考场监控系统解决方案

  • 1. 系统概述

          随着我们经济水平的提高和科学技术的发展,人们对安全防范所提出的要求也越来越高。为了防止各种各样的经济刑事犯罪的发生,保护国家和人民群众的生命财产安全,保证各行各业和国家重点部门的正常运转,采用高科技手段制止犯罪已成为保安领域里的共识。
     
          近年来,随着信息化技术不断发展及校园网的建设,在校园里出现以下有关视频的需求:

        1)为了提高教学质量,监督老师教学水平,相关上级主管部门及校领导需要及时快捷了解教室教学实际情况,在教室安装视频监控系统,有利于解决这个问题。

        2)在各类考试中考生的违纪舞弊行为越来越多,采用的手段越来越先进,光靠单一的监考老师根本就照顾不过来。安装一套学校电子考场监控系统能够更好的维护考场纪律和考生的自身权益。

        3)校园失窃现象不断的频繁发生,让很多学校的师生都感到有加强治安监控的必要,尤其是加强课间、放学无人时的视频监控。

          针对以上需注,我公司专门为校园的智能化教学及安全监控设计了一套成熟的视频监控方案---CNMS分布式网络视频监控系统,并在很多校园取得成功应用。

          我公司利用高速发展的计算机网络技术与先进的数字图像处理技术,结合多年来专著于数字化安防产品开发的专业能力和经验,在充分了解当今安防监控的实际需求与对未来用户需求的分析后,设计开发了一套软硬件相互结合、多种硬件设备同平台处理的网络监控系统-CNMS分布式网络监控系统。该系统的成功应用说明了安防监控系统的网络远程管理控制功能已经成为系统中的核心功能之一,该系统将为更多需求分布式网络监控功能的用户带来更多的便利与惊喜。此系统打破了传统视频监控系统的主机端与客户端概念,使网络端(客户端)也同样能够设计大型显示监控中心的需求,甚至网络端监控中心可以同时监控管理下属更多的主机端,构成真正的分布式网络远程监控系统。CNMS分布式监控系统还在国内首家提供了目前主流监控系统3种核心硬件(网络视频服务器、数字硬盘录像机、硬盘录像机等)的同平台使用与数据交换、信息共享。该系统的成熟将标志着更多大型分布式远程监控系统可以通过我们的平台更加便利的建设并投入应用。该系统在硬件上采用先进的H.264压缩算法的视频编解码器技术,软件上采用网络中心服务器方式管理,完全符合国际数字图像音/视频压缩标准。更为重要的是,该系统极大的发挥了网络资源共享的优势,可根据不同级别的需要,实时调用所需图像。同时,系统也加强了安全管理的功能,确保用户在使用中保证数据的安全性。该系统现监控已广泛用于交通、监狱、政府、电力、电信、企业等行业。

    2. 系统设计原则,设计依据

     
    系统设计原则

        1)先进性原则:CNMS分布式网络监控系统中,采用国际上先进H/WH.264压缩技术,保证系统建成后整体达到国际先进、国内领先水平。且我公司产品提供终身软件免费升级服务,保证系统的保持一定的先进型。

        2)可靠性原则:在系统中的核心设备-CNMS系列产品(包括CNMS-6000S硬盘录像机,CNMS-400C网络视频服务器,CNMS-7000HC网络硬盘录像机等),消除了用户对稳定性的疑虑。

        3)高性能原则:该系统要求具有很高的处理性能。CNMS-6000S数字硬盘录像机能够同时处理24通道视频的显示及同步录像,CNMS-VideoSite存储&流媒体转发服务器同时可以处理24通道视频的显示与48通道的存储录像,同步还能进行16通道的数字转模拟的硬件解码输出工作。

        4)可扩展性原则:在系统设计时充分考虑到将来系统扩充的可行性,系统中预留了为后期进行扩展的大量接口。通过CNMS-ManCenter中心服务器堆叠的方式理论上系统可无限升级。

