云计算环境下综合管理平台架构设计探讨

刘明岩 王雪芬

摘  要：在国家教育考试标准化考点建设取得巨大成效的同时，也出现了考务管理脱节、信息资源利用不足、缺乏统一标准等问题。本文提出通过引入云计算技术，结合大数据与物联网技术，搭建考务数据中心，构建系统化、整体化、智能化、可扩展的国家教育考试综合管理平台。并立足于江苏省的标准化考点升级建设给出了云环境下国家教育考试综合管理平台架构的设计方案。

关键词：标准化考点;云平台;教育考试

中图分类号：TP311.5       文献标识码：A 文章编号：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

國家教育考试是当前社会普遍认同的、较为有效和公平的人才选拔制度，《国务院关于深化考试招生制度改革的实施意见》提出要保证考试招生“机会公平、程序公开、结果公正”。考试公平，关乎考生的个人命运、社会和谐稳定以及诚信体系的构建。党中央、国务院历来对国家教育考试改革和安全工作高度重视，2011年教育部、财政部联合发文大力推进标准化考点的建设工作。至2013年底，经过各省（区、市）的共同努力，国家教育考试标准化考点建设任务已基本完成。标准化考点建设成效显著，自标准化考点运行以来，监考更规范、巡考更高效、考生违规违纪现象大幅下降[1]，有效制止舞弊行为，有力地保障了国家教育考试的公平。

由于在标准化考点建设初期，未充分考虑其与网上报名系统、评卷系统、志愿填报系统、录取系统等考试环节中的各种考务相关系统之间的数据共享问题，随着标准化考点的普及与深入应用，考务管理脱节、信息资源利用不足等问题逐渐突显;同时，随着信息技术的更新迭代，标准化考点已有监控技术难以有效防控层出不穷的新型高科技作弊手段。国家教育考试标准化考点的升级改造已是迫在眉睫。其中，对来自不同系统的各类招考数据信息的整合以及基于标准化考点的系统化、整体化、智能化、可扩展的国家教育考试综合管理平台的构建成为这次升级改造的重中之重。

鉴于此，本文结合大数据与物联网技术，试图在云环境下搭建区域考务数据中心，构建国家教育考试综合管理平台，以突破制约各考务系统数据资源整合与共享的瓶颈，在共同的平台框架内实现对全省国家教育考试的全局统一指挥、全程分级管理、全域实时监控，实现考生、试卷、工作人员、设备等四大数据流的动态管理和各类考试管理指挥的智能化、一体化、可视化、即时化，推动招考管理信息化向智慧招考的目标持续发展。

1  当前标准化考点存在的问题

随着标准化考点的深入应用，上一轮建设存在的问题与不足逐步显现，主要表现在以下几个方面：

（1）与考务管理脱节。所建设的五大系统（包括考试综合业务系统、考生身份验证系统、作弊防控系统、网上巡查系统和应急指挥系统）相互独立，缺乏关联性，与考务管理业务严重脱节。例如，网上巡查系统只起到了视频监控的作用，无法快速准确定位考生;考生身份验证系统仅仅利用读卡器验证考生身份证的真伪;作弊防控系统只通过将屏蔽终端放置于每个教室内来屏蔽无线信号。目前，系统无法实现对各类设备的统一管理，对各类考试数据的统一整合以及考试过程的统一指挥等。

（2）技术迭代缓慢。随着信息技术的更新迭代，原有标准化考点系统已进入设备更新换代和技术升级周期：网上巡查和应急指挥亟须从标清升级到高清;人脸、指纹等生物识别技术已广泛应用于身份验证;4G信号已经商用，5G也已经研发成功，这些频谱都需要屏蔽。标准化考点必须进行技术提升建设，才能够达到有效维护考试安全的目标。

（3）缺乏统一标准。各类考试缺乏统一信息标准，信息资源整合程度不足，没有形成可全面、准确、完整反映考试运行状况的全局基础数据库;同时，设备厂家各自为战，互联互通方面的问题时有发生。

（4）信息资源利用不足。数据采集和交换机制不健全，数据采集方式落后，以人工逐级上报为主，信息交互不及时，数据的有效性、一致性无法得到保障;不能对各类信息进行分析和挖掘，在突发事件发生时，无法提供有力的决策支撑。

2  云计算环境下国家教育考试综合管理平台设计思路

作为一种新兴的共享基础架构的应用方法，云计算通过互联网将超大规模的计算与存储资源整合起来，并以可信服务的形式按需提供给用户[2]。云计算的优势在于通过灵活地聚合数以万计的、分散的、低可靠的廉价存储设备提供了看似无上限的可计算资源，用户无需提前考虑设备需求量，可从规模较小的硬件资源开始，在应用系统运行和升级过程中根据需要灵活调整或增加资源[3]。

