基于VR的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳晨 李志杰 王亞 程烽雷

摘? 要：為了提供線上電子招標(biāo)操作平臺(tái)，提高電子招標(biāo)文件瀏覽和評(píng)標(biāo)的速率，提高評(píng)標(biāo)過程體驗(yàn)，增加用戶沉浸感，文章設(shè)計(jì)一套基于VR的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)可視化系統(tǒng)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維場景下進(jìn)行電子評(píng)標(biāo)。主要使用Unity3D來完成整體框架設(shè)計(jì)，SteamVR及HTC VIVE硬件設(shè)備來完成對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)下的交互功能。此系統(tǒng)可以幫助評(píng)標(biāo)專家在虛擬現(xiàn)實(shí)場景下，使用VR手柄來完成對(duì)評(píng)標(biāo)文件的評(píng)審、打分及分?jǐn)?shù)可視化，幫助提高評(píng)標(biāo)效率。

關(guān)鍵詞：可視化；虛擬現(xiàn)實(shí)；電子招標(biāo)；Unity 3D

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）02-0026-05

Design of VR-Based Virtual Reality Bid Evaluation Visualization System

CHEN Chen， LI Zhijie， WANG Ya， CHENG Fenglei

（Shandong Hi-speed Group， Jinan? 250101， China）

Abstract： In order to provide an online electronic bidding operation platform， improve the speed of electronic bidding document browsing and bid evaluation， improve the experience of bid evaluation process， and increase the user's sense of immersion， a set of VR-based virtual reality bid evaluation visualization system is designed， and virtual reality technology is used to conduct electronic bid evaluation in 3D scene. Unity3D is mainly used to complete the overall framework design， while SteamVR and HTC VIVE hardware devices are used to complete the interactive functions under virtual reality. This system can help bid evaluation experts to use VR handles to complete the evaluation， scoring and visualization of bid evaluation documents in a virtual reality scenario， and help improve the efficiency of bid evaluation.

Keywords： visualization; virtual reality; electronic bidding; Unity 3D

0? 引? 言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來迅速發(fā)展，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)軟件中一個(gè)研究、開發(fā)、應(yīng)用的熱點(diǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)主要是利用計(jì)算機(jī)操作三維信息構(gòu)成一個(gè)相對(duì)逼真的虛擬化環(huán)境，并借助于特殊顯示器為人們提供更加真實(shí)的視覺效果與聽覺效果，使人身臨其境，擁有廣闊的應(yīng)用前景與研究價(jià)值。

在當(dāng)前社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)條件下，招標(biāo)和投標(biāo)工作的重要性不言而喻。2013年2月，《電子招標(biāo)投標(biāo)辦法》頒布，我國電子招標(biāo)進(jìn)入規(guī)范化軌道。隨后國家和各部委陸續(xù)出臺(tái)了一系列法律法規(guī)，進(jìn)一步規(guī)范和推動(dòng)電子招標(biāo)事業(yè)發(fā)展，目前絕大多數(shù)法定工程招標(biāo)項(xiàng)目已基本實(shí)現(xiàn)全流程無紙化、全過程不見面。由于近年疫情的影響，傳統(tǒng)的招標(biāo)方式受到限制，而電子招標(biāo)技術(shù)逐漸發(fā)展完善，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到電子招標(biāo)系統(tǒng)中，為進(jìn)一步研究開發(fā)電子招標(biāo)系統(tǒng)提供借鑒。

網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，電子招標(biāo)技術(shù)慢慢興起，成為傳統(tǒng)招標(biāo)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的趨勢。在此基礎(chǔ)上，國家持續(xù)完善電子招投標(biāo)制度，在政策上推行電子招投標(biāo)，電子招投標(biāo)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋多個(gè)省市自治區(qū)，推廣應(yīng)用逐漸成熟，取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。推行電子招投標(biāo)可以提高采購?fù)该鞫龋?jié)約資源和成本。

