劉小群

(寶雞文理學(xué)院 物理與光電技術(shù)學(xué)院，陜西 寶雞 721016)

0 引言

目前各種考試場(chǎng)合，總有五花八門的作弊手段，為了防止作弊，監(jiān)考手段也是層出不窮，例如對(duì)全部考場(chǎng)配備電子信號(hào)屏蔽器、手柄式金屬檢測(cè)器、電子監(jiān)控錄像系統(tǒng)等等，然而這些系統(tǒng)看似天衣無縫，實(shí)則存在諸多弊端。(1)實(shí)時(shí)監(jiān)控效果差。比如電子監(jiān)控錄像系統(tǒng)，工作過程是將所有考場(chǎng)攝像頭聯(lián)網(wǎng)調(diào)用，對(duì)考場(chǎng)實(shí)時(shí)采集視頻信息，集中放置在一臺(tái)監(jiān)控器上，多窗口翻頁式查詢。這其實(shí)就相當(dāng)于一人監(jiān)測(cè)多個(gè)考場(chǎng)［1-2］。(2)防范功能單一。例如手柄式金屬檢測(cè)器，最初應(yīng)用于飛機(jī)場(chǎng)、地鐵站入口處的安檢，由于近些年一些利用通訊工具作弊的手法越來越多，才被逐漸使用。雖然檢測(cè)器功能強(qiáng)大，但它不是萬能的，它只是有限地杜絕了一些電子作弊工具混進(jìn)考場(chǎng)，對(duì)于非電子的作弊工具，它又無可奈何。(3)影響群眾生活并對(duì)考生身心健康可能存在威脅。比如電子信號(hào)屏蔽器的使用，它會(huì)對(duì)考場(chǎng)周邊群眾的正常生活帶來干擾，造成手機(jī)或電視、收音機(jī)等無法正常使用。身處考場(chǎng)中的考生受到強(qiáng)烈電磁波的干擾，可能造成身體不適，影響考生的正常發(fā)揮。本文設(shè)計(jì)了具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的監(jiān)考系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控性強(qiáng)、監(jiān)考視野開闊、隱蔽性好、簡(jiǎn)便高效。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，該系統(tǒng)分為主控室監(jiān)控系統(tǒng)和考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。主控室監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務(wù)器、主控器和監(jiān)視器組成，服務(wù)器負(fù)責(zé)采集視頻信息、壓縮處理視頻信息、存儲(chǔ)視頻信息和傳輸視頻信息;主控器負(fù)責(zé)整體監(jiān)考系統(tǒng)的管理、實(shí)時(shí)視頻信息的查詢和視頻信息的調(diào)取;監(jiān)視器負(fù)責(zé)視頻信息的顯示，可根據(jù)考場(chǎng)數(shù)量確定監(jiān)視器的數(shù)量?？紙?chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由高清可旋轉(zhuǎn)攝像頭(每考場(chǎng)2個(gè))、監(jiān)考器(每考場(chǎng)2個(gè))和射頻收發(fā)模塊(每考場(chǎng)2個(gè))組成，攝像頭在考場(chǎng)前后各配1個(gè)，主要負(fù)責(zé)捕捉視頻信息;監(jiān)考器負(fù)責(zé)監(jiān)視和回放攝像頭實(shí)時(shí)捕捉的視頻信息、調(diào)控?cái)z像頭運(yùn)行狀態(tài)、自主抓拍作弊現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)以及與其它監(jiān)考器之間進(jìn)行信息傳遞，它配置的藍(lán)牙耳機(jī)可接收其它監(jiān)考器發(fā)出的警示信息;射頻收發(fā)模塊負(fù)責(zé)與監(jiān)考器、服務(wù)器和攝像頭之間的信號(hào)傳遞。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括監(jiān)考器模塊、射頻收發(fā)模塊、服務(wù)器、監(jiān)視器及攝像頭。監(jiān)考器模塊主要基于瑞星微RK3066進(jìn)行設(shè)計(jì)，射頻收發(fā)模塊選用RFM75，監(jiān)視器采用LED顯示器，攝像頭采用360度可旋轉(zhuǎn)攝像頭。

2.1 監(jiān)考器模塊

監(jiān)考器框圖如圖2所示，攝像頭獲得的信息經(jīng)過視頻采集模塊處理后送給數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元將該信息一方面存儲(chǔ)起來，一方面經(jīng)過視頻瀏覽模塊通過觸控屏顯示，射頻收發(fā)模塊主要接收另一個(gè)監(jiān)考器發(fā)來的信號(hào)，并通過藍(lán)牙耳機(jī)提醒監(jiān)考老師［3-4］。另外，監(jiān)考器還配有鍵盤和USB接口。其中數(shù)據(jù)處理單元可以采用瑞星微RK3066。

圖2 監(jiān)考器框圖

2.2 射頻收發(fā)模塊

系統(tǒng)總體框圖中的射頻收發(fā)模塊采用WF-209WIFI圖像傳輸模塊，WF-209是集圖像采集、壓縮、存儲(chǔ)、傳輸于一體的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控終端。它對(duì)模擬--CVBS視頻信號(hào)進(jìn)行捕獲后，采用先進(jìn)的圖像壓縮技術(shù)，產(chǎn)生高壓縮比的數(shù)據(jù)流，通過WIFI無線的方式發(fā)送到任意的顯示終端(Android、Iphone等智能手機(jī)或平板電腦)。由智能手機(jī)的軟件完成顯示、存儲(chǔ)等應(yīng)用功能的后處理工作。監(jiān)考器中的射頻收發(fā)模塊選用RFM75，RFM75是一種工作在2 400～2 483.5 MHz頻段的收發(fā)器。突發(fā)模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率高達(dá)2 Mbps，使它們適用于要求超低功耗的應(yīng)用。嵌入式數(shù)據(jù)包處理引擎，可以采用一個(gè)非常簡(jiǎn)單的單片機(jī)作為無線系統(tǒng)［5-7］。

