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摘要:為高效管理建筑工程概算信息,本文設(shè)計基于云計算平臺的建筑工程概算信息管理系統(tǒng)。采用AP聚類算法聚類概算信息,經(jīng)由虛擬化處理后分布式存儲至虛擬數(shù)據(jù)庫中,依據(jù)用戶需求,執(zhí)行相應(yīng)信息管理,并將結(jié)果傳送至服務(wù)層,供用戶查看。測試結(jié)果表明:該系統(tǒng)保證信息的高效管理且傳輸成本較低,保證信息質(zhì)量;并且在不同信息請求下,系統(tǒng)的寫閃存次數(shù)均符合期望標準,具備良好的管理效果。
關(guān)鍵詞:云計算平臺;概算信息管理;信息處理器
1引言
建筑工程概算是建筑企業(yè)對于工程初期各項成本預(yù)算的文件信息,該類信息種類劃分以及涵蓋內(nèi)容較多,并且該類信息的管理對于建筑企業(yè)的利潤預(yù)算存在直接關(guān)聯(lián)[1],建筑企業(yè)在工程建設(shè)過程中,多個部門之間需對該信息的實時查看、共享以及交互等,實時關(guān)注工程在進展過程中,是否與概算相符合,掌握工程的真實情況[2]。因此,對其實行有效、全面的管理,是企業(yè)保證工程進展以及利潤預(yù)算的依據(jù)。其在管理時,信息數(shù)據(jù)運算量、信息存儲量均較大[3],導(dǎo)致建筑企業(yè)對于該類信息的管理面臨較大問題,很難高效實現(xiàn)信息的全面管理。王春偉等人依據(jù)文本位置和關(guān)鍵詞的確定,實現(xiàn)信息的管理;該管理系統(tǒng)對于文本類型信息的管理效果良好,可實現(xiàn)文本信息的高效查詢[4],但是,對于其他類型的信息管理的效果則不理想;鄧鐵軍等人基于BIM模型,同時結(jié)合數(shù)據(jù)庫的設(shè)計,完成信息管理;該管理系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢是可實現(xiàn)信息的動態(tài)可視化[5],但是其對于數(shù)字類型信息的運算管理存在一定不足。云計算平是一種綜合性的平臺,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算和存儲,并具備分布式存儲,當用戶向云發(fā)送服務(wù)指令后,其可快速呈現(xiàn)不用程度和類型的信息結(jié)果。本文基于云計算平臺的優(yōu)勢,設(shè)計建筑工程概算信息管理系統(tǒng),用于實現(xiàn)該類信息的全面、高效管理。
2基于云計算平臺的建筑工程概算信息管理系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)架構(gòu)
基于云計算平臺的建筑工程概算信息管理系統(tǒng),共分為物理層、資源層、管理層和服務(wù)層。物理層通過信息處理器,完成建筑工程概算信息的集成以及轉(zhuǎn)換,存儲至資源層數(shù)據(jù)庫中,資源層對信息實行分布式虛擬化存儲,管理層則依據(jù)用戶的需求實現(xiàn)信息的相關(guān)管理,并將結(jié)果傳送至服務(wù)層,用戶可通過該層次實行信息查看。其架構(gòu)詳情用圖1描述。(1)物理層:該層包含計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、處理器等硬件設(shè)備,同時設(shè)有本文第數(shù)據(jù)庫。該層主要用于完成建筑工程概算信息的集成、壓縮以及轉(zhuǎn)換,將處理后的信息實行存儲[6],并且為整個系統(tǒng)的實現(xiàn)提供網(wǎng)絡(luò)通信和傳輸支撐。(2)資源層:該層中包含云計算模塊和云存儲模塊,用于實現(xiàn)建筑工程信息聚類以及分布式存儲。