基于深度学习的绿城装饰工程智能监理系统的设计与实现

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论文字数:44525 论文编号:sb2022031614373445010 日期:2022-03-27 来源:硕博论文网
本文是一篇软件工程论文,论文的主要工作如下: (1) 对单体架构到微服务、一体化模式到前后端分离进行探究,采用基于前后端分离的微服务架构,结合需求,完成系统的水平与垂直切分,对系统框架进行模块化设计并设计智能监理辅助模块,为系统实现提供指导。

1 绪论

1.1 课题背景与意义
监理是精装修房产品交付前非常重要的质量管控阶段,在装饰装修工程中有着举足轻重的地位[1-2]。通过智能化技术提高监理的管理水平,控制成本,增强可持续发展能力,成为企业管理升级的共识[3]。
装饰监理工程涉及管控的内容非常多,并且施工任务复杂,任务间存在交叉作业现象,使得监理工作任务大幅增加,从而产生诸多管理问题[4]。目前,装饰监理工作主要依靠人工开展。然而,监理行业门槛低,专业人员缺乏,并且我国监理员主要从相关工程行业中转型而来,没有经过专业训练,导致监理员低水平的现象频繁发生[5]。在验收过程中,监理员水平存在差异,不明确验收标准甚至没有规范化的验收标准造成验收结果差异性较大,无法确保工程质量[6],造成资源浪费,企业管理成本上升。如何有效的开展监理工作越来越受到企业的关注。绿城装饰(绿城装饰工程集团有限公司)专注开发城市优质房产品,以高端住宅为主,从精装修房设计施工到房产品验收交付,有着一整套实施规范。绿城装饰对监理工作十分看重,其监理工程也存在上述问题。为了优化监理工作,提高管理水平,绿城装饰将智能化监理提上了日程。
智能监理是企业发展的需要也是时代发展的趋势。智能监理以组织论、控制论和管理学为基础,利用信息化技术手段,帮助企业提高管理效率,增强决策能力,实现监理工程的数字化、精细化与智能化[7]。智能监理的出现得益于物联网与人工智能技术的发展,实时信息交互以及信息挖掘技术给及时分析、决策提供帮助,推动着生产管理的智能化。目前,我国装饰企业多处于数字化初期,基本表现为实现无纸化办公与线上业务办理,从中受益很多,但对智能化监理进行尝试的却非常少。通过智能监理系统可以实现装饰监理的痕迹化管理,避免验收结果分歧产生的劳务纠纷;可以规范化验收标准,使得工人施工、监理员验收有据可循,保证质量;能够放宽监理人员的专业素质要求,改善专业人员缺乏的状况等。如何利用信息技术实现智能监理,对装饰企业优化监理管理内容至关重要。近年来,源于生产生活的需要,深度学习技术迅速发展。深度学习经过验证有应用价值,可以用于解决监理工程中存在的问题,能够赋予监理智能化特征。如何结合实际利用深度学习技术改善监理工作,值得深入探索。因此,本课题不仅对智能监理系统的研发具有重要现实意义和参考价值,对新技术如何与生产生活相结合也有一定的借鉴意义。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1  监理的数字化与智能化
信息化时代已经到来,人类进入以信息技术为核心的知识经济时代。传统产业与信息技术结合是时代发展的潮流,而企业甚至国家的信息化水平,在一定程度上成为综合实力评判的重要标志。在这一时代背景下,信息技术在工程管理中也备受推崇,得到了越来越广泛的应用。工程管理的数字化是企业顺应潮流,进行管理升级的必经之路。
从 1988 年,建设部发布《关于开展建设监理工作地通知》,提出建设具有中国特色的建设监理制度起,至今已历 33 年,我国在监理管理实践上积累了丰富的经验[8]。但国内的装饰监理行业始于 2002 年,于发达地区兴起,由于没有相关国家法律政策制度约束以及行业统一标准缺乏,装饰监理一直循迹工程建设监理的发展模式[9]。直到 2005 年,中国室内装饰协会制定了《全国室内装饰监理暂行办法》以及相关配套文件,并于同年 10 月试行,才迈出了规范装饰监理的第一步[10]。此后,国家又出台了一系列装饰监理相关规定,装饰装修监理总体发展良好。
监理是工程项目管理的重要组成部分,对一个建设工程项目进行良好有效的监理,能够提高工程的建设质量和效率,优化经济效益以及社会效益,为社会经济的可持续发展增添助力[11]。我国建设工程发展十分迅速,尤其是近十年来房地产行业如火如荼,在整个社会经济发展中占据重要地位,涉及人员广泛,给企业管理带来巨大挑战。计算机技术的发展给许多行业带来变革,值得注意的是,各行各业目前热议的已不再是是否需要进行数字化转型,而是如何转型,监理亦是如此[12]。参考其他行业及企业的发展经验,实现数字化转型升级的路径是:先在线数字应用,后在线数据管理,重点在于“在线”,即管理在线、业务在线、数据在线。
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2  基于前后端分离的微服务架构设计

