深水水下作业生命支持保障技术培训系统.docx
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深水水下作业生命支持保障技术培训系统
毕业设计（论文）
（2014届本科）
题目：
深水水下作业生命支持保障技术培训系统
学院：
信息学院
专业：
信息管理与信息系统
班级：
信息管理与信息系统2班
姓名：
林何磊
学号：
1056224
指导教师：
谢霞冰
2014年5月
目录
1引言3
1.1研究背景3
1.2国内外研究现状4
1.3项目的设计目标5
2相关技术分析6
2.1系统目标6
2.2需求分析6
2.2.1系统需求分析6
2.2.2说明和优先级6
2.2.3输入输出要求6
2.3系统应用技术6
2.3.1ASP.NET6
2.3.2B/S开发模式6
2.3.3C#语言和SQLServer数据库6
3系统设计6
3.1系统架构6
3.2系统结构设计6
3.3模块设计6
3.3.1用户登录模块6
3.3.2在线考试模块6
3.3.3其他模块设计6
3.4数据库设计6
3.5操作流程设计6
3.5.1考生使用流程设计6
3.5.2管理员使用流程设计6
3.6系统环境6
4功能实现6
4.1程序语言的选择6
4.2模块实现6
4.2.1界面实现6
4.2.2在线考试的实现6
4.2.3考试查询的实现6
4.2.4题库更新的实现6
4.2.5知识检索的实现6
4.2.6模拟实操的实现6
5系统测试与维护6
5.1系统测试目的6
5.2系统测试的方法6
5.3系统测试的过程6
5.4系统维护6
6结束语6
6.1系统的应用前景6
6.2系统的可靠性和安全性6
6.3系统的局限和改进6
谢辞6
参考文献6
深水水下作业生命支持保障技术培训系统
摘要：
随着现代海洋科学的发展与需求，为了保护且合理运用我国丰富的海洋资源，深水水下作业技术（即饱和潜水）越来越受到重视。
在中国，人民解放军海军医疗研究所针对于饱和潜水的技术研究获得了较大的进步和研究成果，但是在培训方式却略显老旧。
这与当今成熟的计算机技术完全不符。
如今，开发智能培训系统的技术已经成熟，诸如，考生管理，考试组卷，系统维护等等。
完全可利用各种计算机语言构建深水水下作业生命支持保障技术培训系统，以改进国内深水水下作业培训的现状。
本文关于采用B/S架构设计，利用ASP.NET，用C#语言编写系统主要功能，通过SQLServer2008R2数据库进行理论知识题库构建和管理，以及Unity3D来模拟潜水实操考试，构建了一套智能培训系统——深水水下作业生命支持保障技术培训系统。
该系统可以通过对饱和潜水的深水水下作业的理论知识检索、视频观看、在线考核、实操考察对整个深水水下作业提供良好的保障。
系统包括：
智能化的学习培训前端，如：
知识检索，以网页模式显示所需文档供给学生查阅、学习；在线考试，通过网络考试对考生知识掌握程度检测；考试查询，以分数形式展现反馈学生考试成绩；管理员平台后端：
题库添加，将Excel题库表导入数据库；学员账户的维护，修改学员信息，修改密码等管理员模块为深水水下作业培训提供快捷便利的帮助，方便相关海洋医学研究所对考试模块的管理。
此系统是深水水下作业的生命支持保障技术培训的计算机化，是深水水下作业相关考试的智能化、统一管理化并且是相关理论与实际操作结合。
能对整个深水水下作业提供良好的保障，为深水水下作业考试提供快捷便利的帮助，也方便了相关海洋医学研究所对考试模块的管理。
整个系统的开发，改进了国内传统深水水下作业面授、观察的培训方式，从而利用计算机软件实现培训考核。
关键词：
深水水下作业；培训系统；随机组卷；模拟实操；
Systemofsupportinglifetothedeepwatertraining
Abstract:
Withthedevelopmentofmodernmarinescienceanddemand,inordertoprotectandrationaluseofourrichmarineresources,deepwaterunderwateroperationstechnology（saturationdiving）andmoreattention.InChina,thePeople'sLiberationArmyNavalMedicalResearchInstituteforsaturationdivinggainedgreatprogressandresearch,butinthetrainingmode,butslightlyolder.Thisistoday'ssophisticatedcomputertechnologycompletelyinconsistent.Today,thedevelopmentofintelligenttrainingsystemtechnologyhasmatured,suchas,candidatemanagement,examtestpaper,systemmaintenance,andsoon.Fullyconstructedusingavarietyofcomputerlanguagesdeepwaterunderwaterlifesupportsystemstoprotecttechnicaltrainingtoimprovethestatusofdomesticdeepwaterunderwatertraining.
