基于SAE技術(shù)的電力安全培訓(xùn)微系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

李帥華，張福東，任素龍，馮旭陽

（1.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021；2.華北電力大學(xué)，河北 保定 071003）

1 概述

員工的專業(yè)技能以及安全意識是企業(yè)推行安全生產(chǎn)的重要前提，目前通常采取定期授課加考試的模式進(jìn)行安全培訓(xùn)，這種培訓(xùn)方式單調(diào)，缺乏靈活性，往往會流于形式，學(xué)員積極性也不高，對安全意識、專業(yè)技能及企業(yè)規(guī)章的理解無法達(dá)到相應(yīng)的要求，培訓(xùn)效果不夠理想。

隨著移動通信產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，智能手機(jī)的使用量大幅增加，微信作為一種新的信息傳播方式，幾乎在瞬息之間就成為用戶群體最大的移動端即時通信方式［1］。在此基礎(chǔ)上推出的公眾平臺是每一個賬號所有者進(jìn)行品牌推廣、減少運(yùn)營成本、提高影響力、與用戶相互交流及提供服務(wù)的平臺。

因此，提出一種利用微信公眾平臺，通過其開發(fā)模式與新浪云計(jì)算平臺（Sina App Engine，簡稱SAE）建立資源連接，通過消息、事件、菜單等交互方式為企業(yè)員工提供隨時隨地的安全知識培訓(xùn)服務(wù)，從而更好的達(dá)到提高技術(shù)人員的專業(yè)知識以及安全意識，宣傳企業(yè)文化、傳播企業(yè)品牌、開展公益服務(wù)，體現(xiàn)企業(yè)的社會責(zé)任等目的。同時，培訓(xùn)員工也可以通過平臺向企業(yè)反饋培訓(xùn)效果、意見或建議，達(dá)到良好的互動溝通。

2 SAE概況

2.1 SAE簡介

SAE是由新浪公司開發(fā)和運(yùn)營的開放云計(jì)算平臺的核心組成部分，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在開發(fā)運(yùn)維上的無縫整合，為App開發(fā)者提供穩(wěn)定、快捷、透明、可控的服務(wù)化平臺，并且減少開發(fā)者的開發(fā)和維護(hù)成本。

SAE作為國內(nèi)的公有云計(jì)算，以PHP 作為首選的支持語言，Web 開發(fā)者可以在Linux／Mac／Windows上通過SVN、SDK 或者Web版在線代碼編輯器進(jìn)行開發(fā)、部署、調(diào)試；SAE 同時提供了一系列分布式計(jì)算、存儲服務(wù)供開發(fā)者使用，包括分布式文件存儲、分布式數(shù)據(jù)庫集群、分布式緩存、分布式定時服務(wù)等。另外，作為典型的云計(jì)算，SAE 采用“所付即所用，所付僅所用”的計(jì)費(fèi)理念，通過日志和統(tǒng)計(jì)中心精確的計(jì)算每個應(yīng)用的資源消耗（包括CPU、內(nèi)存、磁盤等）。

2.2 SAE整體構(gòu)架

SAE的構(gòu)架采用分層設(shè)計(jì)，從上至下分別為反向代理層、路由邏輯層、Web 計(jì)算服務(wù)池。而從Web計(jì)算服務(wù)層延伸出SAE 附屬的分布式計(jì)算型服務(wù)和分布式存儲型服務(wù)，具體又分成同步計(jì)算型服務(wù)、異步計(jì)算型服務(wù)、持久化存儲服務(wù)、非持久化存儲服務(wù)。各種服務(wù)統(tǒng)一向日志和統(tǒng)計(jì)中心匯報(bào)。SAE整體構(gòu)架見圖1。

圖1 SAE整體構(gòu)架

7層反向代理層：HTTP反向代理在最外層，負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶的HTTP 請求，分析請求，并轉(zhuǎn)發(fā)到Web服務(wù)池上，提供負(fù)載均衡、健康檢查等功能。

路由邏輯層：邏輯層負(fù)責(zé)根據(jù)請求的唯一標(biāo)識，快速的映射到相應(yīng)的Web服務(wù)池，并映射到相應(yīng)的硬件路徑。如果發(fā)現(xiàn)映射關(guān)系不存在或者錯誤，則給出相應(yīng)的錯誤提示。

