智慧校园电子监考系统解决方案

智慧校园电子监考系统
1.1系统概述
“国家教育考试考务管理与服务平台”是教育部考试中心“十一五”事业发展规划的重点建设项目，平台建设是利用数据通讯技术、网络技术、数据库技术、视频技术、系统工程、管理技术等高科技手段，在全国范围内分批建立全方位发挥作用的安全、可信、实时、高效的数字化、信息化的国家教育考试指挥、管理、监控、服务体系。

平台共有七大功能，即：网上巡查、应急指挥、考务综合管理、视频会议、学生服务功能、网上考试和诚信档案等。

教育考试巡查系统集成了“国家教育考试考务管理与服务平台”七大功能中网上巡查、视频会议和应急指挥三大功能，并将不断完善逐步实现“国家教育考试考务管理于服务平台”的其它功能。

本校园建有的3栋教学楼、1栋综合楼和1栋体艺楼涉及的考场教室共有XXX间，面向2000多学生，以教育部统一制定的《国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》（JY/T-KS-JS-2007-1）为指导，建立崭新的学校定点电子监考系统，作为前端监控资源，为上级考试中心提供服务，实现考场的实时网络监控和巡查，确保信息和系统的安全，保证各种考试的正常顺利进行。

真正实现教育考试公平、公正、公开。

1.2系统设计说明
1.2.1 系统拓扑图
1.2.2 前端点位设计
根据本项目建筑结构特点和技防标准设置摄像机。

校园内在3栋教学楼、1栋综合楼、1栋体艺楼内均设有考场，1号教学楼有18间教室作为考场，2号教学楼有18间教室作为考场，3号教学楼有24间教室作为考场，综合楼有9间教室和多媒体教室作为考场，共69间考场，每间考场设置2台高清网络摄像机和2个拾音器；体艺楼有1间大报告厅作为考场，设置6台高清网络摄像机和6个拾音器。

1.2.3 监考系统架构
学校监考系统平台是组成教育考试网上巡查系统的基础，小学有70个考场，每个考场在每个教室内安装2台网络摄像机完成信号的采集和编码后通过网络传回监控中心，并在集中存储服务器上完成数据的存储。

在学校级中心消防控制室只需要2台画面分割器作为解码设备。

通过网关、转发、中心服务器与上级实现互联互通及图像上传等功能。

监考系统点位统计表如下：
序号楼栋楼层监视区域监考专用摄像机拾音器
1 1#教学楼2F 普通教室6间
1.2.4 承载网设计
前端监控点（考场）的网络摄像机完成图像采集和声音（拾音器）采集后，经过编码，网络摄像机通过双绞线将图像汇集到楼层交换机，再通过光纤将信号传输至监控中心。

核心设备：网关、转发、中心三合一服务器、集中存储服务器、画面分割器等主要设备放置在学校消防控制室监控中心。

前端信号传送至集中存储服务器进行集中存储，解码设备（画面分割器）通过网络访问学校级网关、转发、中心服务器，并调取图像解码上电视墙。

电子监考系统和视频监控系统均设计为数字化网络，两套系统的接入交换机和核心交换机共用，线路的走向充分考虑安全性、抗干扰、方便检修等综合因素，保证信号的顺畅传输。

1.2.5 存储设计
本项目监考系统共设计144台720高清网络摄像机，配置5台集中存储服务器，每台支持64路高清存储。

硬盘计算公式为（按照30天存储）：单路摄像机码流*摄像机数量*24小时*30天*3600秒/8/1024/1024/0.9/。

共计20块2T企业级硬盘。

1.2.6 显示设计
画面分割器主要功能是从网络上获取压缩视频数据流，将数字信号转换还原为模拟信号，输出到监视器。

本项目消防控制室监控中心采用2台画面分割器，为电子监考设计4台22寸监视器，支持IP高清图像切换，支持音视频编码、解码上墙。

电视墙与视频监控系统的电视墙共用。

监考图像在监控中心经解码后，监考系统的所有视频图像都可以通过窗口形式显示在电视墙任意一块监视器上，每个监视器可以最多显示16个视频窗口。

1.3系统功能
1.3.1 网上巡查系统功能
网上巡查系统应能实现不同设备及系统的互联、互通、互控，实现音视频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储、控制；进行身份认证和权限管理，保证信息的安全。

