CN111698475B - 一种基于学生实验考试的管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于学生实验考试的管理系统及方法，系统包括考试端、前端设备、视频监控平台、视频云存储系统和评卷端；考试端用于提供不同实验类型的电子试卷；前端设备用于视频数据的采集与上传；视频监控平台用于视频录像计划的下发和采集上传；视频云存储系统用于将视频录像计划同步至存储节点以获取到视频数据，再写入至对应的存储节点；视频监控平台还用于对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取；评卷端用于根据读取的视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷；其有益效果是：通过视频数据以及关键帧的读取，让评卷老师从原先需要查看完整学生实验视频减少到查看几张关键实验截图和部分实验视频片段，从而降低了老师阅卷工作量。

Description

一种基于学生实验考试的管理系统及方法
技术领域
本发明涉及软件技术领域，具体涉及一种基于学生实验考试的管理系统及方法。
背景技术
摄像设备在考试中的应用越来越广泛，例如驾考全程录像，电子判定得分。但在初中的物理、化学、生物实验考试中没有相应的应用，还是在采取原始的老师一对多学生，人力监考，人员利用效率低下。同时，现有的摄像技术只能进行整段视频的完整播放，太过于浪费时间或者快进播放又无法观察到学生实验关键点，导致老师在评卷时，花费大量的时间进行查看，阅卷效率低。
发明内容
本发明的发明目的在于：提供了一种基于学生实验考试的管理系统及方法，以克服现有技术在初中的实验考试中所存在的监考和阅卷效率低的缺陷。
第一方面：一种基于学生实验考试的管理系统，包括考试端、前端设备、视频监控平台、视频云存储系统和评卷端；
所述考试端用于提供不同实验类型的电子试卷，并在所述电子试卷上生成实验关键步骤的时间戳和各学生在该电子试卷上的时间戳；
所述前端设备用于视频数据的采集与上传，其中，所述视频数据为学生在通过所述考试端进行实验考试的实时数据；
所述视频监控平台用于视频录像计划的下发和采集上传；
所述视频云存储系统用于将所述视频录像计划同步至接入服务软件，所述接入服务软件直接访问监控点IPC以获取到所述视频数据，再通过调用数据存储软件将所述视频数据写入至对应的存储节点；
所述视频监控平台还用于对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取；
所述评卷端用于根据读取的视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷。
作为本申请一种可选的实施方式，所述视频云存储系统包括存储管理节点集群和存储节点集群；
所述存储管理节点集群包括多个存储管理节点；所述存储节点集群包括多个存储节点；
所述存储管理节点用于接收所述视频监控平台下发的视频录像计划，并根据各存储节点的负载状况，给存储节点的接入服务软件同步所述视频录像计划，接入服务软件获取所述视频录像计划后，直接访问监控点IPC获取到视频数据，再通过调用数据存储软件将数据写入存储节点中；
所述存储节点用于定期向所述存储管理节点获取所述视频录像计划，并上报自身状态；各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，在故障时，能做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。
作为本申请一种可选的实施方式，所述视频监控平台还用于视频数据的检索，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统中的存储管理节点发送检索指令，存储管理节点查询本地数据库直接将检索信息发送到所述视频监控平台。
作为本申请一种可选的实施方式，所述对存储的视频数据进行读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取数据的请求，所述存储管理节点转发请求到存储节点，视频数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台。
作为本申请一种可选的实施方式，所述关键帧的读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取关键帧的读取请求，所述存储管理节点转发所述读取请求至存储节点，关键帧数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；其中，所述读取请求包括时间戳信息。
第二方面：一种基于学生实验考试的管理方法，应用于第一方面所述的一种基于学生实验考试的管理系统，所述方法包括：
由考试端提供不同实验类型的电子试卷，并在所述电子试卷上生成实验关键步骤的时间戳和各学生在该电子试卷上的时间戳；
通过前端设备将采集的视频数据上传，其中，所述视频数据为学生在通过所述考试端进行实验考试的实时数据；
