校園網絡綜合系統PAGE4 系統組成總體布局校園網絡綜合系統總體上可以分為以下功能子網：教學考場監控子網多媒體電化教學子網音視頻廣播子網所有的信息公用一套網絡布線系統，多網合一，節省投資提高效率，易于分步實施。下面是校園網的網絡拓樸圖：教學監控子網多媒體數字遠程監控系統是以計算機網絡為中心，計算機為核心、結合多媒體技術、計算機網絡技術而開發的多路實時圖像傳輸軟件和控制軟件的一種監控系統。使多媒體監控網絡系統將監控信息從監控中心釋放出來，通過計算機網絡使其能夠到達某個教室（或桌面）的計算機上，從而與信息管理系統融合在一起，更好的為管理服務，提高管理水平和效率。系統支持Windows98/NT環境。目的用于對課堂紀律、考場紀律、學生自習、教師教學質量的監督。用于教學觀摩評估。校內、外領導和其他教師可以在辦公室觀摩優秀教師的示范教學，并可將教學過程實時錄制光碟或錄像帶，留作重播或資料保存、交流。③為規范教師教學與學生學習行為，特別是學生考試行為，教學監控網應具備此功能。監控裝置①47個教室均配備高清晰度攝像機和云臺，用以對教室全景進行監控。②每個教室配備一臺（可多臺）多媒體計算機，進行多媒體教學。教室的多媒體計算機安裝數字化視頻捕捉卡，負責采集攝像機的景象和聲音信號，壓縮后在網絡上傳輸。無須重新敷設視音頻電纜，有效地利用了校園網絡。同時可實現所有教室的實況數字錄像及回放。常規系統即使用多臺錄相機同時錄制，取得錄像帶的工作量會特別巨大，設備閑置率十分驚人。③主控室配置15臺電視機組成的屏幕墻。通過四畫面分割方式，將47個教室的圖像實時顯示。④主控室配置15臺計算機。三臺用做主監控與錄象；另外12臺各自對應屏幕墻的一臺電視機，其功能是同時接壓縮四個教室的圖象和聲音，將教室實況在屏幕墻上清晰回放，教室機傳來的圖象可根據指令保存在對應屏幕墻監視器的計算機中。且保存后圖像每秒不低于25幀。實現具有法律效力的錄相證據，真正達到監控要求實現的目的。教室圖像能在其它教室里回放。主控室的主控計算機，可任意選擇教室圖象、聲音進行實時錄象；在任意時刻均可抓拍關鍵圖象；可保證20小時連續錄象。主控室可任意控制教室攝象機和云臺動作。主控室配置一臺視頻服務器，可將錄象節目、VCD教學、電視節目等在所有教室中通過校園網進行廣播。技術指導或直接操作。⑨計算機在一定的權限范圍內可反向控制服務器的操作。集中式多媒體教室教學網大多數學校都建立了這種教室，用多媒體計算機組成。最初的校園多媒體應用的概念就是從此而來。但這種教室并不能代表校園網的整體概念。音視頻廣播子網利用視頻捕捉軟件將有線電視、演播室的圖像語音信號捕捉，然后對有線電視等進行廣播，此項功能突破傳統模擬語音教室和普通數字語音教室的功能限制，實現真正的語音分組教學和交互教學。教師可以將各種聲音（如老師的麥克風輸入，錄音機音源輸入）進行廣播，教師與學生對話的廣播，自動或手動地將學生進行動態分組。①閉路電視的播放。利用現有的有線電視網，可實現對各個教室播放不同的節目。②能將閉路電視信號和其它節目源信號在電視屏幕上顯示。能向服務器索取和交換各類信息資源。③電視會議。將中心會場的實況向全校直播，亦可用于播發重要新聞、通知。④文本交流。任意教室與總控室之間可以運用專用軟件進行文字交流，利于教室與總控室的情況溝通。⑤廣播分區控制。總控制室可對任意一個教室、任意幾個教室、全部教室進行廣播通話。校園網絡綜合系統設計方案監控產品選型。教室攝像機選裝全密封鋁合金防護罩，表面氧化鍍膜，永不生銹。。監聽器選用進口高保真監聽器，寬動態、無指向、高靈敏，能清晰地聽到教室每個角落的聲音。高清晰度彩色數字攝像機。480線,0.5LUX，自動光圈，16倍二可變鏡頭。。電源①AC230V±15%50HZ②AC24V±10%50HZ③DC12V(10.5-15V)演播設備選型各多媒體微機選用高配置微機，windows98環境開發用戶軟件，人機界面友好，操作簡便、明快。