基于智能技术的试卷保密室系统建设的思考

王居儒

（上海市教育考试院 上海市 200433）

国家教育考试中试卷保存是一项秘密工作，因此对于存储试卷的保密室的建设和管理就成为了考务管理工作的重要内容。2004年4月6日，教育部、中宣部、公安部和国家保密局联合颁布了《国家教育考试考务安全保密工作规定》，对高考、成人高考、研究生考试、高等教育自学考试等考试的安全保密工作提出了严格要求[1]。各省市积极响应国家政策，逐渐对各自试卷保密室进行了建设，并制定了保密室管理制度，实现了保密室从无到有、从无章可循到有制可依的跨越。近些年随着智能技术的发展与高效智能办公需求的增长，又对试卷保密室提出了更高的要求，所以本文提出以智能技术为切入点，探究在新形势下试卷保密室的建设与管理模式，提升保密室的考务管理工作智能化水平与主动预警能力。

1 试卷保密室的现状与问题

1.1 物理环境

目前，试卷保密室基本均依据建设要求，做到“一保”（设在二楼以上）、“二锁”（至少设置内屋门锁和铁柜门锁两道锁）、“三铁”（安装铁窗、铁门、铁柜）、“四防”（防水、防火、防鼠、防盗），并设有监控与报警器，保证对保密室24 小时无缝监控。

但是部分保密室存在监控摄像头覆盖不全、像素为非高清、仅可本地监控等问题，因此需要建立保密室内部及周边无死角高清网上巡查系统，实现高清全覆盖、可远程监控等功能。

1.2 管理方式

现有保密室主要采取以“人防”为主的模式，即在保密室部署安保力量进行安全保卫管理工作。根据考务规定需要值班人员每隔半小时巡逻一次，但视频巡查系统大多仅在试卷库和值班室安装了监控系统，对试卷保密室周边情况无法得知，使得值班人员精力分散、劳动强度很大。其次保密室除了在收发试卷期间会产生部分动态视频，大多数时间均为静态，而视频巡查员仍需每六小时核实一次全部录像内容，浪费人力物力且实施过程中存在很大困难。此外在试卷保管期间，每天都需要定时向上级机构电话汇报保密室的安全情况，遇到值班交接、试卷出入库等情况还需要填写纸质报表，缺乏信息化的交互及填报系统，对相关信息的留存、上报、查询、统计以及考试评价工作的开展非常不便。

由此可见，这种管理方式耗时耗力且效率较低，对出入人员不能进行及时有效的信息化管理，管理水平相对落后、安全隐患较为明显，已经很难满足国家教育考试新形势下保密室安全保卫工作的要求[3]。

2 保密室的智能化建设方向与优势

通过对试卷保密室的现状以及现存问题的分析，本文提出了对保密室系统信息化、智能化的建设方向与设计思考，旨在有效缓解当前大多数保密室系统存在的消耗人力大、监控盲区多、工作效率低等问题，构建人防、物防、技防全方位安全体系[4]。

图1：视频浓缩摘要流程图

图2：实现智能预警的关键步骤图

图3：试卷保密室系统总体架构图

2.1 从“看得见”到“看得懂”

传统保密室需要工作人员通过观看摄像头视频进行监控，24h不间断观察并人为判断告警，耗费精力且困难重重。如今人们对监控的需求已经不仅仅停留在“看得见”，更加要从“看得见”到“看得清”，再到“看得懂”，这是人们对监控需求的演进。随着深度学习技术的发展，智能监控所用到的检测、识别、跟踪等技术已经达到了非常高的精度，可以进行人脸检测与识别、行人检测与跟踪、行人姿态估计、以及交互识别等几大主要领域。借助GPU 强大的并行计算能力，基于大规模深度神经网络构建智能视频分析系统，实现对多路视频流的实时处理以及对大规模离线监控录像的高效分析，使视频监控进入“看得懂”阶段。

图4：试卷保密室系统部署架构图

2.2 摒弃“人防”为主，实现智能值守

建立更加先进的智能保密室管理系统，充分运用高清视频监控技术，结合人工智能技术，将智能行为分析技术应用在试卷保密室中，摒弃传统以“人防”为主的模式，把考务人员从繁杂而枯燥的“盯屏幕”任务解脱出来，由机器来完成这部分工作，并能在海量的视频数据中发现重要而有价值的线索，提升考务管理工作的智能化水平。

