機車乘務員在線考試系統的設計與實現

嚴志武

（北京鐵路局 唐山機務段，唐山 063000）

機車乘務員在機務段運輸生產中的扮演著至關重要的角色，一支業務素質扎實的乘務員隊伍是安全生產的有力保證，機務段長期把提高乘務員的安全行車能力做為培訓工作的重中之重，在創新培訓形式、提高培訓效果方面不斷進行探索與實踐。為此，為提高機車乘務員技術業務能力，應用計算機軟件與數據庫技術，開發機車乘務員在線考試系統，實現機車乘務員在出勤調度室、候班室、車間班組通過觸摸屏完成考試，試卷生成、閱卷評分、統計查詢由系統自動實現，考試過程的管理全部由計算機完成。考試重點側重安全行車內容，如行車規章、新設備應用、非正常行車常識、應急故障處理等內容，增強機車乘務員學規背規的主動性，并通過統計分析考試成績，客觀評價機車乘務員業務素質水平，為制定針對性強的培訓計劃提供決策支持。

1 系統設計

1.1 設計原則

軟件設計遵循實用性、安全性、可擴展性等原則，系統方案重點圍繞在線考試子系統和管理維護子系統兩方面進行設計，重點實現題庫管理、試卷管理、考試管理、統計查詢等基本功能。

（1）實用性原則。系統功能符合機務段機車乘務員培訓考試的相關規定要求，突出機車乘務員行車安全、規章制度內容的考核，強調人機界面交互的友好性和操作使用的便利性。

（2）穩定性原則。以成熟軟件開發技術和鐵路企業內部局域網為基礎，采用標準的軟件開發方式進行設計,采用多層Client/Server（C/S）模式，長期在線可靠運行。

1.2 軟硬件配置

（1）軟件配置：采用Visual Studio.Net開發平臺，服務器端采用Windows Server 2003操作系統和Sql server 2005關系型數據庫,客戶端采用Windows XP/Windows 7操作系統。

（2）硬件配置：系統由一套數據庫服務器、多臺觸摸屏、多臺管理客戶端構成，通過企業局域網實現客戶端與服務器的數據通信。

1.3 系統構架

Visual Studio.Net為構建企業級應用程序提供了可靠成熟的平臺，結合WCF（分布式應用開發框架）技術，為構建多層應用程序提供技術支持。根據機務段職工培訓考試的特點與要求，本系采用3層C/S體系結構進行開發。系統架構如圖1所示。

圖1 系統架構示意圖

1.4 數據庫設計

系統選用SQL Server 2005企業版數據庫，根據系統E-R圖，對所有數據表進行統一設計，確保數據一致性、安全性、可操作性，盡量減少數據冗余，確定數據表如下：

字典表：職工信息表、考試題庫類別表、機車類型表、試卷分類表。

數據表：考試題庫明細表、答題情況明細表、在線考試試卷表、人為設定考試試題表、定義考試人員范圍表、系統管理用戶表、乘務員考試帳戶表、考試成績保存表、考試標準模板表、數據分析匯總表。

2 功能模塊

2.1 主要功能

（1）在線考試子系統：機車乘務員每次到機車調度室出勤時通過調度室的觸摸屏登錄考試系統，軟件使用方便，界面美觀，操作簡單。乘務員登錄以后查看個人資料、選擇考試機型、進行本次考試、查詢考試結果、修改密碼。考試完畢自動計算總分并保存。

（2）管理維護子系統：此項功能主要面向各級管理人員（包括段級主管部門、車間、機車隊等管理人員），管理人員通過該子系統可以對在線考試進行綜合管理。包括：試卷的設定、考試模板設定、考試試題選定、題庫的管理、考試題數設定、考試分值設定、考試時間設定、考試人員的成績查詢分析匯總。

2.2 功能說明

2.2.1 在線考試子系統

主要功能如圖2所示。

圖2 在線考試子系統

（1） 用戶登錄系統：系統設計密碼和指紋兩種登錄方式，通過管理員的后臺設置進行控制。

（2）用戶信息顯示：用戶登錄成功后，系統調取數據庫中的用戶詳細資料，顯示用戶當前考試累計學分，提示用戶當前考試信息，提供調取試卷、提交試卷、查詢成績學分、退出考試等操作的各個功能入口。

（3）用戶在線答卷：系統設計自主考試和專項考試兩種考試形式，自主考試即用戶登錄考試環境后，自主選擇題庫與考試模板，系統隨機抽取試題后自主進行答題；專項考試即由機務段主管部門、車間、機車隊管理人員設定好必考內容，由用戶規定在一定時間段內完成考試。當用戶成功登錄后，選擇自主考試或專項考試試卷，通過易操作的可視化界面進行在線答題，系統自動計時，用戶考試結果自動保存。