虛擬現(xiàn)實(shí)和電子招標(biāo)的結(jié)合是在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供參與者在模擬場景中獲得真實(shí)世界的感受，在虛擬的環(huán)境里，參與者擁有更寬闊的視角和在開發(fā)者設(shè)定場景中更自由的移動(dòng)方式。本文主要設(shè)計(jì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的電子招標(biāo)可視化系統(tǒng)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在Unity 3D軟件上實(shí)現(xiàn)虛擬場景下的電子招標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用Unity 3D軟件在三維空間里創(chuàng)建模擬場景，利用軟件強(qiáng)大的UI控件功能，建立能顯示招標(biāo)文件信息的屏幕，通過腳本編寫可實(shí)現(xiàn)用戶與文件信息顯示屏的互動(dòng)，攝像機(jī)視角的控制和各種參數(shù)設(shè)置。添加Steam VR插件連接硬件設(shè)備，用戶可以在場景中360°瀏覽和對(duì)比不同的招標(biāo)文件信息，并且登入線上網(wǎng)站進(jìn)行文件的評(píng)分操作。通過本文的可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為不同的電子招標(biāo)方式提供重要的支持，在提高電子招標(biāo)文件瀏覽和評(píng)分速率方面提供了幫助。

1? 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是基于VR的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)可視化系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)功能需求分析，系統(tǒng)分為軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)，軟件部分使用Unity 3D軟件來完成，相對(duì)于其他的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)軟件，Unity 3D具有低成本、高便捷的特點(diǎn)，是一個(gè)全面綜合的虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具。使用Unity 3D軟件來完成整個(gè)系統(tǒng)虛擬環(huán)境的搭建以及各個(gè)交互控件部分。通過UI控件和導(dǎo)入插件實(shí)現(xiàn)UI交互和界面設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)場景切換、登錄界面、文件導(dǎo)入、文件交互及文件評(píng)分等功能，如圖1所示。

本文使用到的硬件設(shè)備主要有一臺(tái)服務(wù)器及一套虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，硬件部分選擇HTC Vive設(shè)備來完成對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)場景下的交互。在基于虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化招標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，VR設(shè)備控制交互是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的重要步驟。在Unity 3D軟件中創(chuàng)建都是三維模擬場景，通過使用軟件中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將系統(tǒng)的三維交互場景和界面轉(zhuǎn)換成虛擬現(xiàn)實(shí)下沉浸式交互場景和界面。

1.1? 場景劃分

Scene（場景）是Unity 3D軟件的基礎(chǔ)要素之一，可以理解為游戲場景的坐標(biāo)系，用于描述各種游戲?qū)ο蟮奈恢玫刃畔ⅰＳ脩羲O(shè)計(jì)的物體、畫布和UI等游戲?qū)ο蠖夹枰胖迷趫鼍皥鲋小鼍暗目臻g是無限大，能對(duì)場景中的光源、聲音和視角等進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整。當(dāng)然也可以通過Unity 3D的插件和地形編輯功能來創(chuàng)建自己想要的地形，并模擬出真實(shí)世界的自然環(huán)境。

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要以擁有交互功能的界面和顯示文件的屏幕為主，一共設(shè)置了兩個(gè)場景，多場景的設(shè)計(jì)就是將系統(tǒng)各個(gè)部分的功能分布到不同的場景中。

兩個(gè)場景分別是系統(tǒng)的系統(tǒng)載入及文件選擇場景和虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)場景。

文件選擇場景主要用于用戶進(jìn)入虛擬環(huán)境前的預(yù)先準(zhǔn)備工作，包括用戶安全性鑒定和文件的選擇等功能；虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)場景是基于VR的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)系統(tǒng)的核心部分，主要用于用戶在佩戴VR設(shè)備之后在虛擬環(huán)境下完成對(duì)各個(gè)評(píng)標(biāo)文件的評(píng)審、比較以及評(píng)分等工作。

1.2? 系統(tǒng)載入場景設(shè)計(jì)

系統(tǒng)載入場景主要包括軟件加載界面、用戶登錄界面、文件選擇界面。系統(tǒng)的進(jìn)入一般需要通過系統(tǒng)載入，它為系統(tǒng)提供了入口，同時(shí)也是增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，只有在數(shù)據(jù)庫中的用戶才可以登錄進(jìn)入系統(tǒng)。制作登錄界面則需要通過Unity強(qiáng)大的圖形用戶界面來實(shí)現(xiàn)，GUI系統(tǒng)能夠制作出風(fēng)格迥異，樣式繁多的GUI界面，而界面布局只需要在場景中調(diào)整UI控件大小、樣式和位置等，功能則通過腳本代碼的編寫來實(shí)現(xiàn)。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)登錄界面包含系統(tǒng)標(biāo)題，賬號(hào)和密碼的輸入，登錄界面顯示系統(tǒng)的名稱、賬號(hào)和密碼的輸入框和進(jìn)入系統(tǒng)按鈕。輸入正確的賬號(hào)和密碼時(shí)，點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入到下一個(gè)場景，當(dāng)輸入賬號(hào)密碼錯(cuò)誤時(shí)，彈出賬號(hào)或密碼錯(cuò)誤提示。

