基于SAE技術的電力安全培訓微系統設計與開發

李帥華，張福東，任素龍，馮旭陽

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

1 概述

員工的專業技能以及安全意識是企業推行安全生產的重要前提，目前通常采取定期授課加考試的模式進行安全培訓，這種培訓方式單調，缺乏靈活性，往往會流于形式，學員積極性也不高，對安全意識、專業技能及企業規章的理解無法達到相應的要求，培訓效果不夠理想。

隨著移動通信產業的迅速發展，智能手機的使用量大幅增加，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］。在此基礎上推出的公眾平臺是每一個賬號所有者進行品牌推廣、減少運營成本、提高影響力、與用戶相互交流及提供服務的平臺。

因此，提出一種利用微信公眾平臺，通過其開發模式與新浪云計算平臺（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員工提供隨時隨地的安全知識培訓服務，從而更好的達到提高技術人員的專業知識以及安全意識，宣傳企業文化、傳播企業品牌、開展公益服務，體現企業的社會責任等目的。同時，培訓員工也可以通過平臺向企業反饋培訓效果、意見或建議，達到良好的互動溝通。

2 SAE概況

2.1 SAE簡介

SAE是由新浪公司開發和運營的開放云計算平臺的核心組成部分，實現了互聯網應用在開發運維上的無縫整合，為App開發者提供穩定、快捷、透明、可控的服務化平臺，并且減少開發者的開發和維護成本。

SAE作為國內的公有云計算，以PHP 作為首選的支持語言，Web 開發者可以在Linux／Mac／Windows上通過SVN、SDK 或者Web版在線代碼編輯器進行開發、部署、調試；SAE 同時提供了一系列分布式計算、存儲服務供開發者使用，包括分布式文件存儲、分布式數據庫集群、分布式緩存、分布式定時服務等。另外，作為典型的云計算，SAE 采用“所付即所用，所付僅所用”的計費理念，通過日志和統計中心精確的計算每個應用的資源消耗（包括CPU、內存、磁盤等）。

2.2 SAE整體構架

SAE的構架采用分層設計，從上至下分別為反向代理層、路由邏輯層、Web 計算服務池。而從Web計算服務層延伸出SAE 附屬的分布式計算型服務和分布式存儲型服務，具體又分成同步計算型服務、異步計算型服務、持久化存儲服務、非持久化存儲服務。各種服務統一向日志和統計中心匯報。SAE整體構架見圖1。

圖1 SAE整體構架

7層反向代理層：HTTP反向代理在最外層，負責響應用戶的HTTP 請求，分析請求，并轉發到Web服務池上，提供負載均衡、健康檢查等功能。

路由邏輯層：邏輯層負責根據請求的唯一標識，快速的映射到相應的Web服務池，并映射到相應的硬件路徑。如果發現映射關系不存在或者錯誤，則給出相應的錯誤提示。

Web服務池：由一些不同特性的Web 服務池組成。每個Web 服務池實際是由一組Apache（PHP）組成的，這些池按照不同的SLA 提供不同級別的服務。每個Web 服務進程實際處理用戶的HTTP請求，進程運行在HTTP服務沙盒內，同時還內嵌同樣運行在SAE 沙盒內的PHP 解析引擎。用戶的代碼最終通過接口調用各種服務。

日志和統計中心：負責對用戶所使用的所有服務進行統計和資源計費，并設定分鐘配額，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，當資源消耗的速度到達一個預警閾值時，SAE通知系統會提前向用戶發出一個警告，提醒用戶應用在某個服務上的使用可能存在問題，需要介入關注或處理，配額系統是SAE用來保證整個平臺穩定的措施之一；日志中心負責將用戶所有服務的日志匯總并備份，并提供檢索查詢服務。

3 安全培訓微系統設計與開發

安全培訓微系統是一個Web交互軟件，要實現系統的各項功能，應具有友好的用戶界面和數據庫管理系統。PHP 是目前最常見生成動態網頁的工具，也是一種易于使用的Web服務器端腳本描述語言。其語法融合了Unix Shell、C、C＋＋、Java、Perl以及PHP自己的特性，規則簡單，開發效率高。

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

基于以上分析，本系統采用PHP 語言開發設計，數據庫采用MySQL。

3.1 系統功能

該微系統由系統服務關注，安全知識培訓模塊，意見建議反饋模塊，各類消息發布模塊，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.系統服務關注，員工可以在任何地點和時間通過互聯網與企業進行溝通。該模塊能鑒別關注的用戶是否為有效用戶以及該用戶的權限。當關注成功后，就從數據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限。

b.安全知識培訓模塊，包括安全知識和專業技能培訓，并進行在線答題等趣味學習。該模塊共有4個功能：選擇科目、題庫設置、題型設置、試題錄入，該模塊是整個數據庫的結構基礎，可以設置科目、課程、章節、知識點。整個結構采用樹形結構，不同的科目對應不同的樹，科目是一棵樹的主干，課程名是主干上的分支，章節是二級分支，知識點是樹葉。

c.意見建議反饋模塊，員工可以向企業反饋培訓效果、意見或建議，達到良好的互動。各類消息發布模塊，宣傳企業文化、傳播企業品牌、開展公益服務，體現企業的社會責任。生活信息查詢模塊，包括火車、飛機、實時路況、違章情況的交通信息，城市天氣天氣預報等。后臺的管理員維護包括：修改密碼、增加用戶、權限設置、數據備份、恢復數據、題庫導入導出、數據壓縮等功能，詳細設計不再贅述。實現功能的部分設計代碼如下：