64M內存，6.4G硬盤，36速CD光驅。各教室均可實現節目的獨立播控，總控室可以進行全校廣播。。錄相機選用SHRAP錄相機，用于節目源。。卡座采用奇聲立體聲雙卡座，用于節目源。。松下VCD影碟機，用于節目源軟件及應用系統設計實時圖像監控軟件設計視頻實時傳輸系統是目前計算機領域的一個熱點。隨著計算機技術、網絡通信和多媒體技術，特別是視頻壓縮技術的發展，視頻遠距離傳輸將成為計算機信息處理的主要業務。視頻傳輸與一般業務不同，數據量巨大，時延敏感性強。實驗表明，176X144的YUV原始視頻在10Mbps的計算機局域網上傳送速率是3幀/秒左右，可見未壓縮的資源在網上傳輸效果是無法容忍的，很容易將其他資源吞沒，造成網絡擁塞甚至崩潰。由此我們充分利用計算機網絡資源，采用MPEG壓縮算法實現的網絡視頻實時傳輸，打破了傳統的硬壓縮、點對點的結構，克服了在分散點之間使用存儲/轉發或由一點向其他幾點順序發送的方法所帶來的非實時性的限制，實現了多點同時接收音視頻的功能，充分體現了多點服務所帶來的實時傳輸的特點，也就是多路網絡視頻系統。實時圖像監控軟件工作過程視頻傳輸系統是我們自己設計的基于TCP/IP協議的多點對一點連接、一點對多點廣播的實時圖象監控和視頻廣播系統,其目的是通過音頻、視頻等多媒體數據的在多個場地間進行采集、處理和控制，并實時傳送。主要包括前端視頻采集系統、視頻編解碼系統、網絡傳輸控制系統和接收回放系統（如下圖）。前端采集的視頻流經過軟壓縮成一個信息包，經過協調的控制并通過網絡傳輸到客戶機，客戶接收到信息包進行軟解壓并實時回放，從而得到清晰流暢的運動圖像。視頻捕捉播放軟件特性該軟件是我們采用當今世界上最先進的視頻壓縮算法（MPEG），通過計算機對音視頻進行實時壓縮和傳輸。通訊速率為64K-6Mbps可調,25幀/秒，高清晰度24位真彩圖像，384×288點陣在計算機上滿屏回放，并實時保存。使用該軟件大大節約了硬件成本，降低了工程施工的復雜度。實現了在局域網上的音視頻傳輸。該軟件操作靈活，使用方便，運行可靠。①根據人眼對亮度和色差度的敏感程度，科學地利用彩色圖象的分量（光亮度和兩個色差分量）對它們的大小進行采樣和量化編碼，色差分量采用4:1:1（YUV411P）和384X288象素的二次采樣。②采用視頻捕捉卡的PAL制捕捉方式（25FPS），確保了幀間隔均勻（40ms/F），可用于幀間定時器，并且捕捉的圖象連續、清晰。③按照MPEG規范標準，從算法的運算時間、編碼效率和編碼質量等角度對算法進行優化設計，實現了在15ms內完成單幀圖像的實時靜態壓縮。確保了每秒25幀的壓縮能力和壓縮率。④采用客戶/服務器模式進行消息應答的雙向差錯控制和流控制，使幀間圖象進行均勻傳輸且同步，組成連續的運動圖象，保證了回放的運動圖象質量不受損失,同時增強了數據共享能力和數據訪問的物理屏障，由數據采集服務器的集中控制，減輕了各站點的負擔，有效地提高了整個系統的實時性，能很好地解決數據一致性問題。⑤本系統在設計過程中，考慮要處理大量連續的多媒體數據，實時地對信息進行處理和保證不同媒體數據流之間的同步是十分重要的。對音視頻這類連續的多媒體數據實時發送和接收，我們采用單幀發送，減小了回放的延時；將音頻、視頻數據同時發送，形成音頻幀/視頻幀交錯排列的順序，實現了同步地將聲音和圖像在本地或異地播放。⑥采用DriectDraw的YUY2通用顯示模式進行回放，支持384X288X24BPP和640X480X24BPP（24位真彩圖象）的顯示，支持圖象拉伸，顯示速度快且清晰。⑦傳輸控制系統利用視頻捕捉卡作為幀間定時器，定時采集數據到發送緩沖區隊列，并發送給請求的客戶機，同時發送就緒標志信息；客戶機接收視頻數據到接收緩沖區隊列，立即回放，發送接收標志信息，請求下一幀數據(參見計算機網絡中的“選擇重傳ARQ協議”)。