        5)经济性原则:在满足用户需求、保证系统功能完善、先进、可靠的基础上,通过利用CNMS分布式网络监控系统的远程控制管理功能,尽量降低系统的成本和运行、维护费用。

        6)易用性原则:CNMS系列产品系统经过几年的时间开发,已经达到了系统功能强大、界面友好、软件设计人性化,易于被普通用户掌握、操作和使用的特点。

        7)易维护性原则:CNMS系统基本上可以处于免维护工作状态,且人工维护可在远程操作,维护简单,易于管理。

    3. 用户需求分析

     
          我方本着严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求、质量条例前提下,结合我公司多年在安全防范行业大型项目的实施经验,确保为XX省教育系统远程网络监控项目提供一流的技术方案的原则,根据用户提供的相关信息,我方分析用户需求及核心平台设计思路如下:
     
    3.1 各校园网络监控子系统
     
          各校园网络监控主要指各校园监控系统,系统总体目标为:校园安全防范系统,维护校园安全;保证教室作为考场使用时做到考试过程监控,考场视频记录可调用,考试违纪责任可追诉。以下就XXX校园内视频监控系统需求做以下分析:

        1)校园本地监控:要求在校园内建设本地监控中心,在学校大门口,主要干道、教室内安装相应数量的摄像机及监听器,将所有前端视频、音频、报警等信号接入到监控中心,并达到实时显示、录像存储、回放、云台控制等功能。能提供远程访问服务功能与远程访问身份认证及权限分配等服务。

        2)要求在校园内相关部门能够利用内部局域网实现网络实时监控,录像存储和远程管理主机等功能(根据权限)。

        3)网络监控:要求在主级主管部门通过Internet能监控所有教学的考试及教学情况(根据权限),并可远程对音视频进行录像、快照;对多个监控场所进行分组管理;对多场景进行自动巡场显示等操作。

    3.2 本地监控功能
     
     
          根据用户提供的需求表明,需要在每个学校的重要位置安装各种不同种类的摄像机、红外探测器、拾音器、手动报警按钮、警铃等前端探测设备,在监控中心需要安装相关录像、监控等中心控制设备。
    具体达到的功能如下:

    3.2.1图像显示

          保证有高清晰的实时图像画面,可单画面、多画面分割、多路轮循,隐藏部分区域等多种显示方式;
     
    3.2.2声音采集
     
          保证多路音频与视频同步输入功能,音质清晰流畅,无杂音并可进行同步存储,声音与图像数据同包,回放时音质无失真;
     
    3.2.3录像存储
     
          采用新一代H.264高压缩技术,大大提高压缩比及网络传输效果;
          每路均可达到全实时录像,系统可按日程表设置定时连续录像、视频移动录像、报警联动录像和手动录像等多种模式;
          智能化管理,支持多硬盘循环录像,无需人工换盘;
          支持开机状态的热插拔。

    3.2.4检索回放
     
          可以录像的同精确、迅速检索需要的录像资料;

    3.2.5控制功能
     
          可方便控制前端装有设置高速球、云台的摄像机等;

    3.2.6报警功能
     
          有视频丢失报警及移动报警录像等功能,与报警设备相关联动;

    3.2.7电子地图
     
          主机具有电子地图功能,用户可根据实际情况绘制电子地图和设置报警点;报警后电子地图自动弹出,显示报警方位;

    3.2.8操作系统及软件升级
     
          支持多种操作系统,用户界面友好,支持软件升级;
     
    3.2.9网络功能
     
          提供中心服务器集中管理接口与客户端登录接口功能。

    3.3 远程监控功能
     
          具备强大的联网功能,可以用PSTN、ISDN、ADSL、DDN、LAN、Internet等方式进行联网,并提供防火墙穿透,VLAN穿透,路由器开放端口等各项参数与功能;    采用先进的网络解压缩格式,自动适应带宽并配置资源,优化网络传输速度快,提高播放画质,减少网络延时;
     
          系统支持多个分控端对一个主控端的同时远程访问,或多个分控端对多个主控端同时远程访问,各点之间相互独立,互不干扰;
     
