中学校园集中监控管理系统设计方案.doc

学校监控及视频应用解决方案学校监控及视频应用解决方案北京宏天视通电子科技有限公司2006年05月前 言教育信息化建设工作的逐步落实，校园内网络化、信息化、远程教育建设也被提到议事日程上来。科技飞速发展的今天，各学校领导都希望能够迅速、直观、准确的了解学生和老师学习工作情况以及突发事件的现场状况。特别是各中学，学校分布零散，各学校教师水平又存在很大差异，使得学校之间，教师之间、学生之间、教师与学生之间、家长与教师之间等无法得到很好的沟通，而中学又是人生中至关重要的时期，如果稍有不甚，轻则得不到优秀老师的指导，无法获得良好的学习教育环境而与大学失之交臂，重则破罐子破甩，与社会上不法分子结合在一起，做出违法之事。因此，国家非常重视教育，三令五申要从中学抓起。如何有效提高中学的教育质量、教育水平、道德水准，使绝大部分的中学学生都能得到系统的、全面的教育，提高学生的整体素质变得越来越重要。为此，迫切需要对中学进行全面的监控管理、实现远程视频教育的系统。第一部分 设计概述1.1 系统设计基本目标l 人人都能享受高水平的教育:由于升初中，升高中的会考分数直接决定了录取的学校等级，不同学校的师资力量差别很大，只有小部分学生才能得到优秀教师的授课指导，而绝大部分的中学学生心有余而力不足，只能“望校莫及，望师兴叹！”，无法得到更好的教育。如果利用该系统，就能实现远程视频教育，从而不管你在哪个学校，人人都能享受到最好的授课指导，享受到最好的教育。既可以享受授课教育的现场直播，也可以依据自己的实际情况享受现场的点播等。l 搭建了一个良好的沟通平台:系统可以为教育主管部门、学校、老师、学生、家长之间建立一个良好的沟通平台，特别是老师可以远程面对面的给学生授课指导，也可以让家长与老师远程面谈，还可以相互留言等；同时，还可以随时进行专题讲解。l 集中监控管理依据学校的实际情况，系统可以对学校大门口、主要教室、考场、图书馆、计算机房、实验室、周边区域等需要监控的地方都可以实现全面的监控，以保证校园的安全。1.2 系统设计原理该视频监控系统具有高性能、强保密性、抗干扰性和架设与维护便捷等特点。校园范围大、利用校园网网络做有线监控系统可以节省投资费用，也可以利用网络对现场监控的情况对外宣传，加大学校的宣传力度，利用校园网把网络摄像机的信号图像传输到学校监控管理中心，由学校监控管理中心控制图像存储、检索、回放、备份、恢复等操作均在计算机中进行处理，大大提高了工作效率和服务质量。作为被监控地，安装网络摄像机之后，可为家长提供远程监视权限。而家长则可以不受地域限制，只要使用PC机或笔记本电脑通过调制解调器或宽带接入方式接入PSTN电话网或Internet国际互联网，就可以即时观看教室等场所的图象，以便掌握子女的详细情况。而作为学校的管理者，不但要对每一个孩子负责，还要处理各种琐碎的事物。出于对工作认真负责的考虑，每时每刻都必须了解园中每个角落的情况。因此，利用本系统学校管理者可以足不出户的了解每一地点的状况，即使出差在外，依旧可以通过PC机或笔记本电脑远程接收现场的图象，大大提高了您的管理水平，而且在家长中树立了良好的形象，为学校的进一步发展奠定了坚实的基础。不仅如此，还可以播放过去时间段的现场录像资料或远程录像。同时，如果被赋予相应的管理权限，还可以对摄像机进行相应的设置、调整。对被监视区域进行动态侦测，一旦有异常发生，即自动进行现场录像。利用录像保存备案，使日后查询过去某一时间段的情况变为可能。此外，由于采用了目前国际先进的视频压缩算法，有效的解决了图象存储容量与清晰度之间的矛盾，可以利用有限容量的硬盘存储器，来保存更长时间的录像资料。同时为防止非授权用户取得远程接收的权限，本系统建立了相应的密码保护机制，只有通过使用合法的用户名与密码，才可以正常使用远程接收端。做为一个围绕音视频展开的工程，本系统还可以提供本地或远程的视频点播，实现校园网罗观摩课的实时观看，实现远程课程点播。同时，该系统还可应用于无人电子监考和各种保密室的监控。1.3 系统基本功能l 实时监控：通过本系统能够实时监控了解校园内的学生学习生活情况及动态。特别是学校的安全等重点防护，加强学校安全监控，发挥高效的管理机制。