基于“4G云”技术的智能跨网络教育培训系统设计

/保定聚能电子科技有限公司 杨志永/

基于“4G云”技术的智能跨网络教育培训系统设计

/保定聚能电子科技有限公司 杨志永/

针对现有培训方式的不足，本文提出了基于“4G”网络通信技术和云计算技术，采取面向对象的模块化组件方法，依托全流程功能设计，构建起智能跨网络教育培训系统，实现数据在PC互联网和移动互联网间高效同步运行，可对员工的学习状态进行全过程有效监管，有力地推动了电力企业教育培训管理工作的创新。

教育培训 4G云技术 移动互联网 面向对象 全流程

2013年，国家电监会和国家安监总局为贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发［2013］23号）等文件的精神，加强电力安全生产监督管理，规范电网企业安全生产标准化工作，联合制定了《电网企业安全生产标准化规范及达标评级标准》。在此标准中，明确了教育培训（安规、岗位技能）等共13个方面的培训内容和要求。2013年起，内蒙古电力集团公司据此陆续对所辖供电分公司开展“标准化达标评级”工作。额济纳农电有限责任公司对此项工作高度重视，并提出了借力当代移动信息化网络技术，引入教育培训新方法，便于公司教育培训主管部门强化监管手段，实现员工培训便捷化，培训过程可控化，培训效果高效化，培训受众全员化，杜绝业务考试中的作弊行为，有效提升员工学习的自觉性、有效性，切实提高教育培训考核效果和全局的安全生产管理水平。

1 电力行业培训模式现状分析

目前，各供电公司的教育培训模式普遍采用“集中轮训”的方法，少部分单位开始采用PC互联网的方式进行网络培训。就这两种培训方式而言，各有不足。“集中轮训”方式，多藉由开会的形式，请本公司专家或外地院校的教师主讲，考试时多是依靠人工出题，人工判卷，每次考评都需要花费大量的时间和精力，且覆盖面小，挤占员工工作时间，对员工日常学习状态，缺乏有效的全流程监管手段，效率不彰，越来越难以适应时代的发展；PC传统互联网培训方式，在覆盖面、方式新颖性、培训便捷性、培训效率等方面都较“集中”培训方式有了很大的提高。但此种方式受制于财力和场地空间，既需要设置单独的电气化教室，又需要投入巨资购入数量庞大的计算机及附属设备，即便如此，也很难做到人手一台电脑，难以实现员工培训“全覆盖”，从而极大地制约了系统功能的发挥和应用。

随着以“智能手机”为代表的4G移动互联网应用越来越普及，把教育培训系统拓展到移动互联网上，实现数据在“云端”，Web与PC互联网和移动互联网高效同步运行，就可以在很大程度上弥补PC系统应用上的不足，达到“云端”考试智能化，员工培训便捷化，培训过程可控化，培训效果高效化，培训受众全员化，这将在电力行业教育培训方法上开创一个“全新”范例。

2 系统总体框架及其研究内容

2.1 系统设计思想

系统的设计思想是以“4G”技术支持100～150Mbit/s的下行网络带宽的高速、高品质的数据传输特性为路径，以“云端” 技术强大、海量的数据存储、处理能力为核心，以采用Json等先进数据交互、动态缓存、数据智能分组及下载技术，实现PC互联网和移动互联网智能同步运行为载体，融汇“过程化”管理思想，创新“闭环培训”管理教培新模式，采用“学-练-赛-考-统”全流程功能设计，对员工的学习状态实现全过程监管，达到“云端”教育培训智能化，员工学教平台便捷化，培训过程可控化，培训效果高效化，培训受众全员化，从而构建起基于“4G云”技术的通用智能跨网络远程学习教育平台。系统全流程功能设计如图1所示。

