整机制，支持全屏幕，MPEG-1/VCD、DAT、MPEG-2、MPEG-4、AVI、ASF等多种视频格式。支持MP3、WAV等多种音频格式。支持Word、Excel、PowerPoint、HTML、AuthorWare、FLASH、*.EXE等格式课件。邮件系统支持支持POP3、IMAP4和SMTP协议。IE浏览系统支持HTML3.2、Javascript 1.3、cookies、SSL3.0、J-Script 1.0。总之，本系统对于教育系统制作的任何电子课件都可以流畅播放。3.5.7 对服务器的低要求、低压力由于本系统采用网络多级容错和缓冲技术，对网络资源进行了最优化的利用。众多终端同时运行操作也不会造成网络拥塞。同时对总控服务器、媒体源服务器的资源要求降到最低，不需要昂贵的高配置专用服务器也可完全胜任。在网络终端用户不多的情况下，用户甚至可以将总控服务器和媒体源服务器合二为一来节省成本和系统资源。这种对服务器的低要求、低压力可以给网络核心充分可靠的运行环境，不至于引服务器当机而造成系统瘫痪。3.5.8 系统的安全性由于本系统是基于校园网运行的全数字化系统，资源数据和系统的安全非常重要，关系到学校教学任务的正常进行和大量资源的利用。“e灵通”系统利用天地伟业在安防行业、软件行业的多年经验，吸收国际先进技术，采用5级超级安全防范措施，完全保证了系统的稳定和安全，确保教学活动正常进行。l 采用网络防火墙和终端内置的防病毒模块进行针对病毒袭击、黑客攻击以及数据泄露等常见的网络危险。l 采用系统巡检技术，主控服务器自动检测各个教室终端运行情况，一旦发现异常将通过软件报告管理人员进行系统检查。l 采用终端硬件维护系统还原技术，保证在终端万一出现问题时及时由主控系统将其还原恢复成最初状态。l 采用主控服务器、终端教室数据双备份和索引功能。将录像资料分别保存在教室本地和主控室，甚至是校长分控端，即使网络出现问题也不会影响到监考录像的数据完整。同时录像文件采用防伪加密技术，完全避免第三方修改和破坏。另外，在系统设备设计方面也充分考虑到学校使用的安全问题，采用标准化设计和工业化生产结合的方式，使产品具备防潮、防漏电、散热优良、无毒性材料等优点。保证系统长期安全可靠运行，使学校投资物有所值，应用方便无忧。3.5.9 系统的兼容性、扩展性和升级能力“e灵通系统”是一个开放式的全数字系统，支持众多的周边设备和软件格式，如可以控制常用的VCD/DVD/录像机等设备，可以播放任意格式的课件文件等。同时，这个系统也具有良好的扩展和升级能力。充分考虑到用户不断增长的教学需要，提供不同的扩展方案供用户选择。如增加网络中的终端数量、增加领导分控数量、提高服务器配置水平、增加节目源设备的数量、更新功能模块、增加新的数据库等，特别是可以在终端上增加现场摄像机的数量，以便完成多角度教学和安防监控功能。对于系统控制软件，可以进行全兼容的升级维护，以保证提供给用户最大程度的增值服务。3.5.10 独特的校长广播功能校长想对教室进行广播，而教室中的设备电源未开时，选中要控制的一个或多个教室，按下“开启电源”按钮，则通过网络打开教室终端的电源，待显示教室电源已开，并且软件已经运行时，则可以进行校长广播。一般情况时，选中要进行广播的一个或多个教室，按下“开始广播”按钮，则进入校长广播软件。手动调整好镜头的焦距和位置，连接好麦克风，在软件中调整亮度、色度、对比度和饱和度到合适值，按下“开始广播”按钮，则对选择的教室进行音视频广播；广播结束后，按下“停止广播”结束，按下“退出”退出校长广播软件。操作十分简单，不需要费时费力培训学习。整个校长广播完全可以由校长或领导一人完成，不需要通知主控室，不需要与系统管理员预约，也不需要有专人配合摄像录制，使校领导管理工作更具有权威性和直接性。3.6 产品选型3.6.1 前端摄像设备3.6.1.1 彩色一体化摄像机 视频制式：PAL 图像传感器：1/4彩色CCD CCD总像素：795(H)596(V) 扫描方式：625线，50场/秒 同步方式：内同步 最低照度： 1Lux 水平分辨率：470电视线 信噪比：超过52dB 白平衡：自动 白平衡范围：32009600K 伽玛修正：0.45 电子快门：1/501/10000sec 镜头： 22倍光学变倍镜头，11倍数码变焦 聚焦：自动/手动 工作温度：-1050 工作湿度：85%RH 电源： DC121V3.6.1.2 一体化云台球型防护罩 控制云台上、下、左、右、自动左右扫视 控制摄像机镜头变倍大、小动作 控制摄像机镜头聚焦远、近动作 控制摄像机镜头光圈开、关动作 实现摄像机现场电源控制 