Web服務(wù)池：由一些不同特性的Web 服務(wù)池組成。每個Web 服務(wù)池實(shí)際是由一組Apache（PHP）組成的，這些池按照不同的SLA 提供不同級別的服務(wù)。每個Web 服務(wù)進(jìn)程實(shí)際處理用戶的HTTP請求，進(jìn)程運(yùn)行在HTTP服務(wù)沙盒內(nèi)，同時還內(nèi)嵌同樣運(yùn)行在SAE 沙盒內(nèi)的PHP 解析引擎。用戶的代碼最終通過接口調(diào)用各種服務(wù)。

日志和統(tǒng)計(jì)中心：負(fù)責(zé)對用戶所使用的所有服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和資源計(jì)費(fèi)，并設(shè)定分鐘配額，來判定是否有非正常的使用。分鐘配額描述了資源消耗的速度，當(dāng)資源消耗的速度到達(dá)一個預(yù)警閾值時，SAE通知系統(tǒng)會提前向用戶發(fā)出一個警告，提醒用戶應(yīng)用在某個服務(wù)上的使用可能存在問題，需要介入關(guān)注或處理，配額系統(tǒng)是SAE用來保證整個平臺穩(wěn)定的措施之一；日志中心負(fù)責(zé)將用戶所有服務(wù)的日志匯總并備份，并提供檢索查詢服務(wù)。

3 安全培訓(xùn)微系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

安全培訓(xùn)微系統(tǒng)是一個Web交互軟件，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，應(yīng)具有友好的用戶界面和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。PHP 是目前最常見生成動態(tài)網(wǎng)頁的工具，也是一種易于使用的Web服務(wù)器端腳本描述語言。其語法融合了Unix Shell、C、C＋＋、Java、Perl以及PHP自己的特性，規(guī)則簡單，開發(fā)效率高。

與其他的大型數(shù)據(jù)庫（例如Oracle、DB2、SQL Server等）相比，MySQL 是一種開源的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，增加了操作速度并提高了靈活性。所使用的SQL語言是用于訪問數(shù)據(jù)庫的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語言，并且體積小、速度快、總體擁有成本低［2］。

基于以上分析，本系統(tǒng)采用PHP 語言開發(fā)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫采用MySQL。

3.1 系統(tǒng)功能

該微系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)關(guān)注，安全知識培訓(xùn)模塊，意見建議反饋模塊，各類消息發(fā)布模塊，生活信息查詢模塊五部分組成。各模塊的功能分別說明如下。

a.系統(tǒng)服務(wù)關(guān)注，員工可以在任何地點(diǎn)和時間通過互聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)進(jìn)行溝通。該模塊能鑒別關(guān)注的用戶是否為有效用戶以及該用戶的權(quán)限。當(dāng)關(guān)注成功后，就從數(shù)據(jù)庫中的用戶登錄表中讀出已記載了的有效用戶名、用戶密碼以及用戶權(quán)限。

b.安全知識培訓(xùn)模塊，包括安全知識和專業(yè)技能培訓(xùn)，并進(jìn)行在線答題等趣味學(xué)習(xí)。該模塊共有4個功能：選擇科目、題庫設(shè)置、題型設(shè)置、試題錄入，該模塊是整個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，可以設(shè)置科目、課程、章節(jié)、知識點(diǎn)。整個結(jié)構(gòu)采用樹形結(jié)構(gòu)，不同的科目對應(yīng)不同的樹，科目是一棵樹的主干，課程名是主干上的分支，章節(jié)是二級分支，知識點(diǎn)是樹葉。

c.意見建議反饋模塊，員工可以向企業(yè)反饋培訓(xùn)效果、意見或建議，達(dá)到良好的互動。各類消息發(fā)布模塊，宣傳企業(yè)文化、傳播企業(yè)品牌、開展公益服務(wù)，體現(xiàn)企業(yè)的社會責(zé)任。生活信息查詢模塊，包括火車、飛機(jī)、實(shí)時路況、違章情況的交通信息，城市天氣天氣預(yù)報(bào)等。后臺的管理員維護(hù)包括：修改密碼、增加用戶、權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)數(shù)據(jù)、題庫導(dǎo)入導(dǎo)出、數(shù)據(jù)壓縮等功能，詳細(xì)設(shè)計(jì)不再贅述。實(shí)現(xiàn)功能的部分設(shè)計(jì)代碼如下：

