普适计算下基于绿色施工管理的上下文感知模型研究

精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 1 / 10 普适计算下基于绿色施工管理的上下文感知模型研究 普适计算下基于绿色施工管理的上下文感知模型研究 钟凯，饶文碧，张涛武汉理工大学计算机科学技术系，武汉 摘要：在绿色施工管理中融入计算机信息技术的科学研究已经成为近几年研究的热点。本 文提出一种适用于绿色施工管理的上下文感知模型，从上下文获取、上下文分析和上下文服 务三个方面详细阐述了上下文感知模型各个层次的功能。最后运用本体的方法验证了该模型 的有效性。 关键词：普适计算 ;绿色施工管理 ;上下文感知 ;本体 1 引言 普适计算的思想最早是 1991 年 的“ 提出的，设想人类置身于一个充满连接设备和廉价无线网络的世界，人们甚至可以不需要携带任何设备，因为所有设备可 以在任何地方随时获得，计算工具将嵌入到人们日常生活当中，自动为用户工作和生活中的各项活动提供计算服务。绿色施工管理是可持续发展思想在工程施工管理中的应精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 2 / 10 用体现，是绿色施工管理技术的综 合应用。中国建筑科学研究院于 2006 年 7 月组织有关施工单位成 立了“绿色施工技术研究”课题组 ,对“绿色施工”内涵及其重要性进行了深入的研讨 ,其成果“绿色施工技术研究”于 2007208210 通过鉴定。该成果的课题之一绿色施工导则已于 2007 年 9 月发布。绿色施工导则 113 中对绿色施工定义为 :绿色施工是指工程建设中 ,在保证 质量、安全等基本要求的前提下 ,通过科学管理和技术进步 ,最大限度地节约资源与减少对环境负面影响的施工活动 ,实现四节一环保。 本文在对绿色施工管理过程中需要重点关注 的方面进行研究分析的基础上，利用普适计算上下文感知技术和本体库研究技术，设计一种针对绿色施工的上下文应用模型。分别从绿色施工管理的上下文获取，上下文感知，上下文服务三个方面进行了详细分析，并利用本体 标记语言 建绿色施工管理上下文本体模型，最后进行了总结。 2 绿色施工管理应用模型的上下文获取 绿色施工管理相关上下文分类 上下文信息根据其属性和用途的不同，可以分为位置上下文信息、周边资源上下文信息、周边人员上下文信息、人员状态上下文信息、时间上下文信息、环境上下文信息、社精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 3 / 10 会可以提供的上下文信息、事务上下文和综合上下文信息。 本文提出的上下文应用模型获取的上下文信息主要来自符合绿色施工理念的几个方面： 节约能源绿色施工前期进行工艺和设备选型时，优先采用技术成熟、能源消耗低的工艺设备。施 工过程中需要保证设备的正常运转，对施工机械及工地电器进行定期维护，还要监控施工设备的利用率，避免造成能源浪费。这些都属于周边资源上下文信息的范畴。 节约材料 优化工艺和产品结构，提高生产效率，降低资源的消耗，这些在绿色施工过程都显得尤为重要。前期选择高性 能高质量的施工材料以及施工管理过程中监控材料的利用率分别属于 静态和动态的周边资源上下文信息。 大量采用绿色建材 采用绿色建材如绿色高性能混凝土 ,能节约更多的能源、资源 ,减少对环境的破坏。上下文应用模型中通过获取绿色建材在施工建材中所占比例的上下文信息，看施工建材的用料 是否达到绿色施工的标准。 污染控制建筑施工过程中的污染主要来自施工扬尘、生活和施工污水、噪声和建筑垃圾四个方面。 精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 4 / 10 这四个方面的上下文信息包括位置上下文信息、时间上下文信息、环境上下文信息等多个 情况。 绿色施工管理相关上下文信息的收集 本文的上下文应用模型通过安装在施工工地的各种无线传感器，监控设备，感应装置等上下文信息源收集有用的上下文信息。但通常由于缺乏通用的上下文获取方法，使得获得的上下文信息无法直接为应用程序所用。在本文所提出的模型中设计了一个上下文封装器，它为应用程序提供了一个上下文生产接口作为上下文获取统一的抽象接口。上下文生产接口通过利用 体标记语言构建明确的，形式化的上下文信息，方便后期的本体推理。上下文封装器还会向系统注册成为上下文生产服务，连接上下文收集服 务，把封装好的上下文送入上下文缓冲池等待处理。 3 绿色施工管理的上下文感知模型 上下文感知是对从普适计算环境中的实体获取到得信息进行提取和筛选，并对信息进一步的重构，最终为提供给用户最合适的服务做好实时依据。