数字校园监控方案.docx
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数字校园监控方案.docx
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数字校园监控方案
*****校园监控系统
技
术
方
案
广州市银佳电子信息有限公司
2010-06-10
第一章前言
随着经济发展与教育改革的深入,国家对学校的现代化建设提出了更高的要求。
其中,应用数字教学监控系统以提高教学质量和管理水平是实现学校教育现代化的有效手段之一,原因如下:
1.1通过对主要教学场所的数字监视与观察,可增加教学评估的直观性和客观性,在综合教务管理方面可发挥重要作用,已被证明是提高学校教学质量和教学效率的有效途径;
1.2 学校的现代化建设,必须兼顾其教学信息交流功能,利用教学数字监控系统可实现校内网络实时教学和课堂实录或通过Internet网实现校际教学交流;
1.3根据中共中央、国务院加强机关、学校等单位内部安全保卫和技术防范措施的指示,在教学楼内使用数字监控系统能保证对公共场所的连续监视,确保校内的人身财产安全,加强校园治安管理;
1.4防止考试舞弊事件的发生。
因此,对于学校的教育智能化建设,采用一套先进的监控系统是不可缺少的硬件部分。
【数字监控系统是一种先进的、监视能力极强的综合系统,它可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等)直接观看被监视场所的一切情况,可以把被监视场所的情况一目了然。
是人们在现代化教育管理中一种极为有效的观察工具。
【当今的监控系统将朝一体化、计算机化、多媒体化、网络化方向发展,以达到综合多功能、智能、自动及远程传输的目标。
数字化技术的广泛应用是监控领域的一次质的飞跃,它融合了当今世界上最高、最新的科技技术,是今后监控领域的发展方向。
数字多媒体监控系统完全以计算机为核心,运用最新的数字视频技术、现场总线技术、网络通讯技术建立一套软硬件相互结合、崭新、完整的多媒体监控体系。
到目前为止,数字技术应用到监控领域最为成功的产品是硬盘录像机和远程监控系统等设备。
最近更是出现了智能网络摄像机,可利用各种标准网络传输实时彩色图像,如以太网、局域网及广域网,公共电话线交换网(PSTN),综合数据业务网以及蜂窝式电话网,其体积虽小,却融合了标准PC机的结构,由此实现了在各种网上传输实时彩色图像所必需的图像捕获、压缩及传输能力。
【我公司结合当今市场的综合情况和现有技术的开发和处理能力,生产了新一代的多媒体监控系统,该系统是有丰富经验的高级技术和科研人员根据安全管理需要专门设计开发的集数字录像、网络监控、远程数字图像传输等于一体的先进的多媒体监控系统。
第二章公司简介
广州市银佳电子信息有限公司成立于2003年,位于国家十大软件产业基地--广州天河软件园内。
公司自成立以来,一直致力于现代课堂教学智能管理系统的研发、生产和销售;计算机及通讯产品软硬件、计算机周边配套产品、电子产品、电器产品、汽配产品、机电产品的开发、销售、进出口贸易及安装维修服务。
旗下拥有英佳(INCAST)品牌移动式多媒体一体机、手提式移动多媒体教室一体机、一卡通多媒体教学系统、智能多媒体中控、液晶书写屏、机电一体化产品、汽车零配件、汽车电子等系列产品。
产品性能优异、质量稳定、价格低廉,深受国内外广大用户欢迎,产品行销中东、南美及东南亚等多个国家和地区。
依靠长期从事教学过程现代工作积累的经验和资源,公司逐渐形成一支由专业的技术与行业人才组成的团队,深入开展教育过程现代化研究与实践。
我们坚信,未来属于创造者,只要我们不断的学习、保持、发展和提升我们的优势和核心竞争力,就一定会成就我们的事业,在研发-市场-企业发展等诸多环节上形成良性循环,为社会创造更大的财富。
第三章项目描述及需求分析
3.1项目描述
项目名称:
******数字化网络监控系统
建设单位:
******
方案设计:
广州市银佳电子信息有限公司
3.2学校系统现状
学校现在的校园网络基本上正常,信息点的分布比较合理。
监控系统主要是分布在高考的考点教室,现在的监控系统分为两种模式,一种是模拟信号,另一种是数字信号。
3.3校园网络和监控系统扩建的需求分析
对于现有的网络和监控系统,学校根据需求决定新增加30监控点。
新增加的监控系统要求运用纯数字的网络监控,并对与图象要求比较高。
3.3.1网络部分:
综合考虑学校的近期规划和长远发展,经用户方和设计方的充分沟通,建议本设计方案应认真满足以下基本的功能需求。
(1)进一步完善校园综合布线系统。
对现有布线系统作出客观技术评测,对布线系统需扩容部分统筹规划,建立一套能容入校园当前和今后信息化建设的各种应用的多媒体综合校园网。
(2)在本次网络设计中,着重考虑网络对视频监控应用。
(3)计算机网络平台建设。
能实现与CERNET、Internet联网,提供WWW、FTP、E-mail、BBS等各种网络服务。
网络平台应有足够的带宽和很高的速率,为视频、音频等多媒体的应用提供一个良好的网络环境。
经过与学校沟通,学校综合校园网建设项目如下:
1、网络应用的建设目标是以学校教育、教学、科研管理应用系统集成(如MCAI中课件的开发、管理、课件点播等)为主体,学校信息管理集成系统(如行政管理、教务管理、财务管理等)为保障的网上信息综合服务系统。
2、校园网在教学、科研和管理活动中的作用表现在:
(1)能及时、准确、可靠地采集、存储、处理、传输教育教学信息。
(2)能实现教育资源的高度共享,为教学、科研、管理提供服务,为领导规划、决策、管理提供基础信息和科学手段。
(3)能为学校教师备课、教学演示、学生交互学习、练习、考试和评价提供网络环境。
教师可以方便地浏览和查询网上资源,进行教学设计和科研工作;调用网上资源,进行课堂教学;通过网络对学生的学习进行指导和考查。
学生也可以方便地浏览和查询网上资源,实现网上"个别化学习",通过网上学习,学会信息处理能力。
(4)能实现办公自动化,可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务、资产等进行综合管理,同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换。
能提供电子邮件、公告牌、教育教学信息查询等服务。
能提供与上级教育部门、社会、家庭通讯的出入口。
3、作为校园网络,用户主要是老师和学生,对网络用户的行为管理比对网络本身的管理显得更为重要。
在网络方案中考虑使用认证的方式管理上网用户,即在网络方案中考虑一套有效的用户认证系统的建设。
4、学校校园网络规化基本可分为校园网络中心、教学子网、办公子网、图书馆子网、宿舍子网及后勤子网等。
5、在技术应用方面,全面考虑其实用性、科学性、先进性、开放性、可扩充性、经济性、可靠性、安全保密性及友好性
3.3.2监控部分:
1、整个监控系统主要分布在两栋教学楼,有30间教室;
2、整个监控系统采用先进的视频网络结构,利用校园网络系统进行数字信号传输;
3、与原来的监控形成多网段监控。
其功能要求:
a、高考时监考人员可在监控室机房通过视频服务器的显示器或大屏幕电视墙监视所有考点考试情况,通过视频服务器控制软件控制各监控点的云台、摄象机的动作,同时所用考点的音视频信号被采集压缩存储到视频服务器硬盘上,高考结束后硬盘送至考试院备查。
为防止数据丢失,可以在视频服务器录象时同步将数据通过网络传输至文件(视频)服务器备份数据。
b、管理人员可授权的任意一个或多个网络接点上进行监控、监听,便于考试等的管理;
c、管理人员可授权的两个或多个网络接点上进行图象相互观看、声音对讲,便于交互式教学;
