基于改進(jìn)型數(shù)字哨兵的考生試場認(rèn)證數(shù)字化流程研究

沈晨 SHEN Chen

（上海市教育考試院，上海 200433）

0 引言

上海在2022年本土疫情呈多點(diǎn)散發(fā)、多鏈并行、隱匿傳播、快速蔓延態(tài)勢，是上海疫情防控常態(tài)化以來形勢最嚴(yán)峻的一次考驗(yàn)。在可預(yù)計的時間內(nèi)，疫情防控會伴隨著社會生活共存，因此在招生考試的各類業(yè)務(wù)工作中勢必會需要頻繁地對考生的健康碼、核酸檢測、行程信息等結(jié)果進(jìn)行核驗(yàn)。上海市政府和市教育委員會對此高度重視，分別發(fā)布了《關(guān)于在本市推行“場所碼”等掃碼通行疫情防控措施的通告》和《上海市教育委員會關(guān)于本市教育系統(tǒng)推廣應(yīng)用“場所碼”的通知》進(jìn)行了具體的工作布置，包括在重點(diǎn)場所部署數(shù)字哨兵設(shè)備，通過通行人員主動刷隨申碼或者身份證，核查健康碼狀態(tài)、核酸檢測結(jié)果、抗原檢測結(jié)果，自動判斷是否放行，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)人員管控以及防疫管理。通過科技手段鞏固疫情防控成果，推動生產(chǎn)生活正常秩序早日恢復(fù)，為社區(qū)疫情防控增添更多“安全感”。

1 考生試場認(rèn)證的現(xiàn)狀和問題

教育考試作為群體性聚集性大型組織活動，面臨著深刻的挑戰(zhàn)。目前考生試場認(rèn)證方案基本分為考試報名采集、考試入場驗(yàn)證、數(shù)據(jù)匯總分析。其中考生入場采用自助式和手持式，自助式為無人值守，考生自助完成刷身份證，人臉和指紋識別，同時可聯(lián)動閘機(jī)。手持式一般放置考場由監(jiān)考老師輔助完成考生認(rèn)證。整個系統(tǒng)使用包括了考生報名、數(shù)據(jù)采集、考務(wù)安排、數(shù)據(jù)包分發(fā)、考生入場等流程。同時考慮到工作流程的需要，考生入場驗(yàn)證時，可采用考生自助式身份認(rèn)證與監(jiān)考老師機(jī)動驗(yàn)證相結(jié)合的模式，將考生驗(yàn)證設(shè)備放置在教室門口或考生出入通道旁，考生進(jìn)入考場時自主進(jìn)行身份認(rèn)證；在考生就座后，老師再次核對考生信息時對可疑考生可通過手持設(shè)備進(jìn)行再次驗(yàn)證。而且整體的管理模式采用市、區(qū)、校三級聯(lián)動的進(jìn)行統(tǒng)一指揮、信息共享。

圖1 市、區(qū)、校三級考生試場認(rèn)證模式

現(xiàn)有考生試場認(rèn)證流程引入數(shù)字哨兵和場所碼后情況就變得復(fù)雜，主要有兩類問題，一是考試前需要對全體考生的核酸檢測情況、“隨申碼”情況進(jìn)行核查。在考生入場的身份驗(yàn)證階段，需要實(shí)時檢查“隨申碼”、體溫情況、身份證、抗原情況，還需掃描考點(diǎn)場所碼。此工作流程較大增加試場外的場地準(zhǔn)備難度和考生提前候場的時間儲備。對于考試規(guī)定中的要求考生30分鐘提前至試場的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過數(shù)次變更，現(xiàn)已達(dá)1小時。二是如考點(diǎn)考前發(fā)生疫情，需要由指揮中心及時發(fā)布指令通知考點(diǎn)、通知考生進(jìn)行變更，信息的準(zhǔn)確傳達(dá)尤為重要。一般地，電話或信息系統(tǒng)可聯(lián)系上考點(diǎn)，但面對數(shù)以萬計的考生手機(jī)短信的傳達(dá)就變的更加便捷和及時，此過程還需要有相應(yīng)的信息系統(tǒng)支撐以達(dá)到信息的發(fā)送及時性和發(fā)送內(nèi)容言簡意賅，表達(dá)清晰，每次發(fā)送的信息可以作為模板保存在系統(tǒng)中，便于重復(fù)參考使用。

