一种基于身份绑定的监考防作弊系统

技术领域

本发明涉及教学管理技术领域，具体为一种基于身份绑定的监考防作弊系统。

背景技术

在中长跑体育考试中，由于考试场地比较宽阔，同时进行考试的考生较多，监考人员需要核对学生信息，同时记录考生的中长跑计时成绩，监考不到位时，容易存在冒名顶替的情况，往往需要利用视频监控去审核考生是否存在替考代考冒名顶替作弊的情况。

同时，监考人员在记录考生的中长跑计时成绩时，往往采用计时顺序的办法，即开始考试到考试终点，监考人员只在计时器上记录顺序和对应的时间，存在考生到达的顺序对调的情况，例如第五名三分五十秒，第十五名四分二十秒，考生根据自己的考试名次向监考人员汇报个人信息，监考人员根据名次录入对应的考生成绩信息，在考生人数较多的考试中，监考人员无法准确辨认每一位考生，即同一个考场同一批考生中仍会出现串通后更换名次的作弊办法。

即使可以通过往每个考生身上穿戴背号在考试结束后逐个核对背号的办法来规避同一个考场同一批考生串通后更换名次的作弊办法，但是在考生人数较多的考试中，监考人员无法记录大量数据，需要考试结束后花费大量时间核对考生背号和考生到达的顺序信息。

像高校或职业学院等体育教育资源较少的单位，不利于快速准确地统计成绩和及时更新发布成绩，且上述计时考试的方式需要所有考生同时起跑，需要监考人员持续检测考场信息，甚至单纯依靠监考审核人员人为确定成绩的情况下，还存在徇私舞弊的风险，不利于维护公平公正公开的考试环境。

发明内容

本发明的目的在于通过改善中长跑体育考试中的计时方式，只需要少量监考人员的情况下，使用视频监控配合自动单次连续计时的方式记录中长跑体育考试成绩，实现考生的身份绑定，防止替考代考冒名顶替等作弊行为，维护公平公正公开的考试环境。

一种基于身份绑定的监考防作弊系统，包括视频监控模组和手环，所述视频监控模组围绕运动场均匀布设，所述视频监控模组中设有蓝牙通讯模组；所述视频监控模组用于存档考试信息，可使用普通的安防监控摄像头加上蓝牙通讯模块以接收信号。相比于其他近距离无线通信技术，例如WI-FI即移动热点，亦或者NFC即近场通信，在运动设备中，蓝牙在传输可靠性，数据安全性，设备功耗设备成本等方面具有显著的综合性优势，位于体育场内的所述视频监控模组所组成的大数据除日常监控作用，还可以用于校对考生成绩。

所述手环包括壳体和壳体上活动连接的表带，所述表带上设有可随表带自由活动的柔性齿条，所述壳体中设有与蓝牙通讯模组配套的数据处理模块，所述壳体中设有与柔性齿条配合用于单向收紧表带的收紧单元，所述壳体中设有与柔性齿条配合的复位单元，所述复位单元用于解除收紧单元对表带的单向收紧，所述收紧单元解除单向收紧时，所述复位单元对所述数据处理模块传递停止考试信号。

所述手环中的数据处理模块用于向视频监控模组发射信号，数据处理模块为具有发射接收蓝牙信号，计时并存储计时数据的电子设备，可配备显示屏或扬声器对佩戴者传输信号，视频监控模组收到来自手环的蓝牙信号时，只需要拍下当前的静态影像，以确定体育考试中考生的位置作为后续查档资料，相比于动态视频资料，静态影像无论形成纸质资料还是电子存档都具有明显的便利性优势，接收到来自手环的蓝牙信号时，视频监控模组还可以记录考生的当前位置，确定考生是否存在漏跑少跑的情况。

收紧单元用于防止考生更换手环来实现替考代考作弊，佩戴之后只能收紧，监考人员只需核对考生和对应的手环编码，考生当面佩戴，直到考试结束都无法摘除，复位单元用于在考试结束时解除收紧单元以摘除考生手上的手环，摘除时收紧单元向数据处理模块传递停止考试信号。

