1.1 系统功能需求
本节从用户角度分析在线考试系统的功能需求。用户分为考生和管理员。
1.1.1 考生需求
考生登录进入系统后，可以进行考试和成绩查询等功能，需求介绍如下：
- 人脸录入。考生首次登录系统后需要进行人脸身份录入，否则无法进行考试。
- 个人信息维护。考生可以修改自己平台的用户登录密码。
- 在线考试。考生通过注册后可以登录系统，可选择相应的考试，系统会生成该分类的试卷。考生先进行人脸核验，核验成功后即可进入考试页面，此时考生可以打开摄像头供管理员监考，在答卷页面上填写答案在屏幕上答题并提交试卷，或者等考试规定时间结束后自动提交。提交后，系统会显示成功。
- 成绩查询。考生再完成考试后，等管理员批阅完毕后，即可登录考试系统查询自己的成绩和排名。
1.1.2 管理员需求
管理员登录系统后，进行题库维护和考生管理等相关功能，需求介绍如下：
- 个人信息修改。管理员成功登录系统后，可以对个人密码进行修改。
- 班级管理。管理员可以创建自己的班级，让考生加入班级。
- 考生管理。管理员把考生的用户信息添加到数据库中，方便考生加入自己的班级进行考试等。
- 题库管理。管理员登录系统后，可以维护系统题库，包括添加题目、修改题目和删除题目并为每个题目设定相应的参考答案，分类信息等属性。该系统支持单选题、多选题、判断题、填空题、简答题这五种基本题型。此外，试题也需要标注分类，以便抽题。
- 试卷管理。管理员根据需要创建试卷，只能从自己创建的试题库来选择试题，但可以选择自己手动抽题或者系统自动选题。试卷需要设置分数。管理员也可以查询并修改自己创建的试卷。
- 考试管理。管理员可以自行发布考试，可以选择手动组卷或者自动组卷，并设置考试的开始时间，限时，防作弊功能等内容。管理员可以批改自己创建的考试，显示每个考生提交列表，显示提交时间，考试过程等信息，提供成绩排序按钮，可以进入考生的提交试卷中批改所有题型并评分，系统能够自动计算成绩。
- 监考管理。如果有需要，管理员可以通过系统实时监控考生在考试过程中的行为和活动，能够查看考生的屏幕录像、摄像头画面等。此外，系统能够自动检测考生的违规行为，如作弊、离开考场等。
- 成绩分析。考试完毕管理员可以查询本班的考试成绩并分析成绩，考生也可以查看自己考试过的试卷，包括最后得分，个人答案与正确答案解析，成绩及各小题分数，以及考试排名等信息。
1.2****建立用例模型
1.2.1 用户管理
- 考生管理：包括考生的登录、人脸录入、个人信息维护和成绩查询等功能。
- 管理员管理：包括管理员的注册、登录、个人信息修改和考生管理等功能。
图1.1 用户管理用例图
1.2.2 题库管理
- 题目管理：包括添加题目、修改题目、删除题目和设置题目属性等功能，支持单选题、多选题、判断题、填空题和简答题这五种基本题型，支持单题或批量录入，支持题库查重和正确率分析。
- 分类管理：包括创建分类、标注题目所属分类等功能，以便后续组卷管理。
图1.2 题库管理用例图
1.2.3 试卷管理
- 试题抽取：从题库中选择试题，支持手动抽题和系统自动选题组卷。
- 试卷创建：根据需要创建试卷，设置分数，并将选取的试题组成试卷。
- 试卷查询与修改：管理员可以查询和修改自己创建的试卷。
图1.3 试卷管理用例图
1.2.4 考试管理
- 考试创建：管理员可以发布考试，设置开始时间、限时、防作弊功能等内容。
- 考试过程管理：管理员可以查看考生的考试提交列表、显示提交时间和考试过程信息，提供成绩排序功能。
- 实时监控：管理员可以通过系统实时监控考生在考试过程中的行为和活动。监考人员能够查看考生的屏幕录像、摄像头画面等，而系统可以自动检测考生的一些异常行为并进行记录，也可以通知考生。
- 考试批阅：管理员可以进入考生的提交试卷中批改所有题型并评分，系统能够自动计算成绩。
- 在线考试：考生可以选择相应考试后，完成人脸核验后，可在规定时间完成作答。
