機(jī)車乘務(wù)員在線考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

嚴(yán)志武

（北京鐵路局 唐山機(jī)務(wù)段，唐山 063000）

機(jī)車乘務(wù)員在機(jī)務(wù)段運(yùn)輸生產(chǎn)中的扮演著至關(guān)重要的角色，一支業(yè)務(wù)素質(zhì)扎實(shí)的乘務(wù)員隊(duì)伍是安全生產(chǎn)的有力保證，機(jī)務(wù)段長(zhǎng)期把提高乘務(wù)員的安全行車能力做為培訓(xùn)工作的重中之重，在創(chuàng)新培訓(xùn)形式、提高培訓(xùn)效果方面不斷進(jìn)行探索與實(shí)踐。為此，為提高機(jī)車乘務(wù)員技術(shù)業(yè)務(wù)能力，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，開發(fā)機(jī)車乘務(wù)員在線考試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車乘務(wù)員在出勤調(diào)度室、候班室、車間班組通過觸摸屏完成考試，試卷生成、閱卷評(píng)分、統(tǒng)計(jì)查詢由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，考試過程的管理全部由計(jì)算機(jī)完成。考試重點(diǎn)側(cè)重安全行車內(nèi)容，如行車規(guī)章、新設(shè)備應(yīng)用、非正常行車常識(shí)、應(yīng)急故障處理等內(nèi)容，增強(qiáng)機(jī)車乘務(wù)員學(xué)規(guī)背規(guī)的主動(dòng)性，并通過統(tǒng)計(jì)分析考試成績(jī)，客觀評(píng)價(jià)機(jī)車乘務(wù)員業(yè)務(wù)素質(zhì)水平，為制定針對(duì)性強(qiáng)的培訓(xùn)計(jì)劃提供決策支持。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

軟件設(shè)計(jì)遵循實(shí)用性、安全性、可擴(kuò)展性等原則，系統(tǒng)方案重點(diǎn)圍繞在線考試子系統(tǒng)和管理維護(hù)子系統(tǒng)兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)題庫(kù)管理、試卷管理、考試管理、統(tǒng)計(jì)查詢等基本功能。

（1）實(shí)用性原則。系統(tǒng)功能符合機(jī)務(wù)段機(jī)車乘務(wù)員培訓(xùn)考試的相關(guān)規(guī)定要求，突出機(jī)車乘務(wù)員行車安全、規(guī)章制度內(nèi)容的考核，強(qiáng)調(diào)人機(jī)界面交互的友好性和操作使用的便利性。

（2）穩(wěn)定性原則。以成熟軟件開發(fā)技術(shù)和鐵路企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用標(biāo)準(zhǔn)的軟件開發(fā)方式進(jìn)行設(shè)計(jì),采用多層Client/Server（C/S）模式，長(zhǎng)期在線可靠運(yùn)行。

1.2 軟硬件配置

（1）軟件配置：采用Visual Studio.Net開發(fā)平臺(tái)，服務(wù)器端采用Windows Server 2003操作系統(tǒng)和Sql server 2005關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),客戶端采用Windows XP/Windows 7操作系統(tǒng)。

（2）硬件配置：系統(tǒng)由一套數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、多臺(tái)觸摸屏、多臺(tái)管理客戶端構(gòu)成，通過企業(yè)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信。

1.3 系統(tǒng)構(gòu)架

Visual Studio.Net為構(gòu)建企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序提供了可靠成熟的平臺(tái)，結(jié)合WCF（分布式應(yīng)用開發(fā)框架）技術(shù)，為構(gòu)建多層應(yīng)用程序提供技術(shù)支持。根據(jù)機(jī)務(wù)段職工培訓(xùn)考試的特點(diǎn)與要求，本系采用3層C/S體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用SQL Server 2005企業(yè)版數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)系統(tǒng)E-R圖，對(duì)所有數(shù)據(jù)表進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)一致性、安全性、可操作性，盡量減少數(shù)據(jù)冗余，確定數(shù)據(jù)表如下：

字典表：職工信息表、考試題庫(kù)類別表、機(jī)車類型表、試卷分類表。

數(shù)據(jù)表：考試題庫(kù)明細(xì)表、答題情況明細(xì)表、在線考試試卷表、人為設(shè)定考試試題表、定義考試人員范圍表、系統(tǒng)管理用戶表、乘務(wù)員考試帳戶表、考試成績(jī)保存表、考試標(biāo)準(zhǔn)模板表、數(shù)據(jù)分析匯總表。

2 功能模塊

2.1 主要功能

（1）在線考試子系統(tǒng)：機(jī)車乘務(wù)員每次到機(jī)車調(diào)度室出勤時(shí)通過調(diào)度室的觸摸屏登錄考試系統(tǒng)，軟件使用方便，界面美觀，操作簡(jiǎn)單。乘務(wù)員登錄以后查看個(gè)人資料、選擇考試機(jī)型、進(jìn)行本次考試、查詢考試結(jié)果、修改密碼。考試完畢自動(dòng)計(jì)算總分并保存。