其中,分布式存儲是通過虛擬化數(shù)據(jù)庫完成[7],實現(xiàn)信息分類存儲。(3)管理層:該層是系統(tǒng)的核心層,其可實現(xiàn)對硬件資源的整合以及軟件資源的調(diào)度,保證系統(tǒng)在提供信息服務(wù)時的高效性和安全性。該層中包含信息管理、用戶管理、安全管理、執(zhí)行調(diào)度四個模塊,可實現(xiàn)信息的調(diào)度、查看、共享等[8],并對信息的使用情況實行管控和統(tǒng)計,并對各個運行節(jié)點的均衡性實行控制,避免節(jié)點發(fā)生故障后,造成系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定;同時,用戶在對信息實行調(diào)用或者查看時,需完成用戶身份驗證、授權(quán)管理[9],通過執(zhí)行調(diào)度模塊的交互接口,完成相應(yīng)信息的交互。(4)服務(wù)層:該層次的主要功能是提供各個服務(wù)接口,用戶根據(jù)不同接口,完成不同信息服務(wù)指令的發(fā)送,同時用戶可通過該層查看信息服務(wù)結(jié)果。
2.2物理層設(shè)計
2.2.1處理器結(jié)構(gòu)。物理層信息的集成處理等均是依據(jù)處理器實現(xiàn),為保證建筑工程信息的高效、完整集成,文中采用ARM(AdvancedRISCMachine)處理器完成。將信息采集、AD(數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、串口以及外聯(lián)接口等功能建立在ARM上,實現(xiàn)物理層信息的集成處理,其結(jié)構(gòu)用圖2描述。處理器在執(zhí)行信息集成處理時,信息的交互和通信,是依據(jù)VXI總線完成[10],將采集到的各類建筑工程概算信息實行相關(guān)信息集成控制后,利用DSP(DigitalSignalPro-cessing)芯片對信息實行過濾、壓縮等處理;處理后的信息用于兩個總線之間調(diào)度,即LOCAAL總線和PCI總線,兩者之間的調(diào)度需依據(jù)接口電路完成[11-12],在PCI和本地總線分別構(gòu)建時鐘,用于完成中斷復(fù)位。2.2.2AD子模塊。處理器執(zhí)行過程中,通過AD子模塊完成建筑工程概算信息的采集和集成。該子模塊的執(zhí)行電路結(jié)構(gòu)用圖3描述。文中采用STM32芯片作為處理器AD子模塊的信息采集,并通過D/A轉(zhuǎn)換器將其實行轉(zhuǎn)換,使其轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,并輸入至信息處理終端[13],實現(xiàn)建筑工程概算信息的集成處理以及在線調(diào)動。2.2.3本地數(shù)據(jù)庫。本地數(shù)據(jù)庫是物理層用于實現(xiàn)集成信息的存儲,文中采用并行結(jié)構(gòu)構(gòu)建本文數(shù)據(jù)庫,保證信息在向Client端和Server端實行分配時的合理性,保證信息的高效的傳輸。為提升數(shù)據(jù)庫的集成性,數(shù)據(jù)庫構(gòu)建過程中,融入172TLXT1和J2MAT兩種技術(shù)。同時,在數(shù)據(jù)庫內(nèi)建立數(shù)據(jù)邏輯集合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存和分析。邏輯的生成主要依據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)配芯片實現(xiàn),可使信息在操作過程中的緩存量降低,實現(xiàn)高效存儲,該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)用圖4描述。