基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄭煒楠，于兆一

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)技術(shù)的不斷發(fā)展，在線考試系統(tǒng)作為一種考試軟件，逐漸從最初的興起，發(fā)展到現(xiàn)階段的廣泛應(yīng)用，各個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越多地引進(jìn)了在線考試系統(tǒng)。在線考試系統(tǒng)通過(guò)軟件，模擬考試的操作流程，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，登錄考試系統(tǒng)，在線答題、練習(xí)、查看考試分?jǐn)?shù)等，通過(guò)連接電子版考試服務(wù)器的互聯(lián)網(wǎng)，在計(jì)算機(jī)上完成考試作答等一系列流程［1］。由于企業(yè)發(fā)展需求不同，在線考試系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)也不同［2］。在線考試系統(tǒng)與傳統(tǒng)的考試方式存在一定的差異，兩種考試形式具有互補(bǔ)性，在線考試系統(tǒng)能夠?qū)ξ覈?guó)既有的教育進(jìn)行一定程度地補(bǔ)充［3］。在線考試系統(tǒng)的業(yè)務(wù)耦合性較強(qiáng)，系統(tǒng)的核心功能是考試管理［4］。傳統(tǒng)的考試方式在時(shí)間和地點(diǎn)方面存在一定的限制性，在線考試系統(tǒng)能夠滿足任何時(shí)間、地點(diǎn)都能考試的需求。在線考試系統(tǒng)對(duì)平臺(tái)的穩(wěn)定性要求較高，需要保證考試資料下載的流暢度，并在登入、退出系統(tǒng)時(shí)保證用戶的信息安全。

電網(wǎng)調(diào)度工作處于高速發(fā)展期，對(duì)于電網(wǎng)操作的難度大幅度提升，擔(dān)負(fù)了電網(wǎng)安全保護(hù)與穩(wěn)定供電的重任，因此，對(duì)電網(wǎng)調(diào)度工作人員的考核十分嚴(yán)格?；诖?，本文提出了基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)設(shè)計(jì)，全方位地對(duì)電網(wǎng)調(diào)度人員進(jìn)行考核，通過(guò)系統(tǒng)掌握各個(gè)工作人員的業(yè)務(wù)水平，及時(shí)進(jìn)行培訓(xùn)與改進(jìn)。

1 基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)總架構(gòu)

建立電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)，通過(guò)在線平臺(tái)進(jìn)行管理，可以有效提升業(yè)務(wù)教學(xué)的管理效率以及教學(xué)的質(zhì)量，將學(xué)生的業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)情況實(shí)時(shí)反饋給教師，便于教師進(jìn)行培訓(xùn)課程的安排。由此，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)教學(xué)的信息化，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。借由此系統(tǒng)，教師和學(xué)生均可以實(shí)現(xiàn)考試科目選擇、成績(jī)查詢、即時(shí)通信等功能。

云計(jì)算技術(shù)是利用分布式處理技術(shù)處理海量數(shù)據(jù)，利用網(wǎng)絡(luò)及瀏覽器等對(duì)虛擬數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)等，將結(jié)果傳輸給用戶實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)。云平臺(tái)是利用云計(jì)算技術(shù)，通過(guò)將大量的計(jì)算過(guò)程進(jìn)行解構(gòu)重分配。用戶可以根據(jù)自身的需求，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)等方式，進(jìn)而得到快捷的服務(wù)。為檢驗(yàn)電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)培訓(xùn)的成果，引入云平臺(tái)的理論，構(gòu)建基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分為3層，分別為平臺(tái)服務(wù)層、考試管理層和基礎(chǔ)設(shè)施層。該系統(tǒng)利用私有云/共有云的模式，通過(guò)平臺(tái)服務(wù)層和基礎(chǔ)設(shè)施層，將海量數(shù)據(jù)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行分配。教師和學(xué)生通過(guò)平臺(tái)服務(wù)層發(fā)出應(yīng)用指令后，通過(guò)考試管理層處理服務(wù)請(qǐng)求，利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)挖掘數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的存儲(chǔ)資源，然后將信息推送至前臺(tái)界面顯示。為降低基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)的整體資金投入，減少設(shè)備的應(yīng)用及資源維護(hù)壓力，引入了多用戶連接方式。當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)在線使用系統(tǒng)并發(fā)出應(yīng)用服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)將應(yīng)用需求發(fā)布給服務(wù)器，鏈接向同一個(gè)應(yīng)用資源，用戶即可通過(guò)較小的代價(jià)與其他用戶共享資源，從而減少計(jì)算處理空間，降低響應(yīng)耗時(shí)。同時(shí)，系統(tǒng)還引入中間調(diào)度層技術(shù)，通過(guò)將用戶分為不同數(shù)量的組別，并鏈接向不同的應(yīng)用資源，多個(gè)應(yīng)用資源同時(shí)運(yùn)行，大大減少了系統(tǒng)的響應(yīng)壓力。

