視頻監(jiān)控系統(tǒng)在教學(xué)管理中的應(yīng)用價值體現(xiàn)1概述在現(xiàn)代教育環(huán)境中，多媒體教室多安裝有視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)運用前端監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)以及數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，實時顯示視野內(nèi)區(qū)域的圖像，實現(xiàn)多媒體教學(xué)設(shè)備在使用經(jīng)過中的視頻管理與信息記錄。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模仿視頻監(jiān)控系統(tǒng)、模仿數(shù)字相結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及全網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)三個階段[1]，前兩種監(jiān)控技術(shù)已逐步被第三種所取代。同時，高清智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)也在飛速發(fā)展，在日常工作中獲得不俗成就，大大提升了監(jiān)控系統(tǒng)的整體實力。2數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在教育教學(xué)中的應(yīng)用初期視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用2006年，北京工業(yè)大學(xué)開始建設(shè)第三教學(xué)樓多媒體教室，經(jīng)過前期調(diào)察研究，決定安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于多媒體設(shè)備的日常管理和維護。當期選用的是以硬盤錄像機為重要存儲設(shè)備的第二代數(shù)模結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。硬盤錄像機〔DVR，DigitalVideoRecorder〕將收集的模仿信號進行抽樣、量化和編碼處理，生成數(shù)字信號存儲于計算機硬盤[2]，改善了視頻信息的處理與保存能力。但由于模仿攝像機傳輸?shù)男盘柸詾槟７滦盘枺荒芡ㄟ^同軸電纜以模仿方式傳輸，因此在傳輸間隔和空間布設(shè)上都有一定的限制。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用2008年，北京工業(yè)大學(xué)第一、第二教學(xué)樓多媒體教室施行升級改造工程，建設(shè)方案選用全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這套系統(tǒng)以TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議為基礎(chǔ)，用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)上任意一臺裝有監(jiān)控系統(tǒng)客戶端的計算機來監(jiān)看和管理所轄區(qū)域內(nèi)的視頻信息，提升了管理的靈敏性；數(shù)字化視頻信號通過交換機在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸，避免了模仿信號的線性衰減，提升了圖像的穩(wěn)定性和品質(zhì)；而經(jīng)過壓縮處理的視頻數(shù)據(jù)可以便捷存儲和調(diào)用，提升了存儲設(shè)備的管理效率。如此圖1所示，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機、數(shù)字視頻編碼器〔DVS，DigitalVideoServer〕、錄像效勞器、監(jiān)控主機及監(jiān)控軟件、畫面分割器以及電視墻構(gòu)成。其中攝像機將拍攝圖像傳輸?shù)紻VS中，由DVS進行編碼處理，并通過網(wǎng)絡(luò)傳送回主控中心。管理人員則可通過監(jiān)控軟件實現(xiàn)監(jiān)控視頻的實時切換和對監(jiān)控設(shè)備的遠程控制，如發(fā)出指令，操作云臺遷移轉(zhuǎn)變，改變攝像機的拍攝角度；或調(diào)節(jié)攝像機焦距，放大或縮小監(jiān)控畫面，同時安設(shè)在機房內(nèi)的錄像效勞器對傳送回的視頻數(shù)據(jù)實時存儲于硬盤上。一間教室即一路信號源，每路信號每50分鐘生成一個200MB左右大小的avi格式文件。天天從早6：3022：00不間斷錄像，一天生成20個文件，共計3.9GB，第一、第二教學(xué)樓共有多媒體教室106間，所有監(jiān)控一天產(chǎn)生的文件約為414GB。數(shù)據(jù)存儲使用的是DAS型存儲方式，存儲設(shè)備直接連接在效勞器的內(nèi)部總線上。由于效勞器可插拔硬盤數(shù)量有限，這些視頻文件被分別保存在三臺效勞器的硬盤中。而這三臺效勞器從2008年起不間斷工作，已出現(xiàn)硬盤故障，且由于該型號硬盤已停產(chǎn)，無法使用新型號硬盤替換，使得效勞器存儲空間不斷減少，已經(jīng)導(dǎo)致錄像保存時間減少為一周左右。視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可將視頻信號通過畫面分割器顯示到電視墻上，實時顯示全景監(jiān)控畫面，便于管理人員同時查看所有教室，在多媒體設(shè)備管理中發(fā)揮了優(yōu)勢作用。如多媒體設(shè)備管理員天天上課前集中在中控室里，同時查看所有一教、二教的上課情況，及時發(fā)現(xiàn)老師在使用多媒體設(shè)備經(jīng)過中出現(xiàn)的問題，通過遠程控制操作或通過教室內(nèi)安裝的IP電話，協(xié)助老師解決設(shè)備使用問題；假如設(shè)備硬件出現(xiàn)故障或損毀，無法現(xiàn)場更換配件，還可直接在監(jiān)控畫面上尋找空余教室，將課堂轉(zhuǎn)移過去，保障了教學(xué)的順利運行。