l 安全管理：通过该系统的动态检测录像功能，把学校正常生活进行全面管理，包括师生安全、 财物监管等。l 教育管理：与教育信息化部门接轨，走信息化教育道路。l 远程浏览：本系统使用最简便的通讯手段实现实时远程视频监控，让各级工作人员不管在本校办公室，教育局办公室，甚至全球任何一处都可以通过电脑网络来实现视频监控。l 智能管理：通过技术升级，本系统可根据具体需求完成动态录像等功能。14 系统技术说明1.4.1 远程通讯架构结构图校园网校园网校园网计算机房监控点实验室监控点教学楼大门监控点学生宿舍监控点财会模拟室监控点图书馆监控点学校、本地远程监控中心统一监控，统一录像LAN老师、学生、家长教育主管部门ADSL接入ADSL接入 1.4.2 远程通讯特点：ADSL MODEM办公电脑，远程监控PCPCADSL接入Internetl 最节省的通讯手段实现实时远程视频监控：远程视频监控的通讯采用动态IP地址的ADSL，不需要专线，是目前最稳定和最便宜的联网方式。l 不需专用的监视器：直接使用办公电脑，随时随地，人人可以远程监视，老师或学校管理人员随时随地远程监视一下，简单操作即可。l 开放试架构：本方案采用分布式处理，在任何节点（前端、教学楼、远程监控中心）上都可以叠加和减少，为今后的扩展和变动，得到有效的等价保证，不会因为扩大而废除原来的投资。1.4.3 远程监控中心架构：ADSL MODEM办公电脑，远程监控InternetADSL接入 固定IP 录像服务器PCPCPCPCSWICHT1.4.4 本地监控中心架构办公电脑，远程监控录像服务器PCPCPCPCSWICHT1.4.5 本地、远程监控中心特点l 统一监控，统一录像：同时本地、远程的统一集中录像校园所有监控点的动态检测视频，不需分散投入录像服务器，大大减少设备的投入。多路画面风格监视：同一台PC上同时播放多个实时点。l 不需专用的监视器：直接使用采用多画面分割器软件，同时监视不同校园现场的实况视频。l 查看录像历史：任何有密码权限的人员，都可以查看历史记录。l 不需专用的监视器：直接使用办公电脑，随时随地，人人可以远程监视。l 开放式分布架构：不需所有设备一次性配备。第二部分 方案设计2.1 设计思想l 为中学建设一个先进、成熟、实用、性能稳定可靠的集教育、监控、管理、安全防范为一体的系统；l 系统设计应在技术上达到先进性和成熟性的统一；性能上应该具有很高的安全、可靠性；选择高效集成的设备，使无线监控系统便于控制、管理和维护；并具有很高的性能价格比；l 系统采用分布式系统结构的“分散监控,集中管理”的思想。系统中任何一个监视点出现故障不会影响到其它监控点的正常运行，系统中所有信息都可以进行集中管理与记录。l 采用先进的图像网络传输技术和嵌入式技术，使大规模的监控网络得以可靠运行；在硬件上都采用商业化、通用化、结构的设备，使系统具有很强的扩充能力；l 高质量的监控产品，图像质量高，保持着非常高的先进性和稳定性；l 利用现有的计算机网络资源，节省投资。l 强大的网络功能，使用最节省的通讯手段实现实时远程视频监控，让所有院校工作人员不管在学校办公室，教育局等，都可以通过电脑来实时远程视频监视任何监视点。可以做到全国首创。l 遵循实事求是、先进、实用、可靠、节约、后期服务体系完善的原则。2.2 设计目标l 建设学校本地、远程监控系统是现代远程监控科学管理的方式；l 建设学校本地、远程监控系统是实行无人看管现场，对突发性事情能及时处理；l 建设学校本地、远程监控系统可以动态自动检测录像功能，可以把学校现场情况同时监控，图像以备存储、检索、回放、备份、恢复等；l 建设学校本地、远程监控系统有效的调动师生们的秩序；l 建设学校本地、远程监控系统保证学校的安全性。2.3 设计原则2.3.1 先进性和成熟性系统设计要能适应今后不断发展的网络技术的需求，把现代各种先进的自动化管理系统有机地结合在一个系统中，使信息井然有序、畅通无阻。以有线传输技术为基础、以计算机网络为核心、以通信设备为信息桥梁、以自控设备为安全保障手段，实现管理自动化、通信自动化，提供一个信息丰富、高效、合理的系统。