（2）管理維護(hù)子系統(tǒng)：此項(xiàng)功能主要面向各級(jí)管理人員（包括段級(jí)主管部門、車間、機(jī)車隊(duì)等管理人員），管理人員通過該子系統(tǒng)可以對(duì)在線考試進(jìn)行綜合管理。包括：試卷的設(shè)定、考試模板設(shè)定、考試試題選定、題庫(kù)的管理、考試題數(shù)設(shè)定、考試分值設(shè)定、考試時(shí)間設(shè)定、考試人員的成績(jī)查詢分析匯總。

2.2 功能說明

2.2.1 在線考試子系統(tǒng)

主要功能如圖2所示。

圖2 在線考試子系統(tǒng)

（1） 用戶登錄系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)密碼和指紋兩種登錄方式，通過管理員的后臺(tái)設(shè)置進(jìn)行控制。

（2）用戶信息顯示：用戶登錄成功后，系統(tǒng)調(diào)取數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶詳細(xì)資料，顯示用戶當(dāng)前考試?yán)塾?jì)學(xué)分，提示用戶當(dāng)前考試信息，提供調(diào)取試卷、提交試卷、查詢成績(jī)學(xué)分、退出考試等操作的各個(gè)功能入口。

（3）用戶在線答卷：系統(tǒng)設(shè)計(jì)自主考試和專項(xiàng)考試兩種考試形式，自主考試即用戶登錄考試環(huán)境后，自主選擇題庫(kù)與考試模板，系統(tǒng)隨機(jī)抽取試題后自主進(jìn)行答題；專項(xiàng)考試即由機(jī)務(wù)段主管部門、車間、機(jī)車隊(duì)管理人員設(shè)定好必考內(nèi)容，由用戶規(guī)定在一定時(shí)間段內(nèi)完成考試。當(dāng)用戶成功登錄后，選擇自主考試或?qū)ｍ?xiàng)考試試卷，通過易操作的可視化界面進(jìn)行在線答題，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)時(shí)，用戶考試結(jié)果自動(dòng)保存。

（4）自動(dòng)評(píng)閱試卷：對(duì)用戶的考試結(jié)果系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分，保存本次考試的試卷成績(jī)，保存每道試題的答題情況，并將答錯(cuò)題記入用戶錯(cuò)題庫(kù)，根據(jù)考試成績(jī)計(jì)算用戶學(xué)分并累加保存。

（5）成績(jī)學(xué)分查詢：為用戶顯示歷次考試的詳細(xì)信息，包括：考試成績(jī)、試題對(duì)錯(cuò)、學(xué)分累計(jì)等。

2.2.2 管理維護(hù)子系統(tǒng)

管理維護(hù)子系統(tǒng)主要功能如圖3 所示。

圖3 管理維護(hù)子系統(tǒng)

（1）考試過程控制：包括建立考試模板、建立考試試卷等主要功能。建立考試模板：根據(jù)自主考試和專項(xiàng)考試的需要，分別建立考試試卷模板，即預(yù)先定義當(dāng)次考試的題型（單選題、多選題、判斷題）和各題型的數(shù)量、分值、總分、答題時(shí)間、模板有效性等信息。用戶選擇自主考試時(shí)，首先選定考試模板，再選擇考試題庫(kù)，系統(tǒng)自動(dòng)抽取一定數(shù)量的考題，隨機(jī)組合試卷。建立考試試卷：當(dāng)進(jìn)行專項(xiàng)考試時(shí)，需由管理人員統(tǒng)一建立考試試卷，首先選定考試模板，定義考試題庫(kù)，人工選定考試試題，定義考試人員范圍，全體人員進(jìn)行相同內(nèi)容的考試。

（2）題庫(kù)維護(hù)管理：包括考試題庫(kù)管理與題庫(kù)查詢等主要功能。考試題庫(kù)分通用題庫(kù)與專業(yè)題庫(kù)兩大類，考試題庫(kù)管理：即定義題庫(kù)的分類和錄入試題內(nèi)容、答案選項(xiàng)、正確答案、是否有效等數(shù)據(jù)項(xiàng)；考試題庫(kù)查詢：即對(duì)建立好的題庫(kù)進(jìn)行查詢，瀏覽試題具體內(nèi)容，并可導(dǎo)出下載存檔。

