遠程教育考試試卷流轉監控系統設計論文

遠程教育考試試卷流轉監控系統設計論文

　　0 引 言

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，形形色色的高科技產(chǎn)品被一些不法分子用于試卷盜取、考試作弊等非法用途，手段層出不窮，令人防不勝防，考試安全形式不容樂(lè )觀(guān)，特別是試卷流轉過(guò)程中的安全管理更是一個(gè)亟待解決的首要問(wèn)題。在試卷流轉過(guò)程中，牽扯到人、試卷、運輸工具和運輸路徑等眾多因素，同時(shí)試卷流轉過(guò)程需要經(jīng)歷從試卷審核、工廠(chǎng)印刷到試卷運輸、對接、入庫再到考試使用、試卷評閱、試卷歸檔等眾多環(huán)節，各個(gè)環(huán)節缺一不可，相互支撐，互相制約。如何保障整個(gè)流轉過(guò)程安全、快捷地實(shí)施�，F有手工管理試卷的模式已經(jīng)越來(lái)越顯示出它的不足，必須引入一套智能的考試試卷流轉監控系統來(lái)保證對各個(gè)環(huán)節的嚴格把控。單就中央電大統設課考試為例：考試涉及44個(gè)省級電大，試卷數量達到上千萬(wàn)份之多，數量巨大，試卷的安全流轉問(wèn)題不可小覷。目前還沒(méi)有有效的監控體系，試卷如何安全抵達各個(gè)分校，這是需要認真思考的問(wèn)題。本文針對試卷的安全流轉，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現試卷流轉過(guò)程中的動(dòng)態(tài)跟蹤與可視化監控。在確保整個(gè)考試過(guò)程順利進(jìn)行的同時(shí)極大的促進(jìn)了教育考試考試公平。

　　1 物聯(lián)網(wǎng)的概念及特點(diǎn)

　　物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是“實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)”的簡(jiǎn)稱(chēng)。實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)一步解釋為利用互聯(lián)網(wǎng)基礎設施構架物聯(lián)網(wǎng)體系，實(shí)現對入網(wǎng)物品的感知、傳輸與應用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被廣泛應用于工業(yè)監控、倉儲物流、智能家居、交通運輸控制管理、食品溯源、高�？荚嚬芾�、后勤資產(chǎn)管理、智能圖書(shū)館管理等眾多領(lǐng)域。從物聯(lián)網(wǎng)應用來(lái)看，三個(gè)層次值得關(guān)注：

　　第一，傳感層。它是用來(lái)感知信息數據，主要通過(guò)射頻識別（RFID）技術(shù)、全球定位系統（GPS、北斗）技術(shù)，二維碼等相對來(lái)說(shuō)較為成熟的技術(shù)來(lái)實(shí)現對“物”的識別。傳感層由眾多具有感知和識別功能的設備組成，可以部署于全球任何位置環(huán)境之中，被感知和識別的對象也不受任何限制。

　　射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID），它可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號識別特定目標并讀/寫(xiě)相關(guān)數據，而無(wú)需識別系統與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。它是由電子標簽、讀寫(xiě)器和RFID信息采集系統組成。GPS技術(shù)，它是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡(jiǎn)稱(chēng)。利用GPS定位衛星，在全球范圍內實(shí)時(shí)進(jìn)行定位、導航的系統。GPS信號接收機接收衛星信號，根據這些信號數據，接收機中的微處理器就可按定位解算方法進(jìn)行定位計算，計算出用戶(hù)所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。

　　第二，網(wǎng)絡(luò )傳輸層。它是被普遍認為最成熟的部分，它包括數據傳輸服務(wù)器和各種現有的通信網(wǎng)絡(luò )（互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、衛星網(wǎng)、廣電網(wǎng)）形成的融合網(wǎng)絡(luò )，用來(lái)實(shí)現數據的傳輸與計算。

　　第三，應用服務(wù)層。該層通過(guò)分析和處理采集到的物體信息，針對具體應用提出新的服務(wù)模式，實(shí)現決策和控制智能。它是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(hù)（包括人、組織和其他系統）的接口，包括各種智能系統，如：GIS（地理信息系統）、MIS（管理信息系統）等，通過(guò)各種智能運算技術(shù)與信息管理技術(shù)，對海量信息進(jìn)行全面分析并實(shí)時(shí)反饋給用戶(hù)，協(xié)助用戶(hù)進(jìn)行正確決策。

