基于智能技術的試卷保密室系統建設的思考

王居儒

（上海市教育考試院 上海市 200433）

國家教育考試中試卷保存是一項秘密工作，因此對于存儲試卷的保密室的建設和管理就成為了考務管理工作的重要內容。2004年4月6日，教育部、中宣部、公安部和國家保密局聯合頒布了《國家教育考試考務安全保密工作規定》，對高考、成人高考、研究生考試、高等教育自學考試等考試的安全保密工作提出了嚴格要求[1]。各省市積極響應國家政策，逐漸對各自試卷保密室進行了建設，并制定了保密室管理制度，實現了保密室從無到有、從無章可循到有制可依的跨越。近些年隨著智能技術的發展與高效智能辦公需求的增長，又對試卷保密室提出了更高的要求，所以本文提出以智能技術為切入點，探究在新形勢下試卷保密室的建設與管理模式，提升保密室的考務管理工作智能化水平與主動預警能力。

1 試卷保密室的現狀與問題

1.1 物理環境

目前，試卷保密室基本均依據建設要求，做到“一保”（設在二樓以上）、“二鎖”（至少設置內屋門鎖和鐵柜門鎖兩道鎖）、“三鐵”（安裝鐵窗、鐵門、鐵柜）、“四防”（防水、防火、防鼠、防盜），并設有監控與報警器，保證對保密室24 小時無縫監控。

但是部分保密室存在監控攝像頭覆蓋不全、像素為非高清、僅可本地監控等問題，因此需要建立保密室內部及周邊無死角高清網上巡查系統，實現高清全覆蓋、可遠程監控等功能。

1.2 管理方式

現有保密室主要采取以“人防”為主的模式，即在保密室部署安保力量進行安全保衛管理工作。根據考務規定需要值班人員每隔半小時巡邏一次，但視頻巡查系統大多僅在試卷庫和值班室安裝了監控系統，對試卷保密室周邊情況無法得知，使得值班人員精力分散、勞動強度很大。其次保密室除了在收發試卷期間會產生部分動態視頻，大多數時間均為靜態，而視頻巡查員仍需每六小時核實一次全部錄像內容，浪費人力物力且實施過程中存在很大困難。此外在試卷保管期間，每天都需要定時向上級機構電話匯報保密室的安全情況，遇到值班交接、試卷出入庫等情況還需要填寫紙質報表，缺乏信息化的交互及填報系統，對相關信息的留存、上報、查詢、統計以及考試評價工作的開展非常不便。

由此可見，這種管理方式耗時耗力且效率較低，對出入人員不能進行及時有效的信息化管理，管理水平相對落后、安全隱患較為明顯，已經很難滿足國家教育考試新形勢下保密室安全保衛工作的要求[3]。

2 保密室的智能化建設方向與優勢

通過對試卷保密室的現狀以及現存問題的分析，本文提出了對保密室系統信息化、智能化的建設方向與設計思考，旨在有效緩解當前大多數保密室系統存在的消耗人力大、監控盲區多、工作效率低等問題，構建人防、物防、技防全方位安全體系[4]。

圖1：視頻濃縮摘要流程圖

圖2：實現智能預警的關鍵步驟圖

圖3：試卷保密室系統總體架構圖

2.1 從“看得見”到“看得懂”

傳統保密室需要工作人員通過觀看攝像頭視頻進行監控，24h不間斷觀察并人為判斷告警，耗費精力且困難重重。如今人們對監控的需求已經不僅僅停留在“看得見”，更加要從“看得見”到“看得清”，再到“看得懂”，這是人們對監控需求的演進。隨著深度學習技術的發展，智能監控所用到的檢測、識別、跟蹤等技術已經達到了非常高的精度，可以進行人臉檢測與識別、行人檢測與跟蹤、行人姿態估計、以及交互識別等幾大主要領域。借助GPU 強大的并行計算能力，基于大規模深度神經網絡構建智能視頻分析系統，實現對多路視頻流的實時處理以及對大規模離線監控錄像的高效分析，使視頻監控進入“看得懂”階段。

圖4：試卷保密室系統部署架構圖

2.2 摒棄“人防”為主，實現智能值守

建立更加先進的智能保密室管理系統，充分運用高清視頻監控技術，結合人工智能技術，將智能行為分析技術應用在試卷保密室中，摒棄傳統以“人防”為主的模式，把考務人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務解脫出來，由機器來完成這部分工作，并能在海量的視頻數據中發現重要而有價值的線索，提升考務管理工作的智能化水平。