所以，在常態(tài)化疫情防控的環(huán)境下必須使用信息化手段來解決這類問題，才能更為準(zhǔn)確和有效，迫切需要改建前端考生試場認(rèn)證設(shè)備和后端管理平臺以達(dá)到對疫情防控下的考試業(yè)務(wù)提供強(qiáng)大的支撐。

2 試場認(rèn)證智能化建設(shè)方向和優(yōu)勢

為進(jìn)一步加強(qiáng)國家教育考試管理，嚴(yán)密防范和嚴(yán)肅查處考試招生舞弊行為，切實(shí)維護(hù)考試招生的公平、公正、安全和秩序，上海市教育考試通過在考生試場認(rèn)證現(xiàn)場將身份驗(yàn)證與數(shù)字哨兵、場所碼進(jìn)行融合，在指揮中心建設(shè)考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于智能化和網(wǎng)絡(luò)化的、安全高效的疫情防控環(huán)境下的教育考試身份驗(yàn)證模式，提升原系統(tǒng)在疫情防控背景下預(yù)警監(jiān)測、精準(zhǔn)追溯的應(yīng)用工作，為現(xiàn)場考生身份驗(yàn)證提供高速有效的方式，為考區(qū)管理人員提供即時直觀的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為市級整體的考務(wù)調(diào)控提供指揮數(shù)據(jù)。同時響應(yīng)了市委、市政府關(guān)于全市疫情防控工作總體要求，進(jìn)一步加強(qiáng)信息化系統(tǒng)的應(yīng)急處置能力，以數(shù)字化賦能教育考試精準(zhǔn)管理，又能滿足了教育考試院信息化資源整合管理的要求。

具體試場認(rèn)證智能化建設(shè)是通過考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)、考務(wù)電子哨兵前端設(shè)備、考務(wù)電子哨兵網(wǎng)絡(luò)及安全環(huán)境，三部分來達(dá)到要求。（圖2）

圖2 人證核驗(yàn)和健康碼驗(yàn)證兩種流程

在考點(diǎn)使用考務(wù)電子哨兵前端設(shè)備達(dá)到四方面的優(yōu)勢，一是在1.5米感知，保障安全間隔，采用紅外熱成像技術(shù)，1-2米主動測溫，保障有效安全間隔；二是多種認(rèn)證，方便快捷，確保支持身份證、健康碼、人證核驗(yàn)、人像識別，自動判斷健康碼、核酸、抗原體溫異常，保障高速通行；三是多重核驗(yàn)，防疫保障：隨申碼、核酸結(jié)果、抗原情況展示，體溫檢測、口罩佩戴識別，身份證人員核驗(yàn)，真實(shí)可靠的防疫保護(hù)；四是全場景適配：手持/立式/壁裝/閘機(jī)加裝，個性化自定義語音提醒，適應(yīng)各行業(yè)出入口場景。

在市級和區(qū)級考務(wù)指揮中心使用考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)保障數(shù)據(jù)互通，資源共享，確?？荚嚳忌雸觥⒑灥?、防疫等數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，方便與標(biāo)準(zhǔn)化考點(diǎn)的其他系統(tǒng)聯(lián)動，供各類決策使用。

