基于高拍儀的紙質試卷拍照存檔系統的研發與應用

黃妙燕

（廣東建設職業技術學院，廣東 廣州 510425）

基于高拍儀的紙質試卷拍照存檔系統的研發與應用

黃妙燕

（廣東建設職業技術學院，廣東 廣州 510425）

研發紙質試卷拍照存檔系統，解決紙質試卷的存儲檢索和保護問題。將紙質試卷通過拍照，轉換為PDF文件，存儲到Web服務器，存儲路徑與學校信息系統中的學生ID號、學年、科目相聯系，以方便檢索。紙質試卷拍照存檔系統與學校信息系統融為一體，能滿足紙質試卷電子化的需要，其設計方案也適合于其它紙質檔案的電子化。該系統設計成本低，操作簡便，檢索速度快，安全性高。

試卷；CRP；高拍儀；ASP.NET；C#

1 引言

我國各高校采取考試的主要形式通過紙質試卷來進行的。無論是開卷考試、閉卷考試、論文等測試形式，都是以紙質的媒介來承載。國內大多數高校都采取分類存儲方式，即根據高校有關規定將考試劃分等級，分別由高校教務處存儲和相關二級學院或系部存儲。重要的基礎性課程試卷通常由高校教務處負責儲存、保管(例如高等數學、外語等基礎課程)，專業性課程由二級學院或系部自行負責儲存、保管。由于教育主管部門在評估時都會隨機抽查在校學生的考試試卷，各高校為適應這一重要的評估工作一般都會要求將評估所需的學生名單、學生成績單、試卷分析、成績分析、標準答案、空白試卷等放入對應的試卷袋內進行存儲。存儲時，各高校通常會要求試卷保管部門要按學科、年級、班級、學期來科學、合理地存儲，以使查找、調用更加便捷、高效。因試卷在我國高校教學活動當中具有重要意義，所以國內各高校對于試卷的管理也十分重視。各高校負責試卷存儲、保管的單位都會設立專門的庫房來存儲試卷，設有專職人員負責管理試卷。我國各高校大部分通常采取使用試卷柜的方式來存儲試卷，這不僅是要讓試卷的存儲整潔、美觀，同時還能達到防火、防水、防塵、防盜的四防效果，避免了因發生意外而導致的巨大損失。但逐漸發現紙質試卷有著諸多弊病，例如試卷的存儲、查詢、調取比較繁瑣，占用空間較大，并且長期存儲極易發生霉變。現在紙質試卷存儲的最突出的矛盾是學生考試的紙質試卷數量增長快速，使得學校不得不使用大量的房屋空間來存儲這些試卷。雖然我國大部分高校都采用畢業生畢業一段時間后，將保存期已滿的紙質試卷部分留存，其余做銷毀處理，但隨著各學校人數的增加，紙質試卷的存儲空間捉襟見肘。為緩解以上矛盾，可將紙質試卷轉化數字試卷存儲，因此，學校對試卷拍照存檔系統的需求非常迫切。

2 試卷拍照存檔系統

試卷拍照存檔系統將學生考試、老師批改后的紙質試卷拍照形成電子文檔，建立與學校信息系統相融合的數據庫，通過網絡共享并能快速檢索、閱讀和打印。紙質試卷不能拋棄，只是以更節約空間的方式集中存放，作為評估、查詢等原始依據。由于拍照是對紙質試卷的原樣照搬，等同于復印，對于查詢和復印的需求，只需打印后蓋章，具有完全的法律效力。

興鼎業、捷易拍等公司推出的高速拍照儀，為拍照試卷提供了有力的設備支持。高速拍照儀也稱高拍儀，千元以內的高拍儀像素達500萬，1S成像，能夠橫屏和豎屏轉換，自動糾偏和切去黑邊，黑白、灰階、彩色可選，分辨率從2592像素x1944像素到320像素x240像素多擋可選，能輸出JPG、JPEG、BMP、TIFF、PNG、PDF等多種格式文檔。

3 系統設計與實現

3.1 系統結構

系統結構如圖1所示，ASP.NET架構，C#語言編寫軟件。Web服務器根據學校的經濟情況可以在1～40萬元之間選擇，最低配置：至強CPU，8 GB內存、32位Windows操作系統。文檔可以存儲在Web服務器的單塊大容量5TB硬盤，也可以存儲在Web服務器的磁盤陣列。備份存儲用來備份試卷文件，可以是單塊5TB移動硬盤，也可以是存儲陣列。

