本发明属于计算机软件技术领域，尤其涉及一种特种作业人员(包括特种作业人员和特种设备作业人员)实际操作考试控制方法及系统。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：根据国家颁布的《安全生产法》、《生产经营单位安全培训规定》等法律法规中明确规定未经安全生产培训合格的从业人员，不得上岗作业。涉及的特种作业人员和特种作业人员的培训考核内容国家专门制定了详细的考核大纲，明确要求必须经过理论考试、实操考试合格后方可发证。目前，国内有专门的技术服务公司从事特种作业人员和特种(设备)作业人员理论考试的系统，已经实现了理论网络在线考试。实际操作考试在国内普遍存在一个弱化现象，表现在：考核形式、考核内容不符合国家考核标准；考核机构安全培训考核认识不高，有的机构用纸质试卷方式代替实际操作考试；考核内容不科学，不公正，不客观；考核组织效率低，主要是人工参与评判、计算机分数；考核资料整理费时费力，尤其是视频影像资料与考生一一对应，并且编号存储，易出错。
综上所述，现有技术存在的问题是：
实际操作考评策略的编制；
实际操作考试评分方法及自动计算、分析技术；
视频语音同步采集技术，视频压缩技术等；
数据同步交互技术；
资料溯源方法；
设备快速搭建及调试技术。
解决上述技术问题的难度和意义：
实际操作考评策略的编制。研究国家考核大纲，及行业、专业特点，有针对性编制考评策略，既能实现“多对一”组卷功能，又能实现“多对多”随机组卷功能。既能按照基础操作科目组卷，又能实现专业操作项目组卷，还能实现混合组卷等方式。通过不同组卷方式，确保考评方式的客观、公平。
实现实际操作考试评分方法及自动计算及分析，采用随机抽取数量不等的考评员进行同一项目的考评，分值计算采用初始考核项目类型赋值，评判过程目标评分，考核结果加权平均方式计算最后得分，并且对评判得分与目标值进行系统对比，与规定合格值进行比对分析，最后给出考生最后得分。
运用移动终端app程序，采用“一键考试计划同步”，“一键开启考试评判和音视频采集”等数据同步方法，实现考前从服务器把数据同步到考试终端上，让后通过操作界面操作按钮实现视频、语音同步采集，考试结束指令发出后，采集同步结束。采用mp4视频格式特点，运用视频压缩技术，节约视频文件存储的空间。
本系统采用数据交互技术，确保摄像机、考评终端、路由器、服务器之间能够进行数据转发、存储及处理。确保局域网独立运行和广域网两种模式运行。
资料溯源对查阅考试过程非常重要，但是对考评全过程根据节点，对不同的数据信息进行分类存储，采用数据库管理技术，实现数据有效管理。根据设定的查询条件和关键词，对考评结果进行溯源，有效保证考评结果的质量。
实操考评一般都得在设备(仿真模拟)现场进行操作，所以现场网络、工作环境不同，导致设备连接、调试方式和效率也不一样。因此研究方案，设计设备快速搭建及调试方式，优化和固化设备搭建方法，调试方法，形成一个简单易行的操作标准。让考评员在不同考评现场都能快速搭建考试环境，快速开展考评工作。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种特种作业人员实际操作考试控制方法及系统。
本发明是这样实现的，一种特种作业人员实际操作考试控制方法，所述特种作业人员实际操作考试控制方法包括：
特种作业人员实际操作考试控制方法，其特征在于，所述特种作业人员实际操作考试控制方法包括：
考核数据实时上传至服务器进行考核；结果实时反馈，完成后，加权计算实操成绩；
视频数据的采集，摄像数据的解析与回看；
考试计划数据同步，考试数据实时上传；
考试结果电子签名确认；签名信息与考试结果存储在考试信息库中。
进一步，所述特种作业人员实际操作考试控制方法包括以下步骤：
步骤一，实际操作考核分值的计算，运用初始赋值，标准值判断，加权计算和算术平均值计算；
选择n个考评员，n≥1的自然数，指的是考评员数量，在实际操作考试过程中对考核项目进行评判打分；
打分时，对照单项标准赋值，采用扣减打分方式评判单项得分，打分后，根据打的分值自动与原始标准赋值比对；超出赋值，提示考评员，检查错误，重新评判打分；加权赋值，根据加权系数计算整个操作考核得分：
a＝(x1*f1+x2*f2+...xk*fk)；
其中a：代表考评员考核得分；x：代表各组的赋值；f：代表各组的权重；k：代表操作步骤数量；
