基于云平台的电网调度业务在线考试系统设计

郑炜楠，于兆一

（深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

随着互联网、云平台技术的不断发展，在线考试系统作为一种考试软件，逐渐从最初的兴起，发展到现阶段的广泛应用，各个领域越来越多地引进了在线考试系统。在线考试系统通过软件，模拟考试的操作流程，通过网络浏览器，登录考试系统，在线答题、练习、查看考试分数等，通过连接电子版考试服务器的互联网，在计算机上完成考试作答等一系列流程［1］。由于企业发展需求不同，在线考试系统的性能设计也不同［2］。在线考试系统与传统的考试方式存在一定的差异，两种考试形式具有互补性，在线考试系统能够对我国既有的教育进行一定程度地补充［3］。在线考试系统的业务耦合性较强，系统的核心功能是考试管理［4］。传统的考试方式在时间和地点方面存在一定的限制性，在线考试系统能够满足任何时间、地点都能考试的需求。在线考试系统对平台的稳定性要求较高，需要保证考试资料下载的流畅度，并在登入、退出系统时保证用户的信息安全。

电网调度工作处于高速发展期，对于电网操作的难度大幅度提升，担负了电网安全保护与稳定供电的重任，因此，对电网调度工作人员的考核十分严格。基于此，本文提出了基于云平台的电网调度业务在线考试系统设计，全方位地对电网调度人员进行考核，通过系统掌握各个工作人员的业务水平，及时进行培训与改进。

1 基于云平台的电网调度业务在线考试系统总架构

建立电网调度业务在线考试系统，通过在线平台进行管理，可以有效提升业务教学的管理效率以及教学的质量，将学生的业务学习情况实时反馈给教师，便于教师进行培训课程的安排。由此，实现电网调度业务教学的信息化，实现规范化管理。借由此系统，教师和学生均可以实现考试科目选择、成绩查询、即时通信等功能。

云计算技术是利用分布式处理技术处理海量数据，利用网络及浏览器等对虚拟数据进行计算、存储等，将结果传输给用户实现应用服务。云平台是利用云计算技术，通过将大量的计算过程进行解构重分配。用户可以根据自身的需求，选择相应的数据处理、存储等方式，进而得到快捷的服务。为检验电网调度业务培训的成果，引入云平台的理论，构建基于云平台的电网调度业务在线考试系统。系统主要分为3层，分别为平台服务层、考试管理层和基础设施层。该系统利用私有云/共有云的模式，通过平台服务层和基础设施层，将海量数据计算任务进行分配。教师和学生通过平台服务层发出应用指令后，通过考试管理层处理服务请求，利用数据处理技术挖掘数据库内的存储资源，然后将信息推送至前台界面显示。为降低基于云平台的电网调度业务在线考试系统的整体资金投入，减少设备的应用及资源维护压力，引入了多用户连接方式。当多个用户同时在线使用系统并发出应用服务请求时，系统将应用需求发布给服务器，链接向同一个应用资源，用户即可通过较小的代价与其他用户共享资源，从而减少计算处理空间，降低响应耗时。同时，系统还引入中间调度层技术，通过将用户分为不同数量的组别，并链接向不同的应用资源，多个应用资源同时运行，大大减少了系统的响应压力。

2 基于云平台的电网调度业务在线考试系统硬件设计

2.1 云平台部署

考虑电网调度业务在线考试系统面对大量用户同时访问的压力，将系统的浏览服务器连接到考试管理层的私有云。当并发用户较低时，虚拟资源空间减少，避免资源浪费。当并发用户较多时，虚拟资源空间扩展，避免资源不足。

通过主负载均衡器和从负载均衡器调度用户的访问请求，使服务器的资源均衡。增加调度控制服务器监控虚拟机、数据库、服务器等的运行情况，并对云平台的虚拟资源进行动态调整，以满足低/高并发用户的访问请求。对于虚拟机，采用红帽系统的RHEV PowerShell API监控内存、磁盘、CPU等运行参数。对于本地服务器，采用Nagios网络监控内存、磁盘、CPU等运行参数。对于Web应用，采用MyARM软件监控访问响应时间、流量数据等。

2.2 本地硬件设备部署

基于云平台的在线考试系统，在一定程度上来说部分系统功能属于管理类系统，在电网的安全区域内，采用Browser硬件运行模式。本文设计的基于云平台的电网调度业务在线考试系统包括3台服务器，分别负责多媒体文件的处理存放、储存数据库服务、运行Web应用。选取4台内部CPU数量为2的登录虚拟机，保证其负载量达到标准要求，保证承载4 500人的考试需求，CPU的内存控制在35%~75%。选取65 MB以上的网络带宽、磁盘阵列具有定时删除的功能，空间内存保证在100 G以上，能够满足考试扩展的需求。