利用视频监控平台下发视频录像计划；
通过视频云存储系统将所述视频录像计划同步至接入服务软件，所述接入服务软件直接访问监控点IPC以获取到所述视频数据，再通过调用数据存储软件将所述视频数据写入至对应的存储节点；
通过视频监控平台对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取；
由评卷端根据读取的视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷。
作为本申请一种可选的实施方式，所述视频云存储系统包括存储管理节点集群和存储节点集群；
所述存储管理节点集群包括多个存储管理节点；所述存储节点集群包括多个存储节点；
所述存储节点定期向所述存储管理节点获取所述视频录像计划，并上报自身状态；各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，在故障时，能做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：
还通过所述视频监控平台进行视频数据的检索，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统中的存储管理节点发送检索指令，存储管理节点查询本地数据库直接将检索信息发送到所述视频监控平台。
作为本申请一种可选的实施方式，所述关键帧的读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取关键帧的读取请求，所述存储管理节点转发所述读取请求至存储节点，关键帧数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；其中，所述读取请求包括时间戳信息。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：
当监控点的视频录像计划发生变更，所述视频监控平台会及时通知存储管理节点；由存储管理节点统一控制并同步给所述存储节点。
采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种基于学生实验考试的管理系统及方法，通过让学生操作安装有电子试卷的考试端，记录实验关键步骤的时间戳，根据记录学生实验操作中的关键实验步骤时间节点，并进行视频采集，以克服现有技术中人力监考所存在效率低下的缺陷，同时利用在视频云存储系统进行视频数据提取以及关键帧的读取，并将其呈现在老师的评卷端，让评卷老师从原先需要查看10分钟左右的完整学生实验视频减少到查看几张关键实验截图和1分钟的实验视频片段，大大降低了老师阅卷工作量，提高了阅卷效率。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的一种基于学生实验考试的管理系统的系统框图；
图2是本发明实施例所提供的一种基于学生实验考试的管理方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
参考图1所示，一种基于学生实验考试的管理系统，包括考试端、前端设备、视频监控平台、视频云存储系统和评卷端。
所述考试端用于提供不同实验类型的电子试卷，并在所述电子试卷上生成实验关键步骤的时间戳和各学生在该电子试卷上的时间戳。
具体地，所述考试端为装设有相应应用程序的智能终端，所述智能终端包括电脑、pad等智能电子设备，所述实验类型为初中的物理、化学、生物实验考试；
其中，实验关键步骤是依据学生在实验操作过程中学生会将实验的各个操作过程中的数据或者实验中间产生的现象记录于电子试卷上，并在电子试卷上进行作答和确认，由此考试端会根据考生在电子试卷上的作答和确认的时间记录并生成关键时间戳。
所述前端设备用于视频数据的采集与上传，其中，所述视频数据为学生在通过所述考试端进行实验考试的实时数据。
具体地，所述前端设备包括视频拍摄设备和图片抓拍设备；所述视频数据包括考生的考务信息数据和考生的实验视频数据，所述实验视频数据包括考生实验操作全方位视频录像数据和考生实验关键结果照片数据两大部分；两大部分的数据根据结构类型不同和用途不同将分设备存储，与考生对应的实验操作视频、图片及考生考试相关信息数据通过考生的考务信息数据的唯一性进行数据关联。
所述视频监控平台用于视频录像计划的下发和采集上传；
所述视频云存储系统用于将所述视频录像计划同步至接入服务软件，所述接入服务软件直接访问监控点IPC(IP Camera，网络摄像机)以获取到所述视频数据，再通过调用数据存储软件将所述视频数据写入至对应的存储节点。
具体地，所述视频监控平台包括服务器、数据库，例如，接入服务器等，其自身也可对视频数据进行采集与上传；所述视频云存储系统包括存储管理节点集群和存储节点集群；
所述存储管理节点集群包括多个存储管理节点；所述存储节点集群包括多个存储节点；其中，存储管理节点包括存储管理服务器；
