联特微多级电子监考系统设计方案

    一、概述

    随着我国教育改革的不断深入，电子技术与计算机网络技术的不断发展，所以要发展以电子监考为主，人工监考为辅的新型监考方式。现代化网络电子监考方式与传统监考方式相比较，具有真实、公平、公正、实时录像备份、事后快速查询、无人为因素干扰等优点，是社会公平竞争的必然趋势，是国家教育发展的必然要求。

    中考、高考是国家级考试，考场监控系统是国家教育考试网上巡查系统的基础部分。该系统是保证考试公平、公正，确保考试安全的重要手段。该系统是利用网络技术和视频监控技术实现覆盖全国的教育考试监控、指挥和应急处理中心，提高国家教育考试的管理水平。

    目前全国很多省市都已经或正在建设考试视频监控系统，但采用的技术设备千差万别。为了规范各地教育考试视频监控系统的建设，国家教育部提出了“国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范”，广东省积极响应，并于2008年2月1日下发了“国家教育考试网上巡查系统建设广东省标准技术实施规范”。该规范规定了广东省中高考视频监控系统联网的系统构成方式、功能、视频传输的技术要求、流媒体传输协议、视频采集和视频传输设备的技术要求、联网的视频数据库、视频数据检索规范的构建及联网视频监控系统和视频数据的安全性要求。

    二、各级巡考中心基本建设规范

    考点级监控中心：实时监控各考场情况，根据需要存储图像和上传。每个学校考点监控中心通常设置多个监控点，经DVR进行编码后，通过专线或公网传输到上一级考试监控中心，考点级监控中心应能存储不少于7×24小时的考场视频图像。作为基层监控中心，应保存所有考试期间各场的完整视频资料，保存期一年。主要视频编解码设备应具备本规范所规定的功能。

    区、县、市级监控中心：接受考点级监控中心传送的图像信息，根据需要存储图像和指挥。考点监控中心和区、县、市级考试监控中心共同采用分布式存储系统，在区、县、市级考试监控中心设置中心存储器，存储本管辖区域各考点的重点、有代表性的视频录像资料，作为基层监控中心重要视频资料的备份并转发上级监控中心，提供多服务器服务，允许客户根据实际需要灵活的配置存储和管理服务器。如具备条件，网络应建立专网或VPN，配置目录服务器，将所有监控点建成一个完全基于网络、功能非常强大的网络视频系统。系统提供录像的存储、回放、服务。为便于管理，宜建立电视墙和巡查指挥平台。

    省级监控中心：接收市级平台传送的图像信息、根据需要存储图像和指挥。省级监控中心只存储省内重点考点的视频录像资料，省级监控中心与国家考试网上巡查中心建立专线网络，省级监控中心应建立中心存储、目录服务器、认证服务器、视频转发服务器，为管理指挥考虑，建立电视墙和巡考指挥平台。为保障系统的正常运转，中心的目录服务器和录像服务器都采用双机热备份方式。通过视频矩阵功能，在监控中心的电视墙上可以任意显示前端编码设备的图像。建立考试指挥数据库，重点监控数据存储、GIS地图目录、远程视频会议、网上巡考、网络通知公告等等。

    三、考点级监控建设方案

    ①前端系统

    在规范中，要求前端监控设备满足以下具体要求：支持SIP协议，作为SIP终端，由后端管理设备统一管理。采集巡查、监控的视音频信息等；以全天候、多方位、固定、定时或移动侦测的方式对目标进行实时、有效、清晰的监视；在每个考场前后角落两个部位各安装1台摄像机，安装在角落的摄像机要监视到整个教室，其监视角度必须≥90°（墙角一般是90°）。其中前端为广角（≥90°）枪式彩色摄像机，后端为广角（≥90°）一体化球机。

    根据规范在学校考场前面安装一台SIP广角网络摄像机，并连接一台高保真原声静噪拾音器。摄像机视角范围达到100°，在最大视角下能同时清晰监控所有考生正面信息和教室前、后的监考老师。摄像机将现场音视频等数据进行编码，通过以太网络传送到后端管理设备。在考场后端安装一台SIP广角网络智能变速球，变速球具备22倍光学变焦，10倍数码变倍功能，可放大缩小监控范围，一旦发现考场有情况，通过变焦来个大特写，让细微的变化也能呈现在监控画面中，保证考试的公平公正。

    ②传输系统

    规范中要求传输网络可以是专网、公共通信网络，也可以是专为巡考管理系统建设的独立网络；是建立在通讯设备之上的IP网络。各考点系统采用局域网传输。通过有线或无线等传输媒介，经编码解码、调制解调、光/电或数/模转换等方式，将前端设备的图像及报警信号传输至控制设备。可单独或组合选择有线（光纤、同轴电缆、电信宽带等）或无线（微波、扩频\跳频、公共无线宽带等）传输方式。具有动态适应网络传输状况和网络带宽的能力，具有全系统带宽管理和流量控制能力。支持大用户量的并发接入，保证在大量图像访问情况下系统仍能正常运行。

    根据以上规范，结合实际，每个学校考场监控系统采取单独组网，以IP专网模式运行，体现出考场监控的特殊性、重要性，更重要的是保证考场监控的安全性。

    ③监控中心（包括后端管理与显示控制）

    ⅰ后端管理

    电子巡考的监控重点在考点级（即学校）监控中心，集中实现监控资源的控制、管理和监视等功能。通过授权也可在用户终端对监控资源进行访问和控制。控制管理的主体主要包括视频矩阵、服务器等设备，以及监控管理系统软件平台，控制管理的对象涉及本地监控系统的所有设备。

