視頻監(jiān)控在標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)的應(yīng)用及擴(kuò)展功能探討

范少芬

摘 要： 視頻監(jiān)控是網(wǎng)上巡查系統(tǒng)和視頻指揮系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)由前端、傳輸/顯示、顯示/控制三個(gè)部分組成。系統(tǒng)可通過高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對(duì)考試全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)音視頻進(jìn)行存儲(chǔ)，可對(duì)錄像進(jìn)行檢索、回放和備份。該套系統(tǒng)建成之后還可擴(kuò)展到日常教學(xué)、校園安防監(jiān)控系統(tǒng)和舞弊行為智能分析系統(tǒng)等應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 視頻監(jiān)控； 標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)； 高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)； 網(wǎng)上巡查系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）09-24-03

Abstract： Online patrol system and video control system in standardized examination classroom are comprehensive examination application systems based on network video monitoring technology. The system is composed of three sections which are front-end， transmission/storage， display and control. The system can real-time monitor the examination classroom via high quality IP cameras， the video and audio of the cameras can be stored， retrieved， playback and backup. As an application extension， the system can also be used in the daily teaching work system， school security monitor system and intelligent analysis system of fraud behavior.

Key words： video surveillance； standardized examination classroom； high quality IP camera； online patrol system

0 引言

高清視頻監(jiān)控的應(yīng)用從常規(guī)的安防業(yè)務(wù)逐步擴(kuò)展到支持決策的智能系統(tǒng)，廣泛地應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)院、交通、金融、航空航天等各行各業(yè)，其具有網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)字信號(hào)、高分辨率和人工智能等特點(diǎn)。模擬、標(biāo)清的閉路電視技術(shù)逐步被淘汰。為加強(qiáng)國(guó)家考試的管理水平，維護(hù)國(guó)家考試的權(quán)威性、公平公正和嚴(yán)肅性，我校進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)的建設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)平臺(tái)主要包括考生身份驗(yàn)證、網(wǎng)上巡查、考試業(yè)務(wù)管理、視頻指揮、作弊防控五大系統(tǒng)[1]。高清視頻監(jiān)控是網(wǎng)上巡查系統(tǒng)和視頻指揮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

在標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)中，在考場(chǎng)中安裝攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并開啟全程錄像，并在考場(chǎng)醒目位置張貼“全程監(jiān)控”的告示，這樣可對(duì)考生和監(jiān)考人員起到威懾、提醒和事先預(yù)防的效果。在考試過程中，通過查看考場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面和網(wǎng)上巡邏，可對(duì)監(jiān)考人員和考生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，對(duì)作弊行為能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和干預(yù)，起到事中控制的效果?？荚嚱Y(jié)束后，對(duì)于考試過程中一些可疑的行為，可通過查找和回放考場(chǎng)錄像進(jìn)行取證，起到事后取證的作用[1]。

1 標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)教室配置高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、拾音器、同步計(jì)時(shí)電波鐘、無線信號(hào)屏蔽儀等設(shè)備，通過高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及拾音器完成標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)音視頻信號(hào)的采集，經(jīng)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至后端服務(wù)器解碼到大屏顯示，同時(shí)采用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)視頻進(jìn)行錄像備份，其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。其中，小教室（100座內(nèi)）配置2個(gè)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)面向?qū)W生，1個(gè)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)面向教師；大教室（100-200座）配置4個(gè)攝像機(jī)面向?qū)W生，1個(gè)攝像機(jī)面向教師。

網(wǎng)上巡查系統(tǒng)和視頻指揮系統(tǒng)就是依托視頻監(jiān)控技術(shù)建立起來的網(wǎng)上監(jiān)考和指揮系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集/音視頻編碼、傳輸/存儲(chǔ)和解碼/顯示等部分組成。根據(jù)《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50348-2004），整個(gè)音視頻的信息鏈由以下三個(gè)部分組成[2]。

⑴ 前端設(shè)備：通過安裝高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集考場(chǎng)的實(shí)時(shí)畫面，安裝拾音器采集考場(chǎng)的聲音信號(hào)。每個(gè)考場(chǎng)安裝2-4個(gè)攝像機(jī)面向?qū)W生，1個(gè)攝像機(jī)面向教師。所有監(jiān)控點(diǎn)使用的攝像機(jī)均為1080P分辨率的高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，圖像碼流設(shè)備為2Mb/s，幀率為30f/s。所有攝像機(jī)均可進(jìn)行局部電子放大，使用該功能可在需要的時(shí)候提供更多的現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)，同時(shí)1080p分辨率又能局部放大的同時(shí)保證其畫面的清晰度。調(diào)整面向?qū)W生的攝像頭的角度，確保整個(gè)考場(chǎng)無死角。對(duì)于攝像頭的命名采用“考區(qū)”+“考場(chǎng)名”，如：競(jìng)秀北樓102，并且在實(shí)時(shí)視頻畫面中添加的字幕跟攝像頭的命名保持一致，以方便后期維護(hù)和查詢。