2 基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 云平臺(tái)部署

考慮電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)面對(duì)大量用戶同時(shí)訪問(wèn)的壓力，將系統(tǒng)的瀏覽服務(wù)器連接到考試管理層的私有云。當(dāng)并發(fā)用戶較低時(shí)，虛擬資源空間減少，避免資源浪費(fèi)。當(dāng)并發(fā)用戶較多時(shí)，虛擬資源空間擴(kuò)展，避免資源不足。

通過(guò)主負(fù)載均衡器和從負(fù)載均衡器調(diào)度用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求，使服務(wù)器的資源均衡。增加調(diào)度控制服務(wù)器監(jiān)控虛擬機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器等的運(yùn)行情況，并對(duì)云平臺(tái)的虛擬資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以滿足低/高并發(fā)用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求。對(duì)于虛擬機(jī)，采用紅帽系統(tǒng)的RHEV PowerShell API監(jiān)控內(nèi)存、磁盤、CPU等運(yùn)行參數(shù)。對(duì)于本地服務(wù)器，采用Nagios網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控內(nèi)存、磁盤、CPU等運(yùn)行參數(shù)。對(duì)于Web應(yīng)用，采用MyARM軟件監(jiān)控訪問(wèn)響應(yīng)時(shí)間、流量數(shù)據(jù)等。

2.2 本地硬件設(shè)備部署

基于云平臺(tái)的在線考試系統(tǒng)，在一定程度上來(lái)說(shuō)部分系統(tǒng)功能屬于管理類系統(tǒng)，在電網(wǎng)的安全區(qū)域內(nèi)，采用Browser硬件運(yùn)行模式。本文設(shè)計(jì)的基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)包括3臺(tái)服務(wù)器，分別負(fù)責(zé)多媒體文件的處理存放、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、運(yùn)行Web應(yīng)用。選取4臺(tái)內(nèi)部CPU數(shù)量為2的登錄虛擬機(jī)，保證其負(fù)載量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，保證承載4 500人的考試需求，CPU的內(nèi)存控制在35%~75%。選取65 MB以上的網(wǎng)絡(luò)帶寬、磁盤陣列具有定時(shí)刪除的功能，空間內(nèi)存保證在100 G以上，能夠滿足考試擴(kuò)展的需求。

3 基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 構(gòu)建考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

基于云平臺(tái)的在線考試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)分析，主要圍繞管理員、學(xué)員與教師3種用戶。各個(gè)用戶所需的系統(tǒng)服務(wù)模式不同。管理員的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括對(duì)教師和學(xué)員日常教學(xué)與考試功能的管理及維修，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)的考試內(nèi)容故障等問(wèn)題，管理員的系統(tǒng)控制界面能夠及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與處理。管理員的數(shù)據(jù)庫(kù)需要掌握教師的教學(xué)情況與教學(xué)質(zhì)量，實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)教學(xué)數(shù)據(jù)，通過(guò)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)教師的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，為教務(wù)管理人員的監(jiān)督和評(píng)估提供幫助。教師對(duì)于控制界面的需求主要體現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)置的操作，通過(guò)在線考試系統(tǒng)，下發(fā)考試課程及講解內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)的顯示界面，及時(shí)解答學(xué)員的各類問(wèn)題。學(xué)員所需的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要具有各項(xiàng)課件內(nèi)容與作業(yè)等，能夠?qū)⒆约旱膯?wèn)題通過(guò)系統(tǒng)傳輸給教師。

3.2 建立云平臺(tái)電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)工作流模型

為了使得系統(tǒng)中復(fù)雜的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)考試更加便捷，本研究將電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)工作流的引擎進(jìn)行優(yōu)化，建立可管理的云平臺(tái)工作流模型。

確定云平臺(tái)在線考試的內(nèi)容實(shí)施，在電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)工作流的第一階段，對(duì)云平臺(tái)模型進(jìn)行參數(shù)屬性的設(shè)置。在系統(tǒng)中，本設(shè)計(jì)將JPBM加入U(xiǎn)ML的狀態(tài)圖，使云平臺(tái)工作流模型具有固定的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)考試的實(shí)際需求，采用元素組合描述考試工作流程。

