具有实时监控功能的监考系统

刘小群

(宝鸡文理学院 物理与光电技术学院，陕西 宝鸡 721016)

0 引言

目前各种考试场合，总有五花八门的作弊手段，为了防止作弊，监考手段也是层出不穷，例如对全部考场配备电子信号屏蔽器、手柄式金属检测器、电子监控录像系统等等，然而这些系统看似天衣无缝，实则存在诸多弊端。(1)实时监控效果差。比如电子监控录像系统，工作过程是将所有考场摄像头联网调用，对考场实时采集视频信息，集中放置在一台监控器上，多窗口翻页式查询。这其实就相当于一人监测多个考场［1-2］。(2)防范功能单一。例如手柄式金属检测器，最初应用于飞机场、地铁站入口处的安检，由于近些年一些利用通讯工具作弊的手法越来越多，才被逐渐使用。虽然检测器功能强大，但它不是万能的，它只是有限地杜绝了一些电子作弊工具混进考场，对于非电子的作弊工具，它又无可奈何。(3)影响群众生活并对考生身心健康可能存在威胁。比如电子信号屏蔽器的使用，它会对考场周边群众的正常生活带来干扰，造成手机或电视、收音机等无法正常使用。身处考场中的考生受到强烈电磁波的干扰，可能造成身体不适，影响考生的正常发挥。本文设计了具有实时监控功能的监考系统，实时监控性强、监考视野开阔、隐蔽性好、简便高效。

1 系统总体方案设计

系统总体框图如图1所示，该系统分为主控室监控系统和考场监控系统。主控室监控系统主要由服务器、主控器和监视器组成，服务器负责采集视频信息、压缩处理视频信息、存储视频信息和传输视频信息;主控器负责整体监考系统的管理、实时视频信息的查询和视频信息的调取;监视器负责视频信息的显示，可根据考场数量确定监视器的数量。考场监控系统主要由高清可旋转摄像头(每考场2个)、监考器(每考场2个)和射频收发模块(每考场2个)组成，摄像头在考场前后各配1个，主要负责捕捉视频信息;监考器负责监视和回放摄像头实时捕捉的视频信息、调控摄像头运行状态、自主抓拍作弊现场证据以及与其它监考器之间进行信息传递，它配置的蓝牙耳机可接收其它监考器发出的警示信息;射频收发模块负责与监考器、服务器和摄像头之间的信号传递。

图1 系统总体框图

2 系统硬件设计

硬件设计主要包括监考器模块、射频收发模块、服务器、监视器及摄像头。监考器模块主要基于瑞星微RK3066进行设计，射频收发模块选用RFM75，监视器采用LED显示器，摄像头采用360度可旋转摄像头。

2.1 监考器模块

监考器框图如图2所示，摄像头获得的信息经过视频采集模块处理后送给数据处理单元，数据处理单元将该信息一方面存储起来，一方面经过视频浏览模块通过触控屏显示，射频收发模块主要接收另一个监考器发来的信号，并通过蓝牙耳机提醒监考老师［3-4］。另外，监考器还配有键盘和USB接口。其中数据处理单元可以采用瑞星微RK3066。

图2 监考器框图

2.2 射频收发模块

系统总体框图中的射频收发模块采用WF-209WIFI图像传输模块，WF-209是集图像采集、压缩、存储、传输于一体的远程无线监控终端。它对模拟--CVBS视频信号进行捕获后，采用先进的图像压缩技术，产生高压缩比的数据流，通过WIFI无线的方式发送到任意的显示终端(Android、Iphone等智能手机或平板电脑)。由智能手机的软件完成显示、存储等应用功能的后处理工作。监考器中的射频收发模块选用RFM75，RFM75是一种工作在2 400～2 483.5 MHz频段的收发器。突发模式传输的数据速率高达2 Mbps，使它们适用于要求超低功耗的应用。嵌入式数据包处理引擎，可以采用一个非常简单的单片机作为无线系统［5-7］。