d、管理人员可授权的一个或多个网络接点对高考监控机房和周边环境监控值班室机房所有视频服务器进行远程启动或关闭,并且可控制摄象机和云台的动作,对图象和声音进行授权点本地录象;
e、管理人员可授权的一个或多个网络接点对校园周边环境监控值班室机房所有视频服务器所联动设备的报警输出,本地实现;
f、教学相关人员及管理层领导,在主控室授权的任意网络端口对一个或多个班级上课情况进行实时听课、观摩教师的示范课;
g、控制人员对录像数据进行简单的处理即可将所拍摄内容制作成教学课件;
h、各班自习时监看纪律情况;
i、学校送电教馆评审的优秀公开课的节目录制;学校留存档案和兄弟学校之间的资料交流;
g、组织教学管理人员以及学科带头人在主控室授权的任意网络端口进行实时听课,记录。
第四章系统设计依据和原则
4.1设计依据
1. 安全防范工程程序与要求(GA/T75-94)
2. 安全防范工程费用概预算编制办法(GA/T70-1994)
3. 民用建筑电气设计规范(JGT/T16-92)
4. 工业电视系统工程设计规范(GBJ115-87)
5. 计算机软件开发规范(GB856688)
6. 电业安全工作规程(DL/108-91)
7. 防盗报警控制器通用技术条件(GB12663-2001)
8. 电力工程电缆设计规范(GB50217-94)
9. 保护接地和防雷接地标准(IEC364-4-41)
10. 客户提供的各种技术要求和规范
4.2设计原则
根据视频监控系统技术要求和以实际应用为出发点,并考虑系统投资的长期效益,对系统进行优化设计,实现最佳的工程性能价格比,本方案设计遵循以下的设计原则:
(1)实用性
根据用户具体情况特点布置监控点,并全盘考虑整个用户的联网传送和控制视频音频信号,能完全满足客户的监控要求。
(2)先进性
教室内安装高清晰度一体化摄象机,自动光圈、自动聚焦,云台动作远程可控,保证灵敏、清晰、高精度的视音频信号采集。
(3) 可靠性
系统各部分的硬件均采用可靠性高的部件,具有较强的抗干扰能力,在系统结构上采取星形结构,可防止在某一采集端或通讯线路故障时影响整个系统运行。
系统具备自诊断和自恢复功能,通过安全管理机制和日志管理功能防止外人入侵。
(4) 灵活性
系统规模能够伸缩,可以用于大型的网路系统,也可以使用于仅有一个采集端的系统。
能够适应不同的通讯网络,可以是以太网、E1、无线局域网或其他传输通道。
可以适用于各种不同场所。
(5) 扩展性
系统具有较好的开放性,方便系统功能的完善和扩展,可以与其他各种自动化系统方便接口,视频音频数据流及文件满足标准的格式,标准的播放器能播放。
对于云台、矩阵、多画面分割器的控制命令以及系统的配置命令按照一个统一的方式进行,能够实现和其他系统的互连互通。
此外,系统设计还本着满足用户的切实需要,并且工程性能价格比为最优的原则。
4.3系统技术特点与功能:
4.3.1高精度视音频信号采集:
教室内安装高清晰度一体化摄象机,自动光圈、自动聚焦,云台动作远程可控,保证灵敏、清晰、高精度的视音频信号采集。
4.3.2先进的压缩方式:
将所有各监控点的音视频信号进行标准硬件压缩
4.3.3网络传输、立体化同步评估:
系统支持课堂教学场景图象、场景、画面自如切换的立体化远程示范教学与教学评估。
任意计算机信息节点、多媒体教学终端节点经授权后可观看指定班级的授课现场,并可直接操作各监控点摄象机焦距、光圈、聚焦及云台动作。
可以实现视频服务器对所用上传视频通道的采集压缩存储与切换,任意捕捉摄录授课、听课动作、场景,以便进行立体化的教学观摩评估或课件采集。
4.3.4校长网络巡查、听课:
校长通过网络利用“校长综合办公平台”可随时通过监控评估功能,调用各教室教学场景以及现场声音等,进行一路双码流评估监控或多路音视频监控,并可切换控制现场摄象机的镜头、云台动作、课件演示画面及视频采集场景,在不干扰正常教学的情况下进行立体化的网络视频监控评估、电子巡查、听课,实时在线打分。
4.3.5教师自我评估训练:
教师可随时将自己上课实况录象存储,以便自我检查授课效果,提高自身授课水平。
系统允许多位教师在教室端而无需在主控室,就可自行远程操作系统进行双视频流的录象、硬盘存储。
4.3.6网络视频会议论坛:
教室、教研室、办公室、校长室可召开多方网络会议,进行教学、教务、校务研讨。
4.3.7电子监考:
在主控室,可通过多画面显示系统或监控回放电视墙,采用多路分组切换、实时监控、硬盘录象存储等手段,实现集中电子监考;亦可由任课老师或班主任在自己办公机上实现网络视频监考。
4.3.8网络同步硬盘录象:
除了硬盘录像机可以将所用监控系统内视音频信号压缩存储外,视频服务器的随机监控平台管理软件还可以通过网络将实时视音频同步保存到指定的授权的硬盘上,并可随时调出进行检索、查询和回放。
4.3.9全网监控授权管理:
可对综合校园网各类终端及各级/类用户的监控范围及操作权限进行动态管理。
4.3.10行业兼容性:
我公司根据省教育考试院要求“2005年前全省各高考考点监控系统联网”的精神,可使系统平滑升级。
第五章网络系统
5.1系统说明
计算机网络的迅速发展和普及,改变了整个信息管理的面貌,使信息管理从以单个计算机为中心发展到以网络为中心,并为计算机技术在工业、商业、教学、科研、管理等领域中的应用提供了一个全新的网络通信环境,也从根本上加强并促进了群体工作成员之间的信息交流、资源共享、科学计算、技术合作及有效管理等,进而推动了生产、管理、科研及教学事业的发展。
企业的生产、经营环境的改善,必须以现代化的集成生产管理系统和高度自动化的信息技术为依托,将企业的各个生产部门构成一个有机的整体,而不是自动化程度很高的“孤岛”的简单叠加。
目前,信息化程度已成为衡量一个国家、一个地区、一个单位综合实力的重要标志。
党中央和国务院对我国信息化工作非常重视,信息化建设已作为一项重要工作领导小组,并指出了“统筹规划、联合建设、统一标准、专项结合”的十六字指导方针。
随着信息化建设的不断深入发展,原有人工管理方式已不能适应现代管理需要。
******工程是******教育的重要组成部分,目标是要建成该校的多媒体教学网络系统。
利用信息技术,建立一个先进、完善的校园计算机网络是实现这一目标的重要基础,根据校方的介绍的实际情况,我公司将结合在校园院网络系统方面丰富的开发与集成经验,采用先进的计算机及网络设备,为xxxx中学建立起一套快速稳定、技术成熟的网络信息系统。
5.2系统拓扑结构图
系统主要由三个层次构成:
前端设备层、传输网络层、中心服务应用层。
各层之间相对较为独立,模块化强,设备更换不会影响到系统运行。
层与层之间采用标准的TCP/IP协议进行通讯,不受网络平台的限制。
前端设备提供采集并压缩视频图像、状态信号采集及控制信号输出等功能,支持用手提电脑对前端设备进行本地设置,本地维护时具有人面交互、各种图形显示、视频图像的当地实时监控功能;中心服务应用层器提供视频及报警数据存储、访问控制、视频解码显示、回放、控制、报捷处理及各种系统管理功能的操作界面等,
摄像机模拟视频信号首先接入前端视频服务器进行视频编码和压缩,形成网络化的视频数据流,经由网络传输至监控中心。
监视工作站接收视频流进行解码显示。
解码后的视频流可以直接在监视工作上显示或切换到其它显示输出设备。
其它显示输出设备采用具有解码功能的网络视频服务器,这些服务器将数字信号再转化成模拟信号在模拟监视器上输出显示。
5.3前端系统设计
5.3.1前端系统的组成
前端系统由彩色一体化摄象机、球型云台(含解码器)、拾音器、视频服务器(含视频和音频编码)。
5.3.2设计依据
中华人民共和国国家标准:
GA/T75-94安全防范工程程序与要求
GA/T74-94安全防范系统通用图形符号
GB50198-94民用监控电视系统工程设计规范
GA/T70-94电视监控工程费用概预算编制办法
GB12663-90防盗报警控制器通用技术条件
5.3.3前端系统连接示意图
5.3.4前端系统设备说明