所述收紧单元包括齿轮轴，所述壳体中转动安装有至少一个齿轮轴，所述齿轮轴轴向两端对称安装有齿盘，所述壳体上开设有用于表带进出壳体的安装孔，所述表带两侧至少一端长度方向上设有与所述齿盘配合的柔性齿条，所述齿轮轴上设有可换向棘轮，所述可换向棘轮包括棘轮主体和换向杆，所述棘轮主体上转动安装有用于控制啮合方向的换向杆，所述换向杆与棘轮主体之间安装有弹性件一，所述弹性件一用于按压换向杆使棘轮主体处于常态啮合的状态。齿盘与表带上的柔性齿条相互啮合形成齿轮齿条传动机构，可换向棘轮配合齿盘形成单向锁紧，即表带只能沿着安装孔进入壳体而无法沿着安装孔脱离壳体，以此防止考生更换手环来实现替考代考作弊。

所述复位单元包括穿透壳体的复位孔，所述复位孔中滑动安装有与换向杆配合的复位杆，所述壳体中设有与复位杆轴向运动相配合的点动开关，所述复位杆上设有触发点动开关和换向杆的凸出部，所述点动开关与换向杆同位于复位杆运动轴线的一个法向面上，所述换向杆远离棘轮主体的一端位于凸出部滑动扫略的空间上，所述点动开关与数据处理模块电性连接。复位杆沿着复位孔轴线滑入，直到凸出部接触换向杆，从而将换向杆远离棘轮主体的一端压入弹性件一蓄力方向，此时换向杆将棘轮主体解锁，棘轮主体处于脱离啮合状态，表带可以随意脱离壳体。棘轮主体解锁的同时，凸出部接触到点动开关，点动开关对数据处理模块传递开始考试或停止考试信号，进一步防止考生更换强行摘除更换手环来实现替考代考作弊。

所述收紧单元和复位单元可以采用电磁吸附的结构实现表带和壳体的固定，实现相同锁紧力的情况下需要增加更大的电池，设置更重的电磁铁，手环的尺寸和重量会大幅增加，不利于考生佩戴后进行中长跑考试。

所述复位杆轴向上开设有一级倒钩槽，所述壳体中设有与所述一级倒钩槽配合的一级弹簧锁扣，所述一级弹簧锁扣和一级倒钩槽锁紧位置位于换向杆被复位杆触发的位置，所述复位杆轴向上开设有二级倒钩槽，所述壳体中设有与所述二级倒钩槽配合的二级弹簧锁扣，所述二级弹簧锁扣和二级倒钩槽锁紧位置位于复位杆进深终点的位置，所述换向杆被复位杆触发的位置与复位杆进深终点的位置交错。一级弹簧锁扣和一级倒钩槽的锁紧配合，便于考试结束时考生直接摘除而不需要持续维持按压复位杆，进深终点的位置的弹簧锁扣和倒钩槽，可以避免考生在考试过程中跑动晃动而误触复位杆，可以进一步提高考生考试自主性减少对监考人员的依赖，进一步防作弊系统整体的运行稳定性和实用性。

所述表带上柔性齿条内凹于表带内圈表面且齿顶与表带表面平齐，可以降低柔性齿条被磨损程度，保持柔性齿条的可靠性，同时减少尖锐的齿部接触考生皮肤的概率，降低佩戴的不适感，所述柔性齿条为金属齿面且长度与壳体长度方向相同，金属齿面能进一步提高柔性齿条啮合的可靠程度和耐磨度，提高使用寿命，表带与壳体长度方向相同，能最大利用表带上柔性齿条的长度，从而能最大限度提高表带针对手腕粗细不同的考生的匹配度和适用性。