2.3 服务器及监视器

服务器采用电脑来实现其功能，监视器采用LED显示器。从技术构造上来说，LED背光源要比LCD更加省电。虽然在价格上，LED要比LCD显示屏的成本更高一些，但是在色彩鲜艳度和色彩饱和度上，要比LCD更加出色。LED的价格也要比LCD显示屏更高。从成像方式来看，LCD是液态晶体组成的显示屏，而LED则是由发光二极管组成的显示屏。在背光类型上，LED监视器采用的是二极管供光，而LCD显示屏采用是冷阴极灯管供光。LED确实在技术上有着比LCD更明显的优势，它有着使用寿命长，热量低，环保的特点，并且有着不错的抗震性。

2.4 摄像头

摄像头采用360度可旋转摄像头，就是可以旋转一周的摄像头，有的还可以上下转动。作用就是无死角，一间教室内，四面都可以看见。最大限度地看到最广的范围。

3 系统软件设计

系统软件设计主要包括主控室监控系统与考场监控系统中的监考器及摄像头之间的信息传输及考场监考器与摄像头、另一监考器之间的信息传输。

3.1 主控室监控系统与考场监控系统间的信息传输流程

先要初始化，然后启动摄像头，将获得的信息通过射频收发模块发射出去，主控室的服务器收到信号后进行处理并显示，若一切正常，则继续，若发现问题，主控室发送信号给考场监考器，监考人员收到信息后及时处理。流程图如图3所示。

3.2 考场监考器与摄像头、另一监考器之间的信息传输流程

先要初始化，然后启动摄像头，将获得的信息通过射频收发模块发射给监考器，监考器收到信号后进行处理并显示，监考人员在监考过程中如果怀疑有人作弊但看不清时，观看监考器，若一切正常，则继续，若确信有人作弊，监考教师抓拍或发送信号给另一个考场监考器，提醒另一个监考教师进行处理。这样就避免了一般的监考形式存在的问题，如:监考老师看不清后面或较偏位置学生;或者前面的监考老师虽然看见教室后面的学生在作弊，但当该老师走到该学生附近时，该学生早已将夹带或其他作弊工具藏了起来，得不到证据。流程图如图4所示。

图3 主控室监控系统与考场监控系统之间的信息传输流程图

图4 考场监考器与摄像头、另一监考器之间的信息传输流程图

3.3 蓝牙接收数据流程

无论什么设备进行蓝牙数据传输时首先都需要蓝牙连接，蓝牙连接必须以蓝牙适配器为基础。先初始化，再判断此时的蓝牙适配器是否打开。如果蓝牙适配器已经打开，则开始搜索附近蓝牙设备;如果蓝牙适配器此时没有打开，则提示是否需要打开蓝牙适配器，点击确认打开终端蓝牙功能。将搜索到的蓝牙设备添加到蓝牙列表中，点击列表中的前端蓝牙设备实现蓝牙连接。然后就可以接收数据了［8］。监考器蓝牙接收数据流程图如图5所示。

4 结束语

本文设计一种实时监控性强的监考系统。包括主控室监控系统和考场监控系统。主控室监控系统主要由服务器、主控制器和监视器组成。考场监控系统主要由高清可旋转摄像头(每考场2个)、监考器(每考场2个)和射频收发模块(每考场2个)组成。分析了当前监考系统存在的问题，针对这些问题设计了整个系统的框架并分析了工作原理，给出了系统中各部分的硬件设计及软件流程、部分程序。与传统的监考系统相比，该系统具有实时监控性强、监考视野开阔、监考人员相互提醒、简便高效等优点。具有很强的实用性和商业性。

［1］李婧.电子监考异常行为的检测与研究［D］.太原:太原理工大学，2013.

［2］陈瑜.基于3G的无线智能视频监控系统的设计［D］.太原:太原理工大学，2014.

［3］朱刚等.蓝牙技术原理与协议［M］.北京:北方交通大学出版社，2002.

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［6］王洪敏，吴敏，张云梯.基于Qt的跨平台监考系统的设计和实现［J］.现代教育技术，2011，21(3):117-119.

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