5.3.4.1彩色一体化摄象机:
MS-560C
主要性能指标:
10Bit元模数转换器
内置22倍光学变焦(ZoomLens)及10倍电子变焦镜头(DigitalLens)
1/4英寸ITSuperHADCCD
480线以上的水平分辨率
自动光圈,自动或手动聚焦
最低照度0.03Lux
画中画功能
可将画面输出镜像和正负片
DSP数字信号处理
可设置区域背光补偿及适应多种光照条件的背光补偿
位移探测报警
中文菜单显示
5.3.4.2全方位七寸球型云台NP-9018-1(7″)
高考监控各点我们采用天津亚安七寸球型云台
产品特点:
NP-9018-1(7″)云台是室内、外电动全方位云台,可内置彩色一体化摄像机或其他摄像设备。
可内置解码器,有多种协议可选。
可内置集电环,连续旋转,解除断线烦恼。
半球形透光罩,透光性能好,图象不变形。
工程塑料上壳造型美观,坚固耐用。
配有支架,安装方便,造型新颖。
壁装、吊装均可。
限位机构可随意调整,使用方便。
功能可靠,经济实用。
半球形透光罩,透光性能好,图象不变形。
*工程塑料上壳造型美观,坚固耐用。
*配有支架,安装方便,造型新颖。
壁装、吊装均可。
*限位机构可随意调整,使用方便。
*功能可靠,经济实用。
主要技术指标:
l、转角:
水平转角0°~355°;垂直转角0°~90°
2、转速:
水平转速:
10°/秒(50赫兹)12°/秒(60赫兹);垂直转角:
5°/秒(50赫兹)7.2°/秒(60赫兹)
3、限位调节:
任意
4、最大载荷:
1.5千克(75N.Cm)
5、最大内部空间:
70X70X150毫米
6、工作方式:
水平:
自动或平移
工作条件:
1、电源:
交流24V(50/60赫兹) 功率:
15瓦
2、工作环境温度:
0℃~50℃(室内) -30℃~70℃(室外)
结构:
1、外形如下图所示(单位:
mm)
2、上部外壳为高强度工程塑料。
3、下部为具有良好透光性能的球形护罩(茶色)。
4、重量约5.5kg
5.3.4.3拾音器
技术参数:
工作电压:
DC9-16V
消耗电流:
6mA
频率范围:
100-10000Hz
频率响应:
2.5dB
输出阻抗:
600Ω
输出电平:
0-6V
5.3.4.4视频编码服务器:
朗驰LC9001D
技术参数:
视频制式:
支持NTSC或PAL格式
视频压缩方式:
MPEG-4或H.264
帧率:
PAL(25帧)NTSC(30帧)
音频压缩标准:
ISO-MPEGAudioLayer-3
视频编码尺寸:
HalfD1:
704×288CIF:
352×288
视频流占用带宽平均:
200kbps(分辨率352×288,25帧每通道)
画面延迟:
小于200毫秒(局域网)
图像调节:
亮度、对比度、色度、饱和度,图像质量级别调节
支持的分辨率:
PAL:
352×288
NTSC:
352×240
性能:
输出帧率最大为30fps,网络带宽占用最小为32Kbps
触发事件及行动:
触发条件:
时间/报警输入/视频移动侦测视频丢失动作:
继电器输出控制外围设备。
IO及控制接口:
485透明通道
嵌入式WEB服务:
支持IE浏览、配置、升级
动态域名:
内置动态域名客户端,配置成为二级域名方便动态IP用户使用
视频输入:
1/2/4路1.0V(P-P),75ΩComposite,BNC,PAL/NTSC
音频输入:
1/2/4路BNC接口麦克风输入或线性输入(与型号有关)
音频输出:
1.0V(P-P)BNC接口线性输出
CPU:
高性能DSP处理器;
操作系统:
实时嵌入式VxWorks操作系统;
一个RS-485端口
一个RJ-45用户以太网接口
2/4报警输入
1/4继电器报警输出(1A120VAC1A24VDC))
网络接口:
10/100M
安全性:
3层密码保护
断电恢复功能:
器具备断电、断线自动重启恢复继传功能
工作温度:
5~60℃
