云計算環境下綜合管理平臺架構設計探討

劉明巖 王雪芬

摘? 要：在國家教育考試標準化考點建設取得巨大成效的同時，也出現了考務管理脫節、信息資源利用不足、缺乏統一標準等問題。本文提出通過引入云計算技術，結合大數據與物聯網技術，搭建考務數據中心，構建系統化、整體化、智能化、可擴展的國家教育考試綜合管理平臺。并立足于江蘇省的標準化考點升級建設給出了云環境下國家教育考試綜合管理平臺架構的設計方案。

關鍵詞：標準化考點;云平臺;教育考試

中圖分類號：TP311.5? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）20-0075-04

Abstract：While the national education examination standardization test center construction has achieved great results，there have also been problems such as the disconnection of examination management，the lack of utilization of information resources，and the lack of uniform standards. This paper proposes to build a test data center by introducing cloud computing technology，combining big data and internet of things technology，building examination data center，and constructing a systematic，integrated，intelligent and scalable national education examination comprehensive management platform. Based on the upgrade of the standardized test sites in Jiangsu Province，the design plan of the national education examination comprehensive management platform architecture under the cloud environment is given.

Keywords：standardized test sites;cloud platform;education test

0? 引? 言

國家教育考試是當前社會普遍認同的、較為有效和公平的人才選拔制度，《國務院關于深化考試招生制度改革的實施意見》提出要保證考試招生“機會公平、程序公開、結果公正”。考試公平，關乎考生的個人命運、社會和諧穩定以及誠信體系的構建。黨中央、國務院歷來對國家教育考試改革和安全工作高度重視，2011年教育部、財政部聯合發文大力推進標準化考點的建設工作。至2013年底，經過各省（區、市）的共同努力，國家教育考試標準化考點建設任務已基本完成。標準化考點建設成效顯著，自標準化考點運行以來，監考更規范、巡考更高效、考生違規違紀現象大幅下降[1]，有效制止舞弊行為，有力地保障了國家教育考試的公平。

由于在標準化考點建設初期，未充分考慮其與網上報名系統、評卷系統、志愿填報系統、錄取系統等考試環節中的各種考務相關系統之間的數據共享問題，隨著標準化考點的普及與深入應用，考務管理脫節、信息資源利用不足等問題逐漸突顯;同時，隨著信息技術的更新迭代，標準化考點已有監控技術難以有效防控層出不窮的新型高科技作弊手段。國家教育考試標準化考點的升級改造已是迫在眉睫。其中，對來自不同系統的各類招考數據信息的整合以及基于標準化考點的系統化、整體化、智能化、可擴展的國家教育考試綜合管理平臺的構建成為這次升級改造的重中之重。

鑒于此，本文結合大數據與物聯網技術，試圖在云環境下搭建區域考務數據中心，構建國家教育考試綜合管理平臺，以突破制約各考務系統數據資源整合與共享的瓶頸，在共同的平臺框架內實現對全省國家教育考試的全局統一指揮、全程分級管理、全域實時監控，實現考生、試卷、工作人員、設備等四大數據流的動態管理和各類考試管理指揮的智能化、一體化、可視化、即時化，推動招考管理信息化向智慧招考的目標持續發展。

1? 當前標準化考點存在的問題

隨著標準化考點的深入應用，上一輪建設存在的問題與不足逐步顯現，主要表現在以下幾個方面：

（1）與考務管理脫節。所建設的五大系統（包括考試綜合業務系統、考生身份驗證系統、作弊防控系統、網上巡查系統和應急指揮系統）相互獨立，缺乏關聯性，與考務管理業務嚴重脫節。例如，網上巡查系統只起到了視頻監控的作用，無法快速準確定位考生;考生身份驗證系統僅僅利用讀卡器驗證考生身份證的真偽;作弊防控系統只通過將屏蔽終端放置于每個教室內來屏蔽無線信號。目前，系統無法實現對各類設備的統一管理，對各類考試數據的統一整合以及考試過程的統一指揮等。

（2）技術迭代緩慢。隨著信息技術的更新迭代，原有標準化考點系統已進入設備更新換代和技術升級周期：網上巡查和應急指揮亟須從標清升級到高清;人臉、指紋等生物識別技術已廣泛應用于身份驗證;4G信號已經商用，5G也已經研發成功，這些頻譜都需要屏蔽。標準化考點必須進行技術提升建設，才能夠達到有效維護考試安全的目標。

（3）缺乏統一標準。各類考試缺乏統一信息標準，信息資源整合程度不足，沒有形成可全面、準確、完整反映考試運行狀況的全局基礎數據庫;同時，設備廠家各自為戰，互聯互通方面的問題時有發生。

（4）信息資源利用不足。數據采集和交換機制不健全，數據采集方式落后，以人工逐級上報為主，信息交互不及時，數據的有效性、一致性無法得到保障;不能對各類信息進行分析和挖掘，在突發事件發生時，無法提供有力的決策支撐。