TheintelligenttrainingsystemtoprotectdeepwaterunderwaterlifeusesASP.NETasadevelopmentplatform,basedontheB/Sarchitecture.Intermsofwebinterface’sdesign,weuseASPlanguagetobuildthesystem’sinterfaceframeworkandC#languagetoachievethemainfunction.OurAdministratorscanconstructandmanagethetheoreticalknowledgequestionbankbySQLServer2008R2database,andstudentscantakemorerealoperationofdivingexambytheUnity3D’ssimulation.AlloftheseistobuildfortheSystemofsupportinglifetothedeepwatertrainingexam.Intelligentfront-endlearningandtraining,suchas:
knowledgeretrieval,web-modedisplaytherequiredinspectiondocumentssuppliedtostudentlearning;onlineexam,knowledgemasteryofthedeepwaterskillingdetectedbythenetworktest;examquerytoshowtheformoffeedbackscoresstudenttestscores;administratorback-endplatform:
Examadded,examtableintoanExceldatabase;studentaccountmaintenance,modificationstudentinformation,changepasswordsadministratormodulehelpsprovidefastandconvenientforthedeepwatertraining,butalsofacilitatetherelevantMarineMedicineInstituteofmanagingexammodule.Thissystemisnotonlyadeepwater-lifesupportguaranteecomputerizedtechnicaltraining,butalsoit’sanintelligentdeepwaterjob-relatedexamswithunifiedmanagement.What’smore,itisacombinationoftheoryandpractice.Developmentofthesystem,isintendedtoimprovethetraditionalcombinationofdomesticdeep-water-faceteaching,observingtrainingmethodstrainedpersontooperate.Soweusecomputersoftwaretofinishthesetrainingsandexaminations.
Keywords:
underwateroperation;trainingsystem;Randomcompositionpapers;Simulationoftheactualoperation
1引言
1.1研究背景
深水水下作业的技术是海洋高级技术以及海洋工程技术之中一个重要的组成部分。
近几年来，随着我国科学技术的进步和发展，在海洋工程中，狭义的深水水下作业技术是指：
围绕着海底资源（油气资源，其他矿产资源）开采、海洋水下空间利用，以及救助打捞实施。
我国海洋资源丰富，大陆岸线总长度为18400公里，北起辽宁的鸭绿江口，南至广西的北仑河口[2]。
依据《联合国海洋法公约》[3]的规定和其他国际法规则所制定的法律和规章所示，应划归属于我国管辖的海洋专署经济区和沿海大陆架的面积有300万km2。