矩阵功能:
支持矩阵的循环切换及锁定切换的硬件转发功能
5.3.4.6室内解码器LC9001R
功能说明:
1.通信方式为RS-485总线;
2.云台控制:
可控制云台的上、下、左、右等动作;
3.镜头控制:
对三可变镜头的光圈、聚焦、变焦进行控制;
4.报警:
可以设置报警输出;
5.摄象机电源:
DC12V或AC220V可选;
6.云台:
AC24V或AC220V控制可选;
7.镜头:
控制电压为8V或12V可选;
8.DC12V输出除可作为直流12V摄象机电源外,还可作为拾音器和报警器电源;
9.解码器电源:
AC220V,解码器连续通电工作一般不超过72小时;
10.一键控制功能:
自动控制所有云台作同时启动右关闭。
5.4网络传输系统设计
5.4.1网络传输系统的组成
网络传输系统由交换机、超五类网线、配线架、光纤、光纤接口模块及网络模块、机柜等辅材组成。
5.4.2设计依据
·IEEE802.310Base-T网络标准
·IEEE802.3100Base-T快速以太网标准(包括三种传输介质指标100BaseTX、100BaseT4、100BaseFX)
·IEEE802.3x1000Base-T千兆以太网标准
·LANEmulationV1.0局域网仿真标准
·MPOA标准
·CCITTISDN综合业务数据网络标准
(8)通讯协议标准
网络层和传输层TCP/IP协议并兼容IPX、X.25等协议,支持PPP和SLIP协议。
(9)布线和电气安装标准
方案设计中靠近以下标准:
·中国电气设计规范
·工业电气设计规范
·GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线工程设计规范
·ANSIEIA/TIA607民用建筑通讯接地标准
·ANSIEIA/TIA-568A商务建筑布线标准
·ANSIEIA/TIA-569A商务建筑通道标准
·ANSIEIA/TIA-606商务建筑布线系统文档建立标准
·EIA/TIATSB-67商务建筑布线系统测试标准
(10)网络管理标准
符合IETFSNMP简单网络管理协议。
5.4.3网络传输系统的基本说明
在本设计的设计中,充分考虑了用户的投资允许、对监控传输的特殊要求及技术的成熟性与以后的生命周期,我们建议采用1000Mbps为主干、100Mbps到桌面的高速网络技术构建本次的网络传输系统。
当前高速网络技术主要有:
·快速以太网(FastEthernet)
·光纤分布式接口(FDDI)
·异步传送模式(ATM)
·千兆位以太网(GbpsEthernet)
·交换技术(Switching技术)
此外,第三层和三层以上交换、VPN、宽带网络等新技术不断出现和发展,计算机网络领域中新技术、新产品层出不穷。
建设网络的关键还是网络的实际效益,网络的实用性。
下面就千兆以太网本身的技术特点作一些分析,以确定网络交换机的选择。
5.4.3.1网络传输系统交换机吞吐率计算
背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。
一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会上去。
如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢?
应该从两个方面来考虑:
1、)所有端口容量×端口数量之和的2倍应该小于背板带宽,可实现全双工无阻塞交换,证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。
2、)满配置吞吐量(Mpps)=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量×0.1
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