所述存储管理节点用于接收所述视频监控平台下发的视频录像计划，并根据各存储节点的负载状况，给存储节点的接入服务软件同步所述视频录像计划(即所述存储管理节点向存储节点同步所述视频录像计划)；接入服务软件获取所述视频录像计划后，直接访问监控点IPC获取到视频数据(即存储节点向前端设备取流)，再通过调用数据存储软件将数据写入存储节点中(即存储节点对数据切片后向其它节点分发)；
在监控点的视频录像计划发生变更，视频监控平台会及时通知存储管理服务器；由存储管理服务器统一控制并同步给存储节点；
所述存储节点用于定期向所述存储管理节点获取所述视频录像计划，并上报自身状态；各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，在故障时，能做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。
这样使得录像数据是直写磁盘方式，优化了读写性能；已经写入存储节点的数据不会受系统和其他设备的影响导致丢失；同时，视频数据是分散存储，根据需求将IPC的数据按照算法切片后分散到不同的存储设备上，提高数据读写的速度，在可靠性和安全性上得到了加强。
所述视频监控平台还用于对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取。
具体地，所述对存储的视频数据进行读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取数据的请求，所述存储管理节点转发请求到存储节点，视频数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；
所述关键帧的读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取关键帧的读取请求，所述存储管理节点转发所述读取请求至存储节点，关键帧数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；其中，所述读取请求包括时间戳信息。
需要说明的是，关键帧与截图或图片为同一含义，关键帧的读取还包括图片的存储和图片的下载；如上文描述，图片的获取，其通过视频抽帧的方式，利用第三方调用我方抽帧接口，云存储会从视频数据中抽取图片，并保存至指定存储资源内，所述存储资源为存储节点，各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，保证在故障时做到自动切换，不间断的提供图片数据的存储业务，图片存储流程如下：
前端设备中的抓拍机拍摄图片并上传至行业平台的接入服务器，其中，所述行业平台包含在所述视频监控平台中；
行业平台向云存储系统索要存储资源；
存储管理服务器直接分配存储资源给所述行业平台；
所述接入服务器将拍摄的图片存入指定存储资源内。
通过将视频能力和图片能力结合在同一台服务器，均由管理服务器进行配置，使得系统具备可靠性和稳定性；
由于图片数据是分散存储，将接入服务器推送的图片按照算法分散到不同的存储节点上，提高数据写的速度，在可靠性和安全性上得到了加强。
图片检索流程：图片数据的索引数据是存储在视频监控平台自身的数据库中，包含云存储图片URL地址、图片附带信息(时间戳等)等。
相应的，用户通过视频监控平台下载监控点的图片时，视频监控平台检索自身数据库内的图片URL地址后发送图片下载申请，存储集群将URL地址进行重定向，用户根据重定向后的URL地址，以HTTP方式下载图片；详细的图片下载流程如下：
视频监控平台通过URL地址向视频云存储系统发送下载指令；
存储管理节点集群根据所述URL地址，做内部检索重定向并返回给所述视频监控平台；
所述视频监控平台根据重定向的URL地址，向指定的存储节点索要图片；
存储节点上传图片至所述视频监控平台。
上述图片下载流程具有以下优点：
由于图片数据是分散存储的，便于数据的快速提取及分析，提高了数据读取的速度，在可靠性和安全性上得到了加强。
所述评卷端用于根据读取的视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷。
具体地，关键帧的读取由根据对应的图片调用规则，以http内网协议调取存放在存储里的对应阅卷实验和阅卷时间节点的对应的关键图片给阅卷老师；
阅卷时，通过调取实验过程相应时间的视频截图或视频片段，从而达到后期老师改卷时可通过查看视频，视频截图，视频片段的多项信息，不用查看完整的视频，从而提高老师的阅卷效率。
通过上述方案，通过让学生操作安装有电子试卷的考试端，记录实验关键步骤的时间戳，根据记录学生实验操作中的关键实验步骤时间节点，并进行视频采集，以克服现有技术中人力监考所存在效率低下的缺陷，同时利用在视频云存储系统进行视频数据提取以及关键帧的读取，并将其呈现在老师的评卷端，让评卷老师从原先需要查看完整学生实验视频减少到查看几张关键实验截图和部分的实验视频片段，从而大大降低了老师阅卷工作量。