（3）考試查詢統(tǒng)計(jì)：主要分為考試成績(jī)查詢、學(xué)分匯總排名兩部分，通過查詢統(tǒng)計(jì)，評(píng)價(jià)職工近期專業(yè)素質(zhì)能力，分析對(duì)重點(diǎn)考試內(nèi)容掌握的熟練程度，為制定下一步培訓(xùn)考試計(jì)劃提供依據(jù)。考試成績(jī)查詢：按年月、車間、機(jī)車隊(duì)組合查詢，統(tǒng)計(jì)查詢結(jié)果、導(dǎo)出數(shù)據(jù)；按專項(xiàng)考試的試卷內(nèi)容，查詢一次集中考試中所有參加人員的成績(jī)和答題情況，并分析全體人員的合格率、試題正確率；針對(duì)題庫(kù)中某一道試題，查詢所有參加考試人員的答題正確率。學(xué)分匯總排名：以80分為學(xué)分合格線，對(duì)全體參加人員的學(xué)分進(jìn)行匯總，按車間、機(jī)車隊(duì)進(jìn)行排名，為各級(jí)管理人員掌握人員素質(zhì)動(dòng)態(tài)提供數(shù)據(jù)支持。

（4）系統(tǒng)維護(hù)管理：包括人員信息維護(hù)、用戶登錄控制等功能。人員信息維護(hù)：人員信息是考試系統(tǒng)基礎(chǔ)，是考試系統(tǒng)正確識(shí)別用戶身份的信息源。用戶登錄控制：對(duì)用戶采用密碼登錄、指紋登錄進(jìn)行集中控制，當(dāng)指紋采集設(shè)備故障時(shí)，允許用戶暫時(shí)采用密碼登錄，保證考試工作有序進(jìn)行。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 WCF與ADO.Net

Visual Studio.Net是一個(gè)功能強(qiáng)大、高效且可擴(kuò)展的編程環(huán)境，提供了生成應(yīng)用程序的工具和技術(shù)，為開發(fā)企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序提供了強(qiáng)大支持。WCF 是微軟分布式應(yīng)用的開發(fā)框架，整合了.Net平臺(tái)下所有和分布式系統(tǒng)有關(guān)的技術(shù)，使開發(fā)者能夠建立面向服務(wù)且安全、可信賴的應(yīng)用程序。ADO.Net提供對(duì)SQL Server的專用訪問接口，性能優(yōu)于基于COM的ADO數(shù)據(jù)訪問方式，并且可與XML集成，架成了與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問橋梁，數(shù)據(jù)訪問效率更高、更安全可靠。

3.2 用戶身份識(shí)別

作為一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)，除了完成正常的功能外，安全也是一個(gè)非常重要的方面。為能準(zhǔn)確識(shí)別系統(tǒng)用戶的身份，采用指紋技術(shù)來(lái)確保用戶身份的真實(shí)性。

3.3 操作權(quán)限控制

系統(tǒng)采用組策略控制用戶權(quán)限的方式，按照機(jī)務(wù)段主管部門、車間、機(jī)車隊(duì)管理人員和參加考試人員進(jìn)行權(quán)限劃分，系統(tǒng)管理員具有全部權(quán)限，其他用戶可根據(jù)實(shí)際需要，由系統(tǒng)管理員分配不同的權(quán)限。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了分組權(quán)限設(shè)置，即先分組，再設(shè)置組權(quán)限，最后將需要設(shè)置的人員加入該組，即可使該組成員具有相應(yīng)的組權(quán)限。

3.4 系統(tǒng)自動(dòng)更新

由于該系統(tǒng)使用C/S模式，系統(tǒng)的每次升級(jí)都要對(duì)每個(gè)客戶端進(jìn)行新版本的安裝，為提高系統(tǒng)后期的維護(hù)效率，應(yīng)用自動(dòng)升級(jí)模塊實(shí)現(xiàn)客戶端程序的自動(dòng)更新。當(dāng)用戶登錄考試系統(tǒng)時(shí)，升級(jí)模塊自動(dòng)后臺(tái)執(zhí)行，從升級(jí)服務(wù)器獲取軟件版本信息，與客戶端程序版本進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)到新版本時(shí)立即進(jìn)行更新。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文建立了基于C/S三層結(jié)構(gòu)的個(gè)性化機(jī)車乘務(wù)員在線考試系統(tǒng)的模型，實(shí)現(xiàn)了機(jī)務(wù)段乘務(wù)員考試工作的基本流程，論述了基于鐵路網(wǎng)的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，通過應(yīng)用該系統(tǒng)，使乘務(wù)員掌握安全行車知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的能力得到提高，使乘務(wù)員學(xué)規(guī)背規(guī)的主動(dòng)性顯著增強(qiáng)，是企業(yè)職工培訓(xùn)考試信息化建設(shè)的一次成功實(shí)踐。

該系統(tǒng)獲北京鐵路局2010年度合建技改二等獎(jiǎng)，由唐山機(jī)務(wù)段技術(shù)人員自主開發(fā)并投入運(yùn)用，受到各級(jí)管理部門和職工的普遍好評(píng)。

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