嵌入式架构的高校考场视频监控实现

张留宛

摘要：针对高校的特殊应用环境，分析了目前高校考场视频监控系统建设现状以及在建设使用中存在的问题，探讨了嵌入式架构的高校考场视频监控系统的实现方案，提出了具体的实施方法。

关键词：数字视频监控；电子监考；嵌入式；考场

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）35-8502-03

考试是一种严格的知识水平鉴定方法，为保证结果公平，考场必须有很强的纪律约束，绝对禁止任何舞弊行为，有些考试如高考、研究生入学考试、英语四六级考试、职业技能鉴定考试、录用公务员考试，利益牵涉面更广，公平性与否关系到国家教育统一考试的权威性和整个社会的稳定。因此，各级教育考试部门都非常重视考场视频监控系统的建设，2004年国家教育部专门发布有关文件，要求各地在各辖区范围内建设考点考场电子视频监控系统，高校更是如此。高校考场视频监控系统，在考试时可以用作考场视频监控，在平时可以用作远程教学、精品课堂直播、教学网络观摩、辅导、校长评估等教学活动。

1高校考场视频监控系统应用现状

1.1考场视频监控系统概述

视频监控系统，就目前的技术而言，有三种基本组成方案：第一种是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，即模拟视频监控系统；第二种使模拟与数字混合监控系统，即数字视频监控系统；第三种是计算机数字网络技术的数字视频监控系统。模拟视频监控系统传输距离有限，图像质量随距离的增加会发生损耗，系统设备多，安装复杂，造价高，维护成本大，系统扩展性差，信号很容易受干扰，正在被数字视频监控系统替代。数字视频监控系统采用数字编码压缩技术，数据通过IP网络进行传输，具有视频质量高、监控地理区域广、实时可靠、多功能、操作简单、经济实用的特点。

随着网络、计算机、多媒体等技术的发展，数字视频监控系统已进入网络视频服务器的第三代，即直接在监控点就把视音频信号经过采集、压缩等处理，转换成数字信号，通过网络传输到网络中心，存储在网络硬盘上。网络用户可以通过使用系统客户端软件收看收听视频监控现场的图像和声音，授权用户还可以对现场摄像机进行控制操作。

考场视频监控系统应用于考场，要满足技术先进成熟、造价合理、功能完善、运行稳定、操纵简便、可扩展升级、保密性强等要求，软硬件及通信协议、接口等符合最新行业标准。

1.2高校考场视频监控系统应用场合

高校考场视频监控系统为高等学校的研究生考试、英语四六级考试、对口单招考试等重要考试服务，同时让教育考试主管部门通过校园网、教育城域网等各类网络实现对考场各考室的网上巡视、远程监控、考场录像。

高校视频监控考场不同于专门的电子化标准考场，在没有考试时，这些考场还是普通教室，故高校考场监控系统还应建成为远程视频教学系统：利用现有设备、网络，作远程教学、精品课堂直播、教学网络观摩、辅导、校长评估、电视授课、会议直播等教学活动。

1.3高校考场视频监控系统在实践应用中的处境

高校考场视频监控系统因具有教学管理、多媒体教学、教学观摩、教学评估等作用，得到了高校领导层的普遍欢迎；但因该系统安装在普通教室内，会使任课教师有时刻被监控的感觉，容易让部分教师产生焦虑、紧张情绪，影响正常教学水平的发挥。同时，高校因人力、管理及资金等原因，还存在不同程度地重建设、轻管理现象，忽视日常管理和维护，出现考场视频监控系统存在监控图像模糊、变型、不完整等问题，影响考场视频监控系统功能的发挥。

2嵌入式架构的高校考场视频监控系统构成

根据教育考试行政部门对考场监控的要求，结合高校的特点，考场视频监控系统由前端视频监控区、监控管理中心、设备管理中心等组成：以校园网原有硬件资源作为监控信息的传送与管理平台，将校内所有电子监考设备接入校园网交換机，利用学校内为数字平安校园建设的专用光纤以太网为数据传输平台，确保监控视频信息传输的安全、高速。系统总体构成图如下：