　　2 基于物聯(lián)網(wǎng)的試卷流轉監控系統設計

　　通常試卷在生成后會(huì )經(jīng)歷考前的試卷審核、工廠(chǎng)印刷、試卷運輸、考點(diǎn)交接、考場(chǎng)使用�？己蟮谋Ｃ苁冶４�、試卷運輸、省考試中心閱卷、試卷存檔等一系列過(guò)程。目前在試卷的流轉過(guò)程中缺乏先進(jìn)的試卷狀態(tài)檢測手段，所以應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將印刷工廠(chǎng)、運卷車(chē)、試卷交接點(diǎn)、各級試卷保密室、各個(gè)下屬考點(diǎn)與考場(chǎng)、中央及各省級的遠程監控中心有機結合起來(lái)，構建一個(gè)試卷流轉監控系統（如圖1所示），實(shí)現對試卷在各個(gè)流轉環(huán)節的透明感知與實(shí)時(shí)追蹤。

　　基于物聯(lián)網(wǎng)的試卷流轉監控系統由無(wú)線(xiàn)傳感器監控網(wǎng)絡(luò )、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )、遠程監控中心三個(gè)部分組成。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器監控網(wǎng)絡(luò )是整個(gè)試卷流轉監控系統的核心。它主要是通過(guò)多種傳感器如RFID、條碼、GPS等數據采集技術(shù)，負責試卷狀態(tài)數據信息的采集，異常行為的初步判定等功能。它由多個(gè)檢測節點(diǎn)和一個(gè)網(wǎng)關(guān)構成。

　　RFID檢測節點(diǎn)部署在每個(gè)卷袋表面，RFID標簽粘帖在卷袋右上角。其內存儲有事先約定好格式的數據信息（包括卷袋信息、考場(chǎng)信息等）。在試卷印刷廠(chǎng)、各個(gè)考點(diǎn)、試卷保密室、省考試中心等指定檢測點(diǎn)安裝自動(dòng)射頻掃描終端，當試卷車(chē)通過(guò)射頻掃描終端時(shí)將被自動(dòng)監測并記錄所有試卷通過(guò)時(shí)的當前時(shí)間，同時(shí)審核是否為該考點(diǎn)試卷、試卷數量是否正確。采集結果由掃描終端實(shí)時(shí)傳輸到RFID信息采集系統，當運卷車(chē)到達時(shí)間、考點(diǎn)信息、試卷份數與設定數據不一致時(shí)，信息采集系統發(fā)出錯誤報警信號，同時(shí)將數據傳輸給遠程監控中心�；�于RFID信息采集系統的試卷監控流程如圖2所示，由此流程來(lái)完成試卷監控點(diǎn)的信息采集。

　　門(mén)磁傳感器節點(diǎn)部署在試卷箱內部緊貼卷箱開(kāi)啟的位置，主要用于實(shí)時(shí)監控試卷箱是否被異常開(kāi)關(guān)。它的硬件結構由存儲模塊，處理器模塊，能量供應模塊，門(mén)磁傳感器模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊組成。當試卷封裝到卷袋內，按卷號順序入箱并封裝之后，卷箱頂內側的門(mén)磁傳感器模塊與永磁體會(huì )緊挨在一起，當卷箱被異常打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)，門(mén)磁傳感器模塊就會(huì )感知異常行為狀態(tài)并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊向網(wǎng)關(guān)傳輸數據信息。

　　GPS節點(diǎn)是部署在運卷車(chē)的頂部，主要用于在試卷運輸途中，通過(guò)GPS和無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的位置信息，并傳輸到遠程監控中心進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。GPS節點(diǎn)的硬件結構由存儲模塊、處理器模塊、能量供給模塊和GPS接收模塊構成。GPS接收模塊定時(shí)接收衛星信號，能夠全面地采集正在移動(dòng)的運卷車(chē)目前所在的位置。GPS天線(xiàn)需要引出安裝在運卷車(chē)外，以便正常接收衛星信號�；�于IEEE 802.15標準的低功耗、短距離的ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將向運卷車(chē)內的無(wú)線(xiàn)傳感監測網(wǎng)絡(luò )提供運卷車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息和時(shí)間信息。

　　網(wǎng)關(guān)也叫匯聚節點(diǎn)，它部署在運卷車(chē)的車(chē)箱頂部，硬件結構由存儲模塊、處理器模塊、報警模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和GPRS模塊構成。無(wú)線(xiàn)通信模塊用來(lái)接收各個(gè)監測節點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的檢測數據，報警模塊向試卷押運人員實(shí)時(shí)發(fā)送試卷行為異常信號，                GPRS模塊會(huì )將異常行為下的報警信息及時(shí)傳送給遠程監控終端以供進(jìn)一步分析。

