大学校园数字化视频监控系统设计与实现

宁晓青

（运城职业技术学院电子信息工程系山西运城044000）

1 引言

随着多媒体技术和网络技术的发展，视频监控已经步入了数字化和智能化的阶段，现在的数字化教室已经发展为学校和其他培训机构教学质量检测和沟通的一种先进手段,它可以给校长及主管教学工作的领导提供一套教学全过程的可信资料，尤其对培养年轻教师有双向促进作用，是提高教学质量，向45 min要成绩的先进手段[1]，同时鉴于校园不断发生的盗抢以及校园暴力事件，提出了建立“平安校园”工程，为了加强校园的安全防范管理，保障全体师生以及学校的财产安全，建立一个先进、有效、集成度高的智能化数字化校园视频监控系统对大学尤为重要。

2 校园监控系统的现状与需求分析

高校是培养国家人才的摇篮，而目前各地高校建设的视频监控系统，一方面，大部分都是模拟视频监控系统，或者模数混合的系统，而且校园内的弱电系统各自独立，缺乏联动性，为了给广大师生提供一个安全舒适的学习环境，必须利用一套有效的科技手段和管理方法加以实时监控，以保障校园安全，使校园的安全防范模式不断向数字化化、智能化、集成化和主动化方向发展，以适应现代社会的发展。

数字视频监控系统是以计算机网络为基础的数字化监控系统，它可以实现基于IP的远程视频实时广播、监控和远程录像等强大功能，综合了计算机IP视频技术、视频和音频数据的压缩及解压处理技术、互联网络应用技术，是当前网络IP视频应用发展的一个新方向[2]。到目前为止，视频监控系统已经经历了模拟化、数字化、智能化、集成化与行业5个阶段。不论哪个阶段，都可以概括为3部分：①图像视频和声音等前端数据信息的采集；②数据的传输；③数据的控制和图像显示系统。

3.1 监控系统的总体架构

针对大学校园规模大、场地分散、师生人数多和学生安全防范意识差，以及进出校园的人员构成复杂、管理人员少、校园固定资产多和部门复杂度高等特点，采用目前先进的网络技术设计了一套集先进性与综合性为一体的系统方案，具体结构图如图1所示。

图1 数字化校园视频监控系统结构图

3.2 监控系统的原理及组成

数字化校园视频监控系统的基本原理为：数据首先由前端设备如摄像机和拾音器进行采集，然后经过编码在同轴电缆、双绞线和光纤等传输介质上进行传输，保存在存储服务器上，同时由控制管理软件进行管理，赋予不同用户拥有不同的权限，可以在本地或远端进行信息浏览和设备控制，最后在监视器和大屏等显示设备上分画面分时显示[3]。其组成主要包括3个部分。

⑴数据采集系统

本监控系统根据校园建筑物的不同需求进行了不同的设置，大体上可以分为3大类：

①教学大楼，根据国家教育部对电子考场的要求以及各个高校在日常管理方面的需求，在每个教室里设置了2个摄像机，一定一动，即一个固定摄像机如枪式摄像机，进行整个教室的全景扫描；一个动态摄像机如带电动云台的高速球机，配有变焦镜头，主要是为了对某一图像进行放大，比如发现学生有作弊嫌疑时，可以放大这个学生的图像信息以查看是否真正作弊，同时在每个教室里安装高保真拾音器、喇叭、多媒体设备以及投影仪，其中喇叭可以利用校园广播系统的音响代替，这些设备的安装可以提高日常教学管理的效率，比如多媒体设备以及投影仪不仅可以满足日常的多媒体教学，而且跟校园视频监控系统联网后可以进行外聘教师的公开示范课，让大家进行观摩学习；录制优秀教师的讲课视频以利于其他教师观摩、学习；监控教师上课迟到早退情况，了解教师执教态度、特点、优缺点以提高教师的教学质量；

②实训室、图书馆、网络机房、财务室以及银行在校园设立的自动取款机亭等，这些部门对安全性要求较高，容易发生纠纷或盗抢等，所以可以在配置红外半球摄像机的同时加配红外智能摄像机进行检测，同时安装门禁系统、红外栅栏进行三级防护联动报警；