2.1前端视频监控区

前端视频监控区由网络交换机、网络数字摄像机、高灵敏度拾音器、音箱、辅助电源等设备组成。根据不同使用场所、安装环境和监控范围等因素选用不同类型一体化的网络摄像机，网络摄像机是融摄像、视频编码、Web服务于一体的高级摄像设备，内嵌了TCP/IP协议栈，通过单根网线接入前端交换机，后台监控管理系统通过摄像机内置的地址来识别每台设备，并对其管理和分配。

前端视频监控区可以设置在考试教室、试卷保密室、考场周边等空间。根据情况不同，各采用不同数量和型号的摄像机。1）考试教室：每个考室设有2台摄像机，考室前端采用定焦广角摄像机，负责监控数据的采集，配置高保真拾音器，安装位置在靠窗一侧正面墙壁上，避免出现画面不清、有死角。考室后端采用带有180度转动的带云台、具有多倍光学变焦功能的网络摄像机，通过摄像机云台的转动及镜头放大放小，能够灵活的监视到教室的每一个人员，用于抓拍举证，因此此摄像机需要有较高的图像解析度和快速定位功能。为了降低整个系统成本，充分使用利用现有设备，满足不同考试需求，教室摄像机在安装时机架固定，而机器可进行移动；要进行操作考场时，移动到实训室就能对实训考场进行视频监控。2）试卷保密室：试卷保密室要求全天侯监控，在入口处安装高强度防暴半球型摄像机，在室内安装低照度摄像机。3）考场周边：监测考场周边可以及时发现影响考试的各类行为，一般安装红外带云台的摄像机。

本前端摄像机选用原则是：图像清晰，配置简单，施工便捷，美观大方。以上考虑，本项目中所涉及的摄像机选型全部网络摄像机。具体选用金三立ST-NT5042H网络红外一体化摄像机和ST-NT4072H网络半球摄像机。

2.2系统设备中心管理平台

中心管理平台部分由嵌入式数字监控设备组成，包含了中心服务器软硬件和存储设备。存储设备为一台高度集成的高性能磁盘阵列。在系统中心实际配置E-NVS一台（ST-NTMS-CD08），用于前端设备的管理与存储。嵌入式网络视频系统，是嵌入式软硬件应用技术，结合国际先进的H.264视频压缩技术，全数字化、网络化、智能化的视频监控管理系统。整个系统的平台放在学校网管中心。嵌入式中心服务平台是整个系统视频调配和管理的中枢，包含三个功能模块：接入服务模块、转发服务模块和录像服务模块，为网络视频监控提出了全面解决方案，提供了包括前端设备、后端管理平台、存储机制及用户交互界面等。它不仅仅只是作为视频监控系统，同时也为用户提供远程管理辅助手段，大大扩展了视频监控系统的功能。

当监控中心服务器或图像客户端有图像访问请求时，首先通过中心管理服务器查找该路视频是否己接入中心网络，如果己经接入，则将该路视频发送给请求者。指挥监控中心通过操作图像控制台实现网络视频的输出切换控制和指定任一个监控点图像的切换、网络摄像机的控制和系统录像控制。

智能监控网络软件C/S及B/S架构，整个系统有网络管理平台及客户端软件组成。中心配置电脑安装管理客户端和客户端软件，用于设备的管理、客户的授权，视频浏览、录像查询等。

2.3监控管理中心

监控管理中心由安装了管理客户端软件的PC主机、网络视频解码器、数字监控系统网络键盘、电视屏幕墙等设备组成。通过网络连接中心平台，视频系统客户端浏览软件可以实现对前端设备的统一监控管理，包括基本的业务配置、设备管理、音视频实况浏览、点播回放、轮循切换、云镜控制和报警显示等远程操作。视频显示系统是系统工作、录像回放、处理突发事件的最直观、有效的手段和载体。选用平板液晶数字电视可以组成大的电视墙，可配置多块大小不同的液晶数字电视屏进行拼接，视频流通过解码器解码后通过电视墙显示，使用数字监控系统网络键盘可实现单路视频切换、巡回切换、群组切换、球机控制等电视墙功能。