2.3 服務(wù)器及監(jiān)視器

服務(wù)器采用電腦來實(shí)現(xiàn)其功能，監(jiān)視器采用LED顯示器。從技術(shù)構(gòu)造上來說，LED背光源要比LCD更加省電。雖然在價(jià)格上，LED要比LCD顯示屏的成本更高一些，但是在色彩鮮艷度和色彩飽和度上，要比LCD更加出色。LED的價(jià)格也要比LCD顯示屏更高。從成像方式來看，LCD是液態(tài)晶體組成的顯示屏，而LED則是由發(fā)光二極管組成的顯示屏。在背光類型上，LED監(jiān)視器采用的是二極管供光，而LCD顯示屏采用是冷陰極燈管供光。LED確實(shí)在技術(shù)上有著比LCD更明顯的優(yōu)勢(shì)，它有著使用壽命長(zhǎng)，熱量低，環(huán)保的特點(diǎn)，并且有著不錯(cuò)的抗震性。

2.4 攝像頭

攝像頭采用360度可旋轉(zhuǎn)攝像頭，就是可以旋轉(zhuǎn)一周的攝像頭，有的還可以上下轉(zhuǎn)動(dòng)。作用就是無死角，一間教室內(nèi)，四面都可以看見。最大限度地看到最廣的范圍。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括主控室監(jiān)控系統(tǒng)與考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)考器及攝像頭之間的信息傳輸及考場(chǎng)監(jiān)考器與攝像頭、另一監(jiān)考器之間的信息傳輸。

3.1 主控室監(jiān)控系統(tǒng)與考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)間的信息傳輸流程

先要初始化，然后啟動(dòng)攝像頭，將獲得的信息通過射頻收發(fā)模塊發(fā)射出去，主控室的服務(wù)器收到信號(hào)后進(jìn)行處理并顯示，若一切正常，則繼續(xù)，若發(fā)現(xiàn)問題，主控室發(fā)送信號(hào)給考場(chǎng)監(jiān)考器，監(jiān)考人員收到信息后及時(shí)處理。流程圖如圖3所示。

3.2 考場(chǎng)監(jiān)考器與攝像頭、另一監(jiān)考器之間的信息傳輸流程

先要初始化，然后啟動(dòng)攝像頭，將獲得的信息通過射頻收發(fā)模塊發(fā)射給監(jiān)考器，監(jiān)考器收到信號(hào)后進(jìn)行處理并顯示，監(jiān)考人員在監(jiān)考過程中如果懷疑有人作弊但看不清時(shí)，觀看監(jiān)考器，若一切正常，則繼續(xù)，若確信有人作弊，監(jiān)考教師抓拍或發(fā)送信號(hào)給另一個(gè)考場(chǎng)監(jiān)考器，提醒另一個(gè)監(jiān)考教師進(jìn)行處理。這樣就避免了一般的監(jiān)考形式存在的問題，如:監(jiān)考老師看不清后面或較偏位置學(xué)生;或者前面的監(jiān)考老師雖然看見教室后面的學(xué)生在作弊，但當(dāng)該老師走到該學(xué)生附近時(shí)，該學(xué)生早已將夾帶或其他作弊工具藏了起來，得不到證據(jù)。流程圖如圖4所示。

圖3 主控室監(jiān)控系統(tǒng)與考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息傳輸流程圖

圖4 考場(chǎng)監(jiān)考器與攝像頭、另一監(jiān)考器之間的信息傳輸流程圖

3.3 藍(lán)牙接收數(shù)據(jù)流程

無論什么設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸時(shí)首先都需要藍(lán)牙連接，藍(lán)牙連接必須以藍(lán)牙適配器為基礎(chǔ)。先初始化，再判斷此時(shí)的藍(lán)牙適配器是否打開。如果藍(lán)牙適配器已經(jīng)打開，則開始搜索附近藍(lán)牙設(shè)備;如果藍(lán)牙適配器此時(shí)沒有打開，則提示是否需要打開藍(lán)牙適配器，點(diǎn)擊確認(rèn)打開終端藍(lán)牙功能。將搜索到的藍(lán)牙設(shè)備添加到藍(lán)牙列表中，點(diǎn)擊列表中的前端藍(lán)牙設(shè)備實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙連接。然后就可以接收數(shù)據(jù)了［8］。監(jiān)考器藍(lán)牙接收數(shù)據(jù)流程圖如圖5所示。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)一種實(shí)時(shí)監(jiān)控性強(qiáng)的監(jiān)考系統(tǒng)。包括主控室監(jiān)控系統(tǒng)和考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。主控室監(jiān)控系統(tǒng)主要由服務(wù)器、主控制器和監(jiān)視器組成。考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由高清可旋轉(zhuǎn)攝像頭(每考場(chǎng)2個(gè))、監(jiān)考器(每考場(chǎng)2個(gè))和射頻收發(fā)模塊(每考場(chǎng)2個(gè))組成。分析了當(dāng)前監(jiān)考系統(tǒng)存在的問題，針對(duì)這些問題設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的框架并分析了工作原理，給出了系統(tǒng)中各部分的硬件設(shè)計(jì)及軟件流程、部分程序。與傳統(tǒng)的監(jiān)考系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控性強(qiáng)、監(jiān)考視野開闊、監(jiān)考人員相互提醒、簡(jiǎn)便高效等優(yōu)點(diǎn)。具有很強(qiáng)的實(shí)用性和商業(yè)性。

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