2.3 将被动防御变为主动智能预警

智能试卷保密室系统依靠人脸识别系统，可准确地验证入场者身份信息。从进入保密室到取考卷，再到取卷后离开保密室，全程留痕。如遇到违规人员入侵、异常警情等情况可智能识别，提早定位、主动预防。系统通过对接省考试院数据交互平台，可实现对上百路视频监控设备视频流进行比对分析和视频结构化处理，实现人数统计、人脸识别、数据分析、告警推送等功能。

2.4 移动化考务、信息化办公

随着移动应用技术的发展，纸质化、固定化的办公模式已经越来越难以满足所有的实际情况。建设移动应用端和信息化办公系统，可以让考务人员者可以在任何地点、时间，通过移动端进行考务管理工作，并做到信息化留痕，最大化的提升考务工作的协同效率。

3 核心技术分析与应用

3.1 技术原理

3.1.1 智能图像分析预警技术

人脸识别技术是指利用分析比较的计算机技术识别人脸，主要包括三个过程：

（1）人脸抓拍：从监控视频中迅速准确锁定视频中人员的人脸图片；

（2）人脸识别：深度学习多层特征提取建模，细化人脸特征模型，识别相似人脸的细微差异；

（3）比对分析：将进行建模的人脸照片与数据库中的数据进行比对分析，检索相似度，最终输出相似度最高的人员信息。

通过人脸识别技术实现常规布控报警、陌生人报警、人脸签到、身份识别等，通过以脸搜脸、按姓名检索等方式实现对目标人员的快速查找。

通过区域关注技术，基于智能视频分析，获取目标的立体信息，结合后端服务器智能跟踪算法分析来往人员的行为轨迹，从而精确计算出来往人数。

3.1.2 视频浓缩摘要技术

“视频摘要”指从原始视频中提取移动侦测的目标的活动管道信息，剪辑成较短视频片断，通过分析筛选，将几小时的关键视频提取出来，实现多个摘要视频列表，回放人员通过点击选择中列表，可以播放目标出现前后的原始视频。如图1所示为视频浓缩摘要流程图，动态视频浓缩在得到视频帧之后，先对当前场景建立背景模型，然后将原始视频分为静态视频段、目标密集视频段、摘要基本段，同时为每个摘要基本段落生成其最佳背景模型。然后基于背景建模，对运动目标进行检测、跟踪，提取其运动轨迹，通过运动轨迹表示该目标对象。然后对时空异步的多目标轨迹进行重新组合，去除视频的空间冗余，在重组的过程中采用特有的算法，防止人员重叠[5]。

3.2 技术实际应用

本系统设计利用现代化及智能化手段，实现对保密室进出人员人数统计、人脸识别、身份验证的功能，并对违规行为进行实时预警及上报；通过视频处理技术，实现对录像的浓缩播放，减少人工盯看回放监控录像画面的时间，提升视频回放的效率和效果；实现保密室试卷出入库、值班人员交接班、试卷安全状况定时上报、考务数据填报等工作的信息化及自动化管理。通过人防与技防统一结合的预防体系，提高值班人员对试卷保密室的管理能力和整体防范预警能力，实现平安考试的目标。

3.2.1 高清巡查系统

目前大多保密室已经安装了网络摄像机等设备，但不免存在设备陈旧、数量不全、仅支持本地监控等问题。本方案采用新建或在原有基础上增加点位，覆盖保密及室周边等试卷流转区域，并新增智能NVR，实现对新增网络摄像机的录像、新增人脸摄像机和人数统计摄像机的智能分析。智能NVR 可与显示器连接，可直接预览保密室图像，在值班室内可进行本地监控；也可将保密室巡查系统与本级巡查中心联网，通过本级巡查中心SIP 服务器完成与上级平台的无缝对接、互联互通，实现上级巡查平台对区县保密室的远程监控功能。

