基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

席衛(wèi)華

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基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

席衛(wèi)華

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214000）

廢舊物資可以視為第二資源，廢舊物資的合理回收利用可以大幅度降低生產(chǎn)成本，節(jié)約物資耗損，對(duì)構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)具有積極意義。本文針對(duì)目前廢舊物資處理過程中出現(xiàn)的信息化水平失衡現(xiàn)象，綜合權(quán)衡多個(gè)影響因素，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理系統(tǒng)，采用多因素Logistic回歸分析定量分析廢舊物資處理機(jī)制與多影響因素之間的概率型非線性回歸關(guān)系。該系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，MVC 開發(fā)模式進(jìn)行整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，采用ASP.NET語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)Web網(wǎng)頁(yè)，采用協(xié)同過濾技術(shù)和Apriori算法進(jìn)行廢舊物資處理個(gè)性化推薦和數(shù)據(jù)挖掘。平臺(tái)設(shè)計(jì)完成后，實(shí)際運(yùn)行表明平臺(tái)整體運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)提高廢舊物資信息化處理水平具有積極意義。

多因素Logistic回歸分析；廢舊物資處理；B/S 架構(gòu)；協(xié)同過濾；數(shù)據(jù)挖掘

0 引言

廢舊物資具有可回收再利用的固有屬性，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，可以視為二次原材料，科學(xué)規(guī)范的做好廢舊物資處理工作有利于提高人們的環(huán)保意識(shí)，符合可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)形成集約型社會(huì)具有積極意義[1]。目前，由于沒有形成完整統(tǒng)一的管理規(guī)范，缺乏信息化、一體化、系統(tǒng)化的管理系統(tǒng)，廢舊物資處理過程中不合理、效率低下、信息化水平較低、專業(yè)人才缺失等問題凸顯[2]，很大程度上制約了我國(guó)廢舊物資處理事業(yè)的良性發(fā)展。廢舊物資處理事業(yè)是一個(gè)全局事業(yè)，涉及到的利益方眾多[3]，影響其發(fā)展的因素眾多，必須綜合考慮，系統(tǒng)分析，在此背景下，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理系統(tǒng)，可以綜合權(quán)衡多種影響因素，得出最佳處理方案。系統(tǒng)基于實(shí)際調(diào)研和查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，形成了系統(tǒng)的需求分析，進(jìn)而依次給出了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等，在此基礎(chǔ)上，遵循軟件工程測(cè)試規(guī)范，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，實(shí)用性較好，抗壓性等指標(biāo)滿足實(shí)際要求。

1 系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)的需求分析是系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)和保證，因?yàn)樾枨蠓治鲋笇?dǎo)研發(fā)方向，而研發(fā)方向?qū)ο到y(tǒng)的設(shè)計(jì)邏輯、工作量、組成和設(shè)計(jì)方式有著極大的影響[4]，對(duì)于基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理系統(tǒng)的需求分析從功能性需求分析和非功能性需求分析兩方面分析。如圖1所示，給出了系統(tǒng)各個(gè)功能模塊及其內(nèi)在的邏輯關(guān)系，系統(tǒng)的非功能性需求分析需要滿足這幾個(gè)方面：

①系統(tǒng)應(yīng)該具有初始信息，提升信息打理的便捷度。

②通過各種方式密切相關(guān)角色的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)其交換信息的目的。

圖1 系統(tǒng)功能性需求分析用例圖

③系統(tǒng)應(yīng)該有較強(qiáng)的并發(fā)處理能力，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，它決定了信息的安全性。

④要保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠有效。

⑤系統(tǒng)應(yīng)該有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，要便于后期的更新與維護(hù)。

2 基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理信息化水平影響因素重要度研究

由于廢舊物資處理是一個(gè)系統(tǒng)工程，其信息化發(fā)展水平涉及到的相關(guān)因素較多，各個(gè)因素之間存在博弈關(guān)系，因此必須采用系統(tǒng)的方法分析，篩選出對(duì)廢舊物資處理信息化水平影響較為重要的因素加以關(guān)注，進(jìn)而在政策等方面予以扶持。與此相對(duì)應(yīng)，多因素Logistic回歸分析是一種常用的廣義非線性回歸預(yù)測(cè)模型，可以靈活的設(shè)置二分類或者多分類因變量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)影響因素的多維度分析。選取政策扶持、政策宣傳、團(tuán)隊(duì)管理、外在環(huán)境等四個(gè)因素作為多因素Logistic回歸分析的四分類因變量，從定量角度分析廢舊物資處理信息化水平與多影響因素之間的概率型非線性回歸關(guān)系，引入了Logistic回歸分析，建立了基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理信息化水平影響因素重要度模型，建模過程如下：