多个考评员考核得分，按照求算术平均值的方法进行计算，计算结果为该考生本次实际操作考试得分：
m＝(a1+a2+...+an)/n；
m：代表考生的得分；a：代表每个考评员考核得分；n：代表考评员数量；
将考生本次实际操作考试得分与合格标准分值比对，本次实际操作考试得分≥合格标准分值，则判定考生通过实际操作考核；本次实际操作考试得分≤合格标准分值，则判定考生未通过考核，需要进行补考；
步骤二，实际操作考核过程音视频采集，采用流媒体编码，实时采集、编码；利用多功能监控摄像机和局域网网络采集考核过程影像资料；
实际操作考核开始，待考评通过移动终端app发出开始考试指令，考评系统接收到指令后，视频音频采集功能同步运行；
在开始考试后，考评员开始逐项打分，视频音频实时采集；
考评员打分结束后，学员进行签名，签名结束系统自动生成音视频文件，并进行保存。
本发明的另一目的在于提供一种所述特种作业人员实际操作考试控制方法的特种作业人员实际操作考试控制系统，所述特种作业人员实际操作考试控制系统包括：信息控制单元、数据采集单元、数据转发传输单元、数据处理及存储单元；
信息控制单元与数据采集单元、数据转发传输单元、数据处理及存储单元连接。
进一步，所述数据采集单元包括：ipad移动终端、摄像机、语音采集器；
所述数据转发传输单元包括：路由器；
所述数据处理及存储单元包括：应用服务器、数据库服务器、视频服务器。
所述特种作业人员实际操作考试控制系统进一步包括：ipad移动终端、pc机、服务器、路由器、摄像头；
摄像头安装在考试场内，摄像头与路由器通过网络连接，路由器通过网络与ipad移动终端、pc机、服务器连接；ipad移动终端发出考试指令，经过路由器控制摄像头开启，pc机上传考评信息经过网络到达服务器，服务器反馈结果到ipad移动终端，ipad移动终端、pc机、服务器通过网络同步数据。
所述特种作业人员实际操作考试控制系统进一步包括：移动摄像机通过局域网与ipad移动终端和笔记本电脑连接，ipad移动终端和笔记本电脑通过网络与服务器连接，固定摄像机通过信号线与监控机连接，监控机与服务器通过网络连接。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述特种作业人员实际操作考试控制方法的计算机程序。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述特种作业人员实际操作考试控制方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的特种作业人员实际操作考试控制方法。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
(1)本发明通过在线考试的方式进行考试系统的试题、考核项目、培训班级等管理工作；利用平台进行考试安排、成绩汇总等一系列信息化工作提高工作效率；设置完备的评分体系，评分人员可以快速准确的进行分数评定工作；对参考人员的成绩、考试视频通过该系统可随时调取查阅和管理；结合互联网思路利用网络数字摄像头(可编程控制)进行实操考试的视频同步录制与上传。本发明解决了数据相互传输的接口技术问题，与服务端数据交互接口，基础数据下载接口，数据同步接口，视频上传接口。解决了数据访问的安全技术，通过登录，屏蔽操作者不需要访问、或无权利访问的软件功能模块和内容，防止误操作，保证操作安全性；各种破坏性操作，如修改、删除等，操作前需要提示确认，保证操作级别上的安全性；数据库访问安全性，采用基于应用服务器的三层访问架构，用户不直接访问数据库系统。本发明系统应用的可扩展性，为了系统的灵活使用与实施，系统设计具备高扩展性。
(2)本发明的系统具备在线和离线运行两种模式，具备互联网接入的，采用在线考试方式进行操作；对只具备局域网的环境，采用离线考评方式进行；无论在线还是离线都实时查看并录制现场视频，对视频角度及拍摄角度可进行调整。本发明移动端app建设，设定为实操考评及视频录制等相关功能的建设，主要建设模块包括：基础同步、打分上传、考核列表、实操考试、视频录播、学员补考模块。本发明视频自动采集与压缩存储，考试开始时，视频与考评打分同步运行，一键操作；视频在确保画面质量同时，采用压缩编码技术(h.264编码)，进行存储。本发明考试更加公平公正：使用纸质试卷考评时，试卷相对固定，试卷变更不方便，存在考题泄露的风险，采用此方法和系统后，系统可以动态更新题库，并实现随机组卷，有效避免考题泄露的情况发生。
