基于云平臺的電網調度業務在線考試系統設計

鄭煒楠，于兆一

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

隨著互聯網、云平臺技術的不斷發展，在線考試系統作為一種考試軟件，逐漸從最初的興起，發展到現階段的廣泛應用，各個領域越來越多地引進了在線考試系統。在線考試系統通過軟件，模擬考試的操作流程，通過網絡瀏覽器，登錄考試系統，在線答題、練習、查看考試分數等，通過連接電子版考試服務器的互聯網，在計算機上完成考試作答等一系列流程［1］。由于企業發展需求不同，在線考試系統的性能設計也不同［2］。在線考試系統與傳統的考試方式存在一定的差異，兩種考試形式具有互補性，在線考試系統能夠對我國既有的教育進行一定程度地補充［3］。在線考試系統的業務耦合性較強，系統的核心功能是考試管理［4］。傳統的考試方式在時間和地點方面存在一定的限制性，在線考試系統能夠滿足任何時間、地點都能考試的需求。在線考試系統對平臺的穩定性要求較高，需要保證考試資料下載的流暢度，并在登入、退出系統時保證用戶的信息安全。

電網調度工作處于高速發展期，對于電網操作的難度大幅度提升，擔負了電網安全保護與穩定供電的重任，因此，對電網調度工作人員的考核十分嚴格。基于此，本文提出了基于云平臺的電網調度業務在線考試系統設計，全方位地對電網調度人員進行考核，通過系統掌握各個工作人員的業務水平，及時進行培訓與改進。

1 基于云平臺的電網調度業務在線考試系統總架構

建立電網調度業務在線考試系統，通過在線平臺進行管理，可以有效提升業務教學的管理效率以及教學的質量，將學生的業務學習情況實時反饋給教師，便于教師進行培訓課程的安排。由此，實現電網調度業務教學的信息化，實現規范化管理。借由此系統，教師和學生均可以實現考試科目選擇、成績查詢、即時通信等功能。

云計算技術是利用分布式處理技術處理海量數據，利用網絡及瀏覽器等對虛擬數據進行計算、存儲等，將結果傳輸給用戶實現應用服務。云平臺是利用云計算技術，通過將大量的計算過程進行解構重分配。用戶可以根據自身的需求，選擇相應的數據處理、存儲等方式，進而得到快捷的服務。為檢驗電網調度業務培訓的成果，引入云平臺的理論，構建基于云平臺的電網調度業務在線考試系統。系統主要分為3層，分別為平臺服務層、考試管理層和基礎設施層。該系統利用私有云/共有云的模式，通過平臺服務層和基礎設施層，將海量數據計算任務進行分配。教師和學生通過平臺服務層發出應用指令后，通過考試管理層處理服務請求，利用數據處理技術挖掘數據庫內的存儲資源，然后將信息推送至前臺界面顯示。為降低基于云平臺的電網調度業務在線考試系統的整體資金投入，減少設備的應用及資源維護壓力，引入了多用戶連接方式。當多個用戶同時在線使用系統并發出應用服務請求時，系統將應用需求發布給服務器，鏈接向同一個應用資源，用戶即可通過較小的代價與其他用戶共享資源，從而減少計算處理空間，降低響應耗時。同時，系統還引入中間調度層技術，通過將用戶分為不同數量的組別，并鏈接向不同的應用資源，多個應用資源同時運行，大大減少了系統的響應壓力。

2 基于云平臺的電網調度業務在線考試系統硬件設計

2.1 云平臺部署

考慮電網調度業務在線考試系統面對大量用戶同時訪問的壓力，將系統的瀏覽服務器連接到考試管理層的私有云。當并發用戶較低時，虛擬資源空間減少，避免資源浪費。當并發用戶較多時，虛擬資源空間擴展，避免資源不足。

通過主負載均衡器和從負載均衡器調度用戶的訪問請求，使服務器的資源均衡。增加調度控制服務器監控虛擬機、數據庫、服務器等的運行情況，并對云平臺的虛擬資源進行動態調整，以滿足低/高并發用戶的訪問請求。對于虛擬機，采用紅帽系統的RHEV PowerShell API監控內存、磁盤、CPU等運行參數。對于本地服務器，采用Nagios網絡監控內存、磁盤、CPU等運行參數。對于Web應用，采用MyARM軟件監控訪問響應時間、流量數據等。

2.2 本地硬件設備部署

基于云平臺的在線考試系統，在一定程度上來說部分系統功能屬于管理類系統，在電網的安全區域內，采用Browser硬件運行模式。本文設計的基于云平臺的電網調度業務在線考試系統包括3臺服務器，分別負責多媒體文件的處理存放、儲存數據庫服務、運行Web應用。選取4臺內部CPU數量為2的登錄虛擬機，保證其負載量達到標準要求，保證承載4 500人的考試需求，CPU的內存控制在35%~75%。選取65 MB以上的網絡帶寬、磁盤陣列具有定時刪除的功能，空間內存保證在100 G以上，能夠滿足考試擴展的需求。