          远程联网具备本机的所有功能,包括远程图像实时监看、远程调看录像资料、远程遥控云台镜头、远程报警接收,还可通过网络对各网点录像主机的系统参数进行设置等;
    可对各网点的不同录像主机进行分组管理,通过点击快捷按钮,可调看同一录像主机上不同画面,也可在同一窗口监看不同录像主机的图像;
     
          具有异地录像存储功能;
     
          可在主控端设置网络分控端的分控权限,通过不同密码使分控端享有不同操作权限,以区分管理层次,加强管理的安全性;
     
          具有报警上传功能,主机端报警后可自动将画面上传到设定好的分控端并可自动录像。

    3.4 前端主设备采用不同方式接入
     
           在分布式系统中很多用户都面临网络环境不同的情况,我们的系统提供了两种不同网络环境接入应用策略。

    3.4.1 ADSL拨号接入方式:
     
           这种方式分布式小型用户应用较多,由于ADSL拨号方式的非稳定连接特点,我们不能保证ADSL长期稳定在线。每次ADSL断线后重新建立连接时其IP就会变化,这时没有具备解析功能的系统就无法获得新连接上来的设备,使其无法连接、显示。故我们的系统解决方案中提出了以中心服务器为核心的DNS解析模式,这种模式下只要网络视频服务器在线,就会自动连接到中心服务器,使中心服务器获得该设备的信息。
     
          客户端用户只要登录中心服务器就能够根据权限浏览到ADSL拨号上传的监控通道图像,用户无需了解网络视频服务器的IP以及其他地址信息。只要该用户已经在中心服务器进行注册认证,并已经获得了浏览权限,那么该用户随时都能构登录浏览前端。

    3.4.2 局域网内设备接入方式:
     
          这种方式更加符合办公网络资源公用的现代化办公特点,用户的局域网即可以为网内用户提供互联网办公应用,同时我们的系统也提供了通过局域网路由器接入到中心服务器的功能。    
          局域网内的网络视频服务器可以在正确获得路由的情况下,可以自动连接不同网段内(VLAN环境)的中心服务器,也可以通过路由登录到互联网的中心服务器。客户端用户无需了解该通道是哪个网段的哪个IP,用户登录中心服务器即可获得浏览权限内的所有通道。最大的方便了用户在实际操作与使用上的习惯。


    4. 教育系统整体监控设计规划

          本方案主要分为本地监控及网络监控两部分,其中本地监控部分由前端探测设备(摄像机、监听器及相关辅件)和中心控制设备(硬盘录像机机、矩阵和电视墙等)组成,网络监控部分由中心管理服务器、存储&流媒体转发服务器、和集中监控客户端等部分组成。

          前端探测设备根据现场不同需求选择不同类型的设备。教室监控摄像机选用带云台的一体化摄像机,摄像机吸顶固定安装;拾音器选用高灵敏度、高保真效果的产品,固定安装在每个教室中央位置;走廊监控摄像机选用红外夜视半球摄像机;学校大门口、道路、公共区域等室外场所根据监控距离和环境情况酌情选用合适的摄像机。

          学校监控中心负责所有图像的显示和录像,监控中心配置一套由12台21寸液晶监视器组成的电视墙,电视墙和一台96入12出视频矩阵相连接,使用三维键盘对电视墙进行图像切换和云台控制。监控中心配置一套6联操作台,操作台上配置6台21寸液晶显示器连接6台16路硬盘录像机,硬盘录像机负责所有摄像机的录像工作。总监控室地面铺设防静电地板。因为涉及网络集中监控需求,因此在监控中心配置一套CNMS分布式网络集中监控系统,该系统由中心管理服务器和存储&流媒体转发服务器等设备组成。

          区/市、部级的监控中心通过集中监控客户端程序登录学校中心管理服务器来浏览前端摄像机的图像。

    5. 系统原理图




    6. 主要设备介绍
     
    6.1 中心管理服务器

    (1)系统概述

          主要功能是对前端设备(PC式数字硬盘录像机、网络视频服务器、数字硬盘录像机)和中心存储显示设备(存储&流媒体转发服务器、网络客户端)进行统一集中管理,包括设备认证、参数配置、使用权限管理、设备工作状态显示等。