控制开启/关闭现场灯光的电源 实现开路报警 DC12V摄像机电源输出 RS-485信号传输方式，解码器可在总线上任意挂接（128路以内任意挂接，256路以内需增加总线驱动设备） 采用进口接线端子，现场接线无需焊接 各模块独立供电，确保系统可靠性 工作温度-10+55 工作湿度090 供电电压AC24V，功率大于25W 本机功耗7W 总线最大传输距离1200m 支持镜头接线方式四线制（DC12V, 100mA） 摄像机电源电压DC 12 V（500mA） 云台控制电压AC24V 灯光由系统提供开关量控制 电源 由系统提供开关量控制（开关控制量参数均为：AC220V , 3A）3.6.2 多媒体教学终端3.6.2.1 简介教室系统是整个系统的核心，其中的核心终端PC机将教学信息化延伸到教学的最前沿教室。通过终端PC，教师可以利用课件、音视频媒体辅助教学；进行网上冲浪。另外，通过插入压缩卡并连接外部的摄像头和拾音器，教室终端能够提供教学课况在校园网上的实况传播，两个教室可以互相观看对方上课情况、互相提问进行互动教学,并为电子监考系统提供数字化图像。3.6.2.2 运行环境终端服务器运行环境包括：硬件：CPU：CE D 331内存：256MDDR硬盘： 80G显卡：865GL采集卡：DS-4001M。操作系统：Windows2000 Professional其它软件环境：运行课件所需环境3.6.2.3 外部接口“e灵通”教学终端具有如下的接口，连接外部设备：(1)电源线：外接220V交流电源(2)RJ45：外接标准10M/100M以太网(3)视频输出：VGA，外接VGA设备，如投影仪、显示器、数字电视；S端子和复合视频，外接模拟电视机(4)红外接口：外接红外接收头，接收遥控器输入(5)左、右声道音频输出：可以外接音箱(6)键盘、鼠标接口：通过外置的键盘、鼠标转换盒接驳有线或无线键盘、鼠标。 (7)麦克插口：外接有线麦克风或便携无线麦克，提高教学评估音质。(8)视频输入接口：接教室内配置的摄像机，将教室内的图像传输到网上，校长室或其他教室可以观摩该教室。3.6.2.4 产品特点高可控性：具有高度的可控性，可以将开关机、音量控制等功能灵活地集成到应用中。多种显示方案和高清晰度的电视显示、放大效果。另外，“E灵通”教学终端提供了高清晰度的电视显示效果，并提供高度、清晰的电视屏幕放大方法。高度个性化：系统自动记录教师使用过的课件和媒体文件，为教师直接锁定最近使用过的文件，减少了教师浏览搜索辅助教学的课件和媒体文件的时间，提高了用户的使用效率。高度自由性：教师终端PC如果脱离网络，可以完全充担PC的功能，做为一台单独PC机使用。3.6.2.5“e灵通”教学终端外观 “e灵通”教学终端外观图3.6.2.6 功能特点 （1）数字VOD节目点播 根据排课情况，点播服务器端的数字节目和课件，点播分视频、音频和课件3大部分,并可以控制节目，当多个教室观看同一节目时，互不干扰。 （2）模拟节目点播 根据排课情况，可以观看媒体源服务器上由DVD、录像机等设备输出的音视频，并可远程控制这些设备。 （3）上网冲浪 如果教室网络连接了Internet，可通过点播界面进入IE,实现上网功能。收发电子邮件,共享网络资源。 （4）教学观摩可以通过网络观摩其他教室的授课情况，实现电子代课。 （5）微格教学 可以观看教室本地的教学情况，并能控制教室端的云台镜头动作，并可以将上课全过程进行录像，保存到本教室，也可刻录光盘。 （6）“独有的”中控主机功能 通过遥控器可以控制教室中的红外设备和开关量设备，实现中控主机的功能。 （7）接收校长广播 当校长广播时，自动切换到校长广播的画面，被动接收校长室的音视频广播。 （8）全遥控器支持 除数字课件外，教室终端的其他功能均可通过遥控器实现，包括控制节目源、进入下一级菜单、返回、向上和向下翻页、关闭窗体等等，方便快捷。除数字课件外，教室终端的其他功能均可通过遥控器实现，包括控制节目源、进入下一级菜单、返回、向上和向下翻页、关闭窗体等等，方便快捷。3.6.3 主控服务器3.6.3.1 简介主控服务器是整个系统管理的管理中枢，高度的集成化，功能的全面化，管理整个系统的运行，主控服务器将整个系统完整地结合在一起。主控服务器同时也可以充当VOD服务器,可以把所有的数字节目都放在主控服务器上。3.6.3.2 产品特点(1) 标准选择“天地伟业”e灵通的主控服务器服务软件及我们接下来要谈到的媒体源服务器软件和教师终端软件，校长分控软件等都是基于国际标准开发的，包括通信传输基于流媒体通信传输标准RTP/RTCP，服务器控制基于国际标准协议RTSP。