摘 要： 高校標準化考點網上巡查系統是基于IP網絡智能視頻監控技術上建立起來的綜合性教育考試管理業務應用系統。該系統由前端、傳輸、存儲、顯示/控制四個部分組成。建成后的網上巡查系統可以通過監控管理平臺，對考場內的音視頻圖像進行采集、傳輸、存儲、實時監控及對歷史音視頻數據進行檢索、回放、下載等操作，可以做到考試全過程監控，起到事前監督、事中控制、事后取證的作用。
隨著電子信息及計算機網絡技術的發展，視頻監控系統從閉路電視的模擬技術、以數字硬盤錄像機（DVR）的半數字化技術，向著數字化、高清化、網絡化、智能化、集成化的方向發展，廣泛應用于安防、電力、公路、鐵路、煤礦、醫療等各行各業。基于網絡視頻智能監控技術，智能搜索、電子地圖、人像識別、移動偵測、自動報警、遠程管理、報表提交以及統計分析等高級智能模塊將得以應用，視頻監控也由單一的安全防范技術轉變為向用戶提供決策支持智能系統。
1 網上巡查系統概述
根據《教育部關于做好國家教育考試標準化考點建設工作的通知》（教考試[2011]2號）及上海市教委的相關要求，為依法提高國家教育考試管理標準化、規范化工作水平，維護國家考試的嚴肅、權威、公平性，加強考場監督，我校于2012至2013年進行了標準化考點（以下簡稱考點）的建設，用于研究生入學考試、自學考試等國家教育考試及學校各類自主招生考試電子遠程網上巡考。建成考點具有網上巡查系統、視頻指揮系統、考生身份識別系統、作弊防控系統等子系統。其中網上巡查系統就是依托視頻監控技術建立起來的網上監考系統，該系統在考試期間全程錄像，對作弊者有震懾作用，達到事前預防的效果；考試期間，通過網上巡查，可以有效監督廣大考生和監考人員，及時發現違規行為、制止和抓獲現行作弊者，進行事中控制；考試結束后，通過錄像檢索回放，可以為一些考試過程中有爭議或未及時發現的作弊的行為提供有力的證據，起到事后取證的作用。
2 網上巡查系統需求分析
2.1 分級建設，多級聯網架構
考區（以教學樓為單位）、考點監控中心分兩級獨立建設。考區作為獨立單元自成系統，考點監控中心可以對所有考區的考場進行集中管理，并提供統一登錄、安全存儲；考點所有圖像可以被上海市教育考試院及國家考試指揮中心查看調用。
2.2 集中與分布式兩級存儲
整個方案應支持分級存儲、互為備份。在考區與考點監控中心部署兩級存儲設備，以避免重要考試時樓宇網絡故障的風險。監控中心存儲具有一定要求的存儲容量和相應的安全容錯機制及冗余備份方案。
2.3 系統的主要設備技術指標
網上巡查系統建設必須符合《國家教育考試網上巡查系統視頻標準技術規范》的要求。
（1）攝像機：支持紅外、TCP/IP協議，具有H.264、MPEG4、720P和D1或CIF雙流編碼，雙向音頻及報警接口。
（2）網絡存儲：支持TCP/IP協議，通過網絡接收視音頻碼流進行存儲，支持IPSAN和NVR工作模式，支持iSCSI/NFS/CIFS/FTP/HTTP協議，支持RAID 0、1、5。
（3）管理平臺：支持DSP、4CIF、CIF傳輸及編碼方式；視頻MPEG4編碼，音頻MPEG Layer2編碼，PS流封裝；支持TCP/IP、SIP、RTP、RTCP等網絡協議；RS485控制，報警功能。
（4）SIP網關：支持標準SIP2.0，完成SIP代理功能，NAT穿透，設備/用戶認證功能；支持IP、UDP、RTP、RTCP、SIP等網絡協議；視頻轉發和路由控制；視頻傳輸優先級控制。