    (2)主要功能特点

          系统设备登记:将系统中设备(网络视频服务器、硬盘录像机、存储&流媒体转发服务器等)的相关信息登记到中心,使下属设备具有能够登陆到中心服务器的权限。系统中每个设备的属性都是全局的,每个设备都是唯一的,利用这样的架构特点我们的系统能够建设更大的系统。

          系统设备分配:分配系统中设备(网络视频服务器、硬盘录像机、存储&流媒体转发服务器等)的所属关系。对前端设备(网络视频服务器、硬盘录像机等)进行属性分配,定义所属哪个存储&流媒体转发服务器。

          存储&流媒体转发服务器级联:预先设定好的网络视频服务器或硬盘录像机被一个存储&流媒体转发服务器管理,可设定多个不同存储&流媒体转发服务器,将存储&流媒体转发服务器与中心级联构成分布式系统。

          提供存储&流媒体转发服务器工作列表:存储&流媒体转发服务器联入中心服务器后,获取中心服务器提供的工作计划及资源列表(下属设备地址、登陆用户名密码等),存储&流媒体转发服务器将按照此工作计划与资源列表工作。

          系统用户登记:需要登陆系统的中用户首先要在中心进行的相关信息登记,使用户具有能够登陆到中心服务器的权限。每个用户都是全局用户,他们都是唯一的,每个用户名在不同的存储&流媒体转发服务器可具有不同的权限,这种模式不仅简化了管理难度,还为大型系统提供了更加便利的用户管理平台。

          系统用户管理:系统可以管理和控制每个用户的权限,其中包括登陆中心服务器的用户权限,登陆存储&流媒体转发服务器的用户权限,甚至可控制用户访问每个通道的权限,做到真正的集中管理与控制。

          系统用户认证:用户在需要连接某个视频时,只需登陆中心服务器,系统将根据已经分配的权限进行认证,通过认证后用户的资源列表中将显示所有权限内的通道,可任意调用。

          控制管理系统设备:中心具备控制和管理下级存储&流媒体转发服务器与其下属设备(视频服务器、硬盘录像机等)的能力,所有对系统设备实施的编辑、管理都必须经过中心服务器认证。
     
    (3)系统功能介绍
     
    管理前端设备

          添加、修改和删除网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备

          修改网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备的名称、IP地址、子网掩码、网关、连接端口、访问用户名和密码

          对网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备每个监控通道的通道描述、传输画质和传输速率等进行设置

          选择在显示画面上是否叠加时钟和字符,并可以任意调整所叠加字符在图像窗口中的位置和颜色

          设置网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备的云台控制协议

          设置高速球预置位

          设置高速球定时自动执行预置位计划

          设置是否使用PPPOE拨号功能(最常见的就是ADSL设置)、设置PPPOE拨号的用户名和密码

          设置是否使用DNS解析功能及DNS服务器的IP地址和连接端口;(适用动态IP网络环境)
     
    管理存储&流媒体转发服务器

          添加、删除存储&流媒体转发服务器

          设置存储&流媒体转发服务器所要连接的图像源(即相应的前端设备)

          设置工作站是否实时显示连接通道的图像
     
          设置工作站的录像计划和录像模式(报警录像、连续录像、不录像)
     
    管理用户权限
     
          添加和删除用户,除中心服务器本身的用户外,还包括存储&流媒体转发服务器和网络客户端用户

          设置用户的操作权限,包括中心服务器管理权限、云台镜头控制权限、添加删除用户、监看通道等
     
    显示设备工作状态

          按照指定的时间间隔自动扫描设备列表内所有设备的工作状态,时间间隔可设置

          显示前端设备的工作状态

          显示存储&流媒体转发服务器的工作状态

          系统连接日志记录
     
    其它功能

          可以远程重新启动前端设备(仅支持网络视频服务器和硬盘录像机)

          远程对设备进行系统升级

          查看前端设备软件版本
     
    6.2 存储&流媒体转发服务器
    (1)系统概述

           存储&流媒体转发服务器负责具体连接前端网络视频服务器和硬盘录像机等前端设备,为用户提供视频图像的显示、录像和云台控制。同时,它也作为网络客户端的视频源,为网络客户端提供视频图像的接入服务工作。
     