2.2   微服务架构
2.2.1  架构的演变
单体架构是传统软件开发常用的设计风格,具有易于开发、测试、部署的特点。在互联网环境下,业务变化难以预测,软件需求不断增加,各种商机稍纵即逝,企业对需求快速变现的能力要求越来越高[47]。随着功能、用户访问量的增加以及业务的复杂化,单体应用无论在维护性、扩展性还是并发处理能力上都存在极大的问题,单纯的添加 Web 服务器、采用性能更优异的数据库已经无法解决[48]。面向服务架构(Service-Oriented Architecture,SOA)是单体架构问题的一个解决方案。SOA 对软件中可以共用的功能进行聚合,以服务的形式提供[49]。这也产生了一些问题,如引入大量的服务、消息格式定义、规范等。通常SOA 服务相互独立,部署在同一个运行环境中,与单体应用类似;但是随着业务增多,服务的耦合度逐渐上升,最终会演变成单体应用[50],同样不利于扩展与维护。微服务的出现给企业带来了新的解决方案。
2.2.2  微服务
2014 年,Martin Flower 提出微服务[51]。微服务提倡将单个应用程序开发为一组小型服务,每个服务独立运行于自己的进程中,服务间低耦合,通过轻量级机制(如 HTTP 资源、远程方法调用)通信[52]。在微服务架构下,基于业务功能构建服务实例,并通过完全自动化的机制进行独立部署。各个服务可能由不同的编程语言搭建,采用不同的数据存储技术,微服务平台对这些服务实例只有最低限度的集中管理。微服务的概念源于领域驱动设计,是一种基于模型的开发方法,通过有限组织环境和持续软件集成等原则进行指导[53]。这种设计方式对应用进行全局分析,统一规划编程方式,根据需求组合,增强应用的灵活性,能够解决分布式系统存在的挑战和大型公司面临的组织管理问题。
软件工程论文怎么写
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2.3 前后端分离
企业 Web 应用开发采用最广泛的结构是 J2EE 体系,J2EE 体系遵循 MVC 设计模式,将应用分解为模型层(Model)、视图层(View)和控制层(Controller)[54],增强控制粒度,降低耦合性。控制层的职责在于响应用户请求,根据定义好的映射规则调用模型层;模型层负责执行与请求相关的业务逻辑,为视图层提供定制化的数据;视图层根据模型层的结果生成界面,向用户展现,负责人机交互。早期,MVC 需要部署到一个 Web 容器中,称之为一体化模式。随着新业务增加、系统复杂度提升以及软件分工细化,一体化模式逐渐无法满足企业的需要,前后端分离的微服务架构受到互联网公司的追捧并得到广泛应用[55]。在前后端分离模式下,IT 应用被分解为前端模块和后端模块,前端负责人机交互界面以及提升用户使用体验,后端则专注于业务逻辑,向前端提供定制化的数据。这种模式解耦了系统,便于维护与升级。
 8  2.3.1  前端框架
Vue.js Vue.js 是一个用于构建用户界面的轻量级渐进式框架,本质上是一个 js(javascript)库,其核心只关注视图层,易与其它库或已有项目整合,具有非常高的灵活度。与同为主流前端开发框架的 Angular.js 和 React.js 相比,Vue.js 更加简洁,API 易于理解,开发者学习成本非常小,可快速学习并应用到项目中。
Vue.js 的核心包括数据驱动与组件化。数据驱动指的是视图随着数据的改变而改变。Vue.js 基于 MVVM 模式开发,通过 DOM 映射数据[55]。作者利用 Dircetives 指令封装 DOM,监听数据,当数据发生变化时,会调用预定义的方法修改 DOM;同时,当视图发生改变时,也会触发数据的变更,最终实现数据的双向绑定。在多数情况下,这种方式避免了手动操作 DOM 的过程。组件化就是把页面拆分成多个组件,组件的资源相互独立,可以在多个系统间重复使用。可以认为页面就是组件的容器,页面中组件经过自由嵌套、组合形成统一整体,对外提供服务。通过组件化可以封装可重用代码,统一管理组件资源,扩展HTML 元素。
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3  基于卷积神经网络的监理目标检测算法研究 ................................ 17
3.1  问题的提出 ............................ 17
3.2  卷积神经网络 ......................................... 17
4  非结构化数据存储与查询研究 ............................... 29
4.1  问题的提出 ........................................... 29
4.2  存储优化 ..................................... 29
5  绿城装饰智能监理系统的构建与验证 .................................. 41
5.1  需求分析 ........................................ 41
5.1.1  功能性需求分析 ......................................... 41
5.1.2  非功能性需求分析 ......................... 42