圖1 系統結構示意圖

3.2 系統實現

為了滿足用戶提出的對管理系統的各種操作和性能的要求，并針對B/S運行模式需求，整個技術架構中采用C#語音開發，三層結構方式，每個層次完成獨立的功能，結構層次清晰，代碼更加有規律可循。

3.2.1 概念

在這里定義出相關術語，為后面的描述，提供一個統一的口徑，統一的認識。

模塊(module)：完成一個獨立的業務功能。在代碼的組織上是獨立完整的。它由一組符合特定邏輯的程序語句組成，包括：界面顯示語句，業務處理語句，數據存取語句等。

層(layer)：對模型中同一抽象層次上的包進行分組的一種特定方式。從邏輯上將子系統劃分成許多集合，而層間關系的形成要遵循一定的規則。通過分層，可以限制子系統間的依賴關系，使系統以更松散的方式耦合，從而更易于維護。(層是對架構的橫向劃分，分區是對架構的縱向劃分)。

3.2.2 技術架構設計原則

對于系統架構設計主要考慮如下幾個關鍵因素：

(1)總體性能優化原則

性能優化原則是系統架構設計需要遵循的重要原則之一。性能不是僅僅考慮單機的性能，而是從整個系統出發來考慮總的綜合的性能指標。性能的考慮將從如下幾個方面來入手：內存管理；數據庫管理；負載均衡；系統接口；關鍵算法等。

(2)可擴充性

系統的升級換代是軟件的不變規律，當軟件在進行升級、擴容時，系統架構需要能夠支持無修改擴充。

(3)系統可靠性原則

將遵循系統高可靠性的原則，從系統的可靠運行和系統故障發生后的系統數據的可靠恢復兩個方面來設計系統的架構。

(4)開發可管理性

開發的可管理性原則要考慮項目組的人員的分工合作，配置管理的方便性，人員的流動對項目組的沖擊，盡可能減少項目管理的壓力，減少人員流動帶來的項目風險。

(5)可維護性

系統的可維護性和架構設計息息相關，無論是在開發調試還是在系統運行時如果能夠做到輕松準確地定位出BUG的位置將極大地減少開發維護的工作量。架構設計將基于可維護性的原則來展開工作。

3.2.3 層次結構設計

(1)將系統劃分成多個層次，其好處之一就是使系統的架構更加清晰，這樣每個層次完成的功能比較單一，代碼更加有規律可循。

(2)系統的基本結構主要劃分為表現層、業務層和數據層。表現層是面向最終用戶的交互接口UI。業務層包括業務處理對象、業務實體對象和系統框架層。數據層包括數據處理對象，數據工廠對象和數據接口對象。

采用MVC設計模式，分三層架構，系統技術架構圖如圖2所示：

圖2 系統技術架構圖

MVC是一種目前廣泛流行的軟件設計模式，早在70年代，IBM就推出了San Francisco項目計劃，其實就是MVC設計模式的研究。近年來，隨著.NET的成熟，它正在成為在. NET平臺上推薦的一種設計模型。MVC英文即Model-View-Controller，即把一個應用的輸入、處理、輸出流程按照Model、View、Controller的方式進行分離，這樣一個應用被分

成三個層——模型層、視圖層、控制層。

表現層：有時也稱之為“Web層”。采用ASP.NET框架，用Model封裝與用戶互動的數據元素；用Asp.NET代碼模型實現動作處理、鏈接轉向等，用標準控件來完成數據展現。

業務邏輯層：有時也稱之為“業務層”。實際的項目中，每個領域都會有自己獨特的業務邏輯，正因為這樣，致使項目中代碼高度耦合，原本有可能被重用的代碼或功能，因為與具體的業務邏輯綁定在一塊而導致很難被重用。因此我們將實現這些具體邏輯的代碼抽取出來分為單獨的一層，其目的是希望通過該層，來降低它與系統其它部分的耦合度。本層通過為Web層提供數據庫業務操作。它屏蔽了表現層自己對業務數據的操作。

數據持久層：有時也稱之為“持久層”。本層采用ADO. NET 2.0技術框架，讓我們可以高效率地操作數據表，而且為數據操作進行了統一的封裝，為數據操作提煉了極其方便的數據接口，在提升系統性能的同時，更可以大大提高開發效率。