    (2)主要功能特点

          设备性质:存储&流媒体转发服务器在系统中承担者数据处理与转发等重要任务。性质如同一台前端由网络视频服务器、硬盘录像机等设备组成的大型网络硬盘录像机。
        
          设备与用户分配:存储&流媒体转发服务器在系统中,其资源信息来自中心服务器。中心服务器将分配给每个存储&流媒体转发服务器管辖的子设备与用户等相关数据信息,存储&流媒体转发服务器将按照分配资源工作。
        
          视频转发服务:系统中的所有客户端要求调用的视频将全部由存储&流媒体转发服务器中进行处理与转发,任何用户都不能直接连接前端网络视频服务器或硬盘录像机等设备,有效地保证了前端的安全带宽。
           
          解码还原:存储&流媒体转发服务器不仅具有录像功能还提供了硬件解码模块接口。可以将远端的视频数据解码输出为模拟视频信号输出到其他显示设备(电视墙)中使用。
     
    (3)系统功能介绍

    图像显示

          存储&流媒体转发服务器可同时显示1~64画面

          每路均可达到全实时25帧/秒(PAL)或30帧/秒(NTSC)

          可单画面显示或多画面分割显示,并可多路轮循显示

          可隐藏监视画面中需保密的画面

          可对显示图像的亮度、对比度、饱和度、色调进行连续调整

          在系统主界面上显示每个视频通道工作状态,如连续录像、视频移动感知录像、报警联动录像、单纯监视等,以及硬盘剩余空间等状态信息
     
    语音功能

          具1~64路音频与视频同步输入功能,音质清晰流畅,无杂音

          监看图像时可进行现场监听

          每路视频和音频可进行同步存储,声音与图像数据同包,回放时音质无失真
     
    录像存储

          每路均可达到全实时25帧/秒(PAL)或30帧/秒(NTSC);

          系统可按中心服务器设置的日程表进行定时连续录像、视频移动录像、报警联动录像和手动录像等多种模式录像;

          可在录像图像上叠加字符、日期水印;

          支持多硬盘循环录像,无需人工换盘。
     
    对讲功能

          存储&流媒体转发服务器可以和前端设备进行语音对讲,主叫不需要应答即可喊话。
     
    检索回放

          可精确选定时、分、秒,以迅速检索需要的录像资料;

          回放与录像同时进行,互不影响;

          可对录像资料进行时间检索、事件检索,录像资料储存情况通过图形表示一目了然;

          可单画面全屏回放,也可多路同时回放:

          回放速度全实时,即每路25帧/秒(PAL);

          多种回放速度,可正常回放、单帧回放、快速回放(2~5倍)、慢速回放(1/2~1/5)、画面冻结和跳至指定时间播放,回放图像大小可调;

          回放时支持抓拍功能,即某幅图像的数字化拍照,也可对图像进行电子放大与打印;

          系统支持本地端与网络远程端同时回放影音文件。
     
    控制功能

          支持多路云台全方位控制,可手动控制,也可自动控制;

          支持电动变焦镜头的聚集、光圈与变焦控制;

          支持灯光和雨刷等辅助控制;

          可控制高速球,设置高速球手动预制位和报警联动预制位,可调节高速球转动速度。

    权限管理

          系统内用户均为全局用户,用户凭借中心服务器设置的用户名和密码登陆

          存储&流媒体转发服务器登陆用户通过中心服务器认证保证用户安全

          具有系统屏蔽功能,封锁操作界面,防止非法人员随意操作
     
    系统保护

          系统有水印(WaterMarkProof)防伪功能,保证图像不被篡改,即使被篡改也极易鉴别
     
    单机播放

          备份录像资料可以通过单机播放软件在任意一台机器上播放
     
    备份及外设输出

          支持硬盘、DVD、DAT等备份;

          可对回放图像进行抓拍、储存、放大和打印,生成BMP图片;

          可将录像资料考贝,通过专用软件可异地播放;

          可将录像资料输出到软盘、打印机、USB活动硬盘。