同时注意结构、设备、工具的相对成熟，使系统具有较大的发展潜力。2.3.2 实用性和易用性整个系统始终贯彻面向应用，注重实效的方针。布局合理、经济、科学，坚持以学校的需求为核心，设计清晰简洁，使用方便、直观，降低了人员的培训、磨合的成本。系统设计必须保证技术的可行性，使网络、监控设备等的设置简单合理，操作方便，达到安全、方便的办公及安全保障作业的要求。2.3.3 可扩展性和易维护性系统设计保留一定的扩充容量，以便将来需求增大时很容易安置设备，以满足快捷、丰富、全方位的信息化要求。2.3.4 可靠性和稳定性系统具有较好的容错性，并具有良好的安全保护措施和保密措施。系统设计和建设应遵循国际标准，采用现有成熟的技术，并结合系统现状，做到统一规划。2.3.5 经济性努力提高系统的性能价格比，最大限度的利用资源，做到以最少的投入，产生最大的使用效益，为管理部门提供高效、全面的近端或远程管理。2.3.6 美观性系统设计要求所有系统布线统筹安排、架构清晰、考虑周全。施工严格依据设计方案进行，安装美观整洁且方便维护和使用。2.4 设计依据l GD/T50314-2000J中华人民共和国国家标准，智能建筑设计标准；l JGJ/T16-92建设部民用建筑电气设计规范；l GB50198-94建设部民用闭路监视闭路系统工程技术规范； l GA/T75-94公安部公共安全行业标准安全防范工程程序与要求；l GA 3672001视频安防监视系统技术要求；l GB6388-94报警图像监视信号同轴电缆传输通用技术条件；l GB/T 16677-1996报警图像信号有线传输装置；l GA 3082001安全防范系统验收规则；l GBJ 232-82中国电气装置安装工程施工及验收规范；l GB 126632001防盗报警控制器通用技术条件；l GA 368-2001入侵报警系统技术要求；l GB 10408.1-2000 入侵探测器通用技术条件；l GA/T75-1999安全防范系统通用图形符号；l 学校提供的相关图纸和设计要求。第三部分 子系统设计校园数字监控子系统监控系统主要用于对重要区域，实现本地或远程对整个校园实施自动监管。视频监控系统将被监控点实时采集的视频和音频信息及时地传输给监控中心，实时动态地报告被监测点的情况，及时发现问题并进行处理。利用学校原有的校园网络，安装本视频监控系统，能达到本地或远程实时监视、管理和及时处理校园的突发事件。在整个校园监控系统项目中，要依据各学校实际建设及使用情况，具体监控系统监控点安装位置要依据实际情况而定。 但建议如下原则：l 对于室内，基本固定的监控点，比如计算机房、图书馆等，建议采用CCD的TS802枪 支式摄像机。l 对于室外，需要旋转定位，比如校园大门等，建议采用室外云台摄像球机TS806。本有线监控系统是计算机、网络和视频编码技术的结合，它将校园监视的现场信息通过网络传送到监控中心，并通过录像形成音视频数据库便于日后的检索。在监控系统中，监控中心需要实时得到被监控点（校园现场情况）的音视频信息，并且该音视频信息是连续、清晰的。在被监控点，通常使用TS802枪支式摄像机和TS806室外云台网络摄像机对现场情况进行实时采集，网络摄像机与网络设备相连，并通过有线网络将数据信号发送到监控中心，用PC作监视设备，可全实时监视校园现场，画面分割软件显示不同位置摄像机的图像情况，通过TS802枪支式摄像机和TS806室外云台网络摄像机对图像信号进行采集、编码、压缩，然后再通过无线网络进行传输，而网络摄像机内建了数字视频压缩编码功能，无需额外的视频采集压缩设备，直接与有线网络相连，传输数字信号，完成图像采集，点击录像按钮可全实时录取施工现场图像，把图像保存于PC内，便于以后图像的调用。在本监控系统中，被监控点和监控中心之间是有线网络进行连接，通过以太网网络进行通讯，将各条链路共享有线网络的可用带宽，保证每个被监控点能够稳定地传输视频信息，提高了有线视频网络的传输性能，而且保证了信号的带宽，完成网络连接进行监控。TOPSEE监控系统提高了学校监控的灵活性、网络性、可扩充性、稳定性等，通过有效的现场实时监视，方便了管理人员的近端和远程现场的管理。 