基于高拍仪的纸质试卷拍照存档系统的研发与应用

黄妙燕

（广东建设职业技术学院，广东 广州 510425）

基于高拍仪的纸质试卷拍照存档系统的研发与应用

黄妙燕

（广东建设职业技术学院，广东 广州 510425）

研发纸质试卷拍照存档系统，解决纸质试卷的存储检索和保护问题。将纸质试卷通过拍照，转换为PDF文件，存储到Web服务器，存储路径与学校信息系统中的学生ID号、学年、科目相联系，以方便检索。纸质试卷拍照存档系统与学校信息系统融为一体，能满足纸质试卷电子化的需要，其设计方案也适合于其它纸质档案的电子化。该系统设计成本低，操作简便，检索速度快，安全性高。

试卷；CRP；高拍仪；ASP.NET；C#

1 引言

我国各高校采取考试的主要形式通过纸质试卷来进行的。无论是开卷考试、闭卷考试、论文等测试形式，都是以纸质的媒介来承载。国内大多数高校都采取分类存储方式，即根据高校有关规定将考试划分等级，分别由高校教务处存储和相关二级学院或系部存储。重要的基础性课程试卷通常由高校教务处负责储存、保管(例如高等数学、外语等基础课程)，专业性课程由二级学院或系部自行负责储存、保管。由于教育主管部门在评估时都会随机抽查在校学生的考试试卷，各高校为适应这一重要的评估工作一般都会要求将评估所需的学生名单、学生成绩单、试卷分析、成绩分析、标准答案、空白试卷等放入对应的试卷袋内进行存储。存储时，各高校通常会要求试卷保管部门要按学科、年级、班级、学期来科学、合理地存储，以使查找、调用更加便捷、高效。因试卷在我国高校教学活动当中具有重要意义，所以国内各高校对于试卷的管理也十分重视。各高校负责试卷存储、保管的单位都会设立专门的库房来存储试卷，设有专职人员负责管理试卷。我国各高校大部分通常采取使用试卷柜的方式来存储试卷，这不仅是要让试卷的存储整洁、美观，同时还能达到防火、防水、防尘、防盗的四防效果，避免了因发生意外而导致的巨大损失。但逐渐发现纸质试卷有着诸多弊病，例如试卷的存储、查询、调取比较繁琐，占用空间较大，并且长期存储极易发生霉变。现在纸质试卷存储的最突出的矛盾是学生考试的纸质试卷数量增长快速，使得学校不得不使用大量的房屋空间来存储这些试卷。虽然我国大部分高校都采用毕业生毕业一段时间后，将保存期已满的纸质试卷部分留存，其余做销毁处理，但随着各学校人数的增加，纸质试卷的存储空间捉襟见肘。为缓解以上矛盾，可将纸质试卷转化数字试卷存储，因此，学校对试卷拍照存档系统的需求非常迫切。

2 试卷拍照存档系统

试卷拍照存档系统将学生考试、老师批改后的纸质试卷拍照形成电子文档，建立与学校信息系统相融合的数据库，通过网络共享并能快速检索、阅读和打印。纸质试卷不能抛弃，只是以更节约空间的方式集中存放，作为评估、查询等原始依据。由于拍照是对纸质试卷的原样照搬，等同于复印，对于查询和复印的需求，只需打印后盖章，具有完全的法律效力。

兴鼎业、捷易拍等公司推出的高速拍照仪，为拍照试卷提供了有力的设备支持。高速拍照仪也称高拍仪，千元以内的高拍仪像素达500万，1S成像，能够横屏和竖屏转换，自动纠偏和切去黑边，黑白、灰阶、彩色可选，分辨率从2592像素x1944像素到320像素x240像素多挡可选，能输出JPG、JPEG、BMP、TIFF、PNG、PDF等多种格式文档。

3 系统设计与实现

3.1 系统结构

系统结构如图1所示，ASP.NET架构，C#语言编写软件。Web服务器根据学校的经济情况可以在1～40万元之间选择，最低配置：至强CPU，8 GB内存、32位Windows操作系统。文档可以存储在Web服务器的单块大容量5TB硬盘，也可以存储在Web服务器的磁盘阵列。备份存储用来备份试卷文件，可以是单块5TB移动硬盘，也可以是存储阵列。