根據(jù)圖1可知，在電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)工作流模型中，系統(tǒng)啟動(dòng)后，成立電網(wǎng)調(diào)度模塊，制定調(diào)度業(yè)務(wù)計(jì)劃，通過(guò)調(diào)度考試計(jì)劃審核后，進(jìn)入考試內(nèi)容實(shí)施，最終判定考試結(jié)果，完成工作流模型的建立操作。在模型的節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置中，根據(jù)用戶需要，填寫對(duì)應(yīng)的考試計(jì)劃表，指定系統(tǒng)任務(wù)的執(zhí)行人與審核人。基于云平臺(tái)生成的流程圖文件，將抽象的系統(tǒng)程序轉(zhuǎn)化為過(guò)程模型圖，對(duì)在線考試工作流的進(jìn)度進(jìn)行有效監(jiān)控。

圖1 電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)工作流系統(tǒng)運(yùn)行流程

3.3 設(shè)置考試管理功能

基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)，包括考試內(nèi)容的在線編制、在線考試計(jì)劃的制定、電網(wǎng)調(diào)度考試人員與電網(wǎng)調(diào)度閱卷人員的指定。系統(tǒng)的性能設(shè)置依據(jù)主要包括在線監(jiān)考與考試成績(jī)的管理功能。

針對(duì)與傳統(tǒng)考試要求的不同，系統(tǒng)的出題方式也要相應(yīng)地進(jìn)行改變?？荚噧?nèi)容的編制由具有管理員權(quán)限的用戶完成，新建試卷時(shí)，將試題按照難度區(qū)分類別，分別建立子數(shù)據(jù)庫(kù)，從不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取考試題目，允許管理員對(duì)試卷的考試內(nèi)容及考試時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。管理員界面可以創(chuàng)建考試，將試卷分發(fā)給各考生，考試時(shí)間截止時(shí)關(guān)閉考試，并在考生提交試卷答案后自動(dòng)判卷，給出考試成績(jī)?？忌缑?，在考試開始時(shí)，考生需使用身份證號(hào)碼登錄考試系統(tǒng)。成功登錄后，系統(tǒng)的顯示頁(yè)面會(huì)出現(xiàn)考試內(nèi)容與考生的各項(xiàng)信息。在考試開始與結(jié)束前，系統(tǒng)會(huì)提示考生時(shí)間?？荚嚱Y(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存試卷答案并提交。提交成功后，經(jīng)過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)答案進(jìn)行比對(duì)，系統(tǒng)確定考試成績(jī)。

在線監(jiān)考的功能設(shè)置，要考慮考試中的突發(fā)事件，進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如重新答題、強(qiáng)制結(jié)束考試等。云平臺(tái)的考試系統(tǒng)對(duì)于成績(jī)管理，需要具有存儲(chǔ)性，將用戶的考試成績(jī)以Excel表格的形式實(shí)時(shí)導(dǎo)出，保證成績(jī)數(shù)據(jù)管理的安全性。

考試成績(jī)確定后，可以選擇分析功能，以所有考生信息及考試成績(jī)?yōu)閿?shù)據(jù)集，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘輸出正確題目數(shù)量和錯(cuò)誤題目數(shù)量及相應(yīng)的百分率，并據(jù)此自動(dòng)生成餅狀圖、柱狀圖等，并可以與歷史考試成績(jī)相比較，確定考生的知識(shí)水平提升情況，便于教師進(jìn)行課程改進(jìn)。

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 測(cè)試準(zhǔn)備

為了驗(yàn)證本文提出的基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行了如下測(cè)試。測(cè)試采用SQL Server服務(wù)模式，服務(wù)器選取Visual Studio，瀏覽器選取IE運(yùn)行模式。依據(jù)IIS應(yīng)用原理，將考試系統(tǒng)的起始頁(yè)輸入IE瀏覽器的地址欄位置。對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)與用戶的需求。

4.2 測(cè)試結(jié)果

為驗(yàn)證本文提出的基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的并發(fā)量進(jìn)行測(cè)試。選擇某電網(wǎng)企業(yè)從事電網(wǎng)調(diào)度工作人員的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測(cè)試。該企業(yè)當(dāng)前從事電網(wǎng)調(diào)度工作人員有270名，按照全部員工同時(shí)進(jìn)行在線考試的情況下，對(duì)本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行并發(fā)量的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)并發(fā)量測(cè)試結(jié)果

通過(guò)圖2可以看出，隨著考試人數(shù)的不斷增加，基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)的穩(wěn)定性呈下降趨勢(shì)，但是依舊始終保持在95%以上，說(shuō)明在并發(fā)量較大情況下，該系統(tǒng)能夠具有較好的穩(wěn)定性，可以滿足電力企業(yè)電網(wǎng)調(diào)度工作人員同時(shí)在線考試的需求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出的基于云平臺(tái)的電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)在線考試系統(tǒng)，在云平臺(tái)模式的推動(dòng)下，將考試系統(tǒng)與平臺(tái)技術(shù)服務(wù)相結(jié)合，形成了行業(yè)共贏的機(jī)制。在線考試系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┤轿坏姆?wù)，加快電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)的考查效率。