CN219018838U - 一种采用中间件技术及装备的考试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用中间件技术及装备的考试系统，包括互联网部分和局域网部分，互联网部分和局域网部分通过协议转换器进行连接；互联网部分包括具有加密验证功能的考试服务器；局域网部分包括网络节点、核心交换机、中间件和考试终端，中间件包括均连接在数据总线上的CPU、存储器、联网模块和数据接口，通过在局域网的网络节点下的考试终端上设置中间件访问考试服务器，下载题库文件，其余的分发试卷过程均通过在局域网内利用中间件和考试终端的广播发送接收来实现，大大节省了带宽；利用考场现有的局域网，同时只需要一台考试服务器，降低了考试系统的搭建成本；题目文件从考试服务器上下载，分配试卷利用考试终端的算法，避免考试题目泄露。

Description

一种采用中间件技术及装备的考试系统

技术领域

本实用新型涉及电子考试系统技术领域，具体是一种采用中间件技术及装备的考试系统。

背景技术

传统的考试方式，老师需购买考试试卷或自行在纸上出题。而传统的作业缴交方式，老师需得一一收集作业批阅，此种考试与作业缴交方式，不仅容易笔误出错、效率不彰，并且皆会消耗大量纸张，而学生的作业缴交缺乏防拷贝机制，无法督促学生成长，加重了师生双方负担。

近来，随着电脑技术及网络技术的发展，透过电脑取代传统的纸上作业已经成为一种趋势。老师和学生可藉由移动通信网络、电脑网络和各种无线与移动设备(如手机、个人数位助理机)等构成的电子系统来实现电子考试与作业缴交。

现有的电子考试系统大部分都是基于互联网，利用远程的考试服务器进行分发试卷至考试终端，考试终端交卷时也可以直接远程提交至远程服务器进行批阅，但是现有的电子考试系统存在如下缺陷：(1)为了防止作弊，考试终端的考试题目和题目顺序是不同的，考试服务器需要生成非常多不同的试卷然后分配至每个考试终端，当考试规模非常大时，需要占用的大量带宽，而一些考场往往无法提供这么大的带宽；(2)当考试规模非常大时，为了满足考试需求，一般需要多台考试服务器进行分发试卷和批阅试卷，成本较高；(3)多台考试服务器批阅试卷会产生试卷泄露的风险；(4)现有的很多电子考试系统直接将题库文件存放在考试终端内以解决带宽问题，但是这样也会带来漏题的风险；(5)现有的考场往往缺乏专业的考场管理人员，在考试流程复杂情况下，需要对考场管理人员进行长时间的培训，人力成本高昂。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种采用中间件技术及装备的考试系统，能够克服上述缺陷，能够在低带宽环境下正常进行大规模考试，并且只需要一台考试服务器，降低成本的同时，降低作弊风险。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，包括互联网部分和局域网部分，所述互联网部分和局域网部分通过协议转换器进行连接；

所述互联网部分包括具有加密验证功能的考试服务器；

所述局域网部分包括网络节点、核心交换机、中间件和考试终端，多个所述考试终端接入所述网络节点，多个所述网络节点接入所述核心交换机，所述核心交换机与所述协议转换器连接；