采用以上技術方案的優點如下：

(1)最重要的是應該有多個視圖對應一個模型的能力，能快速應對客戶對用戶界面的需求改變。

(2)由于模型返回的數據不帶任何顯示格式，因而這些模型也可直接應用于接口的使用，這也是面向對象技術中多態最顯著的應用。

(3)由于一個應用被分離為三層，降低了系統耦合性，有時改變其中的一層就能滿足應用的改變。一個應用的業務流程或者業務規則的改變只需改動MVC的模型層。

(4)它還有利于軟件工程化管理。由于不同的層各司其職，每一層不同的應用具有某些相同的特征，有利于通過工程化、工具化產生管理程序代碼。

3.2.4 體系結構設計

(1)Business

存放業務處理類文件，該類調用DataAccess層的數據接口的相應方法。

示例代碼如下：

///刪除用戶

存放數據處理類文件、數據工廠類文件和數據接口文件。

〉數據處理類實現對數據庫存儲過程的調用。

示例代碼如下：

///調用存儲過程uspDeleteUser刪除指定的用戶

〉數據工廠類是數據處理類和數據接口的中間橋梁和映射，實現對數據接口的實例創建。示例代碼如下：

///UserInterface的接口創建

〉數據接口符合數據操作的基本規范。

示例代碼如下：

///刪除用戶

〉SQLHelper文件包含方法定義：

///執行存儲過程返回DataSet

///＜param name=”procName”＞存儲過程名稱＜/param＞

///＜param name=”prams”＞參數列表＜/param＞

///執行存儲過程返回DataTable

///＜param name=”procName”＞存儲過程名稱＜/param＞

///＜param name=”prams”＞參數列表＜/param＞

///執行存儲過程返回DataReader

///＜/summary＞

///＜param name=”procName”＞存儲過程名稱＜/param＞

///＜param name=”prams”＞參數列表＜/param＞

///執行存儲過程無結果集返回

///＜/summary＞

///＜param name=”procName”＞存儲過程名稱＜/param＞

///＜param name=”prams”＞參數列表＜/param＞

///批量刪除

///＜/summary＞

///＜param name=”selectcCmmandText”＞查詢語句＜/ param＞

///＜param name=”selectcCmmandText”＞刪除語句＜/ param＞

///＜param name=”batchSize”＞批量刪除記錄數據＜/ param＞

存放業務實體類文件，業務實體用于表現現實系統中的業務數據，每個業務實體可以對應數據庫表中的一個或多個表。

示例代碼如下：

系統框架層包含了一些貫穿于各層的系統級功能服務，比如配置文件信息讀取、系統錯誤處理、常用函數等。

3.3 工作流程

(1)拍照客戶端通過Web服務器根據學生ID號從CRP服務器提取學生的自然信息。高拍儀將該學生的紙質試卷拍照后輸出到客戶端的某路徑，工作人員排版校對后將其上傳到Web服務器，文件名稱和存儲路徑由系統自動指定，以免交叉覆蓋。存儲路徑：Web服務器虛擬目錄+學生ID號+學年+科目；文件名稱：精確到百分秒系統時間。文件上傳成功后，將學生ID號、學年、科目、姓名、性別、年齡、住址、試卷的分類、文檔存儲路徑、文件名稱、上傳日期、操作員姓名等保存在數據庫表pat_visitmtp。

(2)拍照客戶端根據需要可以配置多臺一般配置的計算機。Web服務器連接高拍儀也可以作為拍照工作站。任何

一臺聯網的計算機都可以作為閱讀工作站，通過瀏覽器根據學生ID號和學年進行檢索。

3.4 軟件功能模塊

(1)文檔上傳。ASP.NET控件FileUpload用于將文件上傳到Web服務器。通過“瀏覽”按鈕選擇上傳文件，通過FileUpload.PostedFile對象，調用Posted File.SaveAs()方法將文件上傳到Web服務器的指定路徑。上傳成功后，通過GridView控件顯示上傳結果，其數據來自于pat_visitmtp。ASP.NET結構從客戶機上傳的單個文件不能超過8MB，從Web服務器上傳沒有限制。

(2)文檔作廢。如果上傳的文件需要作廢，單擊Grid-View控件上該文件的“作廢”按鈕，一方面利用C#的File類將該文件從Web服務器刪除，另一方面將該文件在pat_visitmtp的記錄填入作廢標記、作廢日期、作廢者。提供批量作廢功能。

