基于校园一卡通平台的便携式智能考试管理系统的研究

2011-10-20李小聪段渭军王时进

中国教育信息化 2011年5期

关键词：一卡通后台考场

侯颖，李小聪，段渭军，王时进

（西北工业大学电子信息学院，陕西西安 710072）

基于校园一卡通平台的便携式智能考试管理系统的研究

侯颖，李小聪，段渭军，王时进

（西北工业大学电子信息学院，陕西西安 710072）

基于校园一卡通平台的便携式智能考试管理系统实现了对考试的数字化、智能化管理，提高了数字化校园考务管理的效率，保证了考试的公平性、及时性和准确性。该系统已完成考前考生身份认证和考中考场动态信息的存储，本文意在完成PDA上移动数据库与SQL Server的数据同步，设计出便携式智能考试管理系统后台数据管理子系统的框架，以实现对考场考试信息的数据管理、分析及报表统计。

智能化；数据同步；数据管理；移动数据库

随着教育信息化进程的顺利推进，数字化校园建设也越来越深入。校园一卡通系统也称计算机校园卡工程，是采取银行卡金融功能与校园卡校务管理功能相整合的方式，它集电脑卡、读卡设备和管理软件的技术开发、应用推广、市场开拓为一体，是高校校园管理的一项“金卡”工程。

为了促进数字化校园建设，实现考场考试的数字化及智能化管理，本文开发并实现了基于校园一卡通平台的便携式智能考试管理系统，它是将校园一卡通平台和PDA智能终端有效结合，结合RFID射频技术完成考前考生身份验证，考中考生考场动态信息（缺考、违规、考中离场等）记录，将作弊、替考等信息存储于移动终端，考后将移动数据库与后台数据库进行数据同步，实现了数字化及智能化的考场考务管理。本系统分为考前身份认证、考中考场动态信息记录、数据同步、后台数据管理四大模块。前两大模块的开发与实现已完成，为进一步完善便携式智能考试管理系统，促进数字化校园的建设，本文对后两个模块进行研究设计。

一、基于校园一卡通平台的便携式智能考试管理系统

该系统是基于校园一卡通平台和PDA智能终端开发的智能考试管理系统，PDA终端和后台集成开发环境使用Visual Studio 2005，开发语言为C#；PDA终端型号为HP-iPAQ，操作系统为Windows Mobile 5.0，数据库为SQL Server CE嵌入式移动数据库；后台使用Windows Sever 2003操作系统，IIS服务器，SQL Sever 2005数据库。

基于校园一卡通平台的便携式智能考试管理系统应用流程如图1所示：

考前先将相关数据从后台数据中心下载到PDA本地的移动数据库，系统运行时，离线在本地完成身份认证。采用MIFARE1S50射频卡，通过SDiD1020射频读写器来完成读卡工作，移动数据库存有考生基本信息库（包括考生基本信息）并保存考试课程安排、考场信息、监考教师信息等。考生刷卡后，SDiD1020射频读写器读取校园一卡通卡号并与存储于考生基本信息库中的姓名、学号、照片等信息匹配，将考生的基本信息显示在PDA上，完成考生身份认证，从而大大降低了替考现象的发生概率，也实现缺考信息的统计；考试进行中，对考生违规、考中离场返回等信息通过一卡通刷卡进行记录，并将考生违规行为、处罚建议、离场原因、离场时间、返回时间等存储在PDA上的移动数据库里，可利用PDA的照相和录像功能拍摄考生违纪信息，保证了考场信息的准确性与公正性。考后的任务是将存储于PDA移动数据库中的考场数据信息同步到后台数据库，保证数据的一致性并建立后台数据管理子系统。

二、数据同步

此部分主要是设计后台数据库，并完成移动数据库与后台数据库的同步。数据同步为本模块重点研究任务。

1.后台数据库设计

数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。数据库设计好坏直接影响后台数据管理子系统的查询性能、统计性能等关键功能。因此，后台数据库的设计是便携式智能考试管理系统的重要任务。便携式智能考试管理系统后台主数据库包含所有与考试相关的数据表，如表所示：

表数据库本表的分类

由于PDA同步到后台数据库的数据冗余，影响了数据库的查询、修改、统计报表等操作的性能。为了消除这些影响，该系统的后台数据库设计采用了关系数据库设计模型，并且数据库基本满足了3NF范式标准。

数据库中表的关联图设计如图2所示。

2.数据同步

数据同步技术是移动数据库的关键技术之一。如何实现移动数据的同步问题，保持数据的一致性是移动应用的核心问题，也是本文研究的重点。

数据同步是指在分布式数据库系统中的多个数据库结点上完成数据的更新和备份，在移动数据库应用中的同步主要是指各个分布在不同移动设备上的移动数据库和中心数据库中的数据保持一致的数据相互更新和备份的过程。[2]

SQL Server CE可以使用微软的Microsoft ActiveSync同步软件通过USB接口完成桌面台式电脑连接与后台服务器的同步，也可以借助SQL Server CE提供的RDA（远程数据存取）和 Replication（合并复制）功能实现SQL Server和SQL Server CE的数据同步。

（1）远程数据存取（RDA）

远程数据存取（RDA：Remo te Data Access）是 SQL Server CE自带的，它为 WinCE应用程序访问远程SQL Server数据库实例提供了一种简单方式。RDA适用于简单的、不需要多表合并复制功能的数据同步。使用RDA不需要对SQL Server的复制器或发布器进行配置。但RDA有它的局限，如不支持触发器、所支持的表、列的数目有限制、数据不区分大小写、不直接支持双向数据同步且每次仅能操作一张需要同步的表,在移动端也不能更改表的模式。[3]