任一所述网络节点下设有一个或者多个所述中间件；

所述中间件用于从所述考试服务器下载题库文件和考试流程文件，并将题库文件和考试流程文件转发至该网络节点下的其他考试终端。

本实用新型提供的技术方案，适用于学校、考试中心、大型公司等可以举办大规模考试的场景，上述场景一般来说都会自行组建自己的办公内网(即局域网)，因此本实用新型在此基础上，利用原办公网搭建考试系统。所述协议转换器为加密网关，一些局域网的通信协议与互联网的IP/TCP协议不同，需要进行协议转换后才能正常通信，加密网关起到协议转换和局域网访问验证的作用；但是也有的局域网采用IP/TCP的通信协议，此时加密网关只起局域网访问验证的作用。现有的局域网大多是星型结构和树形结构，因此本实用新型在所述局域网部分的每一个网络节点增加一个或者多个所述中间件，所述中间件实际上为一台微型PC主机。在考试前，所述微型PC主机利用“网络节点-核心交换机-协议转换器-考试服务器”形成的链路从所述考试服务器上下载题库文件并存储在所述储存器里。同时该微型PC主机在接收到来自所述考试服务器的开考指令后，将所述储存器内的题库文件通过所述数据接口发送到第一个所述考试终端，该考试终端接收到题库文件后根据预设在该考试终端内部的算法自动生成随机的试卷，同时该考试终端通过广播发送的方式向该网络节点下的其他所述考试终端发送题库文件，其他考试终端经过相同的随机算法自动生成随机题目、题目随机顺序的试卷。上述过程中，占用带宽的只是所述中间件从所述考试服务器下载的题库文件大小，其余的批量传输过程均在局域网内进行，一般来说局域网的理论传输速度可达125MB/s，利用网络节点内广播发送可以在非常快的速度下完成分发试卷，所有的网络节点按照此步骤便可以大规模地进行试卷分发；值得注意的是，一个网络节点的设置的中间件数量需要根据该网络节点下的考试终端数量来确定，中间件数量越多，该网络节点下的广播发送速度越快，但是占用的带宽越多，因此中间件数量需要根据具体的考试规模进行确定。此外，题库文件是从所述考试服务器上下载，具体分配题目是利用考试终端自带的随机算法进行分配，避免泄题漏题的情况。

进一步具体的，所述中间件包括均连接在数据总线上的CPU、存储器、联网模块和数据接口，所述存储器用于存储题库文件和考试流程文件，所述中间件通过所述数据接口向所述网络节点和考试终端发送题库文件和考试流程文件，所述联网模块与所述网络节点连接，中间件的本质是一台微型PC机，但是基于本实用新型的考试系统对其结构进行简化，确保中间件的小型化和低成本。

进一步具体的，所述中间件的数量最多为所述考试终端的数量的200倍，一般考试的题库文件和考试流程文件不超过20MB,为了保证题库文件和考试流程文件的广播速度,同时也为了降低考试系统的搭建成本，将所述中间件与考试终端的数量比设定为1:200；以50000人的大型考试为例，需要250个中间件，假设所有的考试文件同时并发传输，即便是最普通的家庭宽带100Mbps的速度下仅需6-8分钟即可完成从考试服务器下载所有的考试文件，而在5G时代10Gbps的理论速度下仅需数秒即可下载完毕，因此本考试系统对网络环境的需求极低。

进一步具体的，所述考试终端为PC机，所述PC机之间通过局域网广播发送题库文件，现有的电子考试的考试终端一般都是PC电脑，利用PC电脑组建局域网时，可以利用现有的广播发送接收技术，以减少所述中间件的用量，降低成本。

进一步具体的，所述局域网为树型结构或者星型结构，本实用新型中的考试系统采用树型结构或者星型结构，这两种结构的传输速度快，可以利用网络节点进行快速通信，其他结构如总线结构和环形结构在大规模考试的广播发送与接收时容易发生网络拥堵，同时也不便对所述考试终端的管理。

进一步具体的，所述网络节点为二层交换机或者路由器，所述二层交换机或者路由器通过超五类线与所述PC机连接，所述二层交换机或者路由器主要起到提供网络接口，汇聚考试终端的作用。

进一步具体的，所述考试服务器上设有云管平台、在线报名系统、身份核验系统、阅卷系统和移动服务系统，所述身份核验系统用于核验考试服务器访问者的身份，所述云管平台用于远程控制考试系统，所述移动服务系统用于成绩查询和信息反馈业务，所述云管平台用于远程控制考试系统，所述移动服务系统用于成绩查询和信息反馈业务。本实用新型的考试系统只需要配备一台考试服务器，考生可以通过互联网访问所述考试服务器进行报名，教师利用所述批阅终端在所述考试服务器上下载学生试卷进行批阅，并将成绩公布在所述考试服务器上，学生可以利用查询终端访问所述考试服务器以查询成绩；同时也可以通过所述考试服务器控制所述中间件，起到对考试内容和流程的管理。

进一步具体的，所述考试终端的位置处设有用于远程监考的网络摄像头，所述网络摄像头通过独立的网络链路接入远程的在线云监控平台，在线云监控平台接入公安部的人身核验系统，所述网络摄像头主要用于远程电子巡考，通过观察考生的动作判断考生是否有异常行为，如果出现异常行为则通知实地监考员进行确认，可以增加监考力度；同时，所述网络摄像头采用独立的网络数据链路，不与所述中间件争抢宽带资源，不会影响到考试系统。