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)安全知識和專業(yè)技能的培訓(xùn)，并進(jìn)行在線答題等趣味學(xué)習(xí)，該微系統(tǒng)需要一個可更新數(shù)據(jù)庫，存放安全知識問答的問題以及答案、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)信息。為降低網(wǎng)站總體成本，該微系統(tǒng)選擇MySQL作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。

3.2.1 字段

安全知識培訓(xùn)模塊是整個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，系統(tǒng)各功能的實(shí)現(xiàn)均通過對數(shù)據(jù)庫中內(nèi)容進(jìn)行操作。安全知識培訓(xùn)主要由不同試題組成的試題表和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等信息構(gòu)成，試題表中每條數(shù)據(jù)至少包含以下字段［3］：

a.試題ID：（INT 類型）是區(qū)別不同試題的標(biāo)志，試題的具體內(nèi)容、答案等內(nèi)容均通過試題ID 進(jìn)行關(guān)聯(lián)，方便系統(tǒng)對每條信息操作。

b.試題類型：（VARCHAR 類型）包含選擇題、填空題、判斷題和簡答題等多種題型。

c.試題內(nèi)容：（VARCHAR 類型）是每條數(shù)據(jù)信息的主要部分，存儲了該條試題的具體內(nèi)容。

d.試題答案：（VARCHAR 類型）存儲相應(yīng)試題的答案，方便用戶檢驗(yàn)測試結(jié)果。

e.答案分析：（VARCHAR 類型）對該試題進(jìn)行分析，包含試題難度分析、常見的錯誤答案及其原因等，幫助增強(qiáng)用戶對這些內(nèi)容的理解和記憶。

f.知識點(diǎn)及關(guān)鍵詞：（VARCHAR 類型）存儲試題所述科目的相關(guān)章節(jié)，幫助用戶對相關(guān)內(nèi)容的掌握，同時關(guān)鍵詞幫助系統(tǒng)對類似知識點(diǎn)進(jìn)行檢索。

g.試題難度：（VARCHAR 類型）將試題難度分為易、較易、中、較難、難五個等級，用以對試題難易程度進(jìn)行劃分。

h.最后修改時間：（VARCHAR 類型）存儲該條數(shù)據(jù)信息的最后修改時間，方便數(shù)據(jù)不斷更新。

3.2.2 特點(diǎn)

數(shù)據(jù)庫除存儲安全知識試題表外，安全工作相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是數(shù)據(jù)庫的重要組成部分，通過關(guān)鍵字查詢，用戶可以隨時隨地快速查詢相關(guān)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如危險源及其操作標(biāo)準(zhǔn)查詢、保證安全的組織和技術(shù)措施、設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)、檢修注意事項(xiàng)以及兩票系統(tǒng)操作規(guī)范等。

基于上述數(shù)據(jù)庫內(nèi)容設(shè)計(jì)，該微系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫具有如下特點(diǎn)：

a.分類詳細(xì)。由于電力系統(tǒng)中部門眾多，不同部門所應(yīng)掌握的學(xué)習(xí)內(nèi)容、操作規(guī)程也有較大差別。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容根據(jù)專業(yè)、部門不同，按照不同關(guān)鍵字將試題及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)既能考察基礎(chǔ)安全知識操作，也能兼顧專業(yè)相關(guān)知識，方便準(zhǔn)確查詢［4］。

b.內(nèi)容科學(xué)。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容均由專業(yè)人員編制并輸入，確保了科學(xué)性無爭議，試題答案唯一確定，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完整統(tǒng)一。經(jīng)過嚴(yán)格篩選，確保內(nèi)容符合安全教育培訓(xùn)要求，能夠按專業(yè)分類。

c.信息準(zhǔn)確。安全培訓(xùn)所包含的知識點(diǎn)表述精確，關(guān)鍵字分類準(zhǔn)確。為避免試題、標(biāo)準(zhǔn)編寫指標(biāo)受個人經(jīng)驗(yàn)影響，在編寫內(nèi)容時，首先制定一個較詳細(xì)的規(guī)范，以確定各知識層次、難度等，保證知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)信息基本準(zhǔn)確。

