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普适计算下基于绿色施工管理的上下文感知模型研究_5151doc

普适计算下基于绿色施工管理的上下文感知模型研究
作者:钟凯 饶文… 文章来源:论文资源库 点击数: 更新时间:2010-3-29

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(430070) E-mail:jerfeel@163.com


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(Pervasive/Ubiquitous  Computing)的思想最早是  1991  年  Mark  Weiser  在
《Scientific American》的“The Computer for 21st Century”中提出的[1],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[2]。绿色施工管理是可持续发展思想在工程施工管理中的应用体现, 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(节能、节地、节水、节材和环境保护)[5]。
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 OWL 构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

2.1  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、社会可以 提供的上下文信息、事务上下文和综合上下文信息[3]。
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:
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
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。
2.2  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 OWL 本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[4][6]。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

3.1  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。
3.2  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。
3.3  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来源单一的简单上 下

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