如此广袤的海域不仅是我国的天然安全的门户和屏障，同时亦是我们科技发展、居住生存的重要空间。
海洋中资源丰富，仍有许多暂未开发的，其中包括：
能源、生物、水化学和矿物资源；是社会物质原料生产、人类海洋药物重要蓝色宝库。
随着现代科技的进步，人类将逐步进入海洋经济时代，逐步形成了一批新的海洋产业：
海洋油气业、海滨旅游业、水产养殖业、“海”化学工业、海水淡化业、海洋药物、海水开发利用及海洋服务业（如潜水技术服务）等[4]。
在海洋开发工作中，对海洋资源的科学考察、勘探、开发和研究，均需要进行水下作业，包括资源的采集、设备的布设和水下装备的检查与维修。
目前已有很多仪器设备可以用来进行水下作业，进行海洋调查、勘探及取样，如无人遥控潜器（ROV）和深潜器等，但是很多工作仍然离不开人的直接潜水作业，即需要潜水员到水下去进行观测、调查、采样、施工或管理，完成一切仪器设备或机械手难以完成的复杂任务，需要人工深水水下作业[5]。
在海洋军事领域中，深水水下作业也是不可或缺的。
潜艇是海军的主要作战武器，在作战和训练时，如：
潜艇可能因为碰撞、触礁、机械故障或战伤等失去了上浮能力而沉到海底，因而出现“潜艇失事”[6]。
为了维护失事潜艇的有生力量，必须对所失事潜艇的艇员组织救援。
在救援工作中，也需要进行大量的人员潜水作业。
为了充分利用丰富的海洋水下空间、勘探海洋资源、救助打捞、维护维修，我国对于深水水下作业及其培训环境的重视程度也日益增剧。
“深水水下作业生命支持保障技术培训系统”是中国人民解放军海军医疗研究所、中国人民解放军九二四四〇部队与我校的合作项目，是“海洋深水工程重大装备及配套工程技术”的子课题——“深水水下应急维修装备与技术”的培训环节。
根据甲方：
中国人民解放军海军医疗研究所、中国人民解放军九二四四〇部队要求，分析海洋油气田工程深水水下应急维修的作业需求，根据培训目标，分解培训内容，在国外海洋油气田工程潜水生命支持保障技术的调研基础上，借鉴海军防险技术培训经验，进行设计的系统。
“深水水下作业生命支持保障技术培训考试系统”主要针对深水水下作业（潜水作业），通过知识查询为主的培训软件和以测试为主的考试软件。
其组成组成，包括基础理论知识、减压方案、考试题库、模拟实操、操作视频、受训者管理模块和系统管理多个部分，软件的主要功能要求有：
实现潜水基础知识查询、减压方案数据库查询、典型工程案例查询、试题考核、模拟实操考核、模拟实操考核和操作视频查看。
1.2国内外研究现状
在美国在线考试系统早已流行并取得了很好的应用，诸如，美国教育考试中心（EducationalTestingService，简称ETS）举办的TOFEL、GRE[7]；英国的QuestionMark（是由QuestionMarkComputing，Ltd公司设计出品的）等计算机化考试[8]。
这种方式的考试，已经运用到其他各个领域的水平考试之中，从而代替了传统的“纸上”测试。
原因是，这种考试模式通过Internet直接传输，或者将数据包加密后复制到各种存储设备上，让考试不再局限于时间和地域的差距，让每年只考2次的“世界级”考试，对考生而言天天都有机会。
这些成熟的考试系统尽管大多是基于传统的客户端/服务器模式（C/S模式）的考试系统，但由此可见，基于浏览器/服务器模式（B/S模式）亦或是基于传统的客户端/服务器模式（C/S模式）的考试系统的技术早已成熟[9]。
在我国，虽然计算机在线考试系统的实现和设计在我国起步比较晚，但是由于国家对于教育的重视，其发展仍然较为迅速，研究也比较活跃。
例如：
国家教务组织的全国计算机等级考试、全国计算机应用技术证书考试等已实现了计算机管理，实现无纸化考试，卷纸，自动评分，统计分析的检查结果的功能，但也有一定的局限性[10]。
总的来说，我国在线考试系统发展比较迅速，但在实际程度上与国外存在一定的差距。
实现了计算机管理，实现无纸化考试，卷纸，自动评分，统计分析的检查结果的功能，但也有一定的局限性[11]。
1.3项目的设计目标
随着社会的进步，信息技术的广泛应用，信息化模拟的优势越来越显著。