图1.4 考试管理用例图
1.2.5 成绩管理
- 成绩查询：管理员和考生可以查询考试成绩和排名。
- 试卷查看：考生可以查看自己考试过的试卷，包括最后得分、各题得分、个人答案与正确答案解析、成绩及各小题分数等信息。
- 成绩分析：管理员可以查看本班考生的成绩分析，支持成绩文档导出。
图1.5 成绩管理用例图
1.3****业务流程分析
1.3.1 考生活动图
考生通过用户名和密码登录到在线考试系统，如果是首次登录，需要进行人脸身份录入。考生登录成功后可以选择要参加的考试，系统会生成相应的试卷。考生需要进行人脸核验，核验成功后进入考试页面。如果是监考模式，考生需要自行打开摄像头，系统将实时动态上传到云服务器供管理员监考。如果考生出现违规行为，可以接收到管理员的处理通知。考生可以正常填写答案并自行提交试卷，或者等待考试规定的时间自动提交。考生在考试完成后，等待管理员批阅后可以登录考试系统查询自己的分数。考生也可以修改自己的登录密码。活动图如图1.6所示。
图 1.6 考生活动图
1.3.2 管理员活动图
管理员登录系统后可以修改个人密码，首先创建自己的班级，将考生的用户信息添加到数据库中，方便考生加入自己的班级进行考试等操作。之后可以维护系统的题库，包括添加题目、修改题目和删除题目。管理员可以从题库中手动抽题或者系统自动选题来组成试卷，并设置试卷的分数。管理员也可以查询并修改自己创建的试卷。管理员可以选择试卷发布考试，并设置考试的开始时间、限时、防作弊功能等内容。在考生考试期间，管理员可以选择通过考生电脑摄像头监考考生，如果考生出现违规行为，可以进行违规标记。系统可以自动检测考生的违规行为并进行记录。管理员可以批改自己创建的考试的考生答卷，也可以查询本次考试的考生成绩并进行成绩分析。活动图如图1.7所示。
图 1.7 管理员活动图
1.4****性能需求
（1）响应时间需求。系统需要具备实时监控和响应的能力，能够及时捕捉和处理监考过程中的异常情况或违规行为。因此，本系统对用户请求合适的平均响应时间在0.5s左右为宜，最长响应时间不应该超过2s。
（2）吞吐量需求。本系统需要支持多个监考场景同时进行，能够处理大量的监考请求和数据传输，确保系统的稳定性和高并发性能，每秒处理的请求在2000条以上。因此，为了师生有良好的体验，本系统吞吐量较大，并发数预计2000以上。
（3）资源需求。初期预测本系统负载不大,预计不会超过20万条记录，内存占用不超过1GB。预计磁盘占用不超过10 GB。对于网络请求,我们假定页面平均请求100 Kb，每秒请求为100次，因此预计需要大约10 Mbps的带宽。
（4）网络硬件需求。当网络负载量大时，操作反应时间将受到很大的影响。所以本系统将采用高速100 Mbit/s或1000 Mbit/s 以太网络，实现客户端与服务器间的连接，以减少网络传输上的开销。其次服务器的性能将影响操作时间的长短。为减少客户端操作的等待时间，必须使用高性能的服务器。
1.5****非功能需求
1.5.1 安全性
（1）备份和恢复：因为该系统存储大量用户信息，服务器应能长期无故障运行。所以数据库系统应具有备份和恢复功能，能及时恢复数据，保证数据的完整性和正确性。
（2）封装业务逻辑：避免他人恶意登录，避免黑客从数据流中截取敏感数据。
（3）加密重要数据：由于系统数据的特殊性，所以对用户在数据库存储时，对密码进行加密，以防止密码被盗。数据库信息丢失和泄露，造成重大事故。
1.5.2 可靠性
（1）系统开放时间。本系统上线后如无维护等情况每周为7×24小时运营。
（2）故障及处理要求。预计初期系统的平均无故障时间为24h，经过长期运营后目标为1000 h或以上。平均修复时间≤1h。
1.5.3 界面设计
（1）要求界面格式统一。有统一的错误信息提示界面、系统提示信息界面等。
（2）注重系统界面的友好性以及各程序模块界面风格的一致性。