E-NVS嵌入式网络管理平台提供最细分的用户管理权限，对于不同等级的用户给与不同的使用、控制权限，真正提供了完善的前端视频服务器管理体系。若学校领导要查看考场的相关图像，不必去监控中心，只要在办公室电脑上安装客户端软件就可以查看任意考场的图像，也可以通过授权让不同的领导只查看自己辖区的图像。在学校网络中心机房架设媒体网关服务器，接受校外上级考试主管部门远程对学校考点考场的现场视频巡考。

3嵌入式架构的高校考场视频监控系统的优点

3.1技术先进，功能齐全

高校良好的网络环境为视频监控系统的功能实现提供了优越的网络链路基础。系统建设时，不用再铺设网络线路与建设网络环境。在管理和使用时，仅使用浏览软件就可实现监视、PTZ控制、存储、回放、流媒体分发、电视墙切换、电子地图、用户管理、权限管理、设备管理、数据安全等操作。同时系统支持前端及用户终端的双码流等功能，还可以进行二次开发、扩展功能。

3.2组成简单，运维方便

用户只需添加前端设备和简单设置后，就可以访问系统，不需像其它产品那样，还要安装各种操作系统、应用软件等。系统嵌入式软硬件架构，运行稳定，可完全脱离PC机独立运行。对普通人员，只要懂基本的电脑操作就可使用。

3.3扩展性、延伸性强

若学校规模扩大，考生人数增多，想增加监控点，只需新增视频监控场所所需的前端设备和在监控主机上做IP地址扩配即可。

3.4全数字化、保密性强

整个系统的信息传输、储存和处理全数字化，通过授权的用户可以在任何有联网的地方对任一考区考点的考场进行远程巡考，可将巡视到的考场的视音频信息进行录像，可对录像信息进行检索编辑处理等。E-NVS支持多种级别的RAID磁盘管理机制，数据保存安全性高；保存的图像资料采用加密技术，可防止非法篡改；对于访问用户采用严格授权分级管理机制。

4嵌入式架构的高校考场视频监控系统的不足

4.1设备更新较快，投入成本高

改革开放以后，通过多年的技术引进和技术改造，视频监控产品在技术和质量都有了很大提高，但仍然存在技术不够很成熟、更新速度快、更新成本和维护费用大。另外，由于其不直接产生效益，部分学校领导对其重要性和必要性没有充分认识。

4.2对校园网基础建设要求较高

由于校园视频监控系统中，摄像机安装地点一般都会分散在学校的各个教室.同时校网视频监控系统需要很高很稳定的网络带宽，这样就给学校的校园网提出了较高的要求。

4.3存在建设成本高，实际利用率低

目前，电子视频监考系统真正用于考试期间的时间相对有限，为充分利用资源，提高设备的利用率，各个学校都想方设法利用考场监控系统进行教学管理、视频会议、多媒体和远程教学、教学观摩、各类讲座、校园安防等。由于各地教育水平的不同，真正利用得好学的校不是很多，实际造成资源浪费。

5结束语

考场数字监控系统采用了更先进的，集成度更高的第三代嵌入式数字监控系统设备，使整个系统结构简单，扩展性更强，可以很方便地与其它系统进行数据交换，并集成到一起。本系统2011年11月安装使用至今，在国家英语四六级、高等职业学校对口单招等多次考试中实际使用，系统运行稳定，同时在教学管理、远程教学等方面发挥了积极的作用，系统达到了预期设计目标，在保证国家统一考试的权威性、严肃性、科学性、公正性等方面起到了应有的作用。

参考文献：

[1]刘超.成人学生考试诚信问题探究[J].辽宁经济职业技术学院学报，2010（5）.

[2]黄正鹏.基于校园网的数字化视频监控系统[J].考试周刊，2010（13）.

[3]田文.嵌入式网络视频监控系统的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2006.