进一步地，在上述方案的基础上，所述视频监控平台还用于视频数据的检索，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统中的存储管理节点发送检索指令，存储管理节点查询本地数据库直接将检索信息发送到所述视频监控平台，采用一级检索方式完成整个流程；其检索算法采用分布式哈希快速搜索树算法和散列函数的方式进行检索，通过独有的分布式检索技术，多线程并发处理的方式，改进了传统的索引机制，使得检索就能够快速精确定位到存储的数据。
基于上述同样的发明思路，参考图2，本发明实施例还提供了一种基于学生实验考试的管理方法，应用于上述所述的一种基于学生实验考试的管理系统，所述管理系统的组成部分如前文所述，在此不再赘述，所述方法包括：
S101，由考试端提供不同实验类型的电子试卷，并在所述电子试卷上生成实验关键步骤的时间戳和各学生在该电子试卷上的时间戳；
S102，通过前端设备将采集的视频数据上传，其中，所述视频数据为学生在通过所述考试端进行实验考试的实时数据；
S103，利用视频监控平台下发视频录像计划；
S104，通过视频云存储系统将所述视频录像计划同步至接入服务软件，所述接入服务软件直接访问监控点IPC以获取到所述视频数据，再通过调用数据存储软件将所述视频数据写入至对应的存储节点；
S105，通过视频监控平台对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取；
S106，由评卷端根据读取的视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷。
进一步地，所述视频云存储系统包括存储管理节点集群和存储节点集群；
所述存储管理节点集群包括多个存储管理节点；所述存储节点集群包括多个存储节点；
所述存储节点定期向所述存储管理节点获取所述视频录像计划，并上报自身状态；各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，在故障时，能做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。
进一步地，所述关键帧的读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取关键帧的读取请求，所述存储管理节点转发所述读取请求至存储节点，关键帧数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；其中，所述读取请求包括时间戳信息。
在另一实施例中，在上述方法实施例的基础上，所述方法还包括：
还通过所述视频监控平台进行视频数据的检索，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统中的存储管理节点发送检索指令，存储管理节点查询本地数据库直接将检索信息发送到所述视频监控平台。
进一步地，所述方法还包括:
当监控点的视频录像计划发生变更，所述视频监控平台会及时通知存储管理节点；由存储管理节点统一控制并同步给所述存储节点。
需要说明的是，上述方法与前述的系统实施例所对应，其方法步骤中，具体实施方式以及有益效果，参见前述的文字记载，在此不再赘述。
通过上述方法，通过让学生操作安装有电子试卷的考试端，记录实验关键步骤的时间戳，根据记录学生实验操作中的关键实验步骤时间节点，并进行视频采集，以克服现有技术中人力监考所存在效率低下的缺陷，同时利用在视频云存储系统进行视频数据提取以及关键帧的读取，并将其呈现在老师的评卷端，让评卷老师从原先需要查看完整学生实验视频减少到查看几张关键实验截图和部分的实验视频片段，从而大大降低了老师阅卷工作量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于学生实验考试的管理系统，其特征在于，包括考试端、前端设备、视频监控平台、视频云存储系统和评卷端；
所述考试端用于提供不同实验类型的电子试卷，并在所述电子试卷上生成实验关键步骤的时间戳和各学生在该电子试卷上作答和确认的时间戳；
所述前端设备用于视频数据的采集与上传，其中，所述视频数据为学生在通过所述考试端进行实验考试的实时数据；所述视频数据包括考生的考务信息数据和考生的实验视频数据，所述实验视频数据包括考生实验操作全方位视频录像数据和考生实验关键结果照片数据两大部分；
所述视频监控平台用于视频录像计划的下发和采集上传；
所述视频云存储系统用于将所述视频录像计划同步至接入服务软件，所述接入服务软件直接访问监控点IPC以获取到所述视频数据，再通过调用数据存储软件将所述视频数据写入至对应的存储节点；
所述视频监控平台还用于对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取；
关键帧的读取由根据对应的图片调用规则，以http内网协议调取存放在存储里的对应阅卷实验关键步骤和阅卷时间节点的对应的关键图片给阅卷老师；
所述评卷端用于根据读取的所述视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷。
2.根据权利要求1所述的一种基于学生实验考试的管理系统，其特征在于，