所述表带边缘设有贴合表带形状且连接两端所述柔性齿条齿面的金属连接带，所述金属连接带为记忆金属材料且内嵌于表带中，金属连接带能进一步提高表带的刚度使得表带更便于进出安装孔，记忆金属可以采用镍钛合金亦可采用其他如铜铝镍合金材料，所述壳体内设有与两个所述柔性齿条相配合的弹性触点，两个所述弹性触点与数据处理模块电性连接且用于启动关闭数据处理模块，金属连接带将两个金属齿面连成一个导体，配合两个所述弹性触点可构成一个回路从而实现启动关闭数据处理模块，金属连接带内嵌于表带中能降低人体皮肤和汗液对上述回路的电性干扰，同时提高金属连接带的抗腐蚀性能，提高防作弊系统的可靠程度。

所述复位杆位于表带外的一端杆体上设有圆台，所述圆台的小端面一侧面对壳体，所述复位孔的孔壁设有与圆台配合倒角，所述倒角面设有柔性片，所述复位杆位于进深终点的位置时圆台与倒角贴合，所述壳体内壁上滑动安装有与圆台配合的滑板，所述滑板面向表带一侧设有硅胶软垫，所述壳体内设有将滑板推离表带的弹性件二，复位杆位于进深终点的位置时推动滑板向表带一侧运动通过硅胶软垫以密封表带和安装孔之间的间隙，进一步防止汗水和杂质从复位孔进入壳体内影响啮合部件的运行。

所述滑板面对表带的一侧滑动安装有与表带卡合的锁紧齿，所述锁紧齿滑动方向为表带的进入壳体的方向，所述锁紧齿与滑板之间设有弹性件三，所述锁紧齿在表带进入壳体方向上的位移空间为柔性齿条的一个齿间距。所述活动式锁紧齿能在滑板向表带一侧运动通过硅胶软垫密封表带和安装孔之间的间隙时，锁止表带上的柔性齿条，防止考生考试过程因肢体运动幅度过大导致齿盘和柔性齿条脱离进而导致表带脱离考生。

本发明的有益效果为：

1、使用视频监控配合手环上进行自动单次计时的方式记录中长跑体育考试成绩，只需要少量监考人员核对考生和对应的手环编码是否一致，考生当监考人员的面进行佩戴，通过棘轮配合表带上设置齿条的单向固定方式，确保手环直到考试结束都无法由考生私自摘除，任何时候解除手环，手环均会发出停止考试的信号，实现手环与考生在考试期间的身份绑定，计时成绩会自动记录而无需监考人员人为记录，防止考生更换手环来实现替考代考作弊同时防止人为记录错误。

2、表带上设置齿轮齿条的结构可以在配合棘轮实现单向固定的前提下，还可作为针对手腕粗细的无级调节装置，不需要额外设置表带调节装置亦可实现壳体101和表带松紧程度调节，能最大限度提高表带针对手腕粗细不同的考生的匹配度和适用性，同时能降低整个手环部件的重量，降低手环结构对考生产生的不适，从而避免手环影响考生的正常发挥。

3、手环上的复位杆和复位孔的孔壁形成的锥形配合在实现复位孔密封的情况下，通过锥面运动推动滑板运动的原理，进而实现滑板完成表带和手环壳体之间的密封，防止汗水和杂质从复位孔进入壳体内影响啮合部件的运行，进一步提高防作弊系统的运行稳定性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明侧视图；