国家教育考试综合管理平台的构建涉及到大大小小几十个考试相关系统的整合及各类相关考试数据的融合，既要保证现有系统建设成果，又要在尽量整合原有资源的同时实现新旧平台的无缝链接，确保平台的安全可靠与易扩展性。云计算的引入使该综合管理平台的建设成为了可能。

基于云计算平台的建设思想，本文依据“整合资源、基于数据、面向服务”的设计思路，结合数据技术及物联网技术，以数据为核心，通过整合资源实现面向服务的最终目的。在顶层设计的规划和统一信息标准的指导下，通过整合现有的信息化资源，立足于构建全省的考务大数据中心，以数据深度挖掘和应用为支撑，为考试机构内部提供业务管理和决策支撑，为社会公众提供全面、便捷的公众服务。

平台设计自底向上从数据采集层、数据集中层和业务整合呈现层3个层面展开，平台的设计思路如图1所示，具体如下：

（1）数据采集层：通过业务流程再造和信息化手段提升等多重手段，实现对场所环境、考试工作人员、考生和试卷等原数据的实时、全面采集;

（2）数据集中层：依托于考务大数据中心的构建，在统一信息标准的规范下，实现对结构化数据和非结构化数据的汇总和存储，并实现两者之间的关系互通，为后续数据挖掘和应用提供支撑;

（3）业务整合呈现层：面向管理流程和决策需求，对数据和业务进行场景化构建和重组。以大数据技术为支撑，实现业务管理的场景化和决策支撑的可视化，构建内部管理决策和外部公众服务两大应用主线。

3  云计算环境下国家教育考试综合管理平台框架设计

3.1  平台总体框架设计

基于上述设计思路，平台整体框架设计以省为单位，采用“云+端”的模式，建立区域考务数据大中心。考务数据中心按照国家标准，围绕考生库、标准化考点库和考务人员库三大基础信息库的建设，通过各类主题库扩展的方式逐渐覆盖完整的考务对象。

平台通过对网上巡查、应急指挥、身份验证、作弊防控、试卷生命周期管理、智能运维等标准化考点子系统以及网上报名、编排等业务子系统的实时接入，实现对考试资源和考试过程数据的实时接入与管理。同时，通过开放性和标准化接口逐渐实现对阅卷系统、志愿填报、录取系统等第三方考务子系统的接入，最终实现完整的一站式考务数据管理。

平台总体框架如图2所示，包括：

（1）基础架构层：考务数据中心以云端的基础设施和基础网络作为基础架构，依托虚拟化技术，实现了网络及服务的虚拟化和全服务器的虚拟化，提高了基础架构层的灵活性、扩展性和可靠性;

（2）平台层：通过考务大数据中心和数据交换传输系统，实现了各类考试管理中产生的异构多源数据信息的统一采集、ETL加工以及分布式存储，为上层平台应用提供标准的数据服务;

（3）省级考试综合管理平台层：基于领域驱动设计模式，将平台应用分为指挥管理域、业务域和三大库，指挥管理域为各级考试管理机构提供公文任务处理、数据管理、决策指挥等服务，业务域为各类考试实施过程中的业务环节提供全生命周期的管理。依照国家对三大库的建设要求，平台从各业务系统中抽取数据，并对考生库、考点库、工作人员库进行了统一构建、统一管理;

（4）应用服务层：结合业务流程再造的思想，按照不同角色进行应用整合，以多终端的形式提供服务。

3.2  数据中心架构设计

在平台的总体架构中，数据中心为业务系统提供标准的数据，承担平台的数据汇总、存储、分析和输出。业务子系统通过数据中心的有机衔接，达到业务能力的提升;頂层整合应用通过数据中心的海量数据和分析处理，实现面向用户对象的业务整合再造。因此，平台建设的首要任务是对各类考试业务的数据进行清洗、归类，将多个异构系统之间的数据差异通过数据中心的主题数据仓库进行统一。

平台数据中心架构如图3所示，包括元数据标准、基础共享库、交换库、面向业务主题的数据仓库、面向分析场景纬度的数据集市以及数据共享发布接口、数据管理平台、数据质量检查平台、数据备份工具、数据传输工具几大主要部分。

（1）元数据标准。元数据标准为各个业务系统及数据中心的建设标准提出要求，统一的标准可以使业务和技术对数据的定义及使用保持一致、减少数据转换，提高系统整合性。

（2）基础共享库。基础共享库是建立数据中心的基础，强调建立各个业务应用系统“共建共用”的共享数据库。基础共享库统一采集、统一处理、集中存储，以此保证其准确性、及时性和完整性，可由业务应用系统多次、多处使用;