當進行學(xué)期統(tǒng)一設(shè)備檢修時，發(fā)布遠程指令使教室內(nèi)所有設(shè)備全部翻開后，先從電視墻上細心查看，確定哪間教室出現(xiàn)問題，再按科就診，消除故障隱患。如此圖2所示，中控室裝有12臺55寸液晶電視顯示屏，機房內(nèi)的12臺畫面分割器將教室108路信號源分為12組，每組9路，分別顯示在這12臺電視上，實現(xiàn)教室的全體監(jiān)看。液晶電視顯示屏上顯示的畫面還能夠根據(jù)監(jiān)控需求進行更改，如可使畫面分別顯示1路信號、4路信號、9路信號或16路信號，每路信號既可選取同樣教室，又可選取不同的教室，靈敏多變，操控簡單。校長副控技術(shù)的應(yīng)用當實時監(jiān)控技術(shù)運在多媒體設(shè)備管理中逐步顯示出一定的優(yōu)勢后，監(jiān)控系統(tǒng)又衍生出一個新的管理功能校長副控，如此圖3所示。校長副控是一套安裝在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)辦公室計算機上的監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件，通過該軟件，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)能夠在辦公室內(nèi)隨時查看教室內(nèi)老師授課情況和學(xué)生聽講情況，時間久了便可把握大量的教學(xué)實況。經(jīng)過一定的分析總結(jié)，可得出一定的教學(xué)客觀規(guī)律和教學(xué)活動特點，充足研究和發(fā)展好的教學(xué)經(jīng)歷體驗，建立有針對性的教學(xué)質(zhì)量管理與評估體系，可進一步引領(lǐng)和促進廣闊師生共同建立一個良好的教學(xué)環(huán)境[3]。3高清數(shù)字化考試監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用為了推進信息化考試進程，構(gòu)造一個嚴謹公平的考試環(huán)境，2012年12月，北京工業(yè)大學(xué)在第一教學(xué)樓內(nèi)安裝了一套高清數(shù)字化考試系統(tǒng)。如此圖4所示，這套系統(tǒng)采取高清視頻一體化監(jiān)控機、轉(zhuǎn)發(fā)效勞器、網(wǎng)絡(luò)存儲、監(jiān)控工作站及控制軟件。一體化監(jiān)控機將高清攝像機、DVS、拾音器等設(shè)備集成在一起，采取百萬像素級其余CCD傳感器，視頻圖像分辨率高；在教室內(nèi)頂角附近安裝，以廣角定焦方式拍攝考場內(nèi)情況。高清攝像機中控室內(nèi)工作站通過瀏覽、錄制等操作控制考試系統(tǒng)運行，而電視墻上的大屏幕則實時播放考場情況。由于視頻瀏覽和網(wǎng)絡(luò)存儲均采取高清形式，數(shù)據(jù)傳輸采取專用網(wǎng)絡(luò)，以保證穩(wěn)定性和安全性。監(jiān)控視頻采取MP4格式進行文件保存，一路視頻信號的數(shù)據(jù)碼流為2Mbps，一個小時的數(shù)據(jù)總量為：2Mbps83600s/h1024=0.91GB。假如啟用所有教室作為考場，一場三個小時的考試將產(chǎn)生近300G的文件。如此圖5所示，面對龐大的視頻數(shù)據(jù)，考試系統(tǒng)采取NAS〔NetworkAttachedStorage〕網(wǎng)絡(luò)附屬存儲形式來存儲和管理數(shù)據(jù)。這種存儲形式將存儲設(shè)備與效勞器分離，將存儲設(shè)備直接連接在網(wǎng)絡(luò)上；以數(shù)據(jù)為中心，將分布獨立的大型數(shù)據(jù)集中管理；支持多種協(xié)議和多種操作系統(tǒng)，可在任意一臺工作站采取IE或Netscape瀏覽器直接操作和管理[4]。本套系統(tǒng)自安裝使用至今，已屢次應(yīng)用于校內(nèi)外各類考試中，在作弊、違背考場紀律等情況出現(xiàn)時，提供了有力佐證。同時，北京考試院還通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)效勞器，遠程監(jiān)看整個考試經(jīng)過，隨時把握考場內(nèi)情況，充足發(fā)揮了遠程電子巡查批示中心的作用，加強了遠程巡查力度。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)效勞器可將監(jiān)控信息分享給大量用戶，當他們同時訪問同一視頻源時，效勞器與視頻編碼設(shè)備建立單路連接，將圖像分發(fā)給懇求效勞的設(shè)備，既消除了因上傳帶寬不足導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)壅塞，又避免了視頻編碼設(shè)備的無法訪問現(xiàn)象，提升了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，保障了監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，并使客戶能夠獲得較為流暢的視頻數(shù)據(jù)源[5]。4結(jié)束語總體來說，監(jiān)控系統(tǒng)能夠在事發(fā)或者事后提供有效幫助，但并不能提早預(yù)知或干涉事態(tài)的發(fā)生與發(fā)展。建立多媒體教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)的初志是為了更好地效勞教學(xué)，完善學(xué)校的教學(xué)環(huán)境。而隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，監(jiān)控系統(tǒng)所收集和存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)過認真發(fā)掘，也許會發(fā)掘出更多對于教育教學(xué)管理有用的支持信息，進而協(xié)助教育管理者制訂出更好的教育教學(xué)計劃，更健全的教學(xué)管理規(guī)章制度，以及完善的老師教學(xué)評估體系。以下為參考文獻[1]鄧澤國.安防視頻監(jiān)控實訓(xùn)教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013：3-6.[2]田振華.視頻監(jiān)控發(fā)展與趨勢[J].，2013〔19〕：108-109.[3]校長做好教學(xué)管理工作三要則[EB/OL