⑵ 傳輸和存儲(chǔ)：通過三層交換機(jī)接入前端設(shè)備和后端存儲(chǔ)服務(wù)器；項(xiàng)目的存儲(chǔ)架構(gòu)為分布式和集中存儲(chǔ)相結(jié)合的方式，存儲(chǔ)設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)（Network video Recorder，NVR）和IP-SAN。在前端攝像機(jī)匯聚的地方接入一個(gè)網(wǎng)路視頻錄像機(jī)（NVR），用來保存前端攝像頭的本地錄像。配置IP-SAN以保存全網(wǎng)的數(shù)據(jù)/錄像文件，進(jìn)行集中存儲(chǔ)。采用IP-SAN磁盤陣列的海量視頻存儲(chǔ)架構(gòu)和RAID5技術(shù)，可對(duì)視頻進(jìn)行檢索，對(duì)錄像進(jìn)行備份下載等。我校標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)此次建設(shè)共有62間，216個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，按碼流配置2Mb/s，能滿足至少30天存儲(chǔ)不覆蓋，需要存儲(chǔ)空間：216路攝像頭×30天×24小時(shí)×60分×60秒×2Mb/s，約134TB。計(jì)算存儲(chǔ)容量還需要考慮硬盤格式化損失及RAID5和備份盤的容量，因此實(shí)際存儲(chǔ)規(guī)劃至少要200TB。endprint

⑶ 顯示/控制：將前端系統(tǒng)所采集和傳輸過來的視頻、音頻、報(bào)警等數(shù)據(jù)顯示出來并做好相應(yīng)控制。主要設(shè)備是：大屏顯示系統(tǒng)、矩陣控制系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、電視墻服務(wù)器、巡查管理平臺(tái)。我校大屏采用P2.0表貼全彩，共3.84×2.24=8.7m2 ，分辨率為250000。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控建有一套polycom視頻會(huì)議系統(tǒng)，可作為考場(chǎng)視頻指揮系統(tǒng)，支持上級(jí)級(jí)聯(lián)和會(huì)議調(diào)度。

視頻監(jiān)控管理平臺(tái)包括音視頻管理、前端設(shè)備管理、用戶權(quán)限管理和系統(tǒng)配置管理等，具備實(shí)時(shí)監(jiān)控，前端設(shè)備局部放大，存儲(chǔ)管理、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、用戶權(quán)限管理、遠(yuǎn)程控制，以及視頻錄像查詢、回放和備份等功能。視頻監(jiān)控管理平臺(tái)客戶端可對(duì)攝像頭，報(bào)警，錄像策略，輪巡計(jì)劃等進(jìn)行設(shè)置，并可監(jiān)控考場(chǎng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。在用戶權(quán)限管理方面，可對(duì)用戶分組，并對(duì)不同組的用戶可分配不同的管理權(quán)限。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為核心層和接入層，核心交換機(jī)配置雙主控，雙電源，接入交換機(jī)配置千兆三層可網(wǎng)管交換機(jī)。我校標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)中視頻監(jiān)控相關(guān)設(shè)備及平臺(tái)的技術(shù)參數(shù)如下。

⑴ 攝像機(jī)：分辨率為1920×1080P，實(shí)時(shí)幀率可達(dá)30fps，支持H.264、MJpeg編碼，支持音頻編碼，符合Onvif標(biāo)準(zhǔn)、GB28181協(xié)議；支持TCP/IP[3]協(xié)議。支持紅外，云臺(tái)可控。不低于IP67防塵防水等級(jí)。

⑵ 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)：可存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)音視頻碼流，支持IPSAN和NVR工作模式，支持RAID 1、5、6、10。支持TCP/IP協(xié)議。

⑶ 常態(tài)化錄播軟件：支持實(shí)時(shí)視頻上墻，支持解碼設(shè)備的管理和控制；支持視頻存儲(chǔ)、檢索、回放和下載；平臺(tái)支持B/S和C/S客戶端，支持500個(gè)攝像機(jī)接入。支持Onvif標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接入設(shè)備，支持SDK方式集成設(shè)備。

2 視頻監(jiān)控技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)中的擴(kuò)展功能探討

2.1 網(wǎng)上巡查系統(tǒng)可應(yīng)用于日常教學(xué)