(3)本发明提高工作效率：系统使用前，考试结束后要对考生视频进行编辑、处理，然后上传，还要手工计算每个考生成绩，费时费力。采用此方法和系统后，考生成绩实时显示，视频直接上传至服务器，以班级为例，平均考试组织到资料归档时间缩短60％以上。
(4)本发明降低差错率：传统的手工评卷、人工编辑视频不可避免的存在一定误差，导致考生成绩错误，视频整理信息错误等。采用此方法和系统后，考生成绩由系统自动计算，视频由服务器统一编辑处理，减少了人为因素的错误产生。
(5)本发明减少数据存储空间：此方法和系统使用前，用传统方法录取的视频，以50个人的班级为例，实操视频要30g，用新系统后，在确保拍摄质量的前提下，存储容量降到了6g，平均节省80％的存储空间。
(6)本发明设备高度集成：实际操作考试系统所用设备：平板电脑(ipad)、网络摄像头、支架、无线路由器、电源适配器等设备集成到一个专用工具箱内，便于携带，考试环境搭建灵活方便。
(7)本发明进行了40个班次的测试和应用，包括接入互联网情况下的实时在线考试，无网络环境下的离线考试，系统随机组卷，多名考评员的打分操作，视频数据的同步采集及上传，试卷导出，考试结果信息导出等，现场应用良好，受到了现场考评人员及学员均给予了高度评价。考评员认为该考评方法可以自动采集视频数据，自动打分，实时显示成绩，缩减了考核工作量，减少了差错率，提高了工作效率。学员反映新考评方法的应用，在考试时能减少待考时间，考试结束后能及时查询成绩。
表1特种作业实际操作考试方法及系统应用效果对比
附图说明
图1是本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制系统结构示意图；
图中：1.信息控制单元；2.数据采集单元；3.数据转发传输单元；4.数据处理及存储单元。
图2是本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制方法流程图。
图3是本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制方法实现流程图。
图4是本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制系统具体应用原理图。
图5是本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制系统原理示意图。
图6是本发明实施例提供的音视频采集过程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明解决了纸质试卷相对固定，无法随机组卷，考试内容带有主观性问题；实现了考试公平、公正，采用随机组卷，加权平均计算分值，确保结果准确性；提高了考试效率。解决了在传统的考试过程中，需要对考试成绩进行人工计算，不能实时显示考试结果，影响考试效率；减少了差错率。本发明解决了传统考试在评分过程中，由于都是人工操作，难免产生误差，导致考试结果不准确问题；提高了资料整理归档质量效率。本发明解决了传统考试结束后，需要对考试视频进行处理，再上传服务器，占用大量的工作时间，导致工作效率较低问题；解决了自动录像及考试视频占用大量的存储空间问题。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制系统包括：信息控制单元1、数据采集单元2、数据转发传输单元3、数据处理及存储单元4。
信息控制单元1与数据采集单元2、数据转发传输单元3、数据处理及存储单元4连接。
数据采集单元2包括：ipad移动终端、摄像机、语音采集器。
数据转发传输单元3包括：路由器。
数据处理及存储单元4包括：应用服务器、数据库服务器、视频服务器。
如图2所示，本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制方法包括：
s201：考核数据实时上传至服务器进行考核；考核结果实时反馈，考核完成后，进行加权计算实操成绩；
s202：通过网摄像头进行视频数据的采集；移动终端通过网络对摄像头的远程控制，进行视频采集；在移动终端上进行摄像数据的解析与回看；
s203：考试计划数据同步到ipad上，考试现场与互联网联通，考试过程中考试数据实时上传；