应能与报警系统联动，宜提供与其他业务系统的数据接口。

其主要有以下功能：
1)国家标准连网：配置符合国家标准规定的SIP及视频流接口。

可实现上至国家
级巡查中心，下至市级、区县级或学校巡查中心的连网。

2)实时监控：可通过电视、监视器、PC客户端等显示所管辖考点内所有考场的画
面，实现画面分割、分组切换显示、自动循环切换显示等功能。

3)网络存储：可按照预先设计好的存储策略在中心自动或手动存储考场图像。

4)检索查询：在中心可实现按学校、设备、考场、日期、时间等参数查询学校端
的录像。

5)远程下载：通过网络下载学校端集中存储服务器存储的考场图像。

6)远程回放：在中心PC上直接播放学校端集中存储服务器存储的考场图像。

7)并发服务：多级远程终端同时访问一个考场时，可以提供多路实时流分发。

8)灵活的管理模式：巡查系统管理中心有两种管理模式，一种模式是集中管理，
集中管理由中心管理员统一完成远程用户、SIP路由器、分发服务器、流媒体
体服务器的添加、删除、修改、维护等工作。

另一种模式是分布式管理，各下
属巡查中心系统管理员使用远程虚拟控制台，利用上级巡查中心的系统管理功
能和服务进行分布式管理，实现各自的管理功能。

9)远程用户管理：可按要求添加、删除、修改远程用户。

远程用户按树状结构部
署以及用户权限设置，各自有自己的远程访问范围，每个远程用户都需要有自
己的登录名和密码。

10)安全认证管理：合法设备和远程用户进行注册；并对接入巡查系统的设备、用
户等的合法性进行验证。

11)软件狗验证机制：根据我们在巡查系统建设中的经验，在中心增加考试模式的
选项。

这个选项只在重要考试期间启用。

启用后所有远程用户要登录和访问本
系统都必须使用软件狗。

每个软件狗都有唯一序号，中心数据库会记录这些用
户的远程操作。

非考试期间远程用户可以不需要软件狗，只需正确输入自己的
合法帐号和访问密码即可。

12)权限管理：远程用户权限包括实时图像查看、历史图像查看、云台镜头控制、
录像的启停等，对一级的用户这些权限设置可精确到每个考场。

13)优先级控制：可为远程用户设置访问优先级，当两个远程用户同时控制一个前
端设备时级别高的用户可抢占控制权，当网络带宽有限时级别高的用户将优先
使用带宽。

14)SIP域管理：每个下属巡查中心可看作一个SIP子域，如市巡查中心可看作省
级巡查中心的子域，学校则可看作市级巡查中心的子域，各个SIP域的管理员
可完成自己的相关设置工作。

15)跨域访问：在省级巡查中心的授权下，各市远程用户可实现平级跨域访问，如
A校巡查中心可远程监考B校的考场，B校巡查中心可远程监考A校的考场，
起到交叉监考试的作用。