數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)調(diào)配芯片可完成信息的緩存和分析,其賦予分析后信息的相應(yīng)邏輯字符,生成邏輯信息編碼,系統(tǒng)可依據(jù)編號類型,對信息重新排列后,經(jīng)由通信鏈路傳送至資源層實行進一步處理[14-15]。數(shù)據(jù)庫在接收信息過程中,需保證其接收的完成性,信息接收率為:(1)式中:信息帶寬和傳出系數(shù)為:Vi、Ii,均屬于第i頻次;P表示通信的最大效率。
2.3信息聚類
建筑工程概算信息在管理時,由于該類信息的種類較多,且存在同類信息不同時間段的現(xiàn)象,因此,在對信息實行管理過程中,虛擬資源層為完成信息的分類存儲,需對信息實行聚類。系統(tǒng)中的資源層中采用AP(Affini-typropagation)聚類算法完成建筑工程概算信息聚類。(1)求解相似度矩陣。數(shù)據(jù)點數(shù)量為N,s(i,k)表示相似度值,屬于每一個數(shù)據(jù)點,S表示相似度矩陣,其由s(i,k)構(gòu)成,大小為N×N;則s(i,k)的求解為:(2)式中:偏向度取值用p(k)表示,且為初始時,k表示數(shù)據(jù)點;此時i=k,可看作偏向程度的大小可用k表示,并可描述信息類的代表點。(2)信息間的彼此傳遞。r(i,k)和a(i,k)表示建筑工程的兩類信息,AP算法聚類的實現(xiàn),需依據(jù)這兩者間的相互傳遞完成。xk和xi均表示數(shù)據(jù)點,且為不同類,前者可作為后者代表點的程度值可用r(i,k)描述、后者可作為前者代表點的程度描述可用a(i,k)描述。r(i,k)和a(i,k)之間的相互傳遞公式為:(3)(4)公式(4)在運算過程中會產(chǎn)生震蕩,影響收斂速度,為解決該現(xiàn)象,引入阻尼因子λ,可得到(5)(6)(3)聚類中心的確定。xk表示xi的類代表點,則k需滿足如下條件:(7)公式(7)表示:a(i,k)+r(i,k)的結(jié)果,在i取值不變時,k的取值為最大值。(4)停止迭代。在迭代過程中,如果經(jīng)過數(shù)次迭代操作,聚類中心不再發(fā)生變化停止迭代;或者達到設(shè)定的最大的迭代次數(shù)后停止迭代,表示聚類完成,即代表建筑工程概算信息聚類結(jié)束。
3測試結(jié)果分析
為測試本文系統(tǒng)的對于建筑工程概算信息的管理效果以及系統(tǒng)的運行性能,將其應(yīng)用于某建筑企業(yè),對該企業(yè)的一年內(nèi)工程概算信息實行管理,分析系統(tǒng)整體效果,測試均采用MATLABB軟件完成。該企業(yè)的工程概算信息包含工程材料成本、人工成本、附加成本三大類,該企業(yè)每個月三類信息規(guī)模依次分別為168、220、378、480、574、680、660、720、810、570、340、270。測試本文系統(tǒng)的信息壓縮效果,采用本文系統(tǒng)對每個月的概算信息實行壓縮,統(tǒng)計文本系統(tǒng)的壓縮效果;并且以聚類效率作為衡量標準,分析壓縮前、后的信息聚類效率,以此衡量本文系統(tǒng)的壓縮效果,結(jié)果用表1和圖5描述。由表1和圖5測試結(jié)果可知:經(jīng)本文系統(tǒng)壓縮后,各個月份的概算信息規(guī)模顯著縮小,壓縮率均在37.2%以上,最高壓縮率為54.9%,壓縮效果良好;并且,系統(tǒng)在對壓縮前后的信息分別實行聚類時,壓縮前的信息聚類效率較低,壓縮后聚類效率顯著提升。該結(jié)果直觀表明本文系統(tǒng)良好的壓縮效果,可提升系統(tǒng)的運行效率。