③餐厅、停车场、公寓楼、体育场以及学校大门和校园主干道路等场所，在公寓楼可以配置红外枪式摄像机或半球摄像机并加配烟感探测器等；在停车场可以用一红外智能高速球，这样发现有人一直徘徊时就可以提前报警；餐厅可以安装一低照度的彩色摄像机同时安装油烟防护罩，这样后勤管理人员可以实时观看操作间的卫生情况。

⑵数据传输系统

校园监控系统的数据利用学校已经构建的光纤主干网为平台进行传输，具体过程是如果前端采用模拟摄像机可以将前端采集设备通过视频服务器接入交换机然后连入光纤链路进行数据传输，或者是采用一对光端机进行数据传输。如果前端是网络摄像机则直接接入交换机然后连入光纤链路进行数据传输。在体育场等宽阔的场所或者有线网络达不到的地方也可以采用无线微波实现数据的传输。

⑶数据控制和图像显示系统

安装一台红外高速球连入控制台电脑进行监控中心室的监控，通过两级监控可以大大提高安全性；在后台通过控制键盘以及控制软件可以远程控制前端的采集设备；通过存储服务器、流媒体服务器进行视频的存储和实时播放；可以给不同级别的人分配不同的管理权限进行数据浏览和控制；运用矩阵服务器、视频分配器以及画面分割器通过监视器或者大屏系统对图像进行显示。同时本系统将校园广播系统、消防系统、电子巡更系统和周界防范系统等连入矩阵的报警接口，通过管理软件实现多个系统的集成和联动报警功能，通过嵌入式软件可以实现在手机上实时查看管理也可以接入公安110自动报警系统。

3.3 监控系统的特点

①系统除了传统视频监控系统的功能及特点外还包括：利用流媒体技术可以使多用户访问同一视频点、提供多级权限管理功能、支持手机远程监控与公安系统110联动报警[4]；

②支持自动录像、手动录像、视频丢失报警和动态侦测录像，加入了智能分析技术如入侵检测与徘徊检测报警等，支持电子地图，使用AES码流加密防止用户篡改数据和支持矩阵联网功能；

③网络化监控[5]：基于IP网络组建，真正的全网络化监控系统，系统配置灵活，任一监控点均可采用就近接入的方式接入网络，构成系统；

④抗干扰能力强：系统采用数字信号传输，在传输过程中，强电和电磁等不会对此信号造成影响；

⑤整合了多个弱电系统，包括校园广播系统、周界防范系统、电子巡更以及消防系统等，实现了安防系统的集成化；

⑥在监控中心室安装高速球以便对整个监控室以及电视墙或大屏系统的查看，大大提高了管理效率和系统的安全性。

4 结束语

前端一体化，传输网络化，处理数字化，系统集成化，控制智能化是未来视频监控系统的发展趋势[6]，系统在现有的高速校园局域网的基础上设计了一套数字化视频监控系统，实现了各个大楼的视频监控系统、停车场系统、门禁系统、周界防范系统、校园广播系统、消防系统和电子巡更系统等的联网，并且通过集中与分散管理、多级联网、分级部署与多业务融合等手段，提高了学校的管理效率和教学质量也给广大师生提供了一个安全舒适的环境。

[1]陈 宇.高清数字视频监控系统研究[D].武汉：武汉科技大学,2010:8-10.

[2]李 博,陈俊杰,孟晓伟.校园数字化视频监控系统[J].太原理工大学学报,2002,33(6):634-636.

[3]姜文周,于广辉,苏和等.嵌入式I P v4/I P v6校园网机房远程监控系统设计与实现[J].大连理工大学学报,2005,45(10):261-265.

[4]刘 刚.校园网络监控系统的设计与实现[D].长沙:中南大学,2007:8-12.

[5]宋成璞.无人值守机房远程监控系统的研制[D].大连:大连理工大学,2007:13-25.

[6]梁 柱.面向广域网络的视频监控系统设计[D].北京:北京邮电大学,2010:32-40.