➢全网时间同步
建设巡考系统的目的就是为了取证，每个监控图像在录像存储的时候都会在录像画面上标上有时间，日期等水印标签。

监控图像上的时间、日期在取证时就显得尤其重要（如监控图像上的时间与现实时间不一致时，图像也就失去了取证的价值）。

然而作为一个大型的巡查系统，设备都是分散布置在各个地方的，常规的做法就是要求对每个设备进行时间设置，力求所有设备的系统时间与现实时间一致。

这是一项相当困难的工作。

本方案中网关路由、转发、中心三合一服务器具有统一系统时间的功能，当所有设备注册到服务器管理平台上时，这些注册设备就会自动调整为服务器管理平台的系统时间。

只要管理平台的时间正确了，系统内所有设备的时间都是正确一致的。

这就使得系统内所有监控图像的时间保持正确，方便对历史数据的查询或者取证。

➢两种工作模式
教育考试网上巡查系统不同于普通的视频监控系统。

它有着自己的特殊要求，需要一些特殊的功能。

充分了解和考察了这些需求之后，我们将教育考试网上巡查系统赋予两种工作模式：考试工作模式和普通工作模式。

其中考试工作模式为教育系统所独有；而普通工作模式又具备极强的多媒体应用的功能。

一网多用，多网合一，以最少的投资达到最大的效果。

用户完全可以将电子监考系统的建设与学校的教学和网络系统建设结合起来，考试时保证考试的顺利进行，而平时大量地应用于多媒体教学中，充分发挥设备的作用。

考试工作模式：
对考场的纪律有着严格的要求，对考试期间的数据安全性和保密性也有严格的要求。

为确保各种考试，教育考试网上巡查系统必须解决：
①考卷的保密性和安全性问题；
②巡查数据的保密性和安全性问题。

我们的系统采用软件与硬件相结合的方式，提供了安全可靠的手段，可以防止非法入侵，杜绝考场信息的外泄。

在考试工作模式下，有相应权限的远程用户如果要控制前端的摄像机，进行变焦或转动操作，将会在远端用户进行操作时发出声音和图像的告警信息，提示学校巡查中心的值班人员。

学校巡查中心的值班人员此时可以进行相应的操作，比如：拉远镜头，防止试卷清晰地出现在监控画面上；强行断掉远程控制的网络接入功能等等。

这样就能有效地防止考试期间试题的外泄。

另外，在考试工作模式下，远程用户必须首先通过严格的注册流程，将自己的合法帐号、权限、接入设备等在管理中心预先进行注册登记。

考试时，用户只有使用在管理平台上注册过的USB软件狗才能接入教育考试网上巡查系统，通过网络获取考场图像，进行实时监控。

这种软硬结合的方式极大地增强了考试期间图像数据传输、获取的安全性和保密性，所有非法用户将会无一例外地被屏蔽在网络之外。

普通工作模式：
众所周知，学校担负着繁重的日常教学任务。

我们这套教育考试网上巡查系统充分考虑和兼顾了学校的教学活动，使系统既适用于考试巡查又能为教学提供方便直观的多媒体教学平台。

首先，在普通工作模式下，凡拥有合法帐号的远程用户都可以通过网络获取教室的实时图像，便于学校各级领导掌握师生的上课和学习情况。

其次，学校可以使用教育考试网上巡查系统进行教学活动的录像摄制、制作和播放。

特别是在进行示范教学和观摩教学的时候，把优秀师资的授课过程进行全程录像，广泛使用。

这样势必大大提高学校师资的整体水平，大大提高学校的教学质量。

实现多媒体教学方式有多种，或者通过在每个教师计算机上安装的客户端软件从流媒体服务器上获取示范教师的视音频图像在自己的教室进行教学；或者采集示范教师的视音频图像并入学校闭路电视系统进行校内广播。

➢巡查数据专业下载工具
可通过网络快速、快捷的下载考试的数据进行异地备份，可根据考试课目、考试时间等一系列预设方案对数据进行高速下载，其功能如下：
自动搜索全网在线设备
一键下载全网流媒体单场考试录像数据
数据命名规则完全按照考试科目设定，方便整理查找
单台流媒体下载速度高达50Mbps
可同时下载多台流媒体考试数据
➢系统的跨及管理
通过IE浏览器输入系统管理员帐号、密码登录到管理平台后，可实现跨级管理功能，如省级巡查中心的系统管理员可对市、区（县）甚至学校级的巡查系统进行全方位的管理和设置，修改市、区（县）、学校巡查系统的SIP网关、转发服务器、流媒体服务器等的工作参数，管理远程帐户访问权限等。

这样极大的增强了系统的整体可操作性，管理统一，方便快捷。

➢系统的远程设置
通过IE浏览器，输入系统管理员帐号密码登陆到管理平台上面，在管理平台上可对前端流媒体服务器做以下方面的远程设置：
a、画面通道标签修改，时间标签设置，以及标签位置的设置。

b、压缩参数设备，包括分辩率设置（D1或者CIF），码流控制（限定码流、可变
码流）桢率（1帧/秒到25帧/秒可选），画质设置（1到6级画面可调）
c、录像计划：通道的录像时间设置，录像类型设置等。

d、动态视频检测：通道的动态视频检测设置。

e、报警设置：通道报警参数设置，报警类型设置，报警联动设置。

对前端设备的集中统一的设置、管理，为系统应付各种情况提供了最大的方便。

➢远程控制
通过手动或自动操作，对前端设备的各种动作进行遥控；能够设定控制优先级，对级别高的用户请求应有相应措施保证优先响应。

依据授权将网络用户发出的控制命令传送到前端监控设备，实现监控中心及授权用户对前端任意一路监控图像的调用和控制。

（1）切换应能通过手动或编程实现，将图像信号在指定的监视器上进行固定或时序显示，也可以进行图像混合、画面分割、字幕叠加等处理；
（2）对所传输的图像信息具有切换、记录、回放、加工和复制等功能；
（3）具有与报警控制器联网的接口，报警发生时能切换出相应部位的摄像机图像，并能进行记录和重放。

