1. 学校需求分析及系统建设目标

1.1 学校需求分析

随着现代信息技术的不断发展，学校原有的教学与管理设施已经不能完全满足学校发展的需要。教育管理、教学手段及教学设备的现代化，将进一步提高学校教学与管理水平。本期所要建设的监控系统是一套融合普通校园监控与现代教学管理的新系统，系统采用先进的信号传输方式、高质量的图像处理技术和完善的安全保障措施，充分满足校园监控的要求。

结合学校原有设备和学校实际情况，本期将建立一套校园监控系统，实现主控集中管理、分控独立操作、教学现场实时观摩、考场实时监控、教学评估等功能，进一步增强学校的现代化教学和管理质量，使学校在教学与管理上成为一个智能化整体。

1.2 系统建设目标

建成后的校园监控系统将是一个有易于扩充、升级和管理使用的教学监控与评估网络系统。该系统实现了教学现场观摩、考场管理、安全保卫、实时数字录像和教学评估等功能的有机结合，充分满足了学校对教学监控、考场监控、校园安全监控的需要。

同时百科博公司的IDRS监控系统还提供了示范课光盘备份、远程网上教学（基于INTERNET）、报警防范等功能。

设备控制采用主控中心集中式管理与各分控点独立操作相结合方式，校园监控系统的设计原则，使各个控制点都能互不干扰、独立操作实现其控制功能。系统采用模块化设计，可根据学校需要扩充、升级。既有效的保护了学校的投资，又使系统不会落后。

本期监控系统的所要实现的具体功能为：

1) 通过安装在1#，2#，3#楼共192个教室内的摄像机，保证对各教室的实时拍摄，达到监看区域的无盲区、图像清晰、声音清楚，并将视频、音频信号通过专设线路传输到主控中心。

2) 设立校园监控系统主控中心，主控中心通过百科博监控系统的主控软件实现对各个监控点摄像机的监看和控制，并可以将任意摄像机拍摄到的音像进行同步数字存储，以便日后随时调看。该功能可同时作为考场秩序监控、教学评估和日常教室安全防卫，其实质都是通过调看主控主机上存储的资料对以发生事件的全过程进行查证、评判，从而达到有效管理目的。

3) 校长室以及其余校领导室设为分控点，在各分控点的普通计算机上通过安装百科博监控系统的副控软件实现对各个监控点摄像机的访问和控制，实现对任一教室授课情况的实时评估，达到管理的时效性、深入性、公开性。作为分控端的校长室在监看的同时直接可以和主控中心进行语音对讲，交流信息或发布指令。

2. 监控系统设计说明

2.1 监控系统功能说明

2.1.1 主控室具有的功能

• 设备的管理、监测、调度和教室摄像机状态的检查等。
• 控制主机上可以显示任意室内、室外监控点的声像信息。
• 可任意控制监控点的摄像机，选取最佳角度和最佳距离（如前端采用云镜控制方式便可实现）。
• 可在电脑显示器上，也可在大屏幕电视墙上监测显示各监控点的现场情况。
• 通过鼠标点击可以单路循环切换各图像，或多画面分割显示多幅图像。
• 可对监测到的全部或部分教室情况进行数字硬盘录像，记录现场内容。
• 可在数字硬盘录像主机上按照时间、日期、教室进行智能检索，快速调看录像资料。

2.1.2 校长室等分控点具有的功能

• 副控主机上可以切换、调看任意室内、室外监控点的声像信息。
• 可任意控制某监控点的摄像机，选取最佳角度和最佳距离（如前端采用云镜控制方式便可实现）。
• 可任意查看以前录像资料。
• 可进行远程系统设置，如摄像机的色彩、对比度、饱和度、录像时间和录像模式等。
• 可以和主控中心进行语音对讲，实时指挥。