3.3 難點(diǎn)和需解決的主要問題

由于試卷是由數(shù)據(jù)庫中試題表隨機(jī)抽取組成，則隨機(jī)抽取試題的過程是該微系統(tǒng)構(gòu)成的主要難點(diǎn)。試卷考察要求試題內(nèi)容不能重復(fù)，考察知識點(diǎn)不能重復(fù)，同時難易程度適中，因此隨機(jī)抽題的過程中主要避免這3個問題。

a.避免試題內(nèi)容重復(fù)。在上述數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中試題表主要字段中包含了試題ID，通過試題ID 作為區(qū)分每道試題的標(biāo)志，通過一個邏輯判斷模塊，對已經(jīng)被抽取過的試題ID 進(jìn)行存儲記憶，每當(dāng)抽取一題時，這個模塊都要與存儲記憶的內(nèi)容進(jìn)行比對，若發(fā)現(xiàn)是已經(jīng)被用過的試題，就重新生成抽題代碼，如此反復(fù)循環(huán)直到隨機(jī)抽取到需要的試題數(shù)量為止。

b.避免知識點(diǎn)重復(fù)。系統(tǒng)通過對知識點(diǎn)關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，在隨機(jī)抽取試題之前首先確定該試卷考察的所有知識點(diǎn)，對試題進(jìn)行初步篩選，再從相應(yīng)知識點(diǎn)中抽取試題，確保每個知識點(diǎn)只考察一道試題。

c.確保難易程度適中。根據(jù)試題表中試題難度字段對試題難易程度進(jìn)行劃分，系統(tǒng)在隨機(jī)抽取試題完成后對試卷難度進(jìn)行自動評估，并根據(jù)評估結(jié)果對試卷部分試題進(jìn)行修改，重新在對應(yīng)知識點(diǎn)抽取試題，直至試卷整體難易適中。

4 應(yīng)用情況及效果

該微系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)是在增強(qiáng)職工安全意識方面的有益嘗試，目前已有員工加入平臺，并且每天發(fā)送公司企業(yè)文化“統(tǒng)一價值理念”、“統(tǒng)一發(fā)展戰(zhàn)略”、安全知識問答、在線考試、實(shí)時路況等信息。今后，還將發(fā)布安全培訓(xùn)簡報(bào)、培訓(xùn)信息等內(nèi)容，更好地為員工培訓(xùn)和學(xué)習(xí)提供貼心服務(wù)。在實(shí)際使用中還將根據(jù)使用者提出的建議，不斷完善，以其發(fā)揮更好的作用。

圖2為微系統(tǒng)Web服務(wù)的導(dǎo)航頁，通過發(fā)送“石家莊”即可查詢當(dāng)天以及未來3天石家莊的天氣情況；通過消息窗口可以查看或收到各類消息，包括安全文化知識、社會公益服務(wù)以及企業(yè)信息動態(tài)；發(fā)送“答題”，即可進(jìn)入電力安全規(guī)程在線答題功能，提高技術(shù)人員的專業(yè)知識以及安全意識［5］，相關(guān)頁面見圖3。

5 結(jié)束語

圖2 Web服務(wù)的導(dǎo)航頁

圖3 電力安全規(guī)程在線答題

基于SAE的電力安全培訓(xùn)微系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)的SAE云服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)了電力安全知識的培訓(xùn)管理。在軟件的設(shè)計(jì)中充分考慮了PHP與MySQL的易移植、高效率等優(yōu)點(diǎn)，集中使用了微信平臺的開發(fā)接口，使系統(tǒng)從開發(fā)效率和運(yùn)行效率上都有較大的提升。測試結(jié)果表明，本應(yīng)用程序通過消息、事件、菜單等交互方式較好的實(shí)現(xiàn)了電力安全知識的培訓(xùn)功能，包括學(xué)習(xí)、考試、查詢、信息發(fā)布等，從而更好的達(dá)到提高技術(shù)人員的專業(yè)知識以及安全意識，宣傳企業(yè)文化、傳播企業(yè)品牌、開展公益服務(wù)，體現(xiàn)企業(yè)的社會責(zé)任等目的。

［1］方倍工作室.微信公眾平臺開發(fā)最佳實(shí)踐［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［2］Paul DuBois.MySQL技術(shù)內(nèi)幕［M］.4版.北京：人民郵電出版社，2011.

［3］楊險峰.電業(yè)安全工作規(guī)程考試系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用［J］.中國電力教育，2009（12）：239－240.

［4］李 微.電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用［J］.河北電力技術(shù)，2008，27（2）：18－21.

［5］GB 26860－2011，電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分［S］.