（3）交换库。数据中心交换库是一个为不同数据库、不同数据格式进行数据交换而提供服务的平台。用于将分散建设的若干业务应用系统进行整合，通过网络构建的交换平台，使多个业务应用系统进行数据的传输及共享，提高信息资源的利用率，保证分布异构系统之间互联互通。通过建立数据中心库，完成数据的抽取、集中、加载、展现，构造统一的数据仓库。同时，交换库也是完成上下级这间数据交换的通道。交换过程中涉及的调整均通过调整交换库的应用来实现，从而减少功能调整对数据源系统和数据目标系统的影响;

（4）数据仓库。考务的数据仓库采用自下而上的方式建立，从源数据经过ETL过程产生的是整个业务应用系统生产的数据资产。随着初始数据仓库的扩展，逐渐加强对它的构建。即在已有考生库、考点库、人员库三大主题库基础上，根据应用需要，逐步增加试卷等新主题库;

（5）数据管理。提供数据中心的整个数据管理功能，以帮助系统管理员轻松管理数据，包括标准代码管理、元数据管理、数据源管理和数据仓库管理，具体有标准代码数据的维护和检索、元数据的维护、异构业务应用的数据检索、数据仓库与数据集市的数据检索、数据仓库的维护等;

（6）其他数据处理工具。数据质量检测可对接入的业务系统、数据仓库和数据集市进行事后检测，暴露数据存在的问题。数据备份工具实现对数据中心数据备份管理。数据传输工具实现跨数据库的数据安全可靠传输。数据离线计算中心主要负责对数据仓库中的数据根据业务应用场景的要求进行数据挖掘和分析计算。数据共享发布服务可快速结合开放接口平台（OpenAPI）将数据以接口形式进行数据发布，供其他系统使用。另外，数据中心提供操作及变更审计服务，详细记录数据中心的变更明细及过程，便于系统管理员事后进行追述。

3.3  平台服务功能设计

基于平台的总体架构设计，在逐步建立考务数据中心的基础上，以模块化方式建立面向考务管理内部服务和外部公众服务的整合应用。现阶段，对内面向考务工作者提供组织、管理、决策、指挥的完整工作闭环的整合应用服务;对外面向考试涉及公众群体提供一站式考试资讯的外部服务。在云计算平台框架下，各业务中心功能可根据实际需求独立调整或横向增加到其他业务中。

内部服务的功能设计如图4所示，整个考试管理业务抽象为工作、数据和指挥三条主线，分别为具体业务工作、大数据应用和决策指挥不同应用场景提供支撑。考试业务又可划分为考前、考中、考后和全程四大类;基于三大基础库的数据库，完成内部应用的数据清洗与共享交换，构建数据交换平台，形成考务大数据中心;在考务大数据的支撑下，完成本级应用的生产库整合和对标准化考点资源的管理，构建可视化工作中心与决策指挥中心，并为对外的公众服务提供保障。

考生、家长、社会媒体等作为国家教育考试中的重要组成部分，同时作为考试行为的实际参与者，有其角色需求的特殊性。基于数据中心和数据分析的面向外部服务在信息化发展日益完善的当今社会成为不可或缺的一部分。外部服务可通过构建一站式考试公众服务平台来实现，可提供考试类信息咨询、考试报名、成绩查询、志愿填报等服务，以方便考试参与者更好地参与考试，同时提供统一的对外信息公布出口，避免出现信息来源多、信息可靠性差、信息不一致等情况。

4  结  论

以标准化考点的升级改造为契机，实现云计算环境下系统化、整体化、智能化、可扩展的国家教育考试综合管理平台的建设，必将有助于进一步推动教育信息化建设与教育考试业务发展的全面融合，实现教育考试信息资源共享和业务协同，更好地服务于考生、高校、社会。但国家教育考试综合管理平台的建设不仅仅是技术问题，还涉及到相关部门的协调管理以及平台建设与维护中所需的通用型人才的培养等问题。在平台建设过程中，只有协调好技术、管理、人才等各方面的问题，才能有效确保平台建设的成功。

参考文献：

[1] 孙军.标准化考点的建设与思考 [J].天津师范大学学报（基础教育版），2013（4）：45-48.

[2] 王雪芬，朱庆华，朱学芳.云环境下基于图博档数字化资源的中华文化资源平台构建研究 [J].数字图书馆论坛，2014（1）：30-34.

[3] 馬彪，王继东.基于云平台的省级教育考试机构数据中心建设初探——以江苏省教育考试院为例 [J].中国考试，2012（8）：34-38.

作者简介：刘明岩（1986-），女，汉族，黑龙江大庆人，工程师，硕士，研究方向：标准化考点管理;王雪芬（1985-），女，汉族，浙江台州人，讲师，博士，研究方向：网络信息资源管理。