3 核心技術(shù)分析與應(yīng)用

考務(wù)電子哨兵核心的硬件組成包括各類芯片（主控芯片、存儲器、語音芯片、安全芯片等）、主板、顯示屏、攝像模組、測溫模組、身份證閱讀器、掃碼模組、通訊模組等，其中部署在試場的數(shù)字哨兵人臉識別＋掃碼可實(shí)現(xiàn)1～2s核驗(yàn)時間和≤±0.5℃的測溫精確度，快速實(shí)現(xiàn)人、證、碼、溫四個維度多重數(shù)據(jù)的快速匹配核驗(yàn)提升通行效率并確保核驗(yàn)準(zhǔn)確。用到的主控芯片需對人臉圖像、溫度、二維碼等信息輔以AI算法處理，運(yùn)算性能得滿足音視頻處理。用到的測溫芯片及模組，趨同于額溫槍產(chǎn)業(yè)鏈做高精度漂移運(yùn)放的芯片。且通常用到的通訊模組是4G或Cat.1模組。

考務(wù)電子哨兵核心的管理平臺依托大數(shù)據(jù)中心，在符合功能和安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下調(diào)取。同時，還有人臉識別、圖像識別不同算法。數(shù)盡其用，“城市大腦”形成發(fā)現(xiàn)處置機(jī)制，“數(shù)字哨兵”“場所碼”帶來的海量實(shí)時在線數(shù)據(jù)，從后臺匯聚到“城市大腦”，形成了強(qiáng)大的發(fā)現(xiàn)和處置機(jī)制。具體考點(diǎn)通過圖3所示流程達(dá)到與考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。

圖3 考點(diǎn)與考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)達(dá)到數(shù)據(jù)同步流程

4 考務(wù)電子哨兵建設(shè)部署架構(gòu)與試點(diǎn)效果

考務(wù)電子哨兵首先是防疫“數(shù)字哨兵”，是按照疫情防控要求推出的健康核驗(yàn)一體機(jī)設(shè)備，包括手持式、落地式、通道式、壁掛式和桌面式等多種形態(tài)，符合“數(shù)字哨兵”設(shè)備技術(shù)規(guī)范，完成與“SHData數(shù)據(jù)對外服務(wù)平臺”數(shù)據(jù)接口的對接并具備健康數(shù)據(jù)實(shí)時核驗(yàn)功能。其次，考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)應(yīng)具備本市教育考試考生身份認(rèn)證功能，能實(shí)時驗(yàn)證考生的考試身份，并與綜合考務(wù)管理平臺對接，供各級指揮中心及時掌握考生的入場情況。

①接入網(wǎng)絡(luò)方面使用上海市教育城域網(wǎng)；若特殊情況下需使用非教育城域網(wǎng)，則需保證有獨(dú)立帶寬≥100Mbps的線路連接到上級考試機(jī)構(gòu)；雙路備份線路；組網(wǎng)設(shè)計要相對獨(dú)立；使用有線網(wǎng)絡(luò)，盡量避免使用無線網(wǎng)絡(luò)。

②系統(tǒng)架構(gòu)方面支持市、區(qū)、校三級架構(gòu)，無縫對接綜合考務(wù)管理平臺身份認(rèn)證子系統(tǒng)，能與區(qū)級及市級平臺互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)實(shí)時上傳至上級平臺，也可支持直連至市級平臺，部署要靈活方便。

③驗(yàn)證模式方面系統(tǒng)支持身份證、隨申碼、電子學(xué)生證、條形碼、二維碼、人臉等驗(yàn)證模式，以便在不同形式的考試中進(jìn)行驗(yàn)證模式的切換，且能在一臺終端上完成驗(yàn)證，以精簡入場及驗(yàn)證流程。

④數(shù)據(jù)安全方面按照《上海市場所碼、數(shù)字哨兵數(shù)據(jù)安全管理辦法》的要求，安全可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和存儲，合法審慎開展數(shù)據(jù)應(yīng)用，切實(shí)加強(qiáng)安全技術(shù)防范，嚴(yán)格落實(shí)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全主體責(zé)任，保護(hù)個人隱私和個人信息安全，確保數(shù)據(jù)安全可控。相關(guān)軟硬件應(yīng)盡可能部署于教育考試專網(wǎng)內(nèi)，配置適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)安全訪問策略，形成與區(qū)“校校通”網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)安全隔離并專門服務(wù)于教育考試的邏輯專網(wǎng)，數(shù)據(jù)同步宜采用數(shù)字簽名驗(yàn)證，確保數(shù)據(jù)的安全保密。