进一步具体的，所述考试终端上设有人脸识别摄像头，所述人脸识别摄像头通过独立的网络链路接入远程的所述在线云监控平台，所述人脸识别摄像头主要用于采集考生的人脸图像信息，并将考生的人脸图像发送至所述在线云监控平台中，并与公安部的数据库进行对比，远程监控人员可以实时对比考场的考生与准考证上的人脸图像信息，防止替考、代考的现象。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，通过在局域网的网络节点下的考试终端上设置中间件，利用中间件访问考试服务器，下载题库文件，其余的分发试卷过程均通过在局域网内利用中间件和考试终端的广播发送接收来实现，大大节省了带宽，实现了在低带宽的环境下进行大规模考试；

(2)本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，利用考场现有的局域网，仅需要增加实质上为微型PC主机的中间件即可，同时只需要一台考试服务器，大大降低了考试系统的搭建成本；

(3)本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，采用部署在云端的服务器进行阅卷，进行批阅时有利于对避免泄露试卷进行管理；

(4)本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，题库文件和考试流程文件均从考试服务器上下载，分配试卷时利用考试终端的算法，避免考试题目泄露；

(5)所有的考试流程均由中间件发送至考试终端内，考试流程自动进行，节约考场管理的人力成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示：本实施例的一种采用中间件技术及装备的考试系统，包括互联网部分和局域网部分，其中互联网部分包括考试服务器，考试服务器上集成阅卷系统、在线报名系统、身份核验系统、移动服务平台和云管平台，功能包括考生在线报名、身份核验、试卷批阅、成绩查询、信息反馈和考试系统综合管理。

局域网部分包括考试终端、中间件、二级交换机、核心交换机和加密网关，其中考试终端、二级交换机、核心交换机和加密网关为大部分建有的办公内网(局域网)内现有的，因此在搭建本实用新型中的考试系统时，只需要增加中间件即可。

考试终端设置在考场内，考场内还设置有网络摄像头和人脸识别摄像头，网络摄像头和人脸识别摄像头均通过独立的网络链路接入到远程的在线云监控平台中，不占用考试系统的带宽资源，并且由考场设置存储设备，对监控信息进行存档，利用后台回放；一个考场中安装1-4个网络摄像头，用于观察考生的姿体动作，每个考试终端对应安装一个人脸识别摄像头，用于采集考生的人脸图像信息，并发送至远程的在线云监控平台中，远程监考人员可以对比考试现场采集的考生人脸图像和准考证的人脸图像，从而防止替考、代考的现象。

本实施例中，局域网为星型结构，传输协议为IP/TCP，即每个二级交换机通过超五类线连接多个考试终端，多个二级交换机接入到核心交换机，中间件实质上是一个微型PC主机，包括接入到数据总线上CPU、存储器、USB接口和网卡，中间件通过USB数据线与对应二级交换机下的一个考试终端进行连接，同时也通过超五类线与对应的二级交换机连接，二级交换机也可以替换为路由器，但是在分配IP地址时应该以核心交换机为准，避免IP地址冲突。

其中每一台二层交换机下连接大约200台考试终端和1台中间件，是可以在确保试题分发速度的情况下的成本最低方案，在实际运用时，根据考场可容纳考生的具体数量确定中间件数量。

本实施例中的协议转换器实质是加密网关，加密网关接入现有互联网中(比如可以通过超五类线接入到互联网的交换机或者路由器)，结构较为现有，故不赘述，附图中也不做标明。

核心交换机为三层交换机，由核心交换机为所有的考试终端和中间件分配IP地址，核心交换机与加密网关通过超五类线连接，本实施例中，加密网关两端的通信协议一致，因此不起协议转换的作用，只是起到保护办公内网(局域网)，途径是通过验证外来访问者的身份。

局域网的整体结构分为三层，底层为多个考试终端和中间件；中间层为二层交换机，二层交换机的主要作用为提供网络接口，汇聚所有的考试终端和中间件，起到网络节点的作用，顶层为核心交换机，主要作用是分配IP，核心交换机分配中间件和考试终端的IP地址，便于文件的转发；考试终端在转发题库文件和考试流程文件时，也主要是依靠二层交换机或者核心交换机进行转发；因此，在大规模考试时，转发量巨大，对二层交换机和核心交换机的转发速率有一定要求，需要根据考试规模选择不同吞吐速度的二层交换机和核心交换机。