登錄成功后跳轉(zhuǎn)至文件選擇界面。這一步主要是對(duì)用戶瀏覽的招標(biāo)文件進(jìn)行導(dǎo)入，為后續(xù)場景用戶進(jìn)行評(píng)標(biāo)工作做基礎(chǔ)。系統(tǒng)主要旨在展示PDF等文檔類文件，所以選擇導(dǎo)入含有文字圖片等信息的PDF文件，作為可供用戶瀏覽的招標(biāo)文件文件名，并可供用戶進(jìn)行交互選擇，以便用戶選擇任務(wù)中的文件進(jìn)行評(píng)標(biāo)工作。

本界面同登錄界面的設(shè)計(jì)類似，創(chuàng)建三個(gè)文本輸入框作為招標(biāo)文件具體路徑顯示的位置，通過按鈕控件來觸發(fā)顯示功能，同時(shí)設(shè)置點(diǎn)擊后進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)場景的按鈕。

1.3? 虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)場景

文件導(dǎo)入完成后進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)場景。虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)場景為三維虛擬空間，是用戶與招標(biāo)文件進(jìn)行各種交互的主要場景。在場景攝像機(jī)視角中心周圍布置環(huán)繞式屏幕，分別作為評(píng)標(biāo)文件的載體，在屏幕上布局有文件展示區(qū)域以及文件操作區(qū)域。于環(huán)繞式屏幕上方設(shè)置有重點(diǎn)預(yù)覽區(qū)域及文件對(duì)比區(qū)域，用戶可通過此屏幕預(yù)覽在評(píng)標(biāo)過程中所記錄的重點(diǎn)文檔部分，通過點(diǎn)擊不同的預(yù)覽文件可進(jìn)行不同文件之間的對(duì)比。同時(shí)添加有文件評(píng)分區(qū)域，點(diǎn)擊評(píng)分按鈕連接至評(píng)分服務(wù)器，對(duì)不同文件的各個(gè)部分進(jìn)行打分。為三維模擬空間添加天空盒功能，為場景增加美觀的天空背景，使整個(gè)場景看起來更加和諧，用戶可選擇不同的天空盒以調(diào)整整個(gè)評(píng)分環(huán)境。

用戶通過VR設(shè)備來進(jìn)行此部分的評(píng)標(biāo)環(huán)節(jié)，通過佩戴VR頭盔來完成對(duì)文件的預(yù)覽以及視角的切換，通過VR手柄來完成與各個(gè)評(píng)標(biāo)屏幕之間的交互功能，通過VR手柄所發(fā)出的射線來完成對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中屏幕按鍵的交互。

2? 三維電子招標(biāo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于VR的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)可視化系統(tǒng)主要通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備對(duì)預(yù)先選取好的評(píng)標(biāo)文件在虛擬現(xiàn)實(shí)場景下進(jìn)行操作、評(píng)審、打分等功能，來完成評(píng)標(biāo)工作。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.1? 場景建立

由系統(tǒng)設(shè)計(jì)可知，系統(tǒng)的功能分別在不同場景進(jìn)行展示，為了達(dá)到多個(gè)場景展示使用的效果，在系統(tǒng)中建立兩個(gè)場景并實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的場景切換功能。將兩個(gè)場景分別命名為“LoadScene”和“mainScene”，其中“LoadScene”為系統(tǒng)載入場景，為二維交互界面，作為整個(gè)系統(tǒng)的入口，包括安全登錄界面、文件選擇界面等。“mainScene”為主要的三維交互場景，用于招標(biāo)文件的瀏覽和評(píng)分。在Build Settings中分別為兩個(gè)場景設(shè)置不同標(biāo)號(hào)，通過腳本控制的場景切換函數(shù)，實(shí)現(xiàn)場景之間的切換功能