⑤利舊改造方面使系統(tǒng)應(yīng)能支持各區(qū)已有“數(shù)字哨兵”的利舊改造，同時滿足考生身份認(rèn)證與防疫要求，避免重復(fù)建設(shè)。

系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖4所示，由前端數(shù)字哨兵設(shè)備、測溫云平臺和大數(shù)據(jù)股份SHData平臺組成。前端設(shè)備形態(tài)包括手持式、立式和人員通道式等多種形態(tài)，各類設(shè)備均具備測溫、健康碼、核酸、抗原核驗(yàn)功能，設(shè)備部署于公網(wǎng)，通過4G形式接入數(shù)據(jù)服務(wù)接入平臺，通過該平臺與大數(shù)據(jù)股份SHData平臺API對接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。（圖5）

圖4 考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)架構(gòu)

圖5 考務(wù)電子哨兵前端設(shè)備多重輸出結(jié)果

在考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)和前端設(shè)備的加持下，在上海市2022年秋季高考中部分科目試點(diǎn)使用，整體效果良好，各級指揮中心能快速呈現(xiàn)考場考生進(jìn)入情況以及各類人員防疫工作進(jìn)展，得到各方的好評。（圖6）

圖6 2022年上海秋季高考數(shù)學(xué)科目試點(diǎn)融合后的考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)呈現(xiàn)情況

5 結(jié)語

基于改進(jìn)型數(shù)字哨兵的考生試場認(rèn)證數(shù)字化流程借助前后端的平臺，從方案優(yōu)勢到技術(shù)的可行性分析，表明了此方法的可行性。同時在應(yīng)用中結(jié)合自身實(shí)際情況，優(yōu)化方案，可以從一定程度上減少物力和人力成本。本文對整體方案進(jìn)行了全面的介紹，從硬件架構(gòu)、使用方法再到結(jié)果展示方法，以及身份認(rèn)證管理平臺的介紹。不但從規(guī)范性原則上，把考試環(huán)境、主要考試身份認(rèn)證設(shè)備按照相對統(tǒng)一的要求布局和選型，確?？键c(diǎn)、考場形態(tài)功能基本保持一致，保證各個考點(diǎn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，保障教育考試的公平、公正，同時復(fù)用于開展日常防疫工作；也從整體性原則上，為維護(hù)考試公平、確保考試順利，考試時所有相關(guān)系統(tǒng)需同時使用，各系統(tǒng)之間需互相關(guān)聯(lián)、互相配合運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)遵循整體設(shè)計、整體建設(shè)、整體服務(wù)的原則；再者從兼容性原則上，把考務(wù)電子哨兵系統(tǒng)建設(shè)充分兼容并應(yīng)用考點(diǎn)現(xiàn)有的身份驗(yàn)證系統(tǒng)，須與上一級考試機(jī)構(gòu)的相關(guān)平臺進(jìn)行無縫對接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時互通；最后從安全性原則上，系統(tǒng)需要在高度安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行，避免數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序遭受損失；系統(tǒng)采用多重嚴(yán)密的網(wǎng)絡(luò)安全控制方法，避免傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全性缺陷。使用教育城域網(wǎng)部署區(qū)級、校級軟件系統(tǒng)及前端設(shè)備。

希望在未來可以通過實(shí)踐不斷完善此方法，基于改進(jìn)型“數(shù)字哨兵”成為推動智慧治理場景下集OCR、大數(shù)據(jù)、體溫檢測等多點(diǎn)技術(shù)于一體的應(yīng)用場景，筑牢教育考試的“安全網(wǎng)”。