基于国际标准的开发使得服务器软件具有很强的开放性和易扩展性。(2) 多种播放模式“天地伟业”主控服务器和下面要谈到的媒体源服务器提供多种播放模式，包括：n 顺序播放方式应用于一般的播放，在播放过程中媒体文件被正常播放，文件播放结束后程序可进行手工停止。n 顺序循环播放方式在播放结束后自动重新播放，播放过程不断循环，直至用户手动终止，这种播放方式适合于需要重点、反复观看的教学短片。(3)技术实现网络媒体流通信方式的选择“天地伟业”的主控服务器发送的媒体流有以下三种通信方式：单播在客户端与主控服务器之间需要建立一个单独的数据通道，从一台服务器送出的每个数据包只能传送给一个客户机，这种传送方式称为单播。每个用户必须分别对主控服务器发送单独的查询,而主控服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放；管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。单播的一个使用例子是点播，点播连接是客户端与服务器之间的主动的连接。在点播连接中，用户通过选择内容项目来初始化客户端连接。用户可以开始、停止、后退、快进或暂停流。点播连接提供了对流的最大控制，但这种方式由于每个客户端各自连接服务器，却会迅速用完网络带宽。组播IP组播技术构建一种具有组播能力的网络，允许路由器一次将数据包复制到多个通道上。采用组播方式，单台服务器能够对多台客户机同时发送连续数据流而无延时。主控服务器只需要发送一个信息包，而不是多个；所有发出请求的客户端共享同一信息包。信息可以发送到任意地址的客户机，减少网络上传输的信息包的总量。网络利用效率大大提高，成本大为下降。 广播广播指的是用户被动接收流。在广播过程中，客户端接收流，但不能控制流。例如，用户不能暂停、快进或后退该流。广播方式中数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户。 使用单播发送时，需要将数据包复制多个拷贝，以多个点对点的方式分别发送到需要它的那些用户，而使用广播方式发送，数据包的单独一个拷贝将发送给网络上的所有用户，而不管用户是否需要，上述两种传输方式会非常浪费网络带宽。组播吸收了上述两种发送方式的长处，克服了上述两种发送方式的弱点，将数据包的单独一个拷贝发送给需要的那些客户。组播不会复制数据包的多个拷贝传输到网络上，也不会将数据包发送给不需要它的那些客户，保证了网络上多媒体应用占用网络的最小带宽。“天地伟业”主控服务器对通信方式的自适应选择上面列举了媒体处理的三种通信方式，“天地伟业”主控服务器支持这三种类型，一般的应用中以前两种方式为主，并且可以应用的类型和网络状况选择适当的通信方式进行选择。一般情况，单播的通信方式适用于单点的点播应用，而组播方式适用于强制广播、定时广播等广播应用。但是，在校园网的情况主要关心的是组播在第二层（交换机）的传送，而目前交换机对组播的处理方法主要由三种：1. 交换机不支持组播，而将组播而成第二层的广播发送。2. 通过监听IGMP协议处理组播，这种方式虽然可以有效支持组播，但是需要交换机进行第三层包的解析，因而在处理效率上受限。3. 交换机和路由器协调处理，这种方式可以有效地支持组播，并且具有较高的效率，其缺点在于交换机和路由器之间关于组播数据的通信协议缺乏国际标准，目前的协议都是厂商自给定义的，主要有Cisco的CGMP和华为的HGMP两种。为了解决部分交换机将组播作为广播传送从而引起广播风暴的问题，“天地伟业”的主控服务器能够对播放模式进行自适应调整，在交换机不支持组播并且接收媒体客户端比较少的情况下，以单播的方式实现媒体流的通信，从而避免广播风暴的产生。网络通信协议的选择TCP为非实时应用如文件传送、远程登录优化，TCP的目标是最大化网络传输速率，同时保证网络全局的稳定性和高吞吐率。为实现这一目标，TCP采用了一种慢速启动的算法，它首先在一个较低的速率上发送数据，然后逐渐增加发送速率直到接收方汇报了包丢失。这时TCP假设它的发送速率已经达到了带宽的极限，并且网络已经开始阻塞。在这种情况下，TCP重新将网络通信速率调整到低速率，并持续这一过程。TCP通过重传输丢失包以保证数据的可靠提交，但是在传输网络流媒体的情况下，它不能保证所有的保证所有的包能够准时到达接收方。UDP与TCP不同的是，UDP是一个快速的、轻重量级的网络协议，它没有重传机制和通信速度管理机制。这使得UDP成为传输实时音、视频数据的理想通信协议。在这种情况下，应用能够忍受一些数据包的丢失。作