3.2.2 智能回放

保密室作为巡查系统重点监控对象，在试卷存放期间需要24小时不间断监视和录像，视频巡查员在回放查看时存在很多困难。首先视频录像数量巨大且考务规定每隔六小时需回放一次，耗费大量时间和精力；其次即使找到重点图像，还需要人工进行抓拍，并且要人为记录下对应的原始视频图像的时间点等相关信息，工作量很大且效率很低；此外由于人的生理特征所限，长时间观看视频录像容易产生视觉疲劳，还有可能漏掉重要视频片段。

本方案采取视频浓缩摘要技术，视频浓缩在实际部署中可采用低耦合模块化设计，通过SDK 等数据接口形式与高清巡查系统无缝连接，达到随取随看的效果，减少录像的复制、转移、重复处理，有效缩短视频事件的播放时间，并结合智能分析技术主动发现警情，减少值守人员的工作强度并避免纰漏。

3.2.3 智能预警

在保密室关键部位加装智能分析设备，通过智能分析、人脸识别等技术，实现实时告警、主动预防。智能图像分析预警技术无缝对接巡查系统，通过抓拍或录像把分析后的可疑信息推送给管理人员，有助于及时处理警情，并能保存证据，有效将视频巡查人员从繁杂的视频审查工作中解放出来，实现机器预警、人工干预的模式。

实现智能预警的关键步骤如图2所示，从人脸抓拍机监控视频中迅速准确锁定视频中人员的人脸图片，深度学习多层特征提取建模，细化人脸特征模型，识别相似人脸的细微差异，将进行建模的人脸照片与数据库中的数据进行比对分析，检索相似度，最终输出相似度最高的人员信息，与白名单数据进行1：N 比对，从而验证进入保密室人员的身份，如果比对成功后可实现人脸签到的功能，并同步到保密室综合管理软件数据库中，形成人员签到记录数据库，方便后期的管理、查询和展示；如果抓拍到的人员不在值班室人员白名单范围内，则产生入侵报警信号并传输到区县和市级指挥中心，报警信息通过保密室综合管理软件进行管理、查询和展示。

4 智能保密室系统建设与部署架构

系统可分为三级或四级建设，三级可分为：

（1）区县保密室建设→区县巡查指挥中心→省巡查指挥中心；

（2）地市保密室建设→地市巡查指挥中心→省巡查指挥中心。

四级分为：区县保密室建设→区县巡查指挥中心→地市巡查指挥中心→省巡查指挥中心，未来可以根据需要扩展到教育部巡查指挥中心。系统的总体架构如图3所示，智能保密室系统的建设在GIS 引擎、视频通用服务、消息服务、报警服务、报警转发服务等多个应用支撑平台下开展，整合设备数据、巡查数据、人脸数据、报警数据等海量数据并提取有效管理信息，在省、市、区县实现门户网站、PC 端、移动端、监控大屏等多端的应用。

系统整体部署架构如图4所示，遵循“一级部署、多级应用”的原则。在省级和市级指挥中心建设部署保密室综合管理平台，区县保密室的高清巡查系统和人脸识别系统将数据传输到市级保密室数据分析服务器，可以对数据进行汇集、多维度展示，并将数据上传到省国家教育考试综合管理平台；省市指挥中心通过保密室警情推送平台，快速掌握保密室安全状况，便于对保密室安全管理及处警情况进行监督检查和指导；各级保密室建设部署保密室值守系统和智能回放客户端，用于值班管理、巡逻管、信息上报以及视频浓缩播放。最终通过整个智能试卷保密室系统的建设与部署，提高值班人员对试卷保密室的管理能力和整体防范预警能力，实现平安考试的目标。

5 结语

在国家教育考试的新形势下，试卷保密室系统需要完成向信息化、智能化的转型，才能满足当下以及未来安全保卫工作的要求。利用高新硬件设备以及智能技术建设智能保密室系统，能够缓解当前保密室存在的消耗人力大、监控盲区多、工作效率低等问题，多层级、全流程地有效管理试卷的安全保密工作，极大地提升工作效率与智能预警处理能力。相信随着智能技术的升级、业务对接的深化、实际建设的落实，试卷保密室的智能化水平将得到更加实质性的飞跃。