2.2 百科博校园监控系统的超值功能

百科博公司设计安装的校园监控系统不仅可以实现普通监控系统具备的安防监控、电子考场、数字录像等功能，还可以使学校利用系统提供的其它功能进一步加强学校的教学和管理，使建成的校园监控系统最大限度地发挥其重要作用。

百科博校园监控系统的附加功能有：

1) 在主控中心、各分控室可以进行观摩听课，从而保证观摩听课的人员的研讨不影响课堂教学，同时也能真实地反映出课堂教学情况。

2) 为了加强学校对监控系统的管理，可对校长分控系统软件进行设置，使校长室具有最高的权限；校长可在主控系统上对其他各分控系统进行授权，没有授权的分控端将无法进入监控系统，这样就会有效地杜绝对监控系统的不正当利用。

3) 校长或其他领到如有异地出差任务，可通过INTERNET网随时登陆察看各教室情况，进行远程管理；同样，其他兄弟院校，也可通过INTERNET网登陆访问我学校某教室公开课授课情况，进行教学互动和交流，大大提高教学水平。

4) 将监控系统与学校原有双向控制教学系统进行合理连接，实现学校定向或分组的电视广播。可将任意班级的班会、文艺活动等向学校其他教室进行现场直播；或者在各教室内的多媒体计算机上安装分控软件，使每个教室作为一个分控端访问其他教室的图像和声音。

5) 校园网上的任意分控点经过授权也可通过计算机收听、收看教室的授课情况。

6) 今后如涉及夜间安全防盗，可在现有监控系统的基础上添加必须报警设备后，即可实现报警联动录像功能。其实现方式是，在校园重点区域，如四周围墙、重点教室或财务室、档案室等重点防范区域安装红外探头和主控中心的主机相连，一旦夜间有人闯入触发报警探测设备，立即发出报警信号并启动录像。

2.3 校园监控系统组成和设计

本期校园监控系统能综合图像、声音、计算机软件为一身，在充分运用原有的设备基础上，实现了真正意义的校园监控，其实用而强大的系统功能和合理化设计，即可一次投资到位，也可总体规划，分布实施，杜绝重复投资，降低建设成本。并与学校现有的计算机网和闭路电视系统有机、无缝联接，充分发挥监控系统教学及管理的功效。系统的操作、管理、使用、维护简捷、方便，在有效保护学校投资的同时，保持了系统的更新能力，简化了网络结构，使网络结构层次化、规范化、标准化。

2.3.1 主控室设计

1) 各监控点摄像机和显示图像的控制

主控室是系统的信号控制及信息交换中心，百科博监控系统将在主控室安放13台控制主机——数字硬盘录像主机IDRS-7016HE-D型，该设备是系统的核心，其硬件和软件部分共同实现管理员对整个系统进行调度，管理和控制。

前端摄像机如果采用云台\解码器安装方式，控制主机即可通过RS485通讯接口，将云镜控制信号传输到PTZ解码器，解码器再将破解的控制码提供给它唯一对应的某路摄像机、云台，同时提供稳压电源。这样，控制主机便可以随意控制摄头的动作，灵活监看监控点情况。

前端摄像机如采用固定安装方式，直接将摄像机安装在特定位置，调节好固定焦距，则无需通过控制主机实现摄像机的转动和镜头的拉伸功能。

控制主机具有多种画面显示方式，只需鼠标点击完成，简单便捷。具有单路循环显示，四路、九路、十六路分割显示等。

2) 数字化硬盘存储录像

主控室安装的13台数字硬盘录像机，可将前端摄像机采集到的各种图像和声音转换为数字信号并实时压缩成H.264的码流存储在硬盘中，每路图象分辨率为D1或CIF，每秒25帧，总资源为400帧，并可保证实时回放单路声像，最多时可将每一路信号同时进行数字存储。