3 基于云平臺的電網調度業務在線考試系統軟件設計

3.1 構建考試系統數據庫

基于云平臺的在線考試系統的數據庫分析，主要圍繞管理員、學員與教師3種用戶。各個用戶所需的系統服務模式不同。管理員的系統數據庫，包括對教師和學員日常教學與考試功能的管理及維修，對于系統運行出現的考試內容故障等問題，管理員的系統控制界面能夠及時進行調整與處理。管理員的數據庫需要掌握教師的教學情況與教學質量，實時采集各項教學數據，通過管理數據庫，對教師的教學質量進行評價，為教務管理人員的監督和評估提供幫助。教師對于控制界面的需求主要體現在實踐教學課程設置的操作，通過在線考試系統，下發考試課程及講解內容，通過系統的顯示界面，及時解答學員的各類問題。學員所需的系統數據庫需要具有各項課件內容與作業等，能夠將自己的問題通過系統傳輸給教師。

3.2 建立云平臺電網調度業務工作流模型

為了使得系統中復雜的電網調度業務考試更加便捷，本研究將電網調度業務工作流的引擎進行優化，建立可管理的云平臺工作流模型。

確定云平臺在線考試的內容實施，在電網調度業務工作流的第一階段，對云平臺模型進行參數屬性的設置。在系統中，本設計將JPBM加入UML的狀態圖，使云平臺工作流模型具有固定的節點，根據電網調度業務考試的實際需求，采用元素組合描述考試工作流程。

根據圖1可知，在電網調度業務工作流模型中，系統啟動后，成立電網調度模塊，制定調度業務計劃，通過調度考試計劃審核后，進入考試內容實施，最終判定考試結果，完成工作流模型的建立操作。在模型的節點類型設置中，根據用戶需要，填寫對應的考試計劃表，指定系統任務的執行人與審核人。基于云平臺生成的流程圖文件，將抽象的系統程序轉化為過程模型圖，對在線考試工作流的進度進行有效監控。

圖1 電網調度業務工作流系統運行流程

3.3 設置考試管理功能

基于云平臺的電網調度業務在線考試系統，包括考試內容的在線編制、在線考試計劃的制定、電網調度考試人員與電網調度閱卷人員的指定。系統的性能設置依據主要包括在線監考與考試成績的管理功能。

針對與傳統考試要求的不同，系統的出題方式也要相應地進行改變。考試內容的編制由具有管理員權限的用戶完成，新建試卷時，將試題按照難度區分類別，分別建立子數據庫，從不同的數據庫中調取考試題目，允許管理員對試卷的考試內容及考試時間進行設置。管理員界面可以創建考試，將試卷分發給各考生，考試時間截止時關閉考試，并在考生提交試卷答案后自動判卷，給出考試成績。考生界面，在考試開始時，考生需使用身份證號碼登錄考試系統。成功登錄后，系統的顯示頁面會出現考試內容與考生的各項信息。在考試開始與結束前，系統會提示考生時間。考試結束時，系統會自動保存試卷答案并提交。提交成功后，經過與數據庫中對應答案進行比對，系統確定考試成績。

在線監考的功能設置，要考慮考試中的突發事件，進行相應的處理，例如重新答題、強制結束考試等。云平臺的考試系統對于成績管理，需要具有存儲性，將用戶的考試成績以Excel表格的形式實時導出，保證成績數據管理的安全性。

考試成績確定后，可以選擇分析功能，以所有考生信息及考試成績為數據集，通過數據挖掘輸出正確題目數量和錯誤題目數量及相應的百分率，并據此自動生成餅狀圖、柱狀圖等，并可以與歷史考試成績相比較，確定考生的知識水平提升情況，便于教師進行課程改進。

4 系統測試

4.1 測試準備

為了驗證本文提出的基于云平臺的電網調度業務在線考試系統的有效性，進行了如下測試。測試采用SQL Server服務模式，服務器選取Visual Studio，瀏覽器選取IE運行模式。依據IIS應用原理，將考試系統的起始頁輸入IE瀏覽器的地址欄位置。對系統的各項性能指標進行檢測，以滿足系統設計與用戶的需求。

4.2 測試結果

為驗證本文提出的基于云平臺的電網調度業務在線考試系統的穩定性，對設計系統的并發量進行測試。選擇某電網企業從事電網調度工作人員的數據信息進行測試。該企業當前從事電網調度工作人員有270名，按照全部員工同時進行在線考試的情況下，對本文設計系統進行并發量的測試。測試結果如圖2所示。

圖2 系統并發量測試結果

通過圖2可以看出，隨著考試人數的不斷增加，基于云平臺的電網調度業務在線考試系統的穩定性呈下降趨勢，但是依舊始終保持在95%以上，說明在并發量較大情況下，該系統能夠具有較好的穩定性，可以滿足電力企業電網調度工作人員同時在線考試的需求。

5 結語

本文提出的基于云平臺的電網調度業務在線考試系統，在云平臺模式的推動下，將考試系統與平臺技術服務相結合，形成了行業共贏的機制。在線考試系統能夠為用戶提供全方位的服務，加快電網調度業務的考查效率。