（4）自動評閱試卷：對用戶的考試結果系統自動評分，保存本次考試的試卷成績，保存每道試題的答題情況，并將答錯題記入用戶錯題庫，根據考試成績計算用戶學分并累加保存。

（5）成績學分查詢：為用戶顯示歷次考試的詳細信息，包括：考試成績、試題對錯、學分累計等。

2.2.2 管理維護子系統

管理維護子系統主要功能如圖3 所示。

圖3 管理維護子系統

（1）考試過程控制：包括建立考試模板、建立考試試卷等主要功能。建立考試模板：根據自主考試和專項考試的需要，分別建立考試試卷模板，即預先定義當次考試的題型（單選題、多選題、判斷題）和各題型的數量、分值、總分、答題時間、模板有效性等信息。用戶選擇自主考試時，首先選定考試模板，再選擇考試題庫，系統自動抽取一定數量的考題，隨機組合試卷。建立考試試卷：當進行專項考試時，需由管理人員統一建立考試試卷，首先選定考試模板，定義考試題庫，人工選定考試試題，定義考試人員范圍，全體人員進行相同內容的考試。

（2）題庫維護管理：包括考試題庫管理與題庫查詢等主要功能。考試題庫分通用題庫與專業題庫兩大類，考試題庫管理：即定義題庫的分類和錄入試題內容、答案選項、正確答案、是否有效等數據項；考試題庫查詢：即對建立好的題庫進行查詢，瀏覽試題具體內容，并可導出下載存檔。

（3）考試查詢統計：主要分為考試成績查詢、學分匯總排名兩部分，通過查詢統計，評價職工近期專業素質能力，分析對重點考試內容掌握的熟練程度，為制定下一步培訓考試計劃提供依據。考試成績查詢：按年月、車間、機車隊組合查詢，統計查詢結果、導出數據；按專項考試的試卷內容，查詢一次集中考試中所有參加人員的成績和答題情況，并分析全體人員的合格率、試題正確率；針對題庫中某一道試題，查詢所有參加考試人員的答題正確率。學分匯總排名：以80分為學分合格線，對全體參加人員的學分進行匯總，按車間、機車隊進行排名，為各級管理人員掌握人員素質動態提供數據支持。

（4）系統維護管理：包括人員信息維護、用戶登錄控制等功能。人員信息維護：人員信息是考試系統基礎，是考試系統正確識別用戶身份的信息源。用戶登錄控制：對用戶采用密碼登錄、指紋登錄進行集中控制，當指紋采集設備故障時，允許用戶暫時采用密碼登錄，保證考試工作有序進行。

3 關鍵技術

3.1 WCF與ADO.Net

Visual Studio.Net是一個功能強大、高效且可擴展的編程環境，提供了生成應用程序的工具和技術，為開發企業級應用程序提供了強大支持。WCF 是微軟分布式應用的開發框架，整合了.Net平臺下所有和分布式系統有關的技術，使開發者能夠建立面向服務且安全、可信賴的應用程序。ADO.Net提供對SQL Server的專用訪問接口，性能優于基于COM的ADO數據訪問方式，并且可與XML集成，架成了與關系型數據庫的訪問橋梁，數據訪問效率更高、更安全可靠。

3.2 用戶身份識別

作為一個實際應用的系統，除了完成正常的功能外，安全也是一個非常重要的方面。為能準確識別系統用戶的身份，采用指紋技術來確保用戶身份的真實性。

3.3 操作權限控制

系統采用組策略控制用戶權限的方式，按照機務段主管部門、車間、機車隊管理人員和參加考試人員進行權限劃分，系統管理員具有全部權限，其他用戶可根據實際需要，由系統管理員分配不同的權限。系統設計了分組權限設置，即先分組，再設置組權限，最后將需要設置的人員加入該組，即可使該組成員具有相應的組權限。

3.4 系統自動更新

由于該系統使用C/S模式，系統的每次升級都要對每個客戶端進行新版本的安裝，為提高系統后期的維護效率，應用自動升級模塊實現客戶端程序的自動更新。當用戶登錄考試系統時，升級模塊自動后臺執行，從升級服務器獲取軟件版本信息，與客戶端程序版本進行對比，檢測到新版本時立即進行更新。

4 結束語

綜上所述，本文建立了基于C/S三層結構的個性化機車乘務員在線考試系統的模型，實現了機務段乘務員考試工作的基本流程，論述了基于鐵路網的考試系統的設計思路和實現目標，通過應用該系統，使乘務員掌握安全行車知識和專業基礎知識的能力得到提高，使乘務員學規背規的主動性顯著增強，是企業職工培訓考試信息化建設的一次成功實踐。

該系統獲北京鐵路局2010年度合建技改二等獎，由唐山機務段技術人員自主開發并投入運用，受到各級管理部門和職工的普遍好評。

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