2.2? 安全登錄界面

安全登錄界面只要由Unity中的UI控件來完成制作，形成一個(gè)2D的選擇操作界面，來設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)所需要的控制界面。安全登錄界面只要可視化UI，如Button、InputField、Text等UI控件來完成主要功能設(shè)計(jì)。InputField控件主要用于用戶名及其密碼，通過查詢對(duì)比數(shù)據(jù)庫中相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)來完成登錄，若登錄失敗則給出相應(yīng)錯(cuò)誤原因，反之則進(jìn)入下一選擇界面。Button控件主要用于控制對(duì)應(yīng)的操作，點(diǎn)擊不同的Button會(huì)調(diào)用此button所對(duì)應(yīng)的程序，來完成相應(yīng)的操作，如點(diǎn)擊登錄按鍵則會(huì)將用戶輸入的用戶名及密碼進(jìn)行檢查。同事增加Text延時(shí)顯示和消失函數(shù)，當(dāng)用戶輸入錯(cuò)誤時(shí)顯示對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤信息延時(shí)后消失。用戶安全登錄界面主要用于檢查登入系統(tǒng)的人是否正確，以保證評(píng)標(biāo)系統(tǒng)的安全性。

2.3? 文件選擇界面

本界面使用與安全登錄界面相同的Canvas，利用腳本使用戶完成登錄之后跳轉(zhuǎn)至文件選擇界面。每個(gè)文件選擇模塊由Select（文件選擇）按鍵、文件名、文件路徑組成。點(diǎn)擊Select按鍵之后，調(diào)用Windows系統(tǒng)文件選擇框，選擇需要進(jìn)行評(píng)標(biāo)的文件，選擇完成之后，對(duì)應(yīng)的文件名和文件路徑則會(huì)顯示給予用戶提升。選擇完需要評(píng)標(biāo)的文件之后，通過點(diǎn)擊“Start”按鍵來切換進(jìn)入三維交互評(píng)標(biāo)場景，如圖3所示。

2.4? 文件交互與評(píng)標(biāo)系統(tǒng)

在畫布上創(chuàng)建新的圖形控件Raw Image，作為展示PDF招標(biāo)文件的載體。創(chuàng)建新的腳本，通過調(diào)用PDF插件腳本里的文件顯示函數(shù)使其能夠顯示在畫布的圖形控件上，不同畫布對(duì)應(yīng)不同的招標(biāo)文件內(nèi)容。在每塊畫布上添加按鈕控件分別是“開始評(píng)標(biāo)”“上一頁”“下一頁”和“記錄當(dāng)前”，用來實(shí)現(xiàn)顯示文件、翻頁瀏覽功能以及記錄功能，如圖4所示。通過腳本編寫，調(diào)用插件PDF的頁數(shù)獲取函數(shù)編寫循環(huán)函數(shù)實(shí)現(xiàn)上一頁和下一頁的翻頁功能。

點(diǎn)擊世界坐標(biāo)系中的文件對(duì)比按鍵，則會(huì)彈出文件對(duì)比窗口，此窗口記錄了之前在文件閱覽時(shí)所用戶所記錄的感興趣區(qū)域，并以縮略圖的方式在此界面分別顯示，點(diǎn)擊不同的縮略圖則可以進(jìn)行文件對(duì)比功能。若已選擇兩個(gè)感興趣區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，點(diǎn)擊第三個(gè)時(shí)則會(huì)進(jìn)行提醒，提示用戶需關(guān)閉一個(gè)顯示區(qū)域，再打開所需要對(duì)比的文件信息即可進(jìn)行文件對(duì)比功能。

點(diǎn)擊世界坐標(biāo)系中的文件切換按鍵，則會(huì)切換至上一個(gè)或者下一個(gè)需要進(jìn)行評(píng)標(biāo)的文件。設(shè)置有6個(gè)評(píng)標(biāo)區(qū)域環(huán)形圍繞于用戶，用戶佩戴VR眼鏡之后可選擇轉(zhuǎn)身評(píng)閱對(duì)應(yīng)文件，或者選擇點(diǎn)擊文件切換按鍵來完成對(duì)不同文件之間的評(píng)標(biāo)。