為進一步測試本文系統(tǒng)的在對信息管理過程中對信息的壓縮性能,采用空間節(jié)約百分比K、平均吞吐量P以及資源消耗程度Z,作為衡量系統(tǒng)壓縮性能的指標,并依據(jù)該指標分析系統(tǒng)的管理效果,結(jié)果用圖6描述。其中,Z是平均吞吐量和壓縮率的比值,用于衡量平臺中信息資源的消耗程度,即為傳輸成本,該值越高,傳輸成本越低。由圖6測試結(jié)果可知:信息壓縮后,空間節(jié)約百分比最大可達到接近75%,最低百分比也高于40%;平均吞吐量均高于500MB/s,該值越高表示系統(tǒng)的傳輸效率越高;并且消耗程度均高于300%,表示傳輸成本較低。該結(jié)果進一步表明本文系統(tǒng)良好的信息壓縮效果,可在傳輸成本較低的情況下,完成信息管理。為保證本文系統(tǒng)在信息聚類過程的收斂速度,測試阻尼因子λ的最佳取值,測試本文系統(tǒng)在不同λ取值下,完成全部信息聚類所需迭代次數(shù),結(jié)果用圖7描述。由圖7測試結(jié)果可知:阻尼因子取值的增加,系統(tǒng)完成聚類所需的迭代次數(shù)隨之變化,取值為0.1時,所需的迭代次數(shù)最多,取值為0.5時,所需的迭代次數(shù)最少,因此,λ取值為0.5。為進一步分析本文系統(tǒng)的信息聚類效果,采用DI指數(shù)作為衡量本文系統(tǒng)聚類效果的指標,該指數(shù)的最小距離和最大距離的比值,兩者屬于任意兩個元素間,且前者位于任意兩個簇內(nèi);后者則為位于任一簇內(nèi)。其公式為:(8)式中:dmin(Ci,Cj)=dist(xi,xj),diam(Cl)=dist(xi,xj)。DI的結(jié)果可表示聚類后信息的質(zhì)量,前者值越高,則信息聚類后質(zhì)量越好。依據(jù)公式(8)獲取本文系統(tǒng)的DI結(jié)果,用圖8描述。由圖8測試結(jié)果可知:本文系統(tǒng)經(jīng)過過濾和壓縮后實行信息聚類的DI值均高于0.9,表示本文系統(tǒng)聚類后的信息質(zhì)量較好。系統(tǒng)在對概算信息實行管理時,本地數(shù)據(jù)庫對信息實行緩存和分析,在該過程中,寫閃存次數(shù)對于信息的存儲存在直接影響,測試本文系統(tǒng)在讀密集請求、讀寫請求均衡以及寫密集請求三種信息請求下系統(tǒng)的寫閃存次數(shù),以此衡量系統(tǒng)管理性能,結(jié)果用圖9描述。其期望的標準次數(shù)低于5000次。由圖9測試結(jié)果可知:在三種信息請求下,隨著緩存區(qū)大小的增加,系統(tǒng)的寫閃存次數(shù)逐漸降低,其中讀密集請求的閃寫存次數(shù)高于另外兩種請求的次數(shù),但是其依舊低于期望標準;該結(jié)果是由于系統(tǒng)在對請求實行處理時,數(shù)據(jù)庫是通過數(shù)據(jù)調(diào)配芯片完成信息的處理,其可最大程度保證信息的處理效果。
4結(jié)束語
本文設(shè)計基于云計算平臺的建筑工程概算信息管理系統(tǒng),實現(xiàn)建筑工程概算信息的高效管理,對所設(shè)計系統(tǒng)實行相關(guān)管理性能以及效果測試,結(jié)果表明:該系統(tǒng)在保證良好信息質(zhì)量情況下,完成信息壓縮,壓縮率均在37.2%以上,并且系統(tǒng)的信息聚類效率較高,聚類后的信息質(zhì)量較好,同時,在阻尼因子取值為0.5時,可快速完成聚類處理,性能良好;測試結(jié)果證明本文所設(shè)計的管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對于建筑工程概算信息的全面、可靠、高效管理,為企業(yè)的正常運營以及利潤預(yù)算提供可靠依據(jù)。
作者:羅旭紅 付叢振 單位:西安曲江大明宮建設(shè)開發(fā)有限公司 華優(yōu)信項目管理有限公司