2? 云計算環境下國家教育考試綜合管理平臺設計思路

作為一種新興的共享基礎架構的應用方法，云計算通過互聯網將超大規模的計算與存儲資源整合起來，并以可信服務的形式按需提供給用戶[2]。云計算的優勢在于通過靈活地聚合數以萬計的、分散的、低可靠的廉價存儲設備提供了看似無上限的可計算資源，用戶無需提前考慮設備需求量，可從規模較小的硬件資源開始，在應用系統運行和升級過程中根據需要靈活調整或增加資源[3]。

國家教育考試綜合管理平臺的構建涉及到大大小小幾十個考試相關系統的整合及各類相關考試數據的融合，既要保證現有系統建設成果，又要在盡量整合原有資源的同時實現新舊平臺的無縫鏈接，確保平臺的安全可靠與易擴展性。云計算的引入使該綜合管理平臺的建設成為了可能。

基于云計算平臺的建設思想，本文依據“整合資源、基于數據、面向服務”的設計思路，結合數據技術及物聯網技術，以數據為核心，通過整合資源實現面向服務的最終目的。在頂層設計的規劃和統一信息標準的指導下，通過整合現有的信息化資源，立足于構建全省的考務大數據中心，以數據深度挖掘和應用為支撐，為考試機構內部提供業務管理和決策支撐，為社會公眾提供全面、便捷的公眾服務。

平臺設計自底向上從數據采集層、數據集中層和業務整合呈現層3個層面展開，平臺的設計思路如圖1所示，具體如下：

（1）數據采集層：通過業務流程再造和信息化手段提升等多重手段，實現對場所環境、考試工作人員、考生和試卷等原數據的實時、全面采集;

（2）數據集中層：依托于考務大數據中心的構建，在統一信息標準的規范下，實現對結構化數據和非結構化數據的匯總和存儲，并實現兩者之間的關系互通，為后續數據挖掘和應用提供支撐;

（3）業務整合呈現層：面向管理流程和決策需求，對數據和業務進行場景化構建和重組。以大數據技術為支撐，實現業務管理的場景化和決策支撐的可視化，構建內部管理決策和外部公眾服務兩大應用主線。

3? 云計算環境下國家教育考試綜合管理平臺框架設計

3.1? 平臺總體框架設計

基于上述設計思路，平臺整體框架設計以省為單位，采用“云+端”的模式，建立區域考務數據大中心。考務數據中心按照國家標準，圍繞考生庫、標準化考點庫和考務人員庫三大基礎信息庫的建設，通過各類主題庫擴展的方式逐漸覆蓋完整的考務對象。

平臺通過對網上巡查、應急指揮、身份驗證、作弊防控、試卷生命周期管理、智能運維等標準化考點子系統以及網上報名、編排等業務子系統的實時接入，實現對考試資源和考試過程數據的實時接入與管理。同時，通過開放性和標準化接口逐漸實現對閱卷系統、志愿填報、錄取系統等第三方考務子系統的接入，最終實現完整的一站式考務數據管理。

平臺總體框架如圖2所示，包括：

（1）基礎架構層：考務數據中心以云端的基礎設施和基礎網絡作為基礎架構，依托虛擬化技術，實現了網絡及服務的虛擬化和全服務器的虛擬化，提高了基礎架構層的靈活性、擴展性和可靠性;

（2）平臺層：通過考務大數據中心和數據交換傳輸系統，實現了各類考試管理中產生的異構多源數據信息的統一采集、ETL加工以及分布式存儲，為上層平臺應用提供標準的數據服務;

（3）省級考試綜合管理平臺層：基于領域驅動設計模式，將平臺應用分為指揮管理域、業務域和三大庫，指揮管理域為各級考試管理機構提供公文任務處理、數據管理、決策指揮等服務，業務域為各類考試實施過程中的業務環節提供全生命周期的管理。依照國家對三大庫的建設要求，平臺從各業務系統中抽取數據，并對考生庫、考點庫、工作人員庫進行了統一構建、統一管理;

（4）應用服務層：結合業務流程再造的思想，按照不同角色進行應用整合，以多終端的形式提供服務。

3.2? 數據中心架構設計

在平臺的總體架構中，數據中心為業務系統提供標準的數據，承擔平臺的數據匯總、存儲、分析和輸出。業務子系統通過數據中心的有機銜接，達到業務能力的提升;頂層整合應用通過數據中心的海量數據和分析處理，實現面向用戶對象的業務整合再造。因此，平臺建設的首要任務是對各類考試業務的數據進行清洗、歸類，將多個異構系統之間的數據差異通過數據中心的主題數據倉庫進行統一。

平臺數據中心架構如圖3所示，包括元數據標準、基礎共享庫、交換庫、面向業務主題的數據倉庫、面向分析場景緯度的數據集市以及數據共享發布接口、數據管理平臺、數據質量檢查平臺、數據備份工具、數據傳輸工具幾大主要部分。

（1）元數據標準。元數據標準為各個業務系統及數據中心的建設標準提出要求，統一的標準可以使業務和技術對數據的定義及使用保持一致、減少數據轉換，提高系統整合性。

（2）基礎共享庫。基礎共享庫是建立數據中心的基礎，強調建立各個業務應用系統“共建共用”的共享數據庫。基礎共享庫統一采集、統一處理、集中存儲，以此保證其準確性、及時性和完整性，可由業務應用系統多次、多處使用;