图3为图2的A-A剖切示意图；

图4为图3的D部放大图；

图5为图2的B-B剖切示意图；

图6为图5的F部放大图；

图7为图5的E部放大图；

图8为图2的C-C剖切示意图；

图9为表带截面剖切示意图；

图10为凸出部同时接触点动开关和换向杆时复位杆的位置状态图；

图11为复位杆位于进深终点的状态示意图。

图中：1、手环；101、壳体；102、数据处理模块；103、显示屏；104、齿轮轴；105、齿盘；106、安装孔；107、可换向棘轮；108、棘轮主体；109、换向杆；110、弹性件一；111、复位孔；112、复位杆；113、点动开关；114、凸出部；115、一级倒钩槽；116、一级弹簧锁扣；117、弹性触点；118、圆台；119、滑板；120、弹性件二；121、硅胶软垫；122、锁紧齿；123、弹性件三；124、二级倒钩槽；125、二级弹簧锁扣；2、表带；201、柔性齿条；202、金属连接带；203、齿形金属薄片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在具体设置中，视频监控模组围绕运动场在直道和弯道的连接处设置间隔100米均匀布设，100米是大部分蓝牙设备的信号范围，蓝牙信号之间可以互相不干涉不重叠，标准运动场内圈为400米，即一共设置四个，依次编号为A、B、C、D，每个视频监控模组均设有蓝牙通讯模组；手环1的壳体101材质选用ABS硬树脂材料，表带2采用TPU材质注塑成型，所述壳体101中设有与蓝牙通讯模组传递信号的数据处理模块102，壳体101上设置有用于显示接收信号的显示屏103，学生佩戴手环1后开始进行中长跑体育考试，途径视频监控模组时手环1上的数据处理模块102和蓝牙通讯模组进行通讯，作为标记打卡点，蓝牙通讯模组控制对应的视频监控模组进行拍照取证，同时手环1上的数据处理模块102进行时间记录，当手环1依次收到的A、B、C、D的信号时证明手环1携带者绕运动场跑动一圈，在此过程中，手环1的数据处理模块102可作为计时器依次记录和蓝牙通讯模组进行通讯，即使工作由手环1记录并在考试结束后通过有线或无线的数据传输方式，将中长跑体育考试的计时成绩自动传输给考试系统，此过程不需要监考人员手动计时记录，减少中长跑体育考试监考和成绩录入的工作量，降低人为干预成绩的风险，当信号顺序不一致或者漏缺某个信号时，如出现ABD或ABA等信号序列时，证明存在漏跑缺跑的作弊行为，此时监考人员可在后期核对成绩时人为介入，准确快速查找异常信号的考生和考试时间，以此校对存在作弊行为还是设备故障，无需花费大量时间查阅监控影像。

进一步，为防止考生在弯道处走弦长而不是弧长而获得少跑距离的作弊收益，除在直道和弯道的连接处设置间隔100米均匀布设视频监控模组外，还可以在两个弯道位置设置一个视频监控模组，依次编号为A、A1、B、C、C1、D，同时通过调整蓝牙的发射功率保持AB直线之间无法接收到A1信号，CD直线之间无法接收到C1信号。以标准400米运动场为例：弯道直径约72米，弯道弧长距离为113米，弦长距离为72米，差距41米，按1000米长跑及格时间4分33秒配速，可节约近11秒，而设置了A1和C1两个视频监控模组，弧长A-A1比弦长A-A1仅多了6.5米，单个弯道仅多个13米，按1000米长跑及格时间4分33秒配速，作弊收益仅为3.5秒左右，但作弊风险还是一致，大幅降低考生在弯道处走弦长而不是弧长的作弊收益，可以引导考生诚信考试，进一步防止作弊。