2.2 系统逻辑结构

系统逻辑架构采取基于组件技术面向对象的分布式设计。分布式数据建模及数据缓冲、下载、交互等方面要求数据运算量大、实时性高、交互组件众多、关系复杂，为降低模型运行算法的复杂性，提高模型组件调度时效性，故系统采取面向对象的分布式设计思想［1］。其应用逻辑架构流程图如图2所示。

图2中，系统采用四层体系架构，分为模型层、控制层、视图层和平台层。

（1）模型层

模型层是构建整个系统的基础，其功能组件包含底层数据、数据搜索引擎、网络缓冲、内存缓冲池和数据智能分组交互共五个组件。此组件相较于3G移动互联网和传统PC互联网时代有很大不同，采用了很多新技术，典型应用为：为方便应对多种数据来源的需求，增加了数据搜索引擎组件；为移动数据应用提供更优的缓存使用率，更节省带宽，增加了网络智能缓冲组件；为解决移动应用的内存使用局限，加入了内存缓冲池组件；针对复杂和海量的云端数据运算，并结合多项基础设施为云端服务提供有局限性的可离线使用的功能，而新引入了 数据智能分组下载交互组件。

图1 系统流程设计图

（2）控制层

图2 应用逻辑架构流程图

图3 总体流程设计图

图4 系统功能组件结构图

控制层包含3个组件，即用户界面控制、数据控制器和数据监控器，主要功能是实现对数据/视频码流传输时的大小、速率、误码率等进行实时监控。其中，针对4G网络中的显著的数据异步特性，新增加了数据监控器组件。

（3）视图层

视图层包含两个组件，即视图和数据适配器，主要功能是数据传输过程中的智能动态匹配调整。这一点同以前的网络组成没有区别。

（4）平台层

平台层包含三个组件，即云端数据接口、4G移动互联网和PC互联网，主要作用就是通过接口，实现数据流在4G移动互联网和传统PC互联网上的同步传输、同步显示。

3 系统技术路线

3.1 总体技术流程

整个项目分为服务端和终端（PC电脑、智能手机）两部分，服务端开发语言采用Java、数据库SQLSERVER，手机端为Android、本地库为sqlite，服务端和手机端中间通过Json的方式进行数据的交换。其总体流程设计如图3所示。

3.2 业务流程设计

业务流程采用分级权限平台设置。各子系统维护自己系统的角色，在统一用户平台，根据人员、用户组、类别为用户分配角色，用户登录的时候，通过XML读取用户权限，控制当前登录用户可以访问的模块［2］。

4 系统功能组件

系统设置有6个功能模块，13个子功能模块，其系统功能组件结构如图4所示。

5 系统主要功能和性能

本项目依托先进的4G网络技术和云端计算技术，实现PC互联网和移动互联网同步运行的跨网络智能远程教育培训平台。

（1） 系统跨平台同步运行

依托先进的4G网络技术和云端计算技术，实现系统在传统PC互联网和4G移动互联网的同步运行，达到“云端”远程教育培训智能化，培训平台便捷化，培训过程可控化，培训效果高效化，培训受众全员化。

（2）“全流程闭环培训”新模式

融汇“过程化”管理思想，创新“闭环培训”管理教培新模式，采用“学-练-赛-考-统”全流程功能设计，突出学习互动，自动记录每一位学员登陆学习时长、自考时间、自考成绩、在线考试成绩，自动生成各类统计成表，对员工的学习状态实现全过程监管。

（3）高效的的音视频播放

4G是集3G与WLAN于一体，能够传输高质量音视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以10MB的速度下载，比目前的拨号上网快200倍，上传的速度也能达到5MB，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。

（4）自由设定，智能组题

系统各专业分难度（高级技师、技师、高级工、中级工和初级工）智能组题，可对题型分数、及格分数、参试人员、考题章节、考试时间、试题比例等方面自由设定。

（5）智能考核

集客观题型、主观题型的教育培训考核为一体，这是本系统的一大创新。既可对客观题型（选择题、判断题）在线考评，即自动生成试卷、自动收卷、自动判卷、自动生成分数，并可对考试成绩进行各分数段统计分析，并自动生成饼图和柱图；也可对主观题（简答题、论述题、计算题和绘图题）智能组题，离线考评。