（3）交換庫。數據中心交換庫是一個為不同數據庫、不同數據格式進行數據交換而提供服務的平臺。用于將分散建設的若干業務應用系統進行整合，通過網絡構建的交換平臺，使多個業務應用系統進行數據的傳輸及共享，提高信息資源的利用率，保證分布異構系統之間互聯互通。通過建立數據中心庫，完成數據的抽取、集中、加載、展現，構造統一的數據倉庫。同時，交換庫也是完成上下級這間數據交換的通道。交換過程中涉及的調整均通過調整交換庫的應用來實現，從而減少功能調整對數據源系統和數據目標系統的影響;

（4）數據倉庫。考務的數據倉庫采用自下而上的方式建立，從源數據經過ETL過程產生的是整個業務應用系統生產的數據資產。隨著初始數據倉庫的擴展，逐漸加強對它的構建。即在已有考生庫、考點庫、人員庫三大主題庫基礎上，根據應用需要，逐步增加試卷等新主題庫;

（5）數據管理。提供數據中心的整個數據管理功能，以幫助系統管理員輕松管理數據，包括標準代碼管理、元數據管理、數據源管理和數據倉庫管理，具體有標準代碼數據的維護和檢索、元數據的維護、異構業務應用的數據檢索、數據倉庫與數據集市的數據檢索、數據倉庫的維護等;

（6）其他數據處理工具。數據質量檢測可對接入的業務系統、數據倉庫和數據集市進行事后檢測，暴露數據存在的問題。數據備份工具實現對數據中心數據備份管理。數據傳輸工具實現跨數據庫的數據安全可靠傳輸。數據離線計算中心主要負責對數據倉庫中的數據根據業務應用場景的要求進行數據挖掘和分析計算。數據共享發布服務可快速結合開放接口平臺（OpenAPI）將數據以接口形式進行數據發布，供其他系統使用。另外，數據中心提供操作及變更審計服務，詳細記錄數據中心的變更明細及過程，便于系統管理員事后進行追述。

3.3? 平臺服務功能設計

基于平臺的總體架構設計，在逐步建立考務數據中心的基礎上，以模塊化方式建立面向考務管理內部服務和外部公眾服務的整合應用。現階段，對內面向考務工作者提供組織、管理、決策、指揮的完整工作閉環的整合應用服務;對外面向考試涉及公眾群體提供一站式考試資訊的外部服務。在云計算平臺框架下，各業務中心功能可根據實際需求獨立調整或橫向增加到其他業務中。

內部服務的功能設計如圖4所示，整個考試管理業務抽象為工作、數據和指揮三條主線，分別為具體業務工作、大數據應用和決策指揮不同應用場景提供支撐。考試業務又可劃分為考前、考中、考后和全程四大類;基于三大基礎庫的數據庫，完成內部應用的數據清洗與共享交換，構建數據交換平臺，形成考務大數據中心;在考務大數據的支撐下，完成本級應用的生產庫整合和對標準化考點資源的管理，構建可視化工作中心與決策指揮中心，并為對外的公眾服務提供保障。

考生、家長、社會媒體等作為國家教育考試中的重要組成部分，同時作為考試行為的實際參與者，有其角色需求的特殊性。基于數據中心和數據分析的面向外部服務在信息化發展日益完善的當今社會成為不可或缺的一部分。外部服務可通過構建一站式考試公眾服務平臺來實現，可提供考試類信息咨詢、考試報名、成績查詢、志愿填報等服務，以方便考試參與者更好地參與考試，同時提供統一的對外信息公布出口，避免出現信息來源多、信息可靠性差、信息不一致等情況。

4? 結? 論

以標準化考點的升級改造為契機，實現云計算環境下系統化、整體化、智能化、可擴展的國家教育考試綜合管理平臺的建設，必將有助于進一步推動教育信息化建設與教育考試業務發展的全面融合，實現教育考試信息資源共享和業務協同，更好地服務于考生、高校、社會。但國家教育考試綜合管理平臺的建設不僅僅是技術問題，還涉及到相關部門的協調管理以及平臺建設與維護中所需的通用型人才的培養等問題。在平臺建設過程中，只有協調好技術、管理、人才等各方面的問題，才能有效確保平臺建設的成功。

參考文獻：

[1] 孫軍.標準化考點的建設與思考 [J].天津師范大學學報（基礎教育版），2013（4）：45-48.

[2] 王雪芬，朱慶華，朱學芳.云環境下基于圖博檔數字化資源的中華文化資源平臺構建研究 [J].數字圖書館論壇，2014（1）：30-34.

[3] 馬彪，王繼東.基于云平臺的省級教育考試機構數據中心建設初探——以江蘇省教育考試院為例 [J].中國考試，2012（8）：34-38.

作者簡介：劉明巖（1986-），女，漢族，黑龍江大慶人，工程師，碩士，研究方向：標準化考點管理;王雪芬（1985-），女，漢族，浙江臺州人，講師，博士，研究方向：網絡信息資源管理。