3.2 數據庫設計

為了實現安全知識和專業技能的培訓，并進行在線答題等趣味學習，該微系統需要一個可更新數據庫，存放安全知識問答的問題以及答案、技術標準等相關信息。為降低網站總體成本，該微系統選擇MySQL作為網站數據庫。

3.2.1 字段

安全知識培訓模塊是整個數據庫的結構基礎，系統各功能的實現均通過對數據庫中內容進行操作。安全知識培訓主要由不同試題組成的試題表和相關技術標準等信息構成，試題表中每條數據至少包含以下字段［3］：

a.試題ID：（INT 類型）是區別不同試題的標志，試題的具體內容、答案等內容均通過試題ID 進行關聯，方便系統對每條信息操作。

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.試題內容：（VARCHAR 類型）是每條數據信息的主要部分，存儲了該條試題的具體內容。

d.試題答案：（VARCHAR 類型）存儲相應試題的答案，方便用戶檢驗測試結果。

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

f.知識點及關鍵詞：（VARCHAR 類型）存儲試題所述科目的相關章節，幫助用戶對相關內容的掌握，同時關鍵詞幫助系統對類似知識點進行檢索。

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行劃分。

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

3.2.2 特點

數據庫除存儲安全知識試題表外，安全工作相關技術標準也是數據庫的重要組成部分，通過關鍵字查詢，用戶可以隨時隨地快速查詢相關安全技術標準。例如危險源及其操作標準查詢、保證安全的組織和技術措施、設備的運行、維護、檢修注意事項以及兩票系統操作規范等。

基于上述數據庫內容設計，該微系統的數據庫具有如下特點：

a.分類詳細。由于電力系統中部門眾多，不同部門所應掌握的學習內容、操作規程也有較大差別。數據庫內容根據專業、部門不同，按照不同關鍵字將試題及相關技術標準進行分類，實現既能考察基礎安全知識操作，也能兼顧專業相關知識，方便準確查詢［4］。

b.內容科學。數據庫內容均由專業人員編制并輸入，確保了科學性無爭議，試題答案唯一確定，技術標準完整統一。經過嚴格篩選，確保內容符合安全教育培訓要求，能夠按專業分類。

c.信息準確。安全培訓所包含的知識點表述精確，關鍵字分類準確。為避免試題、標準編寫指標受個人經驗影響，在編寫內容時，首先制定一個較詳細的規范，以確定各知識層次、難度等，保證知識點結構信息基本準確。

3.3 難點和需解決的主要問題

由于試卷是由數據庫中試題表隨機抽取組成，則隨機抽取試題的過程是該微系統構成的主要難點。試卷考察要求試題內容不能重復，考察知識點不能重復，同時難易程度適中，因此隨機抽題的過程中主要避免這3個問題。

a.避免試題內容重復。在上述數據庫設計中試題表主要字段中包含了試題ID，通過試題ID 作為區分每道試題的標志，通過一個邏輯判斷模塊，對已經被抽取過的試題ID 進行存儲記憶，每當抽取一題時，這個模塊都要與存儲記憶的內容進行比對，若發現是已經被用過的試題，就重新生成抽題代碼，如此反復循環直到隨機抽取到需要的試題數量為止。

b.避免知識點重復。系統通過對知識點關鍵字進行檢索，在隨機抽取試題之前首先確定該試卷考察的所有知識點，對試題進行初步篩選，再從相應知識點中抽取試題，確保每個知識點只考察一道試題。

c.確保難易程度適中。根據試題表中試題難度字段對試題難易程度進行劃分，系統在隨機抽取試題完成后對試卷難度進行自動評估，并根據評估結果對試卷部分試題進行修改，重新在對應知識點抽取試題，直至試卷整體難易適中。

4 應用情況及效果

該微系統的設計與開發是在增強職工安全意識方面的有益嘗試，目前已有員工加入平臺，并且每天發送公司企業文化“統一價值理念”、“統一發展戰略”、安全知識問答、在線考試、實時路況等信息。今后，還將發布安全培訓簡報、培訓信息等內容，更好地為員工培訓和學習提供貼心服務。在實際使用中還將根據使用者提出的建議，不斷完善，以其發揮更好的作用。

圖2為微系統Web服務的導航頁，通過發送“石家莊”即可查詢當天以及未來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、社會公益服務以及企業信息動態；發送“答題”，即可進入電力安全規程在線答題功能，提高技術人員的專業知識以及安全意識［5］，相關頁面見圖3。

5 結束語

圖2 Web服務的導航頁

圖3 電力安全規程在線答題

基于SAE的電力安全培訓微系統設計與開發，充分利用互聯網的SAE云服務平臺，實現了電力安全知識的培訓管理。在軟件的設計中充分考慮了PHP與MySQL的易移植、高效率等優點，集中使用了微信平臺的開發接口，使系統從開發效率和運行效率上都有較大的提升。測試結果表明，本應用程序通過消息、事件、菜單等交互方式較好的實現了電力安全知識的培訓功能，包括學習、考試、查詢、信息發布等，從而更好的達到提高技術人員的專業知識以及安全意識，宣傳企業文化、傳播企業品牌、開展公益服務，體現企業的社會責任等目的。

［1］方倍工作室.微信公眾平臺開發最佳實踐［M］.北京：機械工業出版社，2014.

［2］Paul DuBois.MySQL技術內幕［M］.4版.北京：人民郵電出版社，2011.

［3］楊險峰.電業安全工作規程考試系統建設與應用［J］.中國電力教育，2009（12）：239－240.

［4］李 微.電網調度員培訓系統的開發與應用［J］.河北電力技術，2008，27（2）：18－21.

［5］GB 26860－2011，電力安全工作規程 發電廠和變電站電氣部分［S］.