所述视频云存储系统包括存储管理节点集群和存储节点集群；
所述存储管理节点集群包括多个存储管理节点；所述存储节点集群包括多个存储节点；
所述存储管理节点用于接收所述视频监控平台下发的视频录像计划，并根据各存储节点的负载状况，给存储节点的接入服务软件同步所述视频录像计划，接入服务软件获取所述视频录像计划后，直接访问监控点IPC获取到视频数据，再通过调用数据存储软件将数据写入存储节点中；
所述存储节点用于定期向所述存储管理节点获取所述视频录像计划，并上报自身状态；各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，在故障时，能做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。
3.根据权利要求2所述的一种基于学生实验考试的管理系统，其特征在于，所述视频监控平台还用于视频数据的检索，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统中的存储管理节点发送检索指令，存储管理节点查询本地数据库直接将检索信息发送到所述视频监控平台。
4.根据权利要求2所述的一种基于学生实验考试的管理系统，其特征在于，所述对存储的视频数据进行读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取数据的请求，所述存储管理节点转发请求到存储节点，视频数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台。
5.根据权利要求2所述的一种基于学生实验考试的管理系统，其特征在于，所述关键帧的读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取关键帧的读取请求，所述存储管理节点转发所述读取请求至存储节点，关键帧数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；其中，所述读取请求包括时间戳信息。
6.一种基于学生实验考试的管理方法，其特征在于，应用于上述权利要求1所述的一种基于学生实验考试的管理系统，所述方法包括：
由考试端提供不同实验类型的电子试卷，并在所述电子试卷上生成实验关键步骤的时间戳和各学生在该电子试卷上作答和确认的时间戳；
通过前端设备将采集的视频数据上传，其中，所述视频数据为学生在通过所述考试端进行实验考试的实时数据；所述视频数据包括考生的考务信息数据和考生的实验视频数据，所述实验视频数据包括考生实验操作全方位视频录像数据和考生实验关键结果照片数据两大部分；
利用视频监控平台下发视频录像计划；
通过视频云存储系统将所述视频录像计划同步至接入服务软件，所述接入服务软件直接访问监控点IPC以获取到所述视频数据，再通过调用数据存储软件将所述视频数据写入至对应的存储节点；
通过视频监控平台对存储的视频数据进行读取和关键帧的读取；
关键帧的读取由根据对应的图片调用规则，以http内网协议调取存放在存储里的对应阅卷实验关键步骤和阅卷时间节点的对应的关键图片给阅卷老师；
由评卷端根据读取的所述视频数据和关键帧对学生的电子试卷进行阅卷。
7.根据权利要求6所述的一种基于学生实验考试的管理方法，其特征在于，所述视频云存储系统包括存储管理节点集群和存储节点集群；
所述存储管理节点集群包括多个存储管理节点；所述存储节点集群包括多个存储节点；
所述存储节点定期向所述存储管理节点获取所述视频录像计划，并上报自身状态；各存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，在故障时，能做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。
8.根据权利要求7所述的一种基于学生实验考试的管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
还通过所述视频监控平台进行视频数据的检索，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统中的存储管理节点发送检索指令，存储管理节点查询本地数据库直接将检索信息发送到所述视频监控平台。
9.根据权利要求7所述的一种基于学生实验考试的管理方法，其特征在于，所述关键帧的读取，具体包括：
所述视频监控平台向视频云存储系统发送获取关键帧的读取请求，所述存储管理节点转发所述读取请求至存储节点，关键帧数据从存储节点由数据管理服务软件直接或转发至所述视频监控平台；其中，所述读取请求包括时间戳信息。
10.根据权利要求7所述的一种基于学生实验考试的管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
当监控点的视频录像计划发生变更，所述视频监控平台会及时通知存储管理节点；由存储管理节点统一控制并同步给所述存储节点。
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