图1 系统结构示意图

3.2 系统实现

为了满足用户提出的对管理系统的各种操作和性能的要求，并针对B/S运行模式需求，整个技术架构中采用C#语音开发，三层结构方式，每个层次完成独立的功能，结构层次清晰，代码更加有规律可循。

3.2.1 概念

在这里定义出相关术语，为后面的描述，提供一个统一的口径，统一的认识。

模块(module)：完成一个独立的业务功能。在代码的组织上是独立完整的。它由一组符合特定逻辑的程序语句组成，包括：界面显示语句，业务处理语句，数据存取语句等。

层(layer)：对模型中同一抽象层次上的包进行分组的一种特定方式。从逻辑上将子系统划分成许多集合，而层间关系的形成要遵循一定的规则。通过分层，可以限制子系统间的依赖关系，使系统以更松散的方式耦合，从而更易于维护。(层是对架构的横向划分，分区是对架构的纵向划分)。

3.2.2 技术架构设计原则

对于系统架构设计主要考虑如下几个关键因素：

(1)总体性能优化原则

性能优化原则是系统架构设计需要遵循的重要原则之一。性能不是仅仅考虑单机的性能，而是从整个系统出发来考虑总的综合的性能指标。性能的考虑将从如下几个方面来入手：内存管理；数据库管理；负载均衡；系统接口；关键算法等。

(2)可扩充性

系统的升级换代是软件的不变规律，当软件在进行升级、扩容时，系统架构需要能够支持无修改扩充。

(3)系统可靠性原则

将遵循系统高可靠性的原则，从系统的可靠运行和系统故障发生后的系统数据的可靠恢复两个方面来设计系统的架构。

(4)开发可管理性

开发的可管理性原则要考虑项目组的人员的分工合作，配置管理的方便性，人员的流动对项目组的冲击，尽可能减少项目管理的压力，减少人员流动带来的项目风险。

(5)可维护性

系统的可维护性和架构设计息息相关，无论是在开发调试还是在系统运行时如果能够做到轻松准确地定位出BUG的位置将极大地减少开发维护的工作量。架构设计将基于可维护性的原则来展开工作。

3.2.3 层次结构设计

(1)将系统划分成多个层次，其好处之一就是使系统的架构更加清晰，这样每个层次完成的功能比较单一，代码更加有规律可循。

(2)系统的基本结构主要划分为表现层、业务层和数据层。表现层是面向最终用户的交互接口UI。业务层包括业务处理对象、业务实体对象和系统框架层。数据层包括数据处理对象，数据工厂对象和数据接口对象。

采用MVC设计模式，分三层架构，系统技术架构图如图2所示：

图2 系统技术架构图

MVC是一种目前广泛流行的软件设计模式，早在70年代，IBM就推出了San Francisco项目计划，其实就是MVC设计模式的研究。近年来，随着.NET的成熟，它正在成为在. NET平台上推荐的一种设计模型。MVC英文即Model-View-Controller，即把一个应用的输入、处理、输出流程按照Model、View、Controller的方式进行分离，这样一个应用被分

成三个层——模型层、视图层、控制层。

表现层：有时也称之为“Web层”。采用ASP.NET框架，用Model封装与用户互动的数据元素；用Asp.NET代码模型实现动作处理、链接转向等，用标准控件来完成数据展现。

业务逻辑层：有时也称之为“业务层”。实际的项目中，每个领域都会有自己独特的业务逻辑，正因为这样，致使项目中代码高度耦合，原本有可能被重用的代码或功能，因为与具体的业务逻辑绑定在一块而导致很难被重用。因此我们将实现这些具体逻辑的代码抽取出来分为单独的一层，其目的是希望通过该层，来降低它与系统其它部分的耦合度。本层通过为Web层提供数据库业务操作。它屏蔽了表现层自己对业务数据的操作。

数据持久层：有时也称之为“持久层”。本层采用ADO. NET 2.0技术框架，让我们可以高效率地操作数据表，而且为数据操作进行了统一的封装，为数据操作提炼了极其方便的数据接口，在提升系统性能的同时，更可以大大提高开发效率。