數據采集服務器的集中控制方式采用了一個服務器進程為多個客戶進程服務的單進程多線程調度技術。控制管理軟件該軟件是我們專門針對在校園網上實行多媒體教學和監控開發的一套控制軟件。通過對Windows進行網絡編程，實現了在Intranet上的遠程計算機的控制。它是我們實現校園網絡監控中的核心部分，通過它我們可以實現硬件的電源控制和軟件的程序控制等。①設備控制軟件：選擇對應的監控教室，進行云臺的上下左右移動以及攝像頭的變倍、變焦、微調。②遠程控制：通過主控服務器控制各個教室的定點攝像機、動點攝像機的轉動、變焦及自動巡視。③廣播視頻：將捕捉視頻源計算機捕獲的視頻源傳送到另外指定的多個教室的計算機和電視機上．④遠程控制：通過主控計算上操作，對教室的視頻進行捕捉、屏幕墻計算機進行視頻回放、保存、刪除以及所有計算機的軟關機。⑤狀態監視：在主控程序主窗口中列出當前正在捕捉視頻的計算機的列表、當前正在播放監控視頻的計算機的列表、當前正在保存監控視頻流數據的計算機的列表.⑥監控視窗：主控計算機可選擇任意一路圖像到大屏幕電視機上，校長可切換任意某個教室，察看講課等。⑦雙向對講：能進行指定或臨時編輯的文字信息的雙向溝通，再配合視頻監控軟件，實現更完美的圖像、語音、文字的雙向交互。校園網綜合系統與傳統監控網相比所具有的優勢比較：1、多網合一，充分利用計算機資源常規的解決方案都是將上述多個網分開做，雖然實現容易，但是造價高且以后的擴充和升級不方便，將多網集成起來費力較大。本方案利用現代計算機網絡技術的先進性，將多網合一，不僅充分利用了校園網高速準確的優點，同時也容易將各種服務需求集成于Intranet。體現了先進性和經濟性。高度智能化，自動化的教學環境充分利用現有軟、硬件技術，極大地改善了教學條件，同時節約了老師與學生許多時間，使得教學工作達到數字化。高度的開放性校園網所采用的Intranet是一種非常開放的網絡技術，它保證了將來的各種應用服務都可以無縫地和現有的軟硬件平臺融合在一起，有效保護了投資。做到了一次投資，多次受益，校方今后在改造校園網絡平臺以適應將來的發展需要時，不需要完全舍棄現有網絡平臺，只需在現有網絡平臺上進行相應的擴充即可滿足將來的要求。經濟性其系統造價在同等設備配置與功能要求情況下，比常規系統模式節省30%左右。技術先進性系統做到所有教室同時實時數字錄相，并且其畫面為教室學生全畫面顯示，其記錄具有法律效力。常規的監控系統，由概率分析只能取到威懾作用，并不實用，首先是因為其不能取得全景畫面，由動態掃描完成，而在掃描的過程中有足夠的死角空間可供作弊者使用。其次人們法律意識越來越強，法律證據越來越重要，由于不能做到全部教室的實時錄相，即使發現作弊者，若作弊者拒不承認，并反訴監考老師，則老師一點辦法也沒有，由此可能會引起法律糾紛。維護的簡單化常規系統一般由四套系統完成，這就需要四套不同的設備，其維護也就需要四類專業人才，我公司建立的此系統為一套計算機系統，而計算機現在已成為大家常用工具，常人都熟悉，不需專業人材，同時由于計算機網可實行遠程操作維護，更使得系統的維護簡單化。長期使用可降低維護費用。本系統特點1、本系統所有功能均在微機和校園網絡上實現。即校園局域網，校園數字監控網，校園音、視頻廣播網均在同一套硬件系統上實現，且所有核心技術全部是數字化處理。這是本系統最突出的優勢。它讓我們充分感受到高科技技術為我們的工作和生活帶來的諸多方便，它可以成為學校校園進入數字化時代的一個標志。而傳統監控網只具有監控功能，且在圖像質量，信號傳輸，設備控制上均不能與本系統相比。校園數字網絡建設是今后學校建設工作中的一個重要發展方向，如果在傳統監控網上再構建校園網系統，不僅成本很高，資源浪費非常嚴重，而且不易維護。2、本系統的另一大優勢是采用了最先進的軟件數字圖像壓縮傳輸技術（MPEG算法）。這門技術一直因硬件和網絡帶寬的限制，不能很好的發揮作用，而我們為很好的利用這門技術構建了一套經濟實用的雙百兆校園網絡，提供了一個穩定的運行環境。