s204：对考试结果进行电子签名确认；签名信息与考试结果存储在考试信息库中。
本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制方法包括以下步骤：
(1)实际操作考核分值的计算方法，实际操作考核分值的计算，运用了初始赋值，标准值判断，加权计算和算术平均值计算等方法；具体操作如下：
选择n个考评员(n≥1的自然数，指的是考评员数量)在实际操作考试过程中对考核项目进行评判打分。
打分时，对照每个操作步骤的单项标准赋值，采用扣减打分方式评判单项得分，打分后，考评系统根据你打的分值自动与原始标准赋值(题库建设时赋值)进行比对，在标准赋值区间之内，考评员可以继续下一个步骤打分；如果超出赋值，系统会提示考评员，检查错误，重新评判打分。
每个实际操作考核项目分多个操作内容步骤。操作内容按照知识技能的通用性和特殊性分为“基础操作考评知识”和“专业操作考评知识”，根据国家对特种作业人员实际操作项目考核要求，进行加权赋值，根据加权系数计算整个操作考核得分：
a＝(x1*f1+x2*f2+...xk*fk)；
其中：a：代表考评员考核得分；x：代表各组的赋值；f：代表各组的权重；k：代表操作步骤数量。
多个考评员考核得分，按照求算术平均值的方法进行计算，计算结果为该考生本次实际操作考试得分：
m＝(a1+a2+...+an)/n；
m：代表考生的得分；a：代表每个考评员考核得分；n：代表考评员数量。
最后，考评系统将考生本次实际操作考试得分与“合格标准分值”进行比对，若本次实际操作考试得分≥合格标准分值，则判定考生通过实际操作考核；若本次实际操作考试得分≤合格标准分值，则判定考生未通过考核，需要进行补考。补考操作与正常考试方法相同。
2.实际操作考核过程音视频采集方法，根据国家关于特种作业人员考核过程要全程录像规定，实操考评系统设计了考评打分与考核过程音视频采集同步进行。采用流媒体编码，实时采集、编码。利用多功能监控摄像机和局域网网络采集考核过程影像资料。系统采用标准总线结构，模块化设计，数据存储采用双缓冲方式，通过sdk二次开发，利用控制接口，方便对图像位置、焦距进行调整，满足图像质量的需求。同步录制，即同步录制视频、音频，考评员的声音指令，考生问答语音内容同步录制到一个文件中。具体操作方法如图6所示：
实际操作考核开始，待考评通过移动终端app发出“开始考试”指令，考评系统接收到指令后，视频音频采集功能同步运行。
在开始考试后，考评员开始逐项打分，视频音频实时采集，如果有特殊情况需要暂停考试，考评员点击“暂停考试”按钮，音视频采集功能暂停，系统自动生成一个音视频文件，如果不需要暂停，系统继续进行视频音频采集。
考评员打分结束后，学员进行签名，签名结束系统自动生成音视频文件，并进行保存。若考评终端设备与服务器保持联通状态，系统将通过指令，把采集到的音视频文件上传至服务器，根据上传的视频文件与考生建立对应的关联关系，实现考试资料数据库管理。此时，实操考评结束，音视频采集过程也随着结束。
如图3所示，本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制系统包括：ipad移动终端、pc机、服务器、路由器、摄像头等。
摄像头安装在考试场内，摄像头与路由器通过网络连接，路由器通过网络与ipad移动终端、pc机、服务器连接；ipad移动终端发出考试指令，经过路由器控制摄像头开启，pc机上传考评信息经过网络到达服务器，服务器反馈结果到ipad移动终端，ipad移动终端、pc机、服务器通过网络同步数据。
如图4所示，移动摄像机通过局域网与ipad移动终端和笔记本电脑连接，ipad移动终端和笔记本电脑通过网络与服务器连接，固定摄像机通过信号线与监控机连接，监控机与服务器通过网络连接。
本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制方法，考试中，主要设备有考评员使用的ipad(或者pc机)，通过无线局域网的组网方式，把考试用的监控摄像头，ipad连接起来，再通过互联网与远端的服务器进行数据交互。考试开始前，考评员通过app程序把考试计划从服务器上同步到移动终端ipad上，考试计划同步完毕后，主副考评员分别登录考试操作平台，由主考评员点击“开始考试”按钮，发出考试指令，现场摄像机接收到考试指令，开始同步录像，考评员分别进行项目操作评判，考生结束操作后，考评员提交评判得分，数据就上传到远端服务器上，服务器运行实际操作考试服务处理程序，处理完毕后，将考生的最终得分反馈到考评员界面，考生进行现场电子签名确认，考试结束。