    用户终端包括各级考务工作人员和其他职能部门用户所使用的终端设备。用户通过用户终端设备实现对监控资源的访问和控制：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；用户可提供对前端设备进行独占性控制的锁定及解锁功能，锁定和解锁方式可设定；在考试期间可以由具有相应权限的管理人员锁定摄像机，使之不能变焦或转动，避免泄密等事件。

    监控中心具有对接入的用户进行授权和认证的功能。用户及权限管理可由各级监控中心独立执行，也可集中执行。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。用户及权限管理模块定义用户对设备的操作权限、访问数据的权限和使用程序的权限。

    考场监控管理系统具备保证信息安全的各项措施，包括身份认证、设备认证、前端设备和社会监控中心的接入安全、移动监控系统的接入和传输安全、图像信息的防篡改等。

    按照以上规范，学校考场监控中心设备主要由SIP路由器、视频交换网关、监控管理平台、存储服务器、监控客户端组成。

    SIP路由器主要协调多级监控中心的互联互通，其具体作用在多级巡考中心建设中详细介绍。

    视频交换网关负责接收前端网络设备发送的单组播媒体流，以单播或者组播的方式转发给监控客户端进行解码播放。视频交换网关既是网络视频监控组播媒体流转单播媒体流的网关设备，又作为流媒体服务器进行单播媒体流的分发。

    监控管理平台负责对系统的用户和设备进行管理。提供完善的用户权限管理功能；提供用户统一的访问入口；提供监控客户端应用软件和基于IE浏览器两种接入系统的途径，实现实时画面查看、录像调看等功能；提供灵活的录像计划及录像查询模式；提供电子地图功能，将视频、地图、报警联系起来综合处理；支撑上级监控中心和多个分控点分别监看和控制。存储服务器提供海量数据存储。

    ⅱ显示控制

    在学校监控中心配备视频解码器对前端网络摄像机数字视频进行解码，通过画面分割器分割后以多画面形式显示在多台监视器上；中间大屏可以单画面轮循的方式显示每个考场的监控画面，也可固定不变地重点监控任意某个或多个考场的单个或多个监控画面。监控管理平台结合视频解码器，实现数字矩阵的功能，让任一路视频显示在任一台监视器的任一画面窗格内。在监控中心配备用户终端（监控客户端），可在授予的权限内管理配置监控系统。这样可避免因经常在监控管理平台（监控管理平台相当于监控系统的大脑）操作而影响整个考场监控系统的正常运行。用户终端（监控客户端）还可在授予的权限内实现多画面实时现场监控、调看录像等功能。

    四、各级巡考中心建设方案

    各级巡考中心的建设所需设备主要有： SIP路由器、系统管理服务器、视频矩阵、网络存储服务器、数据库服务器、显示设备（电视墙/大屏幕显示器/大屏幕投影设备）

    “国家教育考试网上巡查系统建设广东省标准技术实施规范”中SIP路由器是保证最小网络巡考（学校）系统正常运行的核心设备。

    SIP称为会话初始协议（Session Initiation Protocol)。SIP是Internet工程任务组（IETF）提出的建议中的一项协议，其目的是为了替代H.323的部分协议。SIP借鉴了HTTP和SMTP，结构简单并具有可扩充性和可扩展性；SIP能提供良好的QoS支持；SIP能全面满足NGN的特性要求，是NGN在IP网络上实现VOIP和多媒体通信的重要解决方案。

    在规范中SIP路由器的主要功能是构建一个互联互通的数字监控系统, 统一管理接入的SIP终端（包括用户、视频交换网关、存储服务器、视频编码器等）。数字监控系统的互连互通是指上级监控中心的远程客户端（可能是视频转发服务器、远程监控或网络存储设备）在双方SIP路由器的协调下从下级监控制中心的远程服务端（可能是视频转发服务器、DVR设备或网络存储设备）获取视频流并实现相关的控制。跨级调用视频数据时（如省级远程客户端调用校级监控中心数据）处于中间级的监控中心也能够在SIP路由器的协调下从下级监控中心获取视频流并转发到上级监控中心，中间级的监控中心需要视频转发服务，中间级监控中心的视频转发服务器对上级监控中心而言为远程服务端，对下级监控中心而言又是远程客户端。

    通过SIP协议交换控制信令，下级监控中心通过RTP/RTCP协议向上级监控中心发送音、视频数据。SIP路由器实现SIP地址解析、信令转发、流媒体的NAT穿越、统一管理接入的SIP终端（包括用户、视频交换网关、流媒体矩阵）、 SIP终端的接入认证功能、SIP终端访问呼叫过程控制、SIP终端远程访问权限控制、建立SIP路由器间的信任关系、媒体流的汇聚等功能。

    依托各级巡查中心，还可扩展建立五大功能软件，包括网上巡查、视频会议、考务综合管理、应急指挥、考生服务功能，实现全方位的业务管理。

    结束语

    “电子考场”被确认为是实现各类考试公开、公正、公平的最有效手段，也是国家教育考试巡查发展方向。各地区将陆续在辖区内全国教育统一考试定点考场建立考场监控系统，考试院校将通过考场监控系统实现对全市各组考单位的远程电子巡查及应急指挥；区县考试中心实现对本区县各考点、考场的巡查和监控；考点实现对各考场的监控、考试全过程的录像及信息存储。“电子考场”系统将逐步承担起“电子警察”的任务。