➢存储和备份
前端监控设备及各级监控中心，均可对巡检、报警、视音频、系统日志等信息予以存储。

存储和备份的报警、巡检等历史数据信息，可在网络系统中依据授权进行访问。

系统应能存储下列信息并保持一定时间，可配置专用存储设备备份需要长期保存的信息。

报警发生前后一段时间内的音视频信息。

监控中心操作员人工指定或通过编程定时指定的现场音视频信息。

用户操作、设备巡检等系统日志信息。

各级系统对接收到的巡检信息、报警信息和视音频信息等按照信息的含义和归属进行分类，重要事件的图像可作永久存储，并且提供异地备份。

➢历史图像的检索和回放
按照指定设备、通道、时间、报警信息等要素检索历史图像文件并回放；回放应支持正常播放、快速播放、慢速播放、逐帧进退、画面暂停、图像抓帧等；支持回放图像的无级播放。

1.3.2 通用功能
➢报警联动
当监控点存在报警设备时系统应具有与报警设备联动的接口，报警发生时能切换出相应部位的视音频及报警信息，并进行记录；对某些特定监控点，可实现视频移动侦测功能；系统宜支持与其它业务系统进行报警联动接口。

➢系统统一命名规则
对系统中的设备、用户进行统一代码；以数字字典的方式将学校（考点）、区县、市、省等考试管理机构进行统一命名编码并保存在数据库中，省、市、区县校等编码由国家教育考试中心来定义并发放给各级考试管理机构及学校。

学校编码由上级考试管理机构来根据教育部考试中心规定来定义，并逐级上传直至到达教育部考试中心。

统一命名规则采用DNS的方式，所有的资源采用分级命名，联合定位的方式。

➢多种录像模式
具有任意控制点定时连续录像、手动录像功能，预制录像模版，方便准确。

手动多路并发录像：可随时手动对硬盘录像参数进行设置，开始录像。

多路定时自动录像：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，定时启动关闭录像，达到无人值守自动启动监控录像的功能。

传感器报警录像：此模式一般用于夜间或节假日。

平时系统处于休眠状态，当传感器有报警输出时，系统可自动启动录像。

➢录像后期处理
系统具有强大的录像后期处理能力，便于录像资料的利用。

录像资料提取：可以将一个时间较长的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。

同时原始资料不被更改，确保史料的真实性。

录像回放：存储的录像文件，可以随时调出进行回放。

检索查询：监控数据保存时，可以在数据库中记录录像日期、时间、等各种参数，以备后期的检索和查询。

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。

➢系统安全
影像防伪：采用技术领先的实时数据流加密算法，保证存储的文件只能由特定软件打开回放和编辑修改，彻底避免其他软件的非法阅读和篡改，确保资料的真实性、可靠性、权威性。

密码保护：采取分级授权方式保护系统设置，防止无授权者进入或修改系统。

不同级别具有不同的权限。

系统锁定：可以为系统设定操作员权限。

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，只能重新登录系统后，才能继续操作。

➢多种报警方式
硬盘空间提示报警：硬盘录像服务器主操作界面上显示硬盘资源占用情况。

当硬盘剩余空间达到一定数量时，系统会自动报警提示进行相应操作。

报警时剩余空间的大小可根据需要进行设定。

视频丢失报警：录像过程中视频信号丢失时，系统自动向主控室报警，从而避免故障发生时系统不知导致录像资料不完整。

传感器检测报警：可支持采用传感器的触发方式，保证稳定可靠的安防报警。

一旦在教室范围内出现异常情况，系统自动启动并向主控室报警。

➢与其他系统的接口
系统提供与其它信息系统的互联接口。

作为系统扩展考虑，网上巡查系统宜能与应急指挥系统（包括视频会议系统）、GIS地理信息系统、GPS定位系统等相互集成。

1.4主要设备技术参数
网关、转发、中心三合一服务器
包含有SIP模块、转发模块和管理平台模块。

巡查系统管理平台是整个系统的控制中心，包括用户认证软件、路由控制等模块，系统内各种设备在运行时都会登陆到注册中心上，根据注册信息更新中心数据库中的相关字段，调度模块协调系统内相关设备间的通信流程，完成系统域、子域、用户、设备的管理，这里的域、子域主要是指寻查中心及其下属寻查中心，用户主要包括系统管理员和远程客户端，设备主要是指SIP网关、转发服务器以及流媒体服务器等。

SIP网关可以看做SIP的服务器代理，系统内的所有终端都都通过它接受SIP的后台服务，SIP网关也是上下级巡查中心间实现控制信令交互的关键，上下级巡查中心都是SIP网关实现控制信令的通信。