针对饱和潜水等深水水下作业考评管理落后的情况，中国人民解放军海军医疗研究所、中国人民解放军九二四四〇部队委托我校，设计实现一个深水水下作业生命支持保障技术培训系统，通过与计算机技术结合使用对饱和潜水深水水下作业的各种考评方式进行管理可以给管理员和用户带来以下便利：
检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、成本低等。
计算机化的培训方式不仅能减少海洋医学研究所培训部门的人力财力资源投入，也将极大地提高了其工作效率。
为了完成甲方需求，在查阅了大量相关资料文献的基础上，发现几个方面问题，由于设计人员及其所用的工具的不同，有VisualForPro6.0、VisualC++6.0、VisualBasic6.0等，再加上这些考评管理系统设计的时间也不一样，所用具体场合也有区别，因此基本功能之上也有所不同。
经过比较实现了以下考评管理的基本功能和问题：
（1）目前多数系统主要针对计算机理论考试，对于其他行业或科目的广范围的考试系统少。
（2）由于操作类题目（如电工、潜水操作）实现有较大的难度，基本没有实现题库化的管理。
（3）系统对于一般传统的客观题虽然都自带有小型题库，大都釆用随机性抽题和组卷的方式，但缺乏教育测量理论作为依据。
（4）考试完成后，分数和试题统计分析比较简单，没有充分挖掘数据所包含的信息。
（5）考试系统或题库系统对教师的需求分析做得不够透彻，忽略了老师们自由地操纵试题库的需求，没有完全实现自主维护试题库、自主调用试题库的功能、用户自主初始化试题库。
加上软件实用水平和商品化工作方面的不足，通用系统并没有被广大教师认可和使用。
这些系统实现了电脑操作代替笔卷理论考试。
但相对于深水水下作业的培训依然存在着问题，诸如，功能并不齐全：
缺少视频观看学习环节、知识检索、潜水模拟等缺点。
为了能真正满足中国人民解放军海军医疗研究所的深水水下作业培训要求，提高深水水下作业培训效率，减少培训方管理员的工作负担，实现计算机化培训管理，需开发一个更加高效的考试培训管理系统。
该系统必须具备以下功能：
前台：
包括考生注册、考试、修改个人资料、查询个人成绩等；后台：
学员管理、科目管理、试卷制作、题库管理。
系统可以完成试题的随机抽取、试卷的自动生成。
针对以上情况，在饱和潜水的普通培训方法上，组建一个基于浏览器/服务器结构的深水水下作业系统，集成理论检索查询、在线考试考评、模拟实操培训、考试后台管理的智能系统。
利用SQLSever数据库技术、技术、Javascript技术、C#技术、Unity3D技术搭建完整智能的深水水下作业生命支持保障作业培训系统。
2相关技术分析
2.1系统目标
开发本软件的目的是结合对海洋油气田工程潜水作业生命支持保障实际条件的分析，研究开发能够充分反映技术水平的实物。
考核和多媒体仿真相结合的培训考试系统。
深水水下作业生命支持保障技术培训考试系统主要从理论知识、实际操作两方面强化学员的知识掌握程度。
与往常单一的通过阅读以及考试的模式相比，该系统前端能通过知识点检索、视频观看、在线考试、模拟仿真的方式，更加易于学员的接受；后端能方便地查询学生各个模块的分数、添删学员账户、增添题库、生成考卷，高效地检查学员的学习情况。
此系统应具有高扩展性，可做相应的改进，适用于更多以学习、教学、测试为目的的工作之中。
对于本系统的实现，必须满足以下要求：
（1）系统要求简单易用、流程清晰、易于扩充；系统安全、可靠；界面要求简洁、美观，易于用户操作。
（2）能够系统为不同用户定制不同功能和数据展现，对每一位用户具有很强的针对性。
如：
应对不同用户（如系统管理员、教师、学生）的权限有不同的设置，允许用户在其有效的权限范围内进行信息管理、修改、查看等操作。
（3）能够实现考试倒计时实时动态显示，给用户带来良好的用户体验。
（4）数据库的设计必须规范，能展现实体之间的关系；数据必须安全、完整、冗余少；能正常在数据库中进行增、查、删、改。
2.2需求分析
2.2.1系统需求分析
开发本软件的目的是结合对海洋油气田工程潜水作业生命支持保障实际条件的分析，研究开发能够充分反映技术水平实物。
考核和多媒体仿真相结合的培训考试系统。
本系统是“海洋深水工程重大装备及配套工程技术”的子课题——“深水水下应急维修装备与技术”，是潜水水下作业生命支持技术的培训创新，是智能化潜水培训的重要组成部分，是海洋油气田工程深水水下应急维修的重要环节。