具体实施步骤如下：

如图2所示，本实用新型在工作时的步骤包括：

(1)考试开始前，试服务器内的题库文件和考试流程文件发送至中间件的存储器内。

(2)考试临近，为了避免泄露考题，应该在考生全部进入考场之后，由考试服务器向中间件发送指令，驱动中间件将题库文件发送至连接的考试终端，这一步骤依赖二层交换机和核心交换机的转发；此外，此步骤可以有效避免考生作弊，分发题库均在考生进行考场后，因此考生在进入考场前即便入侵考场的局域网的后台，也无法获取考题信息。

(3)考试终端收到题库文件后开始进行广播发送题目文件和考试流程文件，在短时间内，完成题库文件的分发，使得所有的考试终端都接收到题库文件和考试流程文件，考试终端依据考试流程文件开始考试，所有的考试有关信息均封装在中间件中，形成数据牢笼，确保考试信息安全。

(4)所有的考试终端在收到题库文件后，利用考试终端内的预设随机工具从题库文件里面随机抽取考试题目，并且打乱顺序；进一步，避免协作式作弊，即便考场外在考试开始后获取了题库文件，也无法获得具体的考试题目信息。

(5)同时，在考试时，网络摄像头观察考生的姿态动作，实现电子巡考，人脸识别摄像头采集考场现场的考生人脸图像，远程监考人员可以根据摄像头获取的信息为现场监考人员提供预警信息，使得远程监考人员与现场的监考人员协同监考，有效地避免考生作弊。

(6)考试结束，中间件发送的考试流程文件作用于考试终端内的考试系统，考试终端自动将试卷提交至考试服务器中。

值得注意的是，为了提高容错率，避免因为互联网故障引起的考试终止，考场管理员也可以通过将题库文件和考试流程文件拷入中间件的方式正常进行考试。

本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，通过在局域网的网络节点下的考试终端上设置中间件，利用中间件访问考试服务器，下载题库文件，其余的分发试卷过程均通过在局域网内利用中间件和考试终端的广播发送接收来实现，大大节省了带宽，实现了在低带宽的环境下进行大规模考试；本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，利用考场现有的局域网，仅需要增加实质上为微型PC主机的中间件即可，同时只需要一台考试服务器，大大降低了考试系统的搭建成本；本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，只有一台考试服务器，进行批阅时有利于对避免泄露试卷进行管理；本实用新型的一种采用中间件技术及装备的考试系统，题目文件从考试服务器上下载，分配试卷利用考试终端的算法，避免考试题目泄露。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：包括互联网部分和局域网部分，所述互联网部分和局域网部分通过协议转换器进行连接；

所述互联网部分包括考试服务器；

所述局域网部分包括网络节点、核心交换机、中间件和考试终端，多个所述考试终端接入所述网络节点，多个所述网络节点接入所述核心交换机，所述核心交换机与所述协议转换器连接；

任一所述网络节点下设有一个或者多个所述中间件；

所述中间件包括均连接在数据总线上的CPU、存储器、联网模块和数据接口，所述存储器用于存储题库文件和考试流程文件，所述中间件通过所述数据接口向所述网络节点和考试终端发送题库文件和考试流程文件，所述联网模块与所述网络节点连接。

2.根据权利要求1所述的一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：所述中间件的数量最多为所述考试终端的数量的200倍。

3.根据权利要求1所述的一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：所述考试终端为PC机，所述PC机之间通过局域网广播发送题库文件。

4.根据权利要求1所述的一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：所述局域网内的所述考试终端分布结构为树型结构或者星型结构。

5.根据权利要求3所述的一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：所述网络节点为二层交换机或者路由器，所述二层交换机或者路由器通过超五类线与所述PC机连接。

6.根据权利要求1所述的一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：所述考试终端的位置处设有用于远程监考的网络摄像头，所述网络摄像头通过独立的网络链路接入远程的在线云监控平台。

7.根据权利要求6所述的一种采用中间件技术及装备的考试系统，其特征在于：所述考试终端上设有人脸识别摄像头，所述人脸识别摄像头通过独立的网络链路接入远程的所述在线云监控平台。

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