2.3 將被動防御變為主動智能預警

智能試卷保密室系統依靠人臉識別系統，可準確地驗證入場者身份信息。從進入保密室到取考卷，再到取卷后離開保密室，全程留痕。如遇到違規人員入侵、異常警情等情況可智能識別，提早定位、主動預防。系統通過對接省考試院數據交互平臺，可實現對上百路視頻監控設備視頻流進行比對分析和視頻結構化處理，實現人數統計、人臉識別、數據分析、告警推送等功能。

2.4 移動化考務、信息化辦公

隨著移動應用技術的發展，紙質化、固定化的辦公模式已經越來越難以滿足所有的實際情況。建設移動應用端和信息化辦公系統，可以讓考務人員者可以在任何地點、時間，通過移動端進行考務管理工作，并做到信息化留痕，最大化的提升考務工作的協同效率。

3 核心技術分析與應用

3.1 技術原理

3.1.1 智能圖像分析預警技術

人臉識別技術是指利用分析比較的計算機技術識別人臉，主要包括三個過程：

（1）人臉抓拍：從監控視頻中迅速準確鎖定視頻中人員的人臉圖片；

（2）人臉識別：深度學習多層特征提取建模，細化人臉特征模型，識別相似人臉的細微差異；

（3）比對分析：將進行建模的人臉照片與數據庫中的數據進行比對分析，檢索相似度，最終輸出相似度最高的人員信息。

通過人臉識別技術實現常規布控報警、陌生人報警、人臉簽到、身份識別等，通過以臉搜臉、按姓名檢索等方式實現對目標人員的快速查找。

通過區域關注技術，基于智能視頻分析，獲取目標的立體信息，結合后端服務器智能跟蹤算法分析來往人員的行為軌跡，從而精確計算出來往人數。

3.1.2 視頻濃縮摘要技術

“視頻摘要”指從原始視頻中提取移動偵測的目標的活動管道信息，剪輯成較短視頻片斷，通過分析篩選，將幾小時的關鍵視頻提取出來，實現多個摘要視頻列表，回放人員通過點擊選擇中列表，可以播放目標出現前后的原始視頻。如圖1所示為視頻濃縮摘要流程圖，動態視頻濃縮在得到視頻幀之后，先對當前場景建立背景模型，然后將原始視頻分為靜態視頻段、目標密集視頻段、摘要基本段，同時為每個摘要基本段落生成其最佳背景模型。然后基于背景建模，對運動目標進行檢測、跟蹤，提取其運動軌跡，通過運動軌跡表示該目標對象。然后對時空異步的多目標軌跡進行重新組合，去除視頻的空間冗余，在重組的過程中采用特有的算法，防止人員重疊[5]。

3.2 技術實際應用

本系統設計利用現代化及智能化手段，實現對保密室進出人員人數統計、人臉識別、身份驗證的功能，并對違規行為進行實時預警及上報；通過視頻處理技術，實現對錄像的濃縮播放，減少人工盯看回放監控錄像畫面的時間，提升視頻回放的效率和效果；實現保密室試卷出入庫、值班人員交接班、試卷安全狀況定時上報、考務數據填報等工作的信息化及自動化管理。通過人防與技防統一結合的預防體系，提高值班人員對試卷保密室的管理能力和整體防范預警能力，實現平安考試的目標。

3.2.1 高清巡查系統

目前大多保密室已經安裝了網絡攝像機等設備，但不免存在設備陳舊、數量不全、僅支持本地監控等問題。本方案采用新建或在原有基礎上增加點位，覆蓋保密及室周邊等試卷流轉區域，并新增智能NVR，實現對新增網絡攝像機的錄像、新增人臉攝像機和人數統計攝像機的智能分析。智能NVR 可與顯示器連接，可直接預覽保密室圖像，在值班室內可進行本地監控；也可將保密室巡查系統與本級巡查中心聯網，通過本級巡查中心SIP 服務器完成與上級平臺的無縫對接、互聯互通，實現上級巡查平臺對區縣保密室的遠程監控功能。