5 绿城装饰智能监理系统的构建与验证

5.1 需求分析
5.1.1  功能性需求分析
功能性需求是系统需求主体,代表着用户在系统中所能进行的活动。本系统的主线是管理监理工程。从工程立项开始,到监督装修工程的进度与质量,最后完工交付,一个监理工程的实施涉及许多人员与物资的调度、配合。经过与企业的沟通了解以及相关管理资料的查阅,设计系统功能结构如图 5.1 所示,重点模块包括人事管理、进度管理、质量管理、材料管理和劳务管理 5 个模块。
软件工程论文参考
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(1) 人事管理
人事管理涉及项目进行过程中的企业与非企业人员,除了维护员工的基本信息,还需要记录员工的培训计划以及临时工的信誉评估等。
(2) 进度管理
进度管理包括项目实施计划,项目实际进展情况以及总分包实施详情。
(3) 质量管理
施工质量是本系统重点部分。劳工完成施工任务后,申请验收工作,监理员则针对验收申请展开巡检工作。该模块对检查工作进行管理,包括巡检和整改。
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6 总结与展望

6.1 工作总结
本文设计基于深度学习的智能监理系统并应用于绿城装饰工程监理中,利用图像识别技术对监理图片进行智能识别,根据识别出的类别信息查询验收标准,辅助验收工作。重点探讨了系统架构设计、监理目标检测算法以及非结构化数据存储与查询问题。 论文的主要工作如下:
(1) 对单体架构到微服务、一体化模式到前后端分离进行探究,采用基于前后端分离的微服务架构,结合需求,完成系统的水平与垂直切分,对系统框架进行模块化设计并设计智能监理辅助模块,为系统实现提供指导。
(2) 研究智能监理辅助模块中的图像识别算法。针对 SSD 算法的不足进行改进,包括更换基础特征提取网络为 DPN,增强特征提取能力;采用加权 FPN,区分特征图贡献度,丰富特征图的语义信息;引入深度可分离卷积,减小模型参数量。经实验证明,改进后的算法性能有了明显提升。
(3) 对监理系统涉及的多种类型数据进行分析并合理设计存储方式,利用 Hbase 存储非结构化数据;通过引入缓存以及利用 ES 建立多级索引,改善验收标准等模糊查询性能。
(4) 以绿城装饰工程为对象搭建监理系统,通过需求分析,明确系统功能划分并进行系统设计,完成系统移动端与 Web 端业务开发,验证智能监理辅助模块与系统性能。
参考文献(略)

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