2.4 考點建設需求情況
我校標準化考點在2校區4幢教學樓（每個教學樓為一個考區）建設239個標準化考場（四平校區南樓80個、北樓78個，嘉定校區A樓42個、B樓39個），一個考點監控中心，一個考點指揮中心，兩個保密室（兩個保密室共有33路原模擬攝像頭），每個考區配置一個考務室。各考區通過校園網組網，采用考點監控中心、考區兩級架構部署、兩級存儲保存音視頻數據。
3 網上巡查系統總體設計
3.1 設計原則
（1）先進性與適用性：考場內采用高清網絡攝像機，集成平臺管理，符合視頻監控技術發展方向；系統架構簡潔，切合實際應用，工程建設方便。
（2）經濟性與實用性：綜合考慮系統設計，充分利用現有的校園網絡、設備和資源，減少工程投資。設備選型方面，充分考慮已建系統的兼容解決方案，保留使用保密室模擬系統，實現新舊系統互聯互通。
（3）開放性和擴展性：用戶可根據需要自行設置運行中的各項參數、分配用戶、自行備份，提供與其他業務系統的數據接口，能實現不同廠商、模/數、IP網絡視頻共存。按考區模塊化設計，考慮未來升級、更新，系統在規模、監控層次、功能方面具有良好的擴展性。
（4）安全性與可靠性：采用成熟的、穩定的、完善的技術設備，建立嚴密、可靠的認證體系，采用實時報警系統聯動，防雷擊、過載、斷電及人為攻擊和破壞的設計，兩級冗余存儲，RAID5磁盤陣列技術，為系統運行和管理提供安全保障
（5）可操作性與可維護性：使用C/S或B/S輕客戶端，操作簡便易用。系統提供日志查詢、故障告警，在出現故障時能及時、快速地維護。
3.2 網上巡查系統結構
網上巡查系統是包括視頻監控技術、網絡通信技術、教育考試管理技術的一套綜合性業務系統，由音頻、視頻圖像采集、編碼、傳輸、存儲、調用等多個部分組成。根據《安全防范工程技術規范》（GB 50348-2004），可以把網上巡查系統建設分為以下四個部分：
（1）前端：主要設備是攝像機和拾音器。安裝在考場前面黑板旁邊，對考場聲音及圖像采集及編碼，滿足監控中心對各監控點圖像的調用和查閱。室內考場可采用高清半球網絡攝像機，采用D1格式回傳錄像，圖像的碼率為2 Mb/s，為了避免考試泄密，攝像機不帶云臺功能。保密室使用原有模擬攝像頭，可以在解碼模擬輸出端增加標準編碼器，統一接入管理平臺。
（2）傳輸：主要設備材料是雙絞線和交換機。校園網樓宇使用H3c_S5500作為匯聚交換機，千兆光纖與校區匯聚相連。因考區最多攝像機數為82臺，讀取速率按并發25%設計，考區需要總速率為：2 Mb/s×82+2 Mb/s×82×25%＝205 Mb/s，校園網有足夠的資源可供使用。高清視頻傳輸方式主要是以太網傳輸，雙絞線傳輸的布線及設備使用安裝簡單、系統造價低、容易擴展，攝像機以10 Mb/s100 Mb/s網絡接入就近的標準化考點專用交換機，再經校園網樓宇匯聚交換機連接到監控中心。從考點至市教育考試院，使用統一規定的SIP網關設備通過公共通信網絡連接。根據項目需求，可配置48個10/100/1 000 Mb/s自適應RJ45接口和4個上行千兆SFP接口的三層交換機，供攝像機接入之用。