本发明采用扣分方式进行打分，每个操作步骤考前已经在题库中赋予分值，考评员参考评判标准进行扣分，若扣分出现超出分配的分值，或者误操作系统都会提示。评判结束后，点击“完成考试”，系统自动把评判结果上传服务器，服务器根据加权平均方式进行计算，得出最终得分，并反馈到终端设备上，考生现场对自己的操作成绩进行考核，并进行电子签名。如果有异议的考生可以观看回放录像。此考评系统设计符合人性化，操作简单、易用，系统运行高效，助推了特种(设备)作业人员实际操作考试方式的改进和提高，节约了大量的人力和物力。
本发明实施例提供的特种作业人员实际操作考试控制系统主要由2大部分组成：一部分是实际操作考试硬件部分，另一部分是实际操作考评系统。
1)硬件部分
实际操作考试硬件部分主要包括：
a.数据处理中心：服务器、视频存储器
b.现场使用硬件(考评人员)：ipad(移动终端)、路由器、摄像头(有线、无线均可)、三脚架、语音采集器、移动电源(备用)。
2)实际操作考评系统
a.实操考试题库管理
按照国家考核大纲要求，设置安全技术培训考核的实操考试项目，可以分基础和专业两大类，对压力容器、压力管道、起重机械、高处作业、电工作业、金属焊接作业相关专业性实操考核题目，分不同操作步骤管理，并可以实现增、删、减等功能。
b.系统随机组卷
在考核时采用系统随机组卷的方式进行考核，有效促进学员全面掌握该作业工种的实际操作所要求的考核项目，避免蒙题和多人一张卷的现象出现，确保了考核公平、公正。
c.自动评判
在接入互联网的状态下，考核数据实时上传至服务器，考核结束后，考核结果实时反馈，学员可以及时查看自己的得分情况，给考评员和学员都带来了极大的方便。提高考试计算效率。
d.动态安排考评员
可以根据情况，动态安排数量不等的考评员对某一个操作项目进行现场考评打分，可以是2名考评员，也可以是3个或者4个等，每个考评员打分后，提交后台服务器进行加权处理，系统反馈最后加权平均得分为考试最终考试得分。在新考核方法中，采取了设置一名主考评员，多名副考评员的考核模式。在考核时，主考评员负责考试的开启、结束及考生签名，副考评员只进行考评打分，考核完成后，系统通过加权平均，自动计算出学员的实操成绩。
e.实现数据自动采集上传
在考核时，以网络摄像头作为视频数据的采集设备，移动终端通过网络对摄像头的远程控制，实时完成视频采集。考核结束后，可以在移动终端上进行摄像数据的解析与回看，在网络条件满足的情况下，可快速完成考试数据与视频的上传。为减少移动终端数据压力，考试数据上传后视频数据自动清空。
f.具备联网考试和脱网考试功能
实操考试因为考试场地分散，考点多，基础电力设施及网络设施不健全等问题，因为考试系统在lan环境即可运行，每次考试前，只需要把考试计划数据同步到ipad上即可，如果考试现场与互联网联通，考试过程中考试数据实时上传。如果该系统在户外无互联网的情况下，通过离线完成实操考试，考试结束后，在有互联网的环境下实现考试相关数据的上传。
g.实现电子签名
考试学员考试完成后，现场对自己的考试结果进行电子签名确认。签名信息与考试结果存储在个人考试信息库中，便于结果溯源。
h.可移动便捷考试环境的搭建
所用的设备都集成在一个60*40*30cm的设备箱中，便于携带，而且有相应的操作说明书及清单。考评人员大约在15分钟左右可以完成考试设备搭建联调工作。
本发明为实现实操考评及视频录制等相关功能，系统主要建设模块包括：个人中心、系统管理、基础数据、设备中心、考试中心、考试管理、考试统计和系统公告模块等。开发主要应用的软件工具有：eclipse，powerdesigner，mysql5，tomcat7等；开发使用的主要计算机语言有java和html；数据库使用的为sql。
本发明提供的特种作业人员实际操作考试控制方法，利用现代信息技术手段实现特种作业人员和特种作业人员实际操作考试组织效率、管理水平、考试质量的有效提升。该方法增强了考试内容的客观性、公平性和考试评判的公正性，有效降低了考评人员的劳动强度，降低了考试资料的差错率，便于现场推广和应用，实用性较强。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。