参照图1、图2、图3、图5和图8，在一些实施例中，壳体101内转动安装有两个齿轮轴104，每个齿轮轴104轴向两端均对称安装有齿盘105，所述壳体101两侧均开设有用于表带2进出壳体101的安装孔106，每个所述齿轮轴104上均设有可换向棘轮107，监考人员只需核对考生和对应的手环1编码，确认无误后，考生在监考人员确认下当面佩戴，将表带2的两端分别从壳体101两侧的安装孔106同时推入壳体101，此时金属齿面的柔性齿条201和内嵌于表带2中的金属连接带202形成一个完整连续的导体，配合安装在壳体101内的两个弹性触点117可构成一个电路回路，齿盘105和柔性齿条201在运动过程中一直处于啮合状态，因此电路能形成稳定回路，该电路回路启动数据处理模块102，显示屏103出现开机画面，进入考试准备阶段，随着表带2的持续推入，直至两侧表带2的柔性齿条201均啮合接触齿盘105，且两端表带2的柔性齿条201分别位于齿盘105的上下两端，从而实现齿盘105和两个柔性齿条201的运动联动，即两端表带2可以同步实现对手腕收紧或者松脱，由于可换向棘轮107配合齿盘105形成单向锁紧，即表带2只能沿着安装孔106进入壳体101而无法沿着安装孔106脱离壳体101，在考试过程中，强行拔出表带2，表带2与两个弹性触点117脱离接触，两个弹性触点117无法构成稳定回路，数据处理模块102关闭，数据处理模块102记录该异常数据，此时监考人员可在后期核对成绩时人为介入，准确快速查找异常信号的考生和考试时间，以此校对存在作弊行为还是设备故障，以此防止考生更换手环1来实现替考代考作弊。

在另一些实施方式中，可以将两个弹性触点117设成串联开关而非上述的导体开路方案，即表带2推入壳体101后，同时与两个弹性触点117接触，两个弹性触点117同时被触发即可启动数据处理模块102，显示屏103出现开机画面，进入考试准备阶段，此方案能避免考生运动产生汗水接触到表带2后导致电路无法形成稳定回路的问题，能一定程度提高防作弊系统的稳定性。但容易存在监考人员监管不到位时，考生用其他软胶类物质插入安装孔106接触两个弹性触点117二启动数据处理模块102。

参照图3和图11，待表带2推入壳体101至适合考生佩戴的松紧程度后，考生可自行进入任意一个数据处理模块102能接受到蓝牙通讯模组的区域，显示屏103可显示当前接收的信号情况，考生将复位杆112直接推入进深终点，由于此时数据处理模块102处于开机状态，复位杆112直接推入进深终点过程中，位于复位杆112上的凸出部114直接接触点动开关113，计时开始，正式进入考试。

参照图5、图7和图11，而当复位杆112推入进深终点的过程中，复位杆112上的圆台118配合倒角表面上的柔性片，柔性片可以采用硅胶、橡胶或高密度海绵等软质材质，进一步防止汗水和杂质从复位孔111进入壳体101，在圆台118进入倒角的过程，圆台118的锥面克服弹性件二120的阻力推动滑板119，滑板119向表带2一侧运动，滑板119配合硅胶软垫121将表带2和安装孔106之间的间隙密封，进一步防止汗水和杂质从安装孔106进入壳体101内影响啮合部件的运行。与此同时，滑板119上的锁紧齿122跟随滑板119向下运动，以锁止表带2上的柔性齿条201，防止考生考试过程因肢体运动幅度过大导致齿盘105和柔性齿条201脱离进而导致表带2脱离考生，锁紧齿122在表带2的进入壳体101的方向上的位移空间为柔性齿条201的一个齿间距，弹性件三123可以给柔性齿条201和锁紧齿122的水平方向上增加避让性，可以提高锁紧齿122和柔性齿条201的啮合度。

由于二级弹簧锁扣125和二级倒钩槽124锁紧位置位于复位杆112进深终点的位置，二级弹簧锁扣125和二级倒钩槽124的锁紧力，能提高柔性齿条201和锁紧齿122的锁紧效果，进一步的，能降低棘轮主体108的啮合力，延长棘轮主体108的寿命。