媒体转发服务器在多个用户并发访问同一个图像资源的情况下，为了减轻视频编码设备的压力和节约网络带宽，通过视频转发模块与视频编码设备建立单路连接，然后采用组播、分发或广播的方式将图像转发给用户，提供多级转发、带宽自动适应等功能。

支持多级转发的集中转发服务器的实现和部署，使得构建跨区域乃至全球性的大型考试巡查系统为了可能。

SIP、转发、中心三合一服务器的主要要求如下：
1)支持标准SIP2.0
2)支持国标《国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》
3)MPEG-4视频编码、MPEG Layer II 音频编，PS系统流封装
4)支持IP、UDP、RTP、RTCP、SIP等网络协议
5)采用基于B/S结构的管理模式
6)支持集中管理和分散管理两种模式
7)直观显示巡查系统的体系结构
8)系统基本参数设置，如是否跨级管理，中心IP地址、端口设置
9)基本信息维护，如用户的密码、单位、联系方式等
10)查看系统内设备的在线信息
11)远程用户对考场图象的访问、控制、历史数据播放精确到每一个教室
12)添加、删除、修改组、用户、设备
13)可设置各级SIP网关的相关信息
14)可设置各级转发服务器的相关信息
15)可设置各流媒体服务器的相关信息
16)能实现系统核心数据库的备份和恢复
17)生成和打印系统用户、设备清单报表
18)可最多支持8级域、子域管理
19)SIP URI统一命名规则、分级命名、联合定位
20)SIP URI组、用户、树形列表管理
21)SIP URI地址解析
22)支持多级SIP网关级连
23)设备/用户认证功能
24)路由控制功能
25)视频访问呼叫过程控制
26)视频远程访问权限控制
27)远程云台/镜头控制
28)建立SIP网关间的信任关系
29)流媒体的NAT穿越控制
30)统一管理接入的SIP终端
31)支持点播、组播及广播
32)支持视频多路复用
33)网络拥塞控制
34)视频路由控制
35)视频传输优先级控制
36)支持多级转发服务级连
高清网络摄像机
网上巡查网络摄像机是教育考试网上巡查系统设备之一，主要功能是把完成图像的采集及编码；再通过网络传输到网络存储服务器进行存储。

其主要功能特点：
1）支持《国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》规定的音/视频压缩，编码和视频传输规定。

2）采用TI达芬奇系列高性能DSP
3）采用标准 MPEG-4视频压缩技术，压缩比高，码流控制准确、稳定
4）采用高性能1.3M(1280*960) CCD图像传感器，图像清晰度高
5）支持1路复合视频输出
6）支持双码流，ACF（活动帧率控制），支持手机监控
7）支持数字水印加密，防止数据被篡改
8）支持I/O报警
9）支持丰富的网络协议：
HTTP,TCP,ARP,RTSP,RTP,UDP,RTCP,SMTP,FTP,DHCP,DNS,DDNS,PPPOE,IPv4/v6,SNM P,QoS,UPnP,NTP
10）支持micro SD卡存储
11）支持ICR滤光片切换功能，实现昼夜监控
12）支持AC24V/DC12V/POE供电
支持无SD卡、SD卡空间不足、SD卡出错、网络断开、IP冲突、移动检测、视频遮挡智能报警
画面分割器
数字画面分割器可以把下属巡查系统中任何一个考场的MPEG4 视音频数据流转变为HDMI信号的设备。

在巡查系统中，数字画面分割器从网络上获取视音频数据流，将数字信号解码为HDMI信号，输出到电视墙设备。

主要参数如下：
1）支持《规范》规定的音／视频压缩和视频传输规定
2）集成SIP UA
3）10M/100M自适应以太网络接入
4）2路HDMI信号输出，每路支持1/4/6路音/视频实时解码.
5）报警切换可接收前端报警信号并自动切换到相关通道
6）支持定时切换、分组切换、手动切换等方式
7）支持垮域访问，可访问本级或下级巡查中心的实时图象
8）可访问前端录像并回放
9）可控制前端云台转动及变焦
集中存储服务器
存储服务器是专门针对国家教育考试视频巡查指挥系统数据存储的一套优秀的网络存储系统软件，是整套教育考试网上巡查系统的重要组成部分，主要完成前端采集的视频图像数据和音频数据的存储管理、数据备份。

其主要技术要点如下：
1)支持64路高清输入
2)支持4路10/100/1000Mbps网口，支持网口绑定和负载均衡
3)支持硬盘、风扇、冗余电源热插拔。