2.1 樣本預(yù)處理

2.2 利用Sigmoid函數(shù)引入非線性

在樣本經(jīng)過LR分類器預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用Sigmoid函引入非線性，有利于控制輸出范圍，確保數(shù)據(jù)在回歸過程中不易發(fā)散，具體如公式（2）所示：

2.3 權(quán)值序列的求解

設(shè)定P為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相對(duì)于某個(gè)影響因素的成功概率，則對(duì)概率論中的概率比取對(duì)數(shù)可得：

在此基礎(chǔ)上，采用極大似然估計(jì)求分類器的參數(shù)可得：

2.4 模型驗(yàn)證

選取國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的10個(gè)二線城市，分別采集這些城市10年來的廢舊物資處理信息化數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)樣本，考慮到由于政策的變更導(dǎo)致10年間上述城市的廢舊物資處理信息化數(shù)據(jù)存在較大差異，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化處理，把處理后的數(shù)據(jù)帶入公式（4）中，可以得出定量形式的廢舊物資處理信息化水平與多影響因素之間的概率型非線性回歸關(guān)系，具體如表1所示。

表1 廢舊物資處理信息化水平與多影響因素 之間的概率型非線性回歸關(guān)系表

Tab.1 Probabilistic Nonlinear regression relation table between the informatization level of waste materials processing and many influential factors

3 基于Apriori算法的數(shù)據(jù)挖掘研究

Apriori算法是由Agrawal等人設(shè)計(jì)和研發(fā)出來的，這一算法起初是基于在數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘出對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目集格空間理論而產(chǎn)生的，從設(shè)計(jì)出來到現(xiàn)在[5]，這一算法依舊是大多數(shù)新型頻繁項(xiàng)集發(fā)現(xiàn)算法的研究基石，由于本文設(shè)計(jì)的廢舊物資處理系統(tǒng)需要對(duì)政策的走向、政策宣傳力度等數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘預(yù)測(cè)，因此需要在平臺(tái)中集成Apriori算法，此過程的主要工作在于尋找頻繁項(xiàng)集，先計(jì)算所有的1-項(xiàng)集，記為C1，根據(jù)所給最小支持度，找出所有的常用1-項(xiàng)集，記為L(zhǎng)1；然后，根據(jù)常用1-項(xiàng)集確定候選2-項(xiàng)集的集合C2，從C2找出所有的常用2-項(xiàng)集，記為L(zhǎng)2；以此類推，找出Lk。針對(duì)廢舊物資處理系統(tǒng)，該算法實(shí)現(xiàn)代碼如下：

Li = {large 1-itemsets} : //表示的為全部的1-項(xiàng)S頻集

F0R(k=2；k++) DO BEGIN

C^=apriori-gen{h^.) //表示的是由(k_l)-頻集而得到的K-侯選集

FOR all transactions teD DO BEGIN

Ct-5wZ)5e/(Ck，t)；//其中Ct表示為t中含有的全部候選集元素

FOR all candidates cg Q DO

cxount++；

END

Lk={ceCk |c.count>minsup一count}

END

L= uLk；

X={ (m-l)-itemsets Xm-i | Xn,.i in }；

FOR each Xm.i in X BEGIN

conf = support (Ir) /support (Xm-i)；

IF (conf ^minconf) THEN BEGIN

4 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

4.1 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

在上文確定的平臺(tái)功能性需求分析和非功能性需求分析的基礎(chǔ)上，本小節(jié)進(jìn)行平臺(tái)總體設(shè)計(jì)。上文已經(jīng)指出，平臺(tái)主要的功能模塊包括廢舊物資報(bào)廢申報(bào)模塊、專家審核模塊、廢舊物資處理管理模塊、處理進(jìn)度跟蹤模塊等，各個(gè)模塊下面還劃分為許多子功能，詳細(xì)如圖2所示。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)總體設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層是主要職責(zé)就是操作數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)信息，在此能夠給予數(shù)據(jù)支持在其他層次上，即可以提供手段和接口與其它層連接，基于上述分析，本文采用數(shù)據(jù)庫(kù)LDK模式，該模式有助于系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