(3)文檔閱讀。輸入學生的ID號和學年后，GridView控件顯示已上傳的文檔信息(來自于pat_visitmtp)，單擊“閱讀”按鈕，利用C#的Response對象的AppendHeader、TransmitFile方法和pat_visitmtp中指示的文件路徑，將指定的文檔從Web服務器下載，可以閱讀，也可以打印。

(4)統計報表。根據設定的上傳時間段，提取已上傳的試卷文檔信息(來自于pat_visitmtp)，通過控件ReportVieWer顯示結果。報表內容包括ID號、學年、學生自然信息、操作員姓名、文檔數量合計。通過報表可以查詢某學生的試卷是否已上傳，也可以獲取某操作員的工作量，以便督促和激勵。

3.5 數據安全和學生隱私安全

用戶權限分為拍照員權限、審核員權限、打印員權限、教師權限4級。拍照員權限：可以上傳文檔、作廢文檔、閱讀打印文檔、統計報表；審核員權限：檢查拍照員上傳的文檔有無錯誤及文檔質量，審核人員認可后打上“審核”標記，拍照員則不能將此文檔作廢；打印員權限：看不見上傳控件(隱藏)，但能檢索所有學生的試卷，為借閱者、學生、老師打印試卷；教師權限：只能檢索閱讀自己所教學生的試卷。前兩種權限都要通過CRP數據庫認證和Web服務器的web.config認證，確保數據安全和學生隱私安全；教師權限只需通過CRP數據庫認證。數據安全的最重要保證是備份，而不能僅靠昂貴的設備。圖1所示的備份存儲用來備份試卷文件，pat_visitmtp的安全由CRP的數據庫備份來保證。

4 應用

保存電子文檔的Web服務器采用聯想HP Z230，32GB內存，加裝5TB硬盤存儲試卷文件。每天下班前將試卷文件備份到一塊5TB移動硬盤，由專人保管，確保安全。拍照設備采用興鼎業公司的X510高拍儀，500萬像素，1S成像，能連續定時翻拍A4、A3紙質文檔。色彩模式：彩色、灰階、黑白；輸出文件格式：PDF、BMP、JPG、TIFF、多頁PDF。配備2臺拍照客戶端，其中一臺為Web服務器(可以兼做拍照工作站)。配備2名拍照員，1名審核員。

盡量選用黑白格式，因為黑白格式的文檔占用較少的存儲空間，每頁A3只需150KB左右。將每個學生的試卷按學年整理成一個PDF文檔，借閱或打印時只需提取指定的部分。但不宜分得太細，因高拍儀適合大批量文檔，分得太細將降低工作效率。輸出文檔采用PDF文檔，不但能保持原始紙質文檔的“原汁原味”，而且能像電子書一樣方便閱讀和打印。PDF文檔編輯軟件采用AdobeAcrobatpro，能刪除、旋轉指定頁面，能添加頁面。

5 結語

伴隨著高校的擴招，各高校的空閑空間將變得極為有限，將無力再開辟出更多的空閑空間用來紙質試卷的存儲，并且紙質試卷現在的存儲方式也不夠科學，不夠合理。隨著科技的進步，計算機技術在教育領域進一步應用，將來的高校將會轉變現有的考試方式，通過計算機考試系統把大部分可以轉移到計算機上進行考試的紙質試卷科目進行轉移，將紙質試卷轉變為數字試卷存儲。現在我國出現的考試軟件都可以實現測試練習、布置作業、智能組卷、考卷評閱和統一考試功能。即便有一小部分無法實現在計算機考試的科目，也可以在考試判分結束之后，利用本文介紹的系統將紙質試卷轉換成數字試卷存儲，包括現有永久留存或暫時留存的紙質試卷都可以通過本系統轉換成數字試卷存儲。

設計紙質試卷拍照存檔系統對試卷電子化有著重要意義。紙質試卷拍照存檔系統的設計方案也適用于其他檔案的電子化。

[1]奚江華．圣殿祭司的ASP.NET.2.0．開發詳解——使用C# [M].2版．北京：電子工業出版社，2008．

[2]JohnSharp．VisualC#2008從入門到精通[M]．周靖，譯．北京：清華大學出版社，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

黃妙燕，女，廣東揭陽人，本科，講師，研究方向：計算機應用。

廣東省科技計劃資助項目，項目編號：2009A040103002。