采用以上技术方案的优点如下：

(1)最重要的是应该有多个视图对应一个模型的能力，能快速应对客户对用户界面的需求改变。

(2)由于模型返回的数据不带任何显示格式，因而这些模型也可直接应用于接口的使用，这也是面向对象技术中多态最显著的应用。

(3)由于一个应用被分离为三层，降低了系统耦合性，有时改变其中的一层就能满足应用的改变。一个应用的业务流程或者业务规则的改变只需改动MVC的模型层。

(4)它还有利于软件工程化管理。由于不同的层各司其职，每一层不同的应用具有某些相同的特征，有利于通过工程化、工具化产生管理程序代码。

3.2.4 体系结构设计

(1)Business

存放业务处理类文件，该类调用DataAccess层的数据接口的相应方法。

示例代码如下：

///删除用户

存放数据处理类文件、数据工厂类文件和数据接口文件。

〉数据处理类实现对数据库存储过程的调用。

示例代码如下：

///调用存储过程uspDeleteUser删除指定的用户

〉数据工厂类是数据处理类和数据接口的中间桥梁和映射，实现对数据接口的实例创建。示例代码如下：

///UserInterface的接口创建

〉数据接口符合数据操作的基本规范。

示例代码如下：

///删除用户

〉SQLHelper文件包含方法定义：

///执行存储过程返回DataSet

///＜param name=”procName”＞存储过程名称＜/param＞

///＜param name=”prams”＞参数列表＜/param＞

///执行存储过程返回DataTable

///＜param name=”procName”＞存储过程名称＜/param＞

///＜param name=”prams”＞参数列表＜/param＞

///执行存储过程返回DataReader

///＜/summary＞

///＜param name=”procName”＞存储过程名称＜/param＞

///＜param name=”prams”＞参数列表＜/param＞

///执行存储过程无结果集返回

///＜/summary＞

///＜param name=”procName”＞存储过程名称＜/param＞

///＜param name=”prams”＞参数列表＜/param＞

///批量删除

///＜/summary＞

///＜param name=”selectcCmmandText”＞查询语句＜/ param＞

///＜param name=”selectcCmmandText”＞删除语句＜/ param＞

///＜param name=”batchSize”＞批量删除记录数据＜/ param＞

存放业务实体类文件，业务实体用于表现现实系统中的业务数据，每个业务实体可以对应数据库表中的一个或多个表。

示例代码如下：

系统框架层包含了一些贯穿于各层的系统级功能服务，比如配置文件信息读取、系统错误处理、常用函数等。

3.3 工作流程

(1)拍照客户端通过Web服务器根据学生ID号从CRP服务器提取学生的自然信息。高拍仪将该学生的纸质试卷拍照后输出到客户端的某路径，工作人员排版校对后将其上传到Web服务器，文件名称和存储路径由系统自动指定，以免交叉覆盖。存储路径：Web服务器虚拟目录+学生ID号+学年+科目；文件名称：精确到百分秒系统时间。文件上传成功后，将学生ID号、学年、科目、姓名、性别、年龄、住址、试卷的分类、文档存储路径、文件名称、上传日期、操作员姓名等保存在数据库表pat_visitmtp。

(2)拍照客户端根据需要可以配置多台一般配置的计算机。Web服务器连接高拍仪也可以作为拍照工作站。任何

一台联网的计算机都可以作为阅读工作站，通过浏览器根据学生ID号和学年进行检索。

3.4 软件功能模块

(1)文档上传。ASP.NET控件FileUpload用于将文件上传到Web服务器。通过“浏览”按钮选择上传文件，通过FileUpload.PostedFile对象，调用Posted File.SaveAs()方法将文件上传到Web服务器的指定路径。上传成功后，通过GridView控件显示上传结果，其数据来自于pat_visitmtp。ASP.NET结构从客户机上传的单个文件不能超过8MB，从Web服务器上传没有限制。

(2)文档作废。如果上传的文件需要作废，单击Grid-View控件上该文件的“作废”按钮，一方面利用C#的File类将该文件从Web服务器删除，另一方面将该文件在pat_visitmtp的记录填入作废标记、作废日期、作废者。提供批量作废功能。

(3)文档阅读。输入学生的ID号和学年后，GridView控件显示已上传的文档信息(来自于pat_visitmtp)，单击“阅读”按钮，利用C#的Response对象的AppendHeader、TransmitFile方法和pat_visitmtp中指示的文件路径，将指定的文档从Web服务器下载，可以阅读，也可以打印。

(4)统计报表。根据设定的上传时间段，提取已上传的试卷文档信息(来自于pat_visitmtp)，通过控件ReportVieWer显示结果。报表内容包括ID号、学年、学生自然信息、操作员姓名、文档数量合计。通过报表可以查询某学生的试卷是否已上传，也可以获取某操作员的工作量，以便督促和激励。