在攝像機(jī)視角后方新建畫布，用于打開評(píng)標(biāo)系統(tǒng)網(wǎng)頁，形成360°屏幕環(huán)繞的效果。在Unity場景內(nèi)打開網(wǎng)頁，使用插件Embedded Browser。在畫布內(nèi)添加一個(gè)輸入框，用于網(wǎng)址輸入，添加三個(gè)按鈕分別為“返回”“前進(jìn)”和“打開”，用于返回上一步，前進(jìn)到下一步和打開網(wǎng)頁，至此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁自由瀏覽的功能，輸入評(píng)標(biāo)系統(tǒng)網(wǎng)址，打開后進(jìn)行評(píng)分操作，如圖5所示。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用Unity軟件Curved UI插件工具，該插件的功能主要是使界面曲面化，可在Curved UI腳本組件中設(shè)置畫布曲面化的程度，通過參數(shù)調(diào)整呈現(xiàn)最佳的效果，增強(qiáng)操作界面的立體感，如圖6所示。

3? 系統(tǒng)測試分析

對(duì)基于VR的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)可視化系統(tǒng)進(jìn)行功能測試和性能測試，測試系統(tǒng)的實(shí)用性、穩(wěn)定性等，并對(duì)測試結(jié)果加以分析。

3.1? 系統(tǒng)功能測試

使用軟件與硬件結(jié)合的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能測試，所用到的設(shè)備為HTC VIVE Pro1，與服務(wù)器一臺(tái)。在測試過程中根據(jù)系統(tǒng)的需求作為測試依據(jù)，根據(jù)測試的結(jié)果進(jìn)行分析，來判斷系統(tǒng)是否符合預(yù)期效果。

3.2? 系統(tǒng)性能測試

通過不同環(huán)境下處理測試設(shè)備以及不同用戶體驗(yàn)來進(jìn)行系統(tǒng)性能測試，通過用戶對(duì)不同測試設(shè)備下對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性的體驗(yàn)來進(jìn)行反饋，并測試系統(tǒng)各個(gè)模塊的性能分別進(jìn)行測試分析，來完成對(duì)系統(tǒng)性能的測試。測試項(xiàng)目及結(jié)果如表1所示。

3.3? 測試結(jié)果分析

完成系統(tǒng)測試之后，系統(tǒng)可以正常的在設(shè)備上穩(wěn)定運(yùn)行且保證運(yùn)行的質(zhì)量，可以在保證虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中保持用戶具有良好的體驗(yàn)，穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求，可保證用戶正常使用。

4? 結(jié)? 論

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展的大背景下，評(píng)標(biāo)平臺(tái)日益趨近多樣化，各種不同樣式的評(píng)標(biāo)平臺(tái)大大提高了評(píng)標(biāo)效率和保密性，在高效的評(píng)標(biāo)過程中，難免失去評(píng)標(biāo)的真實(shí)感。設(shè)計(jì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的電子招標(biāo)可視化系統(tǒng)，使用Unity 3D來搭建整個(gè)評(píng)標(biāo)系統(tǒng)，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及VR設(shè)備之間的交互，為電子招標(biāo)方式提供了一種全新便捷且具有沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)評(píng)標(biāo)系統(tǒng)，結(jié)合評(píng)標(biāo)流程以及人體操作設(shè)計(jì)出一套合理、便捷的操作模式，能滿足評(píng)標(biāo)專家在評(píng)標(biāo)系統(tǒng)中完成對(duì)評(píng)標(biāo)文件的審閱、標(biāo)注、對(duì)比以及評(píng)分，同時(shí)能記錄可視化評(píng)表數(shù)據(jù)，便于后續(xù)對(duì)各評(píng)標(biāo)文件數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

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作者簡介：陳晨（1985—），女，漢族，山東濟(jì)南人，招標(biāo)管理部副部長，碩士，研究方向：工程技術(shù)、招投標(biāo)信息化技術(shù)；李志杰（1985—），男，漢族，山東濟(jì)南人，招標(biāo)管理部副部長，碩士，研究方向：工程技術(shù)、招投標(biāo)信息化技術(shù)；王亞（1983—），男，漢族，山東濟(jì)寧人，工程師，本科，研究方向：工程技術(shù)、招投標(biāo)信息化技術(shù)；程烽雷（1992—），男，漢族，山東濰坊人，工程師，碩士，研究方向：工程技術(shù)、招投標(biāo)信息化技術(shù)。

收稿日期：2022-08-29