（3）存儲：網上巡查系統采用分布式存儲與集中存儲相結合的存儲架構。主要設備是NVR錄像機和存儲陣列。在前端攝像機上的匯聚地方接一個NVR錄像機，保存考區本地錄像，以避免在考試時校園網絡故障的風險。集中存儲部署在考點監控中心，保存全網的錄像，錄像滿足14天以上的滾動覆蓋，并做考試要求備份。存儲可選磁盤陣列的海量視頻存儲架構，采用RAID5技術，接受監控管理平臺對視頻信息的查詢、管理、備份等。考點需要存儲空間：280路攝像頭×14天×24小時×60分×60秒×2 Mb/s，約81 TB。由于考試期間錄像需要備份6個月以上，需要專用的存儲分區存儲，加上RAID冗余考慮，因此實際規劃存儲至少為120 TB。
（4）顯示/控制：是網上巡查系統對視頻、音頻、報警、數據等采集信息的最終應用。主要設備是：監控電視墻、數字視頻矩陣、視頻服務器、巡查管理平臺。學校網絡監控中心已有6塊46英寸的液晶顯示器組成的監控電視墻，用一臺高性PC通過網絡數字視頻矩陣控制，不添加設備的情況下，可以作為網上巡查系統的監控中心使用。網絡監控中內建有一套Polycom視頻會議系統，支持上級級聯和會議調度，可以作為考點視頻指揮系統。監控管理平臺是實現音視頻資源管理、監控設備管理、用戶管理、安全管理等功能的軟件平臺，安裝在視頻服務器上，具備報警聯動、存儲管理、遠程控制、權限分配、網上巡查、歷史視頻資料檢索與回放等功能，支持監控客戶端接入。監控客戶端可對監控前端設備、監控平臺的告警、錄像策略等進行設置，可對現場進行音視頻實時監控等各種業務操作。
3.3 網上巡查系統網路拓撲設計
現校園網采用層次局域網結構，校區核心交換機與電信出口設備雙萬兆互聯，樓宇匯聚交換機千兆上連校區核心交換機，標準化考點交換機可以按校園網接入層設計。監控管理平臺服務器、存儲陣列、SIP網關設備安裝在監控中心機房。高清攝像機、交換機、存儲等設備可按校園網的規則來規劃IP地址。系統拓撲設計如圖1所示。
4 網上巡查系統的主要設備
網上巡查系統是國家級建設項目，具有嚴格的保密要求，須具有一定資質的企業方可承擔建設。該項目工程通過學校實驗設備處向社會進行了公開招標，由蘇州科達公司中標成為本次工程設備供應商。網上巡查系統主要設備如表1所示。
5 網上巡查系統建設的幾點經驗
各項準備工作就緒之后，項目按合同日期進行建設，總結了幾點經驗如下。（1）對考場大小、朝向、是否有逆光等情況進行逐一排摸，選擇符合現場條件的攝像機。（2）對校園網的資源如弱電間、網絡帶寬、上連交換機端口等情況進行勘察，保證數據能在校園網上傳輸。（3）監控管理平臺對設備和配置進行管理要有一定的規范。比如考場視頻字幕，可在視頻畫面左上角顯示時間，右下角按“校區名”+“考區”+“考場名”進行圖像命名，既方便查詢又可防止圖像被篡改；用戶管理方面，對不同的用戶進行級管理，分配不同的用戶對設備的操作權限和訪問音視頻數據的使用權限。（4）制定網上巡查系統的管理使用辦法，定期檢查攝像機、存儲、監控管理平臺的工作的狀態，考前做好系統巡檢。
標準化考點是一種新的考試管理模式，對維護國家考試的公平、公正起到了積極的作用。網上巡查系統建后，經過一段時間的使用驗證，各考場的監控圖像和聲音清晰，管理平臺可對各考場進行統一管理，市教育考試院可接收調用考點圖像。在研究生考試及學校自主招生實際使用中，可滿足網上巡考的要求，并在處理個別考場事件中發揮了積極的作用。根據實際運行效果，該系統符合前期設計要求，達到了建設目標。
參考文獻
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