校園網絡系統采用軟件數字圖像壓縮傳輸技術更實際的意義在于極大的降低了成本，因為目前在國內運行的數字圖像傳輸系統中采用的是硬卡壓縮，它的優點是壓縮比高，占用計算機CPU時間少，但它的造價卻高得驚人，目前市面上這種視頻捕捉壓縮卡的報價大約每塊3萬元，而本系統采用的視頻壓縮傳輸系統價位在2萬元以內。不言而喻，傳統監控在技術先進性上是無法與本系統相比擬的。3、由于校園的特殊性，監控點分布零散，而主控室屏幕墻計算機集中，視頻、音頻、控制信號傳輸距離會較遠，無疑為工程施工提高了難度，若采用傳統監控，則需要多根視頻和音頻線至主控室，則施工和調試難度可想而知，且不易擴展。而本系統采用多模光纖作為信號傳輸主干，樓內采用非屏蔽雙絞線，抗干擾性好，使用壽命長，利用率高，易于維護和擴展，且一套線路多種用途，性價比之高令傳統監控無法相比。4、本系統采用數字化存盤。市面上硬盤性價比已很高，很大容量的硬盤價位也相當低，這為本系統的實時、全程保存圖像數據提供了有力保障，且操作也很方便。而傳統監控系統若要做到這一點，成本和難度之高難以想像。另外，屏幕墻上的主機即將構成另一套電子閱覽系統，充分利用了現有資源，符合時代潮流。5、本系統基于中文Windows98/NT/2000平臺之上，所有操作通過計算機鍵盤、鼠標來完成，操作界面全中文，交互性好，易于掌握，可以說懂Windows基本操作就可使用本套系統，而傳統監控系統則須專業人員維護。6、本系統每教室均配備多媒體微機，均可獨立運行光盤程序和播放VCD教學節目，還可在教室運用設備控制軟件，將動點鏡頭和視頻捕捉卡組合起來進行實物投影，在上物理、化學、勞技實驗課時，此功能相當實用.由于有計算機網絡，學生可以在教室很方便得瀏覽網絡信息資源，運用計算機和主控室進行交流，以求獲得幫助等等。而傳統監控系統則根本無法具有這些功能。以上列出了一些校園網絡綜合系統與傳統監控系統相比較所具有的一些優勢，其實從根本上來講，傳統監控系統是模擬信號傳輸，而本系統是數字信號傳輸，兩種工作方式本來就無法相比，只是校園網絡綜合系統包含了傳統監控系統的主要功能，且操作更靈活，還具有自己獨特的優勢，所以在數字化時代到來的今天，校園網綜合系統無疑更經濟、更實用、更能體現科技推動社會不斷進步的步伐。讓我們相信，明天會更好！3．設備選擇： 根據用戶圖象監控系統特點，我們推薦選用設備詳見附件。4．系統配置4．1前端設備（每個教室）名稱數量1．系統：視頻服務器12．可變鏡頭攝像點：攝象機+三可變鏡頭（或智能型一體化多倍攝像機）1解碼器1萬向云臺1云臺支架13．固定鏡頭攝像點：普通彩色攝像機，1定焦距自動光圈鏡頭1固定支架14．其他：室內防護罩14．2主控設備（主控室）名稱數量多媒體控制主機1控制軟件（數量視主控+分控定）1回放主機（與安裝攝像機的教室數量相關）n監視墻1附一 產品特點眾所周知，現場攝象機采集到的模擬信號是不能直接在網絡上傳輸的，必須先數字化；而每秒25幀的彩色活動圖象在數字化后約需67Mbps的傳輸帶寬，目前只有在光纖上才能實現傳輸，其浪費是顯而易見的。在有限的帶寬下實現遠程圖象實時監控，就必須對圖象進行壓縮。目前，在遠程圖象監控領域普遍采用的系統解決辦法是：采用會議電視用壓縮及傳輸卡，由于其通常用于雙向通信，且開會時時間不會太長。在用于24小時監控時往往不穩定。采用一體化壓縮傳輸主機，體積較小，安裝方便，但是在傳輸上局限于點對點，在多級控制中配置較為復雜。視音頻實時壓縮部分選一款用于制作VCD的編輯卡，傳輸部分則利用編輯卡提供的開發包將壓縮的信號流在網絡上傳輸并進行流量控制。VCD編輯卡通常面向普通用戶，用于實時監控質量不佳，且外加傳輸軟件，影響系統穩定。我公司憑借獨特的軟件技術優勢（軟件實現實時MPEG1-MPEG2壓縮），將視音頻信號以各種方式在網絡上傳輸。

傳輸方式主要有以下幾種：