根据中国人民解放军海军医疗研究所、中国人民解放军九二四四〇部队所提出的需求。
该系统是分析海洋油气田工程深水水下应急维修的作业需求，根据培训目标，分解培训内容，在国外海洋油气田工程潜水生命支持保障技术的调研基础上，借鉴海军防险技术培训经验，进行基础培训内容设计和典型工程案例设计，并且以该设计的内容以及潜水基础知识数据库、减压方案数据库等为基础，构建以知识查询为主的培训模块和以测试为主的考评模块。
与现在培训系统的对比，不仅能适用于特殊的培训机构，而且针对与一般的考试应用也有研究和使用价值。
就目前的潜水培训方式而言，其存在这几个问题：
（1）现用培训方式老旧。
目前潜水水下作业生命支持保障技术的培训主要通过结合教材的授课以及实际操作面授的形式进行，考评主要通过对受训人员练习操作以及结合实际操作进行观察考核进行，尚无利用计算机软件实现的培训与考核方式。
（2）普通考试系统公平程度低，不能胜任。
网络上应用的考试测试系统，大多基于某一个数据库，能够基本完成一场考试。
但是其目前在实际应用方面存在着一些问题：
例如，大多考试系统都是已经生成好的考卷或者固定的题目，有多少题出多少卷，每一个人考试的时候都是同一样的题目。
如此固定“考卷”系统，不仅在多个班级不是同一时间考试的时候，或者考场纪律维护上，很难维护所有学生的公平；而且，若要维护，变更考卷十分麻烦，甚至要修改数据库的内容，工作量巨大。
（3）若用普通考试系统，其培训方式单一，不能有效检查学员掌握程度。
普通的考试系统，都是通过学生填写老师设计的考卷的方式进行。
仅仅在这一方面上，要培养一个合格的饱和潜水员是远远不够的。
所以用一种多模块，多方式，多感观的学习操练系统来确保饱和潜水学员更有效的学习是必要的。
2.2.2说明和优先级
图2-1优先级公式
按照公式2-1所示，分析得到图2-2用户需求优先级排序，是本系统就中国人民解放军海军医疗研究所、中国人民解放军九二四四〇部队所提出的要求，为其所列的优先级定义：
表2-1功能优先级
1、随机算法
2、知识检索
3、批量插入数据库
4、在线视频观看
5、成绩查询
6、模拟实操
7、试卷管理
8、试卷管理
9、管理员后台管理
图2-2用户需求优先级排序
2.2.3输入输出要求
深水水下作业生命支持保障技术培训系统的顶层功能包括：
潜水基础知识查询、试题考核、模拟实操考核和操作视频查看。
顶层模块如图2-3所示。
图2-3顶层模块
表2-2顶层模块输入输出表
序号
名称
用途
性能
输入
输出
1
潜水基础知识查询
提供受训人员进行潜水基础知识点的查询
查询
输入关键词
查询资料
2
试题考核
以选择题形式对受训人员进行声明支持保障技术知识的试题考核，并提供计分
考核
查询
点选
试题、考试结果
3
模拟实操
提供受训人员一个
考核
点选
操作视角
动画模拟
4
成绩查询
提供受训人员考核后结果
查询
输入关键词
成绩
2.3系统应用技术
2.3.1ASP.NET
ASP.NET是.NETFrameWork的一部分，是一项微软公司的技术，是一种使嵌入网页中的脚本可由因特网服务器执行的服务器端脚本技术，它可以在通过HTTP请求文档时再在Web服务器上动态创建它们。
指ActiveServerPages（动态服务器页面），运行于IIS（InternetInformationServer服务，是Windows开发的Web服务器）之中的程序[12]。
2.3.2B/S开发模式
B/S结构即浏览器和服务器结构，它是C/S结构的改进的结构，此类结构可分
为三层:
（1）表不层（显不层、客户机层、用户界面层）；
（2）功能层（逻辑层、事务层、应用服务器层）；
（3）数据层（数据库层、数据库服务器层）。
第一层为客户机层、显示层、用户界面层或表示层，这一层给第二层传递参数，接受第二层传回的参数，接受与第二层相连的第三层后台数据库的操作结果。
第一层与第二层有数据交互操作。
第二层为功能层、逻辑层、事务层或应用服务器层，这一层是一个中间层，它接受第一层客户传
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