（2）合并复制（Replication）

合并复制（Replication）指从一个数据库将数据和数据库对象复制和分发到另一个数据库,然后使两个数据库之间的信息同步,以获得一致性的进程。[4]SQL Server CE的Replication功能是基于 Microsoft SQL Server 2000的合并复制功能，利用订阅和发布来实现数据同步。合并复制非常适合移动设备，因为它使移动设备和服务器上的数据可以分别更新。当PDA设备连接到服务器时，设备和服务器上的数据能够通过合并复制功能自动同步。[5]与RDA相比,合并复制可同时完成多个表的数据同步，提供了自定义的冲突解决功能等优点。但合并复制需在服务器上进行较多配置，使用Replication时，是由发布Publication的SQL Server数据库服务器控制数据的分发。Replication是在服务器端定义及被使用的。鉴于智能考试管理系统PDA客户端有多个数据表需要同步及系统的升级考虑，本系统拟采用Replication完成SQL Server CE与SQL Server的数据同步。其体系结构如图3所示。

（3）服务器端与客户端的配置

采用Replication合并复制技术实现数据同步，需在客户端和服务器端进行相应的配置。?

客户端配置：PDA端需安装SQL Mobile组件，包括SQL Server CE数据库引擎和SQL Server CE Client Agent（它实现了移动设备操作本地数据库的引擎对象,用于完成合并复制和远程数据访问）。

服务器端配置：SQL Server CE的服务器端是运行于IIS服务器和 SQL Server 2005环境中的,先在服务器PC端配置IIS，并安装 SQL Server CE组件,安装时可生成服务器端代理Server Agent,它监听来自客户端代理即Client Agent的HTTP请求。创建存放数据库快照文件的共享文件夹,设置文件夹的读取和运行权限；创建发布，指定要发布的数据。

（4）合并复制编程实现

PDA端通过网络连接,移动终端的应用程序调用SqlCeReplication编程接口实现订阅，使用ADO.NET技术进行数据库的修改订阅,合并复制会自动提交订阅数据库中的数据更新及修改，经IIS和SQL Server 2005处理，最后借助Microsoft ActiveSync的连接实现与客户端数据同步。

合并复制需要引入SqlCeReplication类，它是Replication在.NET Compact Framework的实现类。PDA端使用C#语言编写代码调用，完成Replication同步。SqlCeReplication的订阅代码如下：

SqlCeReplication cerepl=new SqlCeReplication（）;//实例化SqlCeReplication对象

cerepl.InternetLogin= “登录名”；

cerepl.InternetPassword=“登录密码”；

cerepl.InternetUrl=“http://远程服务器/虚拟目录名/sqlcesa30.dll”；（如：cerepl.InternetUrl=“http://192.168.0.10/sqlce/sscesa30.dll”；//客户端代理通过URL将HTTP请求发送到服务器端代理

cerepl.Publisher“服务器名称”；//表示发布数据的服务器名称

cerepl.PublisherDatabase=“服务器端的数据库名称”；//服务器端发布数据的数据库实例名称

cerepl.PublisherSecurityMode =Data.SqlServerCe.SecurityType.NTAuthentication；// Replication 对象的PublisherSecurityMode属性用于定义安全和登录远程SQL Server的方式

cerepl.Subscriber=“订阅者的名称”；

cerepl.Publication=“发布者的名称”；

cerepl.SubscriberConnectionString=“DataSource=PDA端数据库的绝对路径

.sdf“；//表示WinCE设备上需要订阅本地数据库的绝对路径

cerepl.AddSubscription（AddOption.CreateDatabase）；//创建本地SQL Server CE订阅

cerepl.Synchronize（）；//SQL Server 与 SQL Server CE同步

SQL Server CE的合并复制技术实现了移动数据库与后台数据中心的数据同步,有效地解决了同步中带来的数据冲突问题,提高了智能考试管理系统的工作效率。

三、后台数据管理系统框架设计

后台数据管理系统框架是本系统的另一研究任务，实现对考后考场数据信息的管理、分析及报表统计。框架设计如图4所示：

1．管理员

管理员拥有最高权限，可对教师、学生、考场考试信息进行统一管理，职权如下：

（1）发布及更新考场信息，如考场分布、考试时间等；

（2）管理员浏览师生信息、添加、修改及数据清理；

（3）根据不同查询字段管理查看考场动态，如按学号查询、按考试科目查询、按考场查询、按年级查询、按班级查询等；

（4）根据考试数据生成考试数据分析，为今后的考务及教学提供可借鉴资料；

（5）统计考场数据报表；

（6）维护系统并提供帮助及答疑。

2．教师

教师只能浏览和查询，无管理、操作权限。

（1）考试结束后，各考场监考教师完成PDA的合并复制，实现数据同步；

（2）查看考场分布，考试科目、学生基本信息等；

（3）查看考生的考场动态信息（缺考、迟到、考中离场等）；

（4）打印考场信息报表；

（5）查看考试分析，根据考试数据分析结果了解学生考试及心理状况，为今后调研起到借鉴和帮助作用。

3．学生

学生可以查看考试安排、准考证等信息，打印准考证及考场报表，可根据不同查询字段查看考场动态。

4．考试分析

管理员根据考场动态数据信息对考试情况统计分析，可采用饼状图、柱状图等形式，统计出缺考人数、违规人数、考中离场人数各自占总人数的比例并对其产生原因分析；统计哪些考试科目学生违规、迟到、缺考并分析产生此现象的可能原因；通过数据信息，研究考生的作弊行为、作弊心理等，这些对研究学生的作弊心理及对今后的考试管理将提供帮助，对高校数字化考场管理高效率、高准确性、公平性发展将产生积极的影响。