4.2 總體業(yè)務(wù)流程

由于廢舊物資處理總體業(yè)務(wù)流程受諸多因素的影響，不同類型的廢舊物資處理任務(wù)，業(yè)務(wù)流程有較大差別，本文以某發(fā)電廠廢舊物資處理流程為例說明系統(tǒng)的總體業(yè)務(wù)流程。如圖3所示，在確定好處理對(duì)象之后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化操作，主要完成平臺(tái)初始信息的錄入并對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)寫入初始值，進(jìn)行初始化并審核初始信息的規(guī)范性；檢測(cè)是否有廢舊物資處理發(fā)起，如果有，啟動(dòng)處理文件審核機(jī)制[6]，包括政策相關(guān)文件審核和處理方案計(jì)劃提報(bào)等，是實(shí)際處理質(zhì)量提供理論保證；如果文件審核通過，則按照處理方案文件進(jìn)行實(shí)際處理，處理過程中嚴(yán)格按照處理規(guī)范進(jìn)行，處理結(jié)束后進(jìn)入處理質(zhì)量驗(yàn)收子流程，相關(guān)驗(yàn)收人員根據(jù)驗(yàn)收規(guī)范對(duì)處理質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收；如果驗(yàn)收通過，則進(jìn)入完善移交子流程，否則提出整改意見，處理方進(jìn)行完善處理。

圖2 廢舊物資處理系統(tǒng)總體功能框圖

4.3 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于實(shí)際應(yīng)用需求的考慮，系統(tǒng)運(yùn)用多層體系結(jié)構(gòu)，這一系統(tǒng)的架構(gòu)由下至上來看，分別有數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、表示層等，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

（1）表示層這一層所顯示的系統(tǒng)界面，是由瀏覽器完成的。同時(shí)表示層與使用者之間的聯(lián)系也最為頻繁。表示層囊括有登錄、數(shù)據(jù)集管理、用戶管理、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)調(diào)用界面等等。使用者只需要按照一般方式，應(yīng)用鼠標(biāo)和鍵盤便能完成對(duì)這些界面的操縱[7]。

圖3 系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程示意圖

（2）業(yè)務(wù)邏輯層這一層次，把現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象轉(zhuǎn)化成為實(shí)體類。業(yè)務(wù)邏輯層這一層面中，囊括有該系統(tǒng)劃分的基本類別，其分別是各類用戶、軟件測(cè)試規(guī)則、數(shù)據(jù)集優(yōu)化和動(dòng)態(tài)庫(kù)擴(kuò)展類等方面。業(yè)務(wù)邏輯層包括接口層，接口層的作用在于對(duì)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層實(shí)施連接工作。這一系統(tǒng)內(nèi)的邏輯層囊括有：SQL命令構(gòu)造類Salting和獲得安全數(shù)據(jù)類GetSafeData。

（3）數(shù)據(jù)訪問層的位置處于這一系統(tǒng)的最底層，且其只擁有一個(gè)基礎(chǔ)的單元數(shù)據(jù)庫(kù)，也就是Database，然而數(shù)據(jù)訪問層的作用卻十分重要，原因在于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容納有該系統(tǒng)全部的數(shù)據(jù)信息，故而數(shù)據(jù)訪問層的安全和整體系統(tǒng)的安全都是密切聯(lián)系、息息相關(guān)的。

4.4 系統(tǒng)訪問控制模型設(shè)計(jì)

在充分調(diào)研用戶需求和閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，確定了系統(tǒng)的總體功能模塊，系統(tǒng)總體上分為物資報(bào)廢申報(bào)模塊、專家審核模塊、廢舊物資處理模塊、處理進(jìn)度跟蹤模塊模塊等，各個(gè)模塊對(duì)自身要發(fā)揮的功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處置，不同的模塊也能夠進(jìn)行合作交流，使系統(tǒng)運(yùn)行的效率更高。根據(jù)本系統(tǒng)在實(shí)際操作實(shí)現(xiàn)階段，當(dāng)注冊(cè)用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)登錄的相關(guān)角色進(jìn)行特定的判斷，同時(shí)根據(jù)角色的不同為用戶展現(xiàn)出具有差異性的視圖，借助此類方法能夠使系統(tǒng)降低對(duì)于授權(quán)表的訪問[8]，而對(duì)于RBAC訪問系統(tǒng)主要是作用于管理員以及用戶之間展現(xiàn)出特定的功能。以此來減少了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問次數(shù)。因此對(duì)于RBAC訪問控制系統(tǒng)模型圖如圖5所示。

圖4 系統(tǒng)層次架構(gòu)