點對點：采用TCP/IP或UDP網絡協議，實現兩臺計算機之間視音頻傳輸，同時提供兩個透明串口（RS232或RS485），用于攝象機、畫面分割器控制和其他信息傳遞。

廣播：采用UDP網絡協議及網絡廣播技術（IPBroadcast），服務器將采集到的視音頻信號實時向網絡上廣播，凡安裝有回放軟件計算機均能實時接收視音頻流，并能實施控制。組播：采用UDP網絡協議及組播技術（IPMulticast），服務器將采集到的視音頻信號以設定好的組播地址實時向網絡上廣播，凡在同一組內安裝有回放軟件計算機均能實時接收視音頻流，并能實施控制。此方案能有效降低網絡流量，避免廣播風暴，對網絡上其他數據傳輸不產生影響；同時可有多個不同分組在同一網絡進行廣播交流。下表是經廣泛、長期的對比測試，在多種現場環境，與多家公司網絡視頻產品實時比較，得出的綜合性能，獲得廣大客戶的認可。產品性能我們的產品同類產品壓縮傳輸方式利用普通視頻捕獲卡和聲卡，采用純軟件實時壓縮技術，同時將數據流傳送到網絡，接收端延時<100ms采用MPEG1硬壓縮卡，通過其提供的開發包進行二次開發，進行網絡傳輸，接收端延時約為500ms圖象質量（以最壞現場環境—光線不足時汽車的橫向運動做參照）優于SVCD效果；滿屏（CIF），25幀/秒；圖象清晰，無馬賽克；運動流暢，無停頓抖動VCD效果；滿屏（CIF），25幀/秒；圖象清晰，但經常出現馬賽克；活動物體時常有停頓、跳躍現象可靠性采用廣泛使用的捕獲卡和純軟件壓縮，與傳輸部分無縫結合；完善的糾錯和網絡故障恢復機制，在網絡情況惡劣時不會死機系統的可靠性依賴于硬卡提供的開發包和開發傳輸部分軟件的接口性能，網絡情況不佳時容易死機穩定性軟件產品一旦測試成功，就能在各種環境每天24小時不間斷運行商用VCD制作卡大多不適合每天24小時不間斷工作，環境惡劣時會極大影響性能安裝維護軟件主要采用匯編語言編寫，非常小巧，整個安裝設置僅需5分鐘便能掌握；中文化瀏覽器界面極易操作軟件包含硬卡驅動和自行開發的傳輸及控制部分，安裝較為復雜，容易與系統其他部分產生沖突可擴展性隨時跟蹤國際最新技術，軟件更新換代非常方便硬卡一經選型，不能更換；硬卡升級，傳輸及控制軟件要做很大改動，周期較長分級控制系統具備靈活的傳輸方式，適合各種分控及多級控制方式傳輸方式單一，組建多級控制系統比較復雜，需集成多家產品，其兼容性存在問題附二 產品功能描述CSERVER1.0數字視音頻監控系統根據貴方實時監控的具體要求，可采用我公司CSERVER1.0數字視音頻監控系統。CSERVER1.0數字視音頻監控系統主要包括視音頻壓縮及傳輸軟件、視音頻解壓軟件和按用戶需求定制的中心控制軟件。CSERVER1.0完成將捕獲卡捕獲并數字化的原始圖象數據流按類似ISOMPEG標準壓縮，再發送到網絡。網絡環境可按用戶需求，配置以太網卡（TCP/IP協議）、ATM網卡、E1卡或V.35卡，壓縮數據位率可由用戶設置為384K—4Mbps。CSERVER1.0中解壓軟件完成接收網絡上壓縮數據流后進行解壓，在計算機顯示器或普通電視機上回放圖象，其質量可達CIF格式（352*288像素）時30幀/秒。CSERVER1.0中comm組件實現控制通道的復用：在圖象傳輸的同時，提供兩路透明串口（均可由用戶選配RS232或RS485方式），以完成攝象機云臺解碼器和告警信號的透明傳輸。CSERVER1.0集成了可設定時長的實時錄象功能，并能對任一幀圖象進行抓拍編輯。CSERVER1.0主控軟件可實現多個地點及多個不同場景的切換；可由用戶隨時增刪監控地點。CSERVER1.0采用點對點傳輸和TURNKEY技術，僅需打開電源，被監控站的圖象即可傳送到網絡上指定地點，對網絡上其他數據流量無絲毫影響，維護和管理非常簡單。由于系統吸收了國際最新的MPEG-4標準中的先進算法，壓縮核心使用高性能微處理器PentiumIII特有的SI