3 基于云平台的电网调度业务在线考试系统软件设计

3.1 构建考试系统数据库

基于云平台的在线考试系统的数据库分析，主要围绕管理员、学员与教师3种用户。各个用户所需的系统服务模式不同。管理员的系统数据库，包括对教师和学员日常教学与考试功能的管理及维修，对于系统运行出现的考试内容故障等问题，管理员的系统控制界面能够及时进行调整与处理。管理员的数据库需要掌握教师的教学情况与教学质量，实时采集各项教学数据，通过管理数据库，对教师的教学质量进行评价，为教务管理人员的监督和评估提供帮助。教师对于控制界面的需求主要体现在实践教学课程设置的操作，通过在线考试系统，下发考试课程及讲解内容，通过系统的显示界面，及时解答学员的各类问题。学员所需的系统数据库需要具有各项课件内容与作业等，能够将自己的问题通过系统传输给教师。

3.2 建立云平台电网调度业务工作流模型

为了使得系统中复杂的电网调度业务考试更加便捷，本研究将电网调度业务工作流的引擎进行优化，建立可管理的云平台工作流模型。

确定云平台在线考试的内容实施，在电网调度业务工作流的第一阶段，对云平台模型进行参数属性的设置。在系统中，本设计将JPBM加入UML的状态图，使云平台工作流模型具有固定的节点，根据电网调度业务考试的实际需求，采用元素组合描述考试工作流程。

根据图1可知，在电网调度业务工作流模型中，系统启动后，成立电网调度模块，制定调度业务计划，通过调度考试计划审核后，进入考试内容实施，最终判定考试结果，完成工作流模型的建立操作。在模型的节点类型设置中，根据用户需要，填写对应的考试计划表，指定系统任务的执行人与审核人。基于云平台生成的流程图文件，将抽象的系统程序转化为过程模型图，对在线考试工作流的进度进行有效监控。

图1 电网调度业务工作流系统运行流程

3.3 设置考试管理功能

基于云平台的电网调度业务在线考试系统，包括考试内容的在线编制、在线考试计划的制定、电网调度考试人员与电网调度阅卷人员的指定。系统的性能设置依据主要包括在线监考与考试成绩的管理功能。

针对与传统考试要求的不同，系统的出题方式也要相应地进行改变。考试内容的编制由具有管理员权限的用户完成，新建试卷时，将试题按照难度区分类别，分别建立子数据库，从不同的数据库中调取考试题目，允许管理员对试卷的考试内容及考试时间进行设置。管理员界面可以创建考试，将试卷分发给各考生，考试时间截止时关闭考试，并在考生提交试卷答案后自动判卷，给出考试成绩。考生界面，在考试开始时，考生需使用身份证号码登录考试系统。成功登录后，系统的显示页面会出现考试内容与考生的各项信息。在考试开始与结束前，系统会提示考生时间。考试结束时，系统会自动保存试卷答案并提交。提交成功后，经过与数据库中对应答案进行比对，系统确定考试成绩。

在线监考的功能设置，要考虑考试中的突发事件，进行相应的处理，例如重新答题、强制结束考试等。云平台的考试系统对于成绩管理，需要具有存储性，将用户的考试成绩以Excel表格的形式实时导出，保证成绩数据管理的安全性。

考试成绩确定后，可以选择分析功能，以所有考生信息及考试成绩为数据集，通过数据挖掘输出正确题目数量和错误题目数量及相应的百分率，并据此自动生成饼状图、柱状图等，并可以与历史考试成绩相比较，确定考生的知识水平提升情况，便于教师进行课程改进。

4 系统测试

4.1 测试准备

为了验证本文提出的基于云平台的电网调度业务在线考试系统的有效性，进行了如下测试。测试采用SQL Server服务模式，服务器选取Visual Studio，浏览器选取IE运行模式。依据IIS应用原理，将考试系统的起始页输入IE浏览器的地址栏位置。对系统的各项性能指标进行检测，以满足系统设计与用户的需求。

4.2 测试结果

为验证本文提出的基于云平台的电网调度业务在线考试系统的稳定性，对设计系统的并发量进行测试。选择某电网企业从事电网调度工作人员的数据信息进行测试。该企业当前从事电网调度工作人员有270名，按照全部员工同时进行在线考试的情况下，对本文设计系统进行并发量的测试。测试结果如图2所示。

图2 系统并发量测试结果

通过图2可以看出，随着考试人数的不断增加，基于云平台的电网调度业务在线考试系统的稳定性呈下降趋势，但是依旧始终保持在95%以上，说明在并发量较大情况下，该系统能够具有较好的稳定性，可以满足电力企业电网调度工作人员同时在线考试的需求。

5 结语

本文提出的基于云平台的电网调度业务在线考试系统，在云平台模式的推动下，将考试系统与平台技术服务相结合，形成了行业共赢的机制。在线考试系统能够为用户提供全方位的服务，加快电网调度业务的考查效率。