　　數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，試卷流轉監控系統的數據傳輸網(wǎng)絡(luò )是由GSM網(wǎng)絡(luò )構成，采用GPRS無(wú)線(xiàn)通信方式，GPRS是GSM的延續，它有很好的信號覆蓋，幾乎所有的地區只要手機開(kāi)機就可以自動(dòng)加載GPRS網(wǎng)絡(luò )，并同時(shí)與數據中心建立通信連接。它只需要極短的時(shí)間就可以訪(fǎng)問(wèn)到相關(guān)請求，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)實(shí)現方便且快速的網(wǎng)絡(luò )訴求，同時(shí)GPRS的計費按通信的數據量為主要依據，體現了“傳輸多少、支付多少”的原則，連接時(shí)間可能長(cháng)達數小時(shí)，但是卻支付了相對低廉的連接費用。因此，基于以上特點(diǎn)采用GPRS的通信方式可以保證運卷途中監測數據傳輸的實(shí)時(shí)性、安全性、穩定性和經(jīng)濟性。

　　遠程監控中心由遠程監控人員、數據庫服務(wù)器、Web服務(wù)器、GIS服務(wù)器和多臺電腦組成，通過(guò)對各個(gè)監測終端與監測節點(diǎn)傳來(lái)的數據進(jìn)行精確的分析，實(shí)現試卷在整個(gè)運輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)監控與預警處理。同時(shí)，依據試卷在整個(gè)運輸過(guò)程中所有行為的存儲數據，可以重構試卷在運輸過(guò)程中的所有行為，在安全事故發(fā)生后，可以對事物原因進(jìn)行有效追溯與異常行為責任鑒定。

　　3 系統關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現

　　3.1 基于門(mén)磁傳感器的貨物完整性監測技術(shù)

　　當門(mén)磁傳感器模塊與永磁體緊貼在一起處于閉合狀態(tài)時(shí)采樣數據為0，如果兩者分離，采樣數據變?yōu)槠渌麛抵�。當門(mén)磁傳感器檢測到卷箱開(kāi)啟狀態(tài)，監測節點(diǎn)不會(huì )立即發(fā)送報警信號，而是快速進(jìn)行下一次檢測驗證，以減少系統誤判。其算法如下：

　　Input：門(mén)磁采樣數據M，概率數據P，采樣周期T；output：貨物完整性檢測結果。

　　If M>0 then

　　i→random； /*取0～1之間的隨機數*/

　　if i>p then

　　R→1；

　　else

　　T→Tmin； /*采樣周期設為最小值*/

　　Return-1.

　　end if

　　else

　　R→0；

　　end if

　　T→Tmin； /*采用周期設置為最大值*/

　　Return R.

　　3.2 基于GPS/DR的組合定位追蹤濾波技術(shù)

　　運卷車(chē)廂內部的GPS節點(diǎn)負責實(shí)時(shí)接收車(chē)輛位置信息，接收結束后會(huì )廣播發(fā)送一個(gè)信標消息（n、pn、t），其中n是GPS節點(diǎn)編碼，pn是GPS接收器所接收到的運卷車(chē)位置的經(jīng)緯度信息數據，t是時(shí)間。當檢測節點(diǎn)m從GPS節點(diǎn)n接收到信標信息（n，pn，t）時(shí)，檢測節點(diǎn)m同時(shí)會(huì )更新自己的地理位置參數并將（m，n，pn，t）記錄在自己的FLASH中，這種“GPS信息日志”成為日后安全事故發(fā)生時(shí)，事故起因的有效追溯與異常行為責任鑒定的有效依據。

　　GPS衛星定位技術(shù)能夠較好的提供定位追蹤信息，但較容易受到外界環(huán)境的影響，比如當運卷車(chē)通過(guò)高樓林立的街道或者是隧道與立交橋時(shí)，衛星信號信號會(huì )變得很弱、中斷甚至無(wú)法定位。這時(shí)引入DR技術(shù)，它是一種常用的自助式車(chē)輛導航技術(shù)，能夠在短時(shí)間內保持較高的精度，數據有效性不受外界影響，但是DR只能確定車(chē)輛的相對位置，方向傳感器的誤差較大且隨時(shí)間積累，所以DR技術(shù)不能單獨或長(cháng)時(shí)間使用�；�于以上特性，將GPS技術(shù)與DR技術(shù)相結合，優(yōu)勢互補并取長(cháng)補短，實(shí)現運卷車(chē)實(shí)時(shí)精確定位。這里稱(chēng)這種技術(shù)為GPS/DR組合定位追蹤濾波技術(shù)，其原理如圖3所示。

　　由圖可知GPS系統與DR系統分別獨立工作，當GPS信號穩定有效時(shí)，GPS系統所輸出的位置數據與DR系統輸出的位置數據的差值作為測量值進(jìn)行最優(yōu)卡爾曼濾波處理，其處理結果對DR系統數據進(jìn)行校正，以獲得精確的位置參數。當運卷車(chē)進(jìn)入衛星信號盲區時(shí)，衛星定位無(wú)效，此時(shí)直接輸出DR系統數據結果。