3.2.2 智能回放

保密室作為巡查系統重點監控對象，在試卷存放期間需要24小時不間斷監視和錄像，視頻巡查員在回放查看時存在很多困難。首先視頻錄像數量巨大且考務規定每隔六小時需回放一次，耗費大量時間和精力；其次即使找到重點圖像，還需要人工進行抓拍，并且要人為記錄下對應的原始視頻圖像的時間點等相關信息，工作量很大且效率很低；此外由于人的生理特征所限，長時間觀看視頻錄像容易產生視覺疲勞，還有可能漏掉重要視頻片段。

本方案采取視頻濃縮摘要技術，視頻濃縮在實際部署中可采用低耦合模塊化設計，通過SDK 等數據接口形式與高清巡查系統無縫連接，達到隨取隨看的效果，減少錄像的復制、轉移、重復處理，有效縮短視頻事件的播放時間，并結合智能分析技術主動發現警情，減少值守人員的工作強度并避免紕漏。

3.2.3 智能預警

在保密室關鍵部位加裝智能分析設備，通過智能分析、人臉識別等技術，實現實時告警、主動預防。智能圖像分析預警技術無縫對接巡查系統，通過抓拍或錄像把分析后的可疑信息推送給管理人員，有助于及時處理警情，并能保存證據，有效將視頻巡查人員從繁雜的視頻審查工作中解放出來，實現機器預警、人工干預的模式。

實現智能預警的關鍵步驟如圖2所示，從人臉抓拍機監控視頻中迅速準確鎖定視頻中人員的人臉圖片，深度學習多層特征提取建模，細化人臉特征模型，識別相似人臉的細微差異，將進行建模的人臉照片與數據庫中的數據進行比對分析，檢索相似度，最終輸出相似度最高的人員信息，與白名單數據進行1：N 比對，從而驗證進入保密室人員的身份，如果比對成功后可實現人臉簽到的功能，并同步到保密室綜合管理軟件數據庫中，形成人員簽到記錄數據庫，方便后期的管理、查詢和展示；如果抓拍到的人員不在值班室人員白名單范圍內，則產生入侵報警信號并傳輸到區縣和市級指揮中心，報警信息通過保密室綜合管理軟件進行管理、查詢和展示。

4 智能保密室系統建設與部署架構

系統可分為三級或四級建設，三級可分為：

（1）區縣保密室建設→區縣巡查指揮中心→省巡查指揮中心；

（2）地市保密室建設→地市巡查指揮中心→省巡查指揮中心。

四級分為：區縣保密室建設→區縣巡查指揮中心→地市巡查指揮中心→省巡查指揮中心，未來可以根據需要擴展到教育部巡查指揮中心。系統的總體架構如圖3所示，智能保密室系統的建設在GIS 引擎、視頻通用服務、消息服務、報警服務、報警轉發服務等多個應用支撐平臺下開展，整合設備數據、巡查數據、人臉數據、報警數據等海量數據并提取有效管理信息，在省、市、區縣實現門戶網站、PC 端、移動端、監控大屏等多端的應用。

系統整體部署架構如圖4所示，遵循“一級部署、多級應用”的原則。在省級和市級指揮中心建設部署保密室綜合管理平臺，區縣保密室的高清巡查系統和人臉識別系統將數據傳輸到市級保密室數據分析服務器，可以對數據進行匯集、多維度展示，并將數據上傳到省國家教育考試綜合管理平臺；省市指揮中心通過保密室警情推送平臺，快速掌握保密室安全狀況，便于對保密室安全管理及處警情況進行監督檢查和指導；各級保密室建設部署保密室值守系統和智能回放客戶端，用于值班管理、巡邏管、信息上報以及視頻濃縮播放。最終通過整個智能試卷保密室系統的建設與部署，提高值班人員對試卷保密室的管理能力和整體防范預警能力，實現平安考試的目標。

5 結語

在國家教育考試的新形勢下，試卷保密室系統需要完成向信息化、智能化的轉型，才能滿足當下以及未來安全保衛工作的要求。利用高新硬件設備以及智能技術建設智能保密室系統，能夠緩解當前保密室存在的消耗人力大、監控盲區多、工作效率低等問題，多層級、全流程地有效管理試卷的安全保密工作，極大地提升工作效率與智能預警處理能力。相信隨著智能技術的升級、業務對接的深化、實際建設的落實，試卷保密室的智能化水平將得到更加實質性的飛躍。