数字硬盘录像机具有实时监看、实时录象、实时放像功能，同时可根据放像时的图像质量任意调整每小时压缩的存储量。当进行类似高考等重要考试时，数字硬盘录像机所具有的大硬盘完全可以保证考试期间对考场进行不间断的连续录像，清晰地记录考场内容。为保证3天中每天连续录像5小时，按每路每小时600M(D1录像画质)的资源占用量计算，600M*16路*5小时*3天=1440G/台，即每台16路主机安装1块2000G硬盘标准系统硬盘即可；按每路每小时250M(CIF录像画质)的资源占用量计算，250M*16路*5小时*3天=600G/台，即每台16路主机安装1块1000G硬盘标准系统硬盘即可。

在平时上课的时候可以将优秀教师的教学情况实时地记录下来，用于今后的教研讨论。

需要查找录像资料时，录像主机的职能检索功能又是极其方便快捷的，可根据某路摄像机查找，或年月日查找，或几点几分查找，几秒钟内就能准确查到所需图像资料。

另外，数字硬盘录像机还带有刻录系统，可将记录下的视音频文件刻成光盘，永久保存。

2.3.2 各分控室设计

本次学校设有校长室、教师办公室等多个分控点，只要在普通办公计算机上安装百科博分控系统软件并与校园网络交换控制器连接，就实现了对各个监控点的控制。

主控中心设置的授权管理功能，保证监控系统对分控端的严格管理，校长具有使用监控系统的最高优先权，并可给其他分控点授权。没有授权的分控系统无法访问主控端摄像机和控制功能。

百科博分控功能不仅支持本地局域网访问，还支持INTERNET网上的远程访问和控制，其最高权限与局域网内相同，该功能满足了人员差旅时在异地访问和控制的需要，其它学校也可通过广域网和分控软件进行现场观摩课，以此进一步完善学校教学的竞争机制，促进教育教学水平的提高。

2.3.3 监控点设计

考虑到成本问题，初步采用固定安装方式。在教室内一角安装一台彩色半球摄像机。固定安装方式的特点是：摄像机监看距离和范围永远保持不变，不可通过主控中心任一控制和调节。

如采用云台控制方式，可选用迷你型智能高速球摄像机，特点是：1）多倍光学变焦和电子变焦，自动光圈。自动光圈调节功能，可以根据监控现场光线的明暗来自动调节光圈，可清晰地显示图象细节。2）云台可水平360度连续旋转，垂直90度旋转，较固定安装方式的摄像机有很多灵活性。监听头采用高灵敏、高保真的优质拾音器。

设备的选型充分保证达到监控无盲区，图像清晰，声音清楚。

如上图所示教室中摄像机固定安装在教室内一角，视频信号通过同轴视频线传输到监控中心的数字监控录像主机上；监控中心为前端摄像机统一提供电源；分控计算机通过局域网实现分控功能；

2.3.4 监控系统安全性设计

在本次校园监控系统中，为了保证系统的安全性特提出以下设计方案：

1) 为了防止对监控系统的不正当利用，我们在进入分控系统时设置了各自的身份验证，只有通过了身份验证方可对各项功能进行操作。系统中，我们设置校长具有最高管理权限，可以对各监控点进行授权，只有经过授权的分控点才可对监控点进行监视和控制。采用此办法，便可根本杜绝利用监控系统进行的一切不正当行为。

2) 对于系统电源的管理，我们建议在主控中心统一为摄像机提供电源，以防止人为前端断电。

3) 数字录像的安全性策略：我们所采用的数字硬盘录像机具有系统自动重起、掉电重起等防死机功能，以及权限设置、数据备份和视频丢失报警等功能。可对16路图像源任意授权，实施数字监控和录像。当图像视频丢失时，系统会有报警提示，通知使用者出现错误的图像源。

3. 主要设备参数

1）2.5寸防暴半球摄像机（教室适用）

• 2.5英寸，防暴金属外壳，可有效抵挡外来撞击
• 图像传感器：1/3" SONY EXview HAD CCD II
• 水平分辨率：700电视线
• 有效像素：PAL：976×582；NTSC：976×494（H×V）
• 镜头：2.8-12mm手动光圈手动变焦镜头
• 最低照度：0.01Lux/F1.2
• 电源：DC12V
• 外型尺寸：108×78mm(Φ×H)
• 工作温度：-10oC ~ 50oC（相对湿度:最大95%）