（6） 定制试题

根据学习需要，可指定试题组卷，这是本系统的一大亮点。

（7）寓教于乐

系统寓教于乐，鼓励员工多学、善学。系统根据员工学习时长，奖励“小红旗”，增加学习的趣味性。

（8） 提供丰富的统计手段

系统可提供成绩查询、成绩分段统计、时长统计、答错题概率统计、得分率、失分率等多种统计分析手段和方法，并可自动生成相应的饼图和柱图。

（9） 附加功能丰富

系统附加功能丰富，可发布系统公告、在线交流（论坛）、学习园地（如时事材料、政策法规、行业规程、公司制度等）。

（10） 分权限设计可自由设定、分配系统权限。

6 系统创新性分析

6.1 应用创新

应用创新点：基于“4G云”技术，构建智能跨网络学习教育平台。系统依托“4G”网络高速、高品质的数据传输特性和“云端”技术的强大数据处理能力，实现数据流在PC互联网和4G移动互联网之间智能同步运行，实现教育培训智能化，学教平台便捷化，培训过程可控化，培训效果高效化，培训受众全员化。此架构模式在国内还未见报道，属首次应用，其必将在我国电力教育培训领域开创一个“全新”范例。

6.2 思想创新

思想创新点：开创“全流程闭环培训”新模式。系统融汇“过程化”管理思想，采用“学-练-赛-考-统”全流程功能设计，开创“闭环培训”管理教培新模式，突出学习互动，自动记录每一位学员登陆学习时长、自考时间、自考成绩、在线考试成绩，自动生成各类统计成表，对员工的学习状态实现全过程监管［3］。

6.3 技术创新

（1）技术创新点一：数据智能交互

利用Json实现手机端与“云端”Web服务器间的数据交互；手机端通过Http协议将数据请求发送到Web服务器，服务器将请求数据封装成Json格式，再通过Http协议响应到手机端，手机端对接受到的数据进行解析后显示在UI上。Json与传统的XML方式相比提高了数据的可读性，并且提高了数据的传输效率和解析速度。数据智能交互流程如图5所示。

（2）技术创新点二：数据智能缓存

对于考试试卷、考试结果、测试试题等都需要通过本地缓存技术进行手机端数据缓存，提高用户的体验度，同时灵活的缓存也大大减轻了服务器的压力。缓存管理的原理是通过时间的设置来判断是读取缓存还是重新下载；断网情况下直接去缓存即可。目前个人用过的两种比较常见的缓存管理方法是：数据库和文件。

（3）技术创新点三：信息智能推送

对于一些信息需要及时通知到每个学员，需要用到信息推送功能。信息推送的原理为后台提供一个服务接口，将最新的消息发布到接口上；手机端启动一个service后台服务，定期地检测接口是否有最新数据，有则下载，并解析显示在手机的通知栏上。

7 结束语

基于“4G云”技术的智能跨网络电力企业教育培训系统依托先进的4G网络技术和云端计算技术，充分利用两种网络（PC互联网和4G移动互联网），充分利用两种终端（计算机和4G智能手机），达致“云端”远程教育培训智能化，培训平台便捷化，培训过程可控化，培训效果高效化，实现培训受众“全覆盖”，有力地推动了教育培训管理工作的“再创新”；同时，可显著降低电力企业在电气化教室、计算机设备、网络设备等硬件方面的巨大投入，做到资源利用最大化，实现“低投入、高产出”，社会效益将十分可观。

［1］ 向文杰. 移动互联网发展的回顾与展望［J］.电信技术， 2009（1）：66-69.

［2］ 荆铭. 多媒体变电站仿真培训系统的开发与应用［J］. 电网技术，1997，8（8）：41-43.

图5 Json 数据智能交互流程图