圖5 基于RBAC的訪問控制模型圖

4.5 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

本文主要利用的是WindowsServer2008操作系統(tǒng)平臺(tái)，采用的硬件設(shè)備 CPU為英特爾酷睿i5，主頻3.0GHz。系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)存為16GB，存儲(chǔ)空間8TB ，網(wǎng)絡(luò)帶寬20M獨(dú)享。系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件是MSSQLServer2015。環(huán)境和硬件的需要相對(duì)于用戶訪問端來說沒有那么高，比如，對(duì)于環(huán)境來說需要在系統(tǒng)里安裝相應(yīng)的瀏覽器軟件；而對(duì)于硬件配置來說，就需要CPU至少要在1GHz以上、大于100G的硬盤空間、至少2G的內(nèi)存、網(wǎng)卡速率必須在ADSL以上以及1024*76 8的顯示器分辨率，基于上述分析，廢舊物資處理系統(tǒng)登錄界面如圖6所示。

圖6 廢舊物資處理系統(tǒng)登錄界面示意圖

4.6 平臺(tái)測(cè)試

性能測(cè)試，是對(duì)平臺(tái)能否正常運(yùn)行，在大量訪問的情況，是否能滿足用戶需求的一種測(cè)試，一般通過并發(fā)用戶來完成系統(tǒng)性能測(cè)試工作。本系統(tǒng)采用的是LoadRunner軟件檢測(cè)工具來完成系統(tǒng)一些性能的檢測(cè)，同時(shí)設(shè)置兩百個(gè)用戶在線登錄的情況下，所用參與體驗(yàn)的用戶在同一時(shí)間段內(nèi)反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)頁(yè)面的訪問，如圖7所示，從圖中可以得出，檢測(cè)的結(jié)果中可以看出兩百個(gè)用戶訪問的情況都比較正常，并且系統(tǒng)沒有出現(xiàn)一些不正常的情況，可以進(jìn)行正常的運(yùn)行和流程的訪問，并且也能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的實(shí)踐業(yè)務(wù)能力。系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間也比較符合用戶所要求的那樣，系統(tǒng)的響應(yīng)速度也小于一秒。

針對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的研究能夠明顯的得出，在并發(fā)數(shù)量即使一直在提升，然而對(duì)于程序而言并沒有太大的改變，雖然系統(tǒng)的用戶數(shù)量能夠超過規(guī)定的數(shù)值，對(duì)于系統(tǒng)響應(yīng)造成的時(shí)間卻非常短，可以忽略不計(jì)。同時(shí)，對(duì)于該系統(tǒng)而言，在其他功能上也趨于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

圖7 系統(tǒng)測(cè)試資源監(jiān)控示意圖

5 結(jié)論

本文首先分析了提高廢舊物資處理信息化水平的重要意義，然后分析了廢舊物資處理信息化水平涉及多個(gè)層面，屬于具有相當(dāng)復(fù)雜度的系統(tǒng)工程，必須采用系統(tǒng)的方法分析，進(jìn)而，本文提出了一種基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理信息化水平影響因素重要度研究方法，定量得出若干影響因素的重要度，為下一步政策的制定提供了數(shù)據(jù)支撐。在此基礎(chǔ)上，基于協(xié)同過濾技術(shù)和Apriori算法開發(fā)了一款廢舊物資處理系統(tǒng)，對(duì)提高我國(guó)廢舊物資處理信息化水平具有積極意義。實(shí)際測(cè)試表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)用性和功能性較強(qiáng)，可以較好地滿足廢舊物資處理對(duì)信息化的要求。

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Design and Implementation of Waste-Materials Processing System Based on Logistic Regression Analysis of Multi-Factors

XI Wei-hua

(Jiangsu United Vocational and Technical College, Wuxi, Jiangsu 214000)

The use of waste materials can be regarded as the second resource, the reasonable recycling and utilization can greatly reduce production costs, saving material consumption, to build an environment-friendly society has a positive significance. According to the imbalance of information level in the process of waste materials processing, this paper designs and realizes a waste-materials processing system based on logistic regression analysis of multiple factors. Multi-Factor Logistic regression analysis was used to quantitatively analyze the probabilistic nonlinear regression relationship between waste-materials processing mechanism and many influencing factors. The system uses B/S architecture, MVC development mode for the overall architecture design, the use of ASP.NET language to achieve dynamic web pages, using collaborative filtering technology and apriori algorithm for waste materials processing personalized recommendations and data mining. After the design of the platform, the actual operation shows that the whole platform is stable and has positive significance for improving the information processing level of waste materials.

Multifactor logistic regression analysis; Waste materials processing; B/S architecture; Collaborative filtering; Data mining

TP311

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2018.09.038

席衛(wèi)華(1974-)，工程碩士，講師，研究方向：軟件工程、網(wǎng)絡(luò)。

本文著錄格式：席衛(wèi)華. 基于多因素Logistic回歸分析的廢舊物資處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件，2018，39（9）：188-193