2）4.5英寸迷你高速球（教室适用）

• 彩色500线, 黑白570线
• 采用机械移除式IRCUT双滤光片,可以配合红外灯使用
• 水平0~360°旋转, 垂直0~90°旋转
• 转速: 0.1~300°/s
• 16个用户定义预置位
• 自动巡航功能
• 支持两点间往复自动扫描
• 智能断电实时记忆功能
• 防水, 防尘, 达到IP66防护等级
• 安装方式：壁装或吊装

3）30米防暴海螺红外夜视摄像机（楼内走廊适用）

• 3.5英寸，防暴金属外壳，可有效抵挡外来撞击
• 图像传感器：1/3" SONY EXview HAD CCD II
• 水平分辨率：700电视线
• 有效像素：PAL：976×582；NTSC：976×494（H×V）
• 镜头：4-9mm固定光圈手动变焦镜头
• 最低照度：0.01Lux/F1.2；0Lux（红外灯开启）
• 同步方式：内同步
• 红外夜视距离：30米
• 电源：DC12V
• 工作温度：-10oC ~ 50oC

4）红外高速球（室外适用）

• 水平分辨率彩色560线/黑白600线，0.0001Lux，25倍光学变焦（f=3.6~91.3mm），12倍数码变焦；
• 红外夜视距离：150米；
• 360度连续旋转，垂直90度旋转；
• 手控水平转速：最快180°/s，预置位调用转速：最快240°/s；
• 203个用户定义预置位；
• 9条预置位巡航轨迹，1条花样扫描，20条两点间自动线性扫描，支持速度和方向可设的360度圆周扫描；
• 带可编程看守位功能；
• 长焦限速功能：球机最大转速随着摄像机焦距倍数增大而降低，以准确捕捉目标；
• 红外灯亮度随镜头焦距变化智能调节，保证远近距离红外照度均匀；
• 红外灯设计带限流和稳压过载保护功能，保证红外灯长时间工作；
• RS485控制，自动识别多种PTZ控制协议和波特率；
• 定时执行特殊命令功能；
• 7路报警输入/1路继电器输出；
• 双轴承结构，大力矩步进电机设计，定位精准；
• 高强度铝合金压铸外壳，内置加热器（选配）和风扇，适合全天候使用；
• 防水，防尘，达到IP66防护等级；
• 内置电源浪涌和雷电保护，抗0～±4000V高压雷击浪涌；
• 可壁装或吊装；

5）硬盘录像机

• 标准H.264双编码，支持通用播放器播放
• 界面简洁大方，操作灵活方便
• 面板、遥控、鼠标、控制键盘等多种操作方式
• 多倍速的快退和快进
• 多种分辨显示
• 优异的网络性能，丰富的网络协议
• SATA硬盘接口
• USB2.0高速备份
• 多路同时回放
• VGA、监视器同时输出并提供SPOT功能
• 中英文操作

6）矩阵

• 微机模块化、高密度矩阵设计；
• 单机最大255台摄像机和32台监视器；
• 菜单综合设置，中英文菜单显示可选择；
• 系统时间、日期、运行状态、摄像机标题屏幕显示；
• 键盘口令输入，优先级操作；
• 系统可分区，管理系统安全；
• 自由、程序、同步、群组切换多种切换方式；
• 视频切换、报警控制三位一体；
• 控制恒速或变速云台/控制电动镜头；
• 内置16路报警输入/2路报警联动输出，可扩容；
• 警后联动视频切换、自动录像；
• 报警输出可编程；
• 系统支持RS-485、RS-422和RS-232三种通讯方式；

4. 主要设备清单

5. 系统原理图

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