3.5 数据安全和学生隐私安全

用户权限分为拍照员权限、审核员权限、打印员权限、教师权限4级。拍照员权限：可以上传文档、作废文档、阅读打印文档、统计报表；审核员权限：检查拍照员上传的文档有无错误及文档质量，审核人员认可后打上“审核”标记，拍照员则不能将此文档作废；打印员权限：看不见上传控件(隐藏)，但能检索所有学生的试卷，为借阅者、学生、老师打印试卷；教师权限：只能检索阅读自己所教学生的试卷。前两种权限都要通过CRP数据库认证和Web服务器的web.config认证，确保数据安全和学生隐私安全；教师权限只需通过CRP数据库认证。数据安全的最重要保证是备份，而不能仅靠昂贵的设备。图1所示的备份存储用来备份试卷文件，pat_visitmtp的安全由CRP的数据库备份来保证。

4 应用

保存电子文档的Web服务器采用联想HP Z230，32GB内存，加装5TB硬盘存储试卷文件。每天下班前将试卷文件备份到一块5TB移动硬盘，由专人保管，确保安全。拍照设备采用兴鼎业公司的X510高拍仪，500万像素，1S成像，能连续定时翻拍A4、A3纸质文档。色彩模式：彩色、灰阶、黑白；输出文件格式：PDF、BMP、JPG、TIFF、多页PDF。配备2台拍照客户端，其中一台为Web服务器(可以兼做拍照工作站)。配备2名拍照员，1名审核员。

尽量选用黑白格式，因为黑白格式的文档占用较少的存储空间，每页A3只需150KB左右。将每个学生的试卷按学年整理成一个PDF文档，借阅或打印时只需提取指定的部分。但不宜分得太细，因高拍仪适合大批量文档，分得太细将降低工作效率。输出文档采用PDF文档，不但能保持原始纸质文档的“原汁原味”，而且能像电子书一样方便阅读和打印。PDF文档编辑软件采用AdobeAcrobatpro，能删除、旋转指定页面，能添加页面。

5 结语

伴随着高校的扩招，各高校的空闲空间将变得极为有限，将无力再开辟出更多的空闲空间用来纸质试卷的存储，并且纸质试卷现在的存储方式也不够科学，不够合理。随着科技的进步，计算机技术在教育领域进一步应用，将来的高校将会转变现有的考试方式，通过计算机考试系统把大部分可以转移到计算机上进行考试的纸质试卷科目进行转移，将纸质试卷转变为数字试卷存储。现在我国出现的考试软件都可以实现测试练习、布置作业、智能组卷、考卷评阅和统一考试功能。即便有一小部分无法实现在计算机考试的科目，也可以在考试判分结束之后，利用本文介绍的系统将纸质试卷转换成数字试卷存储，包括现有永久留存或暂时留存的纸质试卷都可以通过本系统转换成数字试卷存储。

设计纸质试卷拍照存档系统对试卷电子化有着重要意义。纸质试卷拍照存档系统的设计方案也适用于其他档案的电子化。

[1]奚江华．圣殿祭司的ASP.NET.2.0．开发详解——使用C# [M].2版．北京：电子工业出版社，2008．

[2]JohnSharp．VisualC#2008从入门到精通[M]．周靖，译．北京：清华大学出版社，2009.Development andApplication of PictureArchiving System for Examination Paper Based on High Shot Instrument

Huang Miaoyan

(Guangdong Construction Polytechnic,Guangzhou 510425,Guangdong)

The picture archiving system for examination paper is to solve the problem of storage,retrieval and protection of examination paper.The test paper is taken photo of and is converted to PDF files,and then is stored in the Web server.The storage paths is related with the the student ID number,academic year,subject of school information system for easy retrieval.The picture archiving system for examination paper is integrated with the school information system,satisfying the need of electronic paper.The design scheme is also suitable for the electronization of other electronic paper files.The system has advantages of low cost,easy operation,fast retrieval and high safety.

examination paper;CRP;high shot instrument;ASP.NET;C#

R318；TP311．1

A

1008-6609(2016)08-0006-05

黄妙燕，女，广东揭阳人，本科，讲师，研究方向：计算机应用。

广东省科技计划资助项目，项目编号：2009A040103002。