該功能的實(shí)現(xiàn)，需要再配置相關(guān)的多媒體教學(xué)軟件。眾所周知，網(wǎng)上巡查系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)之一就是學(xué)?？紙?chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，通過配置相關(guān)多媒體教學(xué)軟件，使系統(tǒng)在滿足標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)應(yīng)用的同時(shí)又能為學(xué)校日常教學(xué)所用，使其成為多媒體教學(xué)平臺(tái)。合理、充分的利用了現(xiàn)有資源，并使其發(fā)揮更大的用途。

通過配置相關(guān)多媒體教學(xué)軟件，在日常教學(xué)過程中，用戶可通過遠(yuǎn)程訪問查看教室的實(shí)時(shí)圖像并對(duì)教室進(jìn)行24小時(shí)錄像。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)可隨時(shí)通過視頻錄像對(duì)相關(guān)老師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考察和評(píng)估。

學(xué)?？梢允褂迷撓到y(tǒng)進(jìn)行日常教學(xué)活動(dòng)的課件錄制、直播以及課堂教學(xué)資源的積累，這些資源供學(xué)生課后點(diǎn)播溫習(xí)課堂重點(diǎn)。特別是對(duì)示范教學(xué)、教學(xué)評(píng)估、資源點(diǎn)播以及結(jié)合日常教學(xué)管理的模式進(jìn)行巡查系統(tǒng)功能的充分?jǐn)U展，使網(wǎng)上巡查系統(tǒng)在教學(xué)模式下就是一個(gè)全面的多媒體資源教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的利用價(jià)值更高。

2.2 教室監(jiān)控可并入校園安防監(jiān)控系統(tǒng)

教室視頻監(jiān)控是校園安防監(jiān)控不可或缺的一部分，需對(duì)教室的盜竊及安全事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。為了避免重復(fù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源共享，本次建設(shè)的巡查監(jiān)控系統(tǒng)可并入校園安防監(jiān)控系統(tǒng)。通過統(tǒng)一的校園安防監(jiān)控平臺(tái)，可對(duì)教室的攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，視頻和音頻經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸后存儲(chǔ)到存儲(chǔ)服務(wù)器中，并可對(duì)錄像文件進(jìn)行檢索、回放和下載備份等。

2.3 舞弊行為智能分析系統(tǒng)

可以在省級(jí)巡查中心配置一套舞弊行為智能分析軟件，對(duì)可疑考場(chǎng)的錄像文件進(jìn)行智能分析，從錄像文件視頻畫面中自動(dòng)分析發(fā)現(xiàn)舞弊現(xiàn)象。這不但能提高監(jiān)考的準(zhǔn)確性、公正性、實(shí)時(shí)性，而且能大幅度降低工作人員逐個(gè)畫面進(jìn)行查找的工作量，節(jié)省大量的人力物力財(cái)力，給廣大考生一個(gè)公平無私的考試環(huán)境。

智能視頻（Intelligent Video）技術(shù)源自計(jì)算機(jī)視覺（Computer Vision）與人工智能（Artificial Intelligent）的研究，通過在不同的場(chǎng)景中設(shè)置不同的報(bào)警規(guī)則，選定所需要跟蹤和分析的目標(biāo)，系統(tǒng)可自動(dòng)持續(xù)跟蹤目標(biāo)并對(duì)其分析。一旦目標(biāo)在特定的場(chǎng)景中出現(xiàn)了違反預(yù)定規(guī)則的行為，系統(tǒng)將彈出報(bào)警提示框并發(fā)出報(bào)警鈴，用戶可通過系統(tǒng)報(bào)警提示框了解具體的報(bào)警事情，經(jīng)分析后采取相關(guān)措施[4]。

智能視頻系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可將眾多繁瑣的任務(wù)交給機(jī)器，最大限度的使用機(jī)器的智能分析功能，將人從這些枯燥的任務(wù)中解脫出來。如“盯屏幕”和快速查找相關(guān)錄像等任務(wù)[4]。因此，該系統(tǒng)可給我們的工作帶來極大的便利。

3 結(jié)束語(yǔ)

標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)的實(shí)施對(duì)維護(hù)國(guó)家考試的權(quán)威性、公平公正和嚴(yán)肅性起到了積極的作用。自標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)在我校啟用以來，學(xué)校考風(fēng)考紀(jì)明顯提升。視頻監(jiān)控是標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，視頻監(jiān)控的整個(gè)信息鏈貫穿標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)，即：音視頻采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示和控制。該系統(tǒng)在高校還可擴(kuò)展至優(yōu)質(zhì)課堂、資源點(diǎn)播等日常教學(xué)、校園安防監(jiān)控系統(tǒng)和舞弊行為智能分析等應(yīng)用，為學(xué)校信息化建設(shè)提供了良好的平臺(tái)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)（References）：

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