3.1 系统具体组成 本子系统包括三个主要部分，即校园综合监控系统、无人电子监考系统、保密室等重要安全单位监控系统。l 电子监考近年来考场舞弊现象不断发生、禁而不止，舞弊考生造成的不公平竞争对参加考场的学生产生了很大的伤害，在社会上也造成很坏的影响。在某些考场舞弊现象严重的地区甚至要进行重考，取消设立考场考场的资格；对广大考生造成了巨大的压力和精神困扰，也对考生家长、教师造成了较大的影响。鉴于考试舞弊现象的严重危害，必须采用可靠的方法把舞弊过程记录下来，取得有效的证据，从而遏制舞弊现象的发生。利用本系统，可以对考场的多个试室进行有效的监控，并进行实时录像；通过使用万向云台，可以方便的查看整个考场的情况。由于系统采用数字化音、视频技术，比起电视监控系统拥有更好的稳定性和图像质量，也有更大的存储空间，能方便的将考场情况的资料制成光盘永久保存。l 重要安全单位监控子系统 所谓重要安全单位，是指财务室，器材室，保密室等需要重点布防的单位，在此类场所需要采用定时、定点的监控方式。需要进行运动帧测录像、定时帧测等相关设置，以保证此类单位在特殊场所，特殊时间的安全监控。 利用本系统，可以对重点监控区域进行特殊需求的检测。可以实现在固定时间进行录像存储，也能够在有移动物体3.1.1 系统结构图3.1.2 系统构成3.1.2.1 前端设备前端设备主要完成图像的采集、编码和传输控制等工作。将视频信号转换压缩成网络可以传输的数据包，经网络传回监控中心的服务器进行集中处理。l TS804枪机和TS806室外云台球形网络摄像机：完全脱离PC平台，建立在嵌入式处理器和嵌入式操作系统上；嵌入式处理器集成高速DSP和RISC内核；MPEG4编码由DSP内核处理，实现全实时全硬件图像压缩，通讯与管理由RISC内核处理器；形成稳定、底功耗、完美的系统结构。室外云台球形网络摄像机（TS806）已经集成了一体化摄像机、电动云台、解码器、视频服务器等设备。室外云台球形网络摄像机的作用是把系统所监视的目标，即把被摄体的光、声信号变成数据信号，然后经传输设备（无线网络）传输把所监视到的目标传送回监控中心存储。l 线缆：五类双绞线，是传送部分（交换机）与网络摄像机连接的信号电缆。3.1.2.2 传输设备传输线路部分是将摄像机采集到的视频信号馈送到监控中心。l 交换机：是利用校园网10/100M自适应交换机，也可以连接宽带网ADSL，通过互连网（internet）经IP地址，方便全国教育部门监视学校现场情况。3.1.2.3 控制系统控制系统部分完成监控中心对系统的摄像和传输部分的设备进行远距离遥控。通过PC访问枪式摄像机和云台摄像机可以控制云台摄像机的上下、左右转动及镜头的焦距、光圈进行控制，完成将各摄像机送来的视频信号按要求在显示器上显示出来。主要功能如下：l 具有一到48路图像显示，多分割模式；l 三种录像设置功能，即定时录像、移动探测录像、动态录像，方便任意场合的录像需求；l 采用MPEG4编码技术，每路实时录像及存储压缩，而且不影响图像质量；l PTZ控制台,可以对网络智能球上、下、左、右、镜头拉近、拉远等进行控制；l 参数调整，可以对图像质量进行调整；l 能够对摄像机设置逻辑编号，并能按照摄像机的逻辑号选择调用摄像机图像；l 在多媒体计算机上同时可显示对应画面图像的摄像机编号、日期等；l 通过鼠标可对远程的网络智能球摄像机及网络摄像机进行控制；l 功能强大，可以同时管理多个前端系统和多个用户，在未来前端系统调整或增加数目时，无须增加硬件设备,增加资金投入；l 完善的用户认证机制（用户名、密码、前端系统密码）；l 多个活动视频图像的同时接收、满足用户的控制请求；l 先进的软件平台，符合标准和未来发展方向。3.1.2.4 图像设备图像处理是指对无线系统传输的图像信号进行切换、记录、重放、加工和复制等功能。显示校园现场的图像情况，图像处理和显示设备仅用一台电脑（PC）就可以看到。l 电脑（PC）：用于监视校园现场图像情况，采用PC为服务器，也可以当监视器用，可以配置多个被监控点（即：TS802和TS806云台网络摄像机），增强网络摄像机云台网络摄像机的网络功能，多分割画面支持多路视频，可完成现场图像接收，控制信号的协调，图像的实时监控，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。