进一步的，考生考试跑完对应的距离时，考生可以自行拔出复位杆112，参照图3，以实现计时终止，具体操作为，将复位杆112从壳体101中拉出，此时二级弹簧锁扣125和二级倒钩槽124脱离锁紧状态，进一步地将复位杆112从壳体101中拉出至一级弹簧锁扣116和一级倒钩槽115的锁紧位置，此时凸出部114接触到点动开关113，此时停止计时，考试结束，此时凸出部114接触换向杆109，将换向杆109远离棘轮主体108的一端压入弹性件一110蓄力方向，弹性件一110可以设置为扭簧，弹性件一110也可以设置为设置在棘轮主体108上与换向杆109垂直指向的弹簧，此时换向杆109将棘轮主体108解锁，参照图10，棘轮主体108与齿轮轴104处于脱离啮合状态，表带2可以随意脱离壳体101，将表带2脱离壳体101的过程，表带2与两个弹性触点117脱离接触，两个弹性触点117无法构成稳定回路，此时数据处理模块102不再接受蓝牙通讯模组的信号，以避免计时数据受到干扰，同时数据处理模块102向考试系统发送该考生的计时成绩，至此考试结束。

在一些实现方式中，柔性齿条201和表带2一体注塑成型，金属连接带202作为植入式骨架一体成型，具体工艺可参照汽车轮胎植入钢丝的方法，还可以采取贴片热压的工艺将金属连接带202植入表带2中，在柔性齿条201和表带2一体注塑成型后，将和表带2上柔性齿条201相贴合的齿形金属薄片203粘接或者铆接至柔性齿条201上，使用粘接工艺时需将齿形金属薄片203和金属连接带202通过导电胶水粘连，使用铆接工艺时需使用导电性优异的铜质铆钉或者铝制铆钉需将齿形金属薄片203和金属连接带202紧固连接。

在一些实现方式中，为防止复位杆112发生轴向转动而导致二级倒钩槽124无法配合二级弹簧锁扣125进行锁止或者一级倒钩槽115配合的一级弹簧锁扣116进行锁止，可将复位杆112制成U形结构，防止复位杆112发生轴向转动导致无法准确锁止。

参考图3、图10和图11，在一些实现方式中，齿轮轴104可相对于壳体101转动，在齿轮轴104上的两个齿盘105之间安装中间齿，在中间齿的位置上啮合安装可换向棘轮107，所述可换向棘轮107的换向杆109在弹性件一110的作用下，垂直布设于复位杆112轴线。

参照图8，在一些实现方式中，壳体101内转动安装有两个齿轮轴104的情况，每个齿轮轴104轴向两端均对称安装有齿盘105，所述壳体101两侧均开设有用于表带2进出壳体101的安装孔106，且两端表带2的柔性齿条201分别位于齿盘105的上下两端，实现齿盘105和每端表带2上的两个柔性齿条201的运动联动，因此可以只在其中一个齿轮轴104上设置可换向棘轮107，利用两个出轮轴的齿盘105和表带2的柔性齿条201组成的关联机构亦可实现一个棘轮单向啮合两个齿轮轴104的效果，减少一个棘轮可以降低设备制造成本和重量，但是会降低齿轮齿条啮合运动的效果，相比之下，更适合跑动激烈程度相对更低的女性考生。进一步的，可以将表带2的一端铰接在壳体101上作为固定端，另一端表带2为可自由进出壳体101的活动段，可进一步降低啮合结构的零件数量，可进一步降低可以降低设备制造成本和重量，但是对于手腕粗细的调整量会降低，更适合体型差距较小的体育院校考生或者军事院校考生。

参照图5，在一些实现方式中，二级倒钩槽124和二级弹簧锁扣125之间或者一级倒钩槽115和一级弹簧锁扣116之间，参照图6，可通过金属滚珠配合弹簧结构实现二级弹簧锁扣125或一级弹簧锁扣116，二级倒钩槽124或一级倒钩槽115可通过在复位杆112上开设与金属滚珠配合的半球形凹槽得以实现，进一步的，在复位杆112突出壳体101的杆体结构上绘制刻度，可以引导考生确认复位杆112当前的位置，以便快速实现表带2的解除。在一些实现方式中，可以取消二级弹簧锁扣125或一级弹簧锁扣116，只设置一个弹簧锁扣对应两个倒钩槽，虽能减少设备零部件，但是对应的锁紧力会下降。

在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例/实施方式的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例/实施方式的各种可能的组合方式不再另行说明。