　　卡爾曼濾波器狀態(tài)方程如下：

　　為了進(jìn)一步說(shuō)明卡爾曼濾波器的狀態(tài)方程，圖4給出了運卷車(chē)運動(dòng)的坐標關(guān)系。

　　3.3 基于谷歌地圖 API的Web GIS技術(shù)

　　GPS 和GIS 的結合， 使GPS 的應用更加方便靈活。但要對運卷車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控并有效操控前端設備，這就要求GIS運行必須安全可靠并且能夠提供豐富的地圖操作功能。傳統的GIS技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要，基于谷歌地圖 API的Web GIS技術(shù)很好地適應了這種發(fā)展。API通過(guò)開(kāi)放的Internet傳輸協(xié)議，以標準方式定義并且提供了可被其他應用程序調用的服務(wù)內容，它允許開(kāi)發(fā)人員在不必建立自己的地圖服務(wù)器的情況下，將谷歌地圖數據嵌入到網(wǎng)站之中，建立自己的地圖應用程序。本系統使用微軟公司的Visual Studio 作為Web GIS的開(kāi)發(fā)平臺，只需使用JavaScript等腳本命令來(lái)調用谷歌地圖，它為開(kāi)發(fā)者提供地圖API接口，使其能夠使用GIS工具庫與組件庫開(kāi)發(fā)并拓展已有的Web Service應用程序，使開(kāi)發(fā)者自己的信息數據與地圖融合呈現。在本系統中Web GIS 可使用電子地圖定位、監控、追蹤試卷袋（箱）運輸的動(dòng)態(tài)路徑與當前狀態(tài)。監控人員同時(shí)在地圖上可創(chuàng )建自己的標記、折線(xiàn)、多邊形電子圍欄等，實(shí)現了試卷運輸路徑與預設路徑不符時(shí)的動(dòng)態(tài)報警。如圖5所示。

　　4 結 語(yǔ)

　　本系統通過(guò)RFID信息采集系統能夠高效的實(shí)現各個(gè)試卷檢測點(diǎn)的信息采集并快速核對試卷歸屬與試卷數量。通過(guò)GPS技術(shù)可實(shí)現運卷途中全面動(dòng)態(tài)采集運卷車(chē)當前位置，實(shí)現位置信息的智能感知，并通過(guò)GPRS等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將位置坐標實(shí)施傳輸到遠程監控中心。應用GIS（地理信息系統）技術(shù)，將印刷廠(chǎng)、運卷車(chē)當前位置、考點(diǎn)位置、保密室等相關(guān)信息有效結合，通過(guò)利用地理信息系統所獨有的空間分析功能和可視化表單技術(shù)準確、圖文并茂地將地理位置信息呈現在遠程監控中心的監控人員面前，實(shí)現真正的可視化感知監控。通過(guò)RFID，GPS，GPRS，Web GIS這四種技術(shù)相融合，構建了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的、實(shí)時(shí)的、高效的、規范的試卷流轉監控系統，真正實(shí)現了試卷流轉過(guò)程中可視化感知的動(dòng)態(tài)監控。

　　參考文獻

　　程志群，張河國，郭健.基于物聯(lián)網(wǎng)的教育考試試卷流轉安全研究.中國考試，2011（11）：43?47.

　　孫玉硯，楊紅，劉卓華，等.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能物流跟蹤系統.計算機研究與發(fā)展，2011（z1）：343?349.

　　孫利民，李建中.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò ).北京：清華大學(xué)出版社，2005.

　　趙鋒，王艷瑋，范建華，等.基于GPRS通信的嵌入式應用系統信息安全機制研究.計算機應用研究，2004（10）：93?95.

　　吳曉彬，杜東高.基于GPRS的車(chē)輛監控系統技術(shù)研究.現代電子技術(shù)，2011，34（24）：107?109.

　　衛振林，王喜富.基于全球定位系統（GPS）的電動(dòng)車(chē)輛實(shí)時(shí)監控系統設計.中國安全科學(xué)學(xué)報，2006（4）：136?139.

　　林雪原，劉建業(yè).北斗雙星定位系統改進(jìn)及其算法研究.空間科學(xué)學(xué)報，2003，23（2）：149?154.

【遠程教育考試試卷流轉監控系統設計論文】相關(guān)文章：

管理系統設計論文03-28

管理系統設計論文12篇06-08

管理系統設計論文14篇06-08

計算機應用基礎網(wǎng)絡(luò )考試系統的設計與實(shí)現探討論文03-15

基于物聯(lián)網(wǎng)的水稻田智能監控系統設計方案11-24

監控系統銷(xiāo)售協(xié)議07-22

監控系統銷(xiāo)售合同11-29

閉路監控系統安裝合同11-05

系統的設計說(shuō)課稿07-11

游戲數據分析（二）推廣系統監控07-10