在本文的应用模型中，通过运用上下文感知计算，可以保证建筑企业的绿色施工实施策略良好的进行，对绿色施工中的各阶段、各环节、主要工艺实现、作业流程安排、技术装备状况等各方面进行系统的监控。图 1 给出了绿色施工管理的上下文感知模型： 图 1 绿色施工管理上下文感知模型 精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 5 / 10 上下文选择器 在该模型中上下文生产服务的系统注册会触发启动上下文选择器的工作。上下文选择器的主要目的是为了消除从上下文缓冲池中获得的动态冗余的上下文，屏蔽掉与系统实时应用中并不关心的信息。比如，在绿色施工管理中，上层上下文查询服务要求查看此时施工污水中的含氧量，但一次性获取到的与施工污水相关的上下文信息还包括污水中的悬浮物比例，含油量等上下文信息。通过应用模型中的上下文选择可以把不相关的上下文信息屏蔽掉，提高系统的计算效率，并把结果提供给上下文翻译器进行翻译。 上下文翻译器 上下文翻译器可以把经过 选择的低级上下文进一步翻译成可供上层查询和推理的高级上下文，并表示成模型中所规定的标准格式，方便接下来的上下文推理和重构。比如，在绿色施工管理中，从传感器上获取到几号建筑施工机械已连续工作多少个小时，而上层应用关心的是这个施工机械具体在哪个施工区域，工作时间是否超过标准工作时间的上限这样有意义的上下文，通过上下文翻译器可以得到所需的上下文信息。 上下文推理器 上下文推理器通过启动创建推理机进行推理，可以从之前翻译得到的单一的简单上下文信息中得到系统实时更感精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 6 / 10 兴趣的信息。比如，当系统指导某施工机 械连续工作的时间已经超过标准工作时间的上限，则会推断出该机械已经超负荷运转，并把此信息传递给上层应用服务。 上下文重构器 上下文重构器主要是针对不同的复杂上下文信息进行处理，能从最大程度上获得绿色施工管理中某一方面更关注的综合信息，并把这些信息传递给上层应用服务。上下文重构器通过启动重构机进行重构，重构机自身还有主动学习和记忆的功能，其复杂程度高于推理机。 4 绿色施工管理的上下文服务 上下文服务模块可能涉及到多个相关的上下文信息，这就需要一个服务感应器来触发服务，使得服务应用 层无须关心具体的数据操作。模块中的应用程序层中还包括一个任务调度器，可以实现多任务调度和分布式任务处理。上下文服务模块主要对上下文信息的需求模式主要包括两类：上下文查询服务和上下文事件处理服务。 上下文查询服务 应用程序希望知道某一施工区域内的当前上下文状态，如施工噪声分贝多少，能源消耗情况，建筑材料消耗情况，施工污水的处理情况等。上下文查询服务可以提供相关信息或者通过使用上下文建议管理者采取适当的措施或者改良施工策略。 精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 7 / 10 上下文事件服务 应用程序希望当在施工过程中某上下文达到 某一特定状态时会被通知，比如施工噪声分贝值达到警戒线时，则会自动提出警告。此服务主要采用间歇触发方式启动，如果长时间挂起服务，则会给系统带来不必要的负担。 5 基于本体的绿色施工管理上下文模型 这里构建了一个基于本体的绿色施工管理上下文模型作为绿色施工管理上下文感知模型的上下文支撑平台。该上下文模型主要包括四个知识本体：施工现场用户、施工现场实体、施工现场服务和施工现场位置。图 2 详细给出了这四个知识本体，以及它们的属性和相互之间的引用关系。 图 2 绿色施工管理上下文模型 6 上下文 感知模型实例 由传感器采集得到这样一个绿色施工现场的场景：王明正在污水处理池旁使用污水检测仪，检测仪设备号为 3，其标准化初始上下文表示结构： 本体上下文知识库中有如下本体： 基本上下文知识库中有基本上下文如下： 规则推理机对获得的初始上下文和基础上下精品文档 2016 全新精品资料 全程指导写作 独家原创 8 / 10 文进行推理得出： c1+1 2 经过本体推理机可推理得出以下上下文： R1+ R3+ c3+ 通过上例可以看出，在基于本体的上下文感知模型中的上下文知识库中可以利用本体、基础和传感器获得上下文信息，通过使用系统内部的推理机制进行推理，就可以得出高级上 下文信息。使得上层的应用和服务可以获得更好的用户意图，从而为用户提供或推荐更好更准确的服务，减少人机交互。 7 总结 本文以普适环境下的绿色施工管理为研究内容，提出了一个绿色施工管理上下文感知模型。以绿色施工管理相关的上下文为核心，从上下文获取、上下文感知、上下文服务三个方 面深入描述了模型中各个模块的特征和性能。本文还提出了一个基于本体的绿色施工管理上下文模型，为上下文感知模型提供支撑，并通过模型实例验证模型的有效性。绿色施工管理上下文感知模型的建