3.1.3 远程用户监控网络摄像机可支持无线、ADSL、ISDN、PST、CDMAIX、GPRS、XDSL、EHTNET等多种远程传输方式，为异地用户提供不同的接入方式。内置WEB-SERVER功能，用户可以在异地通过互联网利用浏览器直接调看、控制各监控点的图像。系统支持多用户远程访问。3.1.4 系统配置3.1.4.1 必须设备的配置2台6寸高速MPEG4智能无线网络球机TS806WA23个全向玻璃钢天线_12dBiTS2400AT513个室外天线避雷器TS23RP613条1米-3天线连接跳线SMAJ-NJ*1M-3715个220V_DC24V/1A开关电源TS24V1A83台无线网桥TS11B313架42C室外小板状天线_14dBiTS2400BKC144小计单价 台单位 11室内MPEG4网络摄像机TS8021(注:税金+施工费没有列入)合计9备注数量 设备名称型号序3.1.4.2 本系统需要的也可由用户自选的设备尽量使用原有3台10/100M SWICTH网络交换机2台单位 13数量 合计自备监控中心主录像服务器主机PC_3.0G1自备一批安装耗材3备注单价设备名称型号序另外，学校必须建有校园网。3.1.5 系统功能3.1.5.1 功能 l 业界先进的传统监控系统向IP网络迁移成为可能的专业化解决方案，不需专用的监视器，配置较低的PC可随时随地实时监控，大大节省系统成本，并且扩展监视的范围；l 系统具有扩展性，只需将网络摄像机通过现有网线联入交换机，分配IP地址后即可通过PC浏览现场图像；l 实现系统点对多点的无限延伸并提供Web访问；l 提供全实时是MPEG4高清晰度视频流；176*144,352*288l 可选分辨率调节；l 内置ADSL的 PPPOE拨号协议，可以自动选择TCP/IP、RTP/IP或多播IP协议；广域网接入可选CDMA1X，GPRS，CABLE MODEM 拨号，ADSL，XDSL，EHTNET； l 密码分级保护防止非法操作，管理人员都有唯一的系统用户名和密码，并在进入系统时输入，根据密码等级的不同，管理人员具有不同的操作范围和权限；l WEB管理，内嵌实时播放器，画面分割实时图像大小任意调整，可实现单画面、四画面、九画面等多画面分割显示功能；用Media Player 9直接播放，不需安装任何插件，与MEDIA SERVICE 9无缝连接，在不安装任何插件下，使用一台很低配置的服务器（PC）可以管理无数个网络摄像机；l 日期、时间、字符显示功能：每个摄像画面有日期、时间、摄像机位置编号等信息，以便查找和确认；l 低功耗，视频DPS处理器，纯硬件压缩；l 可根据监控地点内的镜头数量，选择任意一路摄像可扩大到全屏显示；l 方便有效的现场快捷录像，只需一个按“R”键，即可实时录取现场的整个过程；l 图像最大流量为20K500K； l 监控距离长、范围广、数字视频质量可调、存储检索方便；l 提供基于Windows的配置管理软件，Dynamic DNS服务；l MAC地址控制功能，具有路由功能；3.1.5.2 优点l 信号稳定: 数字化视频信号几乎没有干扰、衰减等问题，传输距离远。不失真；l 权限明晰：对用户集中进行权限分级、验证和管理，适用于不同密级的监控；l 灵活可靠：与其他录像监控相比，性能稳定，无需专人管理终端机；l 容易扩充：可以方便升级、扩充和增加监控点；l 检索快捷：系统可以随时方便、即时地检索、回放记录存贮的图像；l 保存长久：回放图像稳定、清晰，可反复读写，不存在信号衰减和存储介质磨损等问题；l 节约成本：自动化程度高，对被监控对象自动地进行监控，系统自动循环，无需人工干预。校园网络观摩课子系统/视频点播子系统为了推广优秀教师的先进教学经验，或者考察教师的教学水平，学校经常需要安排进行教学示范课。但是，传统的教学示范是把听课人安排在授课进行的教室里，不计限制了听课的人数，还对正常的授课造成影响。传统的教学示范也只能在本地进行，对于外地观摩的教师造成了不便。利用本系统，可以对教学示范课进行直播，还可以进行实时录像；听教学示范课的人员