CN108416145B - 一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于数学数据分析运算处理的数据模型建模方法，包括预设数据建模结构，设定数据建模语言，构建硬件平台，数据建模及数据仿真运行。本发明方法简单，操作和实施容易，一方面有效的实现了数学研究等活动中数据运算作业的效率和精度，同时提高数据运算作业操作的灵活性和可靠性；另一方面简化了数学运算数据模型结构及硬件设备要求，降低了数据运行系统的运行成本，有效的提高了数据运行中的数据处理及交互能力，在提高模型合理性的同时，可有效的提高和改善工作效率，并降低数据处理对设备及人员的要求。

Description

一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法

技术领域

本发明涉及数据分析运算处理模型技术领域，具体为一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法。

背景技术

目前在科学研究、工业设计、日常教学等活动中，往往均需涉及到大量且复杂的数据运算。针对当前的这类数据运算，往往是通过计算机数据模型进行计算，然后将计算结果输出得到目标数据的。但在实际的使用中发现，当前所使用的数据运行模型在构建时，一方面对建模及数据模型运行所需要的硬件平台要求较高，且数据处理能力、数据交互能力相对较差，从而导致了当前的基于数学运算用的数据模型的建模作业和日常使用及维持成本较高，且数据处理效率相对较低；另一方面也导致了操作人员在通过模型进行数据运算时，数据录入及数据获取的灵活性及可靠性相对较差。因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的数据运算用数学模型建模方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，包括以下步骤：

第一步、预设数学建模结构，首先确定当前数学运算函数、数据类型、数据取值范围数据信息，并以所述的数据信息作为建模基础，然后根据建模基础将待建的数据模型分化为：数据通讯主模块、层级框架模件、接口模块、数据运算处理模块、调用列表模块、显示界面模块、外部数据传输模块、安装升级策略模块八个单元；

第二步、构建硬件平台，根据第一步确定建模基础，利用通讯网络、数据服务器、终端操控计算机及手持式编程设备共同组件构成统一的建模数据运行平台；

第三步、数学建模，按照第一步中确定建模结构，在第二步构建的硬件平台中进行建模作业，并将完成建模后的数学模型保存在数据服务器中备用，同时在终端操控计算机及手持式编程设备中均设至少一个数据操作端口；

第四步、数据仿真运行，将需要进行数据运算的各数据通过终端操控计算机及手持式编程设备输送到数据服务器中，并通过数据服务器中的数学模型对录入的数据进行相应计算后，将计算结果通过终端操控计算机及手持式编程设备输出即可。

进一步的，所述的第一步和第二步之间还有设定数学建模语言步骤，首先基于智能体统一建模语言模型与遗传算法相结合，然后由元模型的方式定义基于智能体统一建模语言模型的领域模型，然后由领域模型生成初步运行语言，再由遗传算法对初步运行语言进行优化，得到建模语言；

进一步的，所述的第一步中：

所述的层级框架模块采用由构造类型符为节点树形结构作为层级结构基础框架，且树形结构中设至少三级子层级目录；

以属性符集、功能符集、事件符集三部分结构共同构成接口模块，所述的属性符集包括音频数据、视频数据、字符数据及图片数据；所述功能符集包括交互功能、算法功能、流程功能及升级策略功能；所述的事件符集包括数据传输控制、数据运行优先级策略控制、识别控制三个部分。

进一步的，所述的第二步中，数据服务器为基于云计算数据处理服务器，所述的手持式编程设备为智能移动终端设备。

进一步的，所述的第三步中，在构建数据建模时， 按以下步骤进行：

步骤1、任务分配，首先根据待建模数据的内容和要求，将待建模数学模型划分出运行主架构、子运行主架构、运行功能模块、识别信息编码模块及功能模块调用中断模块；

步骤2、人员分配，根据步骤1分配的汇编任务，确定一个总管岗位、然后确定运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位的数量，其中运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位数量与步骤1中分配的子运行主架构和运行功能模块数量一致，识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位均为一个；

步骤3、具体执行，首先由总管岗位、运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别按照步骤1分配的任务进行相应的内容作业，在进行作业中，一方面由总管岗位统一管理协调各运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位工作内容，另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别为运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位汇编的内容匹配相应的识别信息编码和功能模块调用中断模块，然后通过功能模块调用中断模块实现运行主架构、子运行主架构及运行功能模块间连接，从而完成步骤1中待建模数据模型整体工作任务。

进一步的，所述的步骤1中的各子运行主架构之间、各运行功能模块之间均相互独立运行；识别信息编码模块包括版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块，所述的版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块的数量均至少为一个，并相互独立

进一步的，所述的步骤1中的主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位中均设至少一个文本组、至少一个音频组、至少一个动画组。

进一步的，所述的步骤2中，一方面由总管岗位统一协调管理运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位，另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位同时为主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位提供服务。

进一步的，所述的步骤3中，在进行运行主架构和子运行主架构作业时，运行主架构和子运行主架均设至少一个数据拓展端口。

进一步的，所述的功能模块调用中断模块包括至少三段十六进制数据组，其中位于最前方的数据组为终端触发数据，后面的两个数据组分别为上位连接数据组和下位连接数据组，当中断模块包括四段及四段以上十六进制数据组时，第一位数据组与上位连接数据组间设中断模块功能数据组。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明方法简单，操作和实施容易，有效的实现了数学研究等活动中数据运算作业的效率和精度，同时提高数据运算作业操作的灵活性和可靠性。

（2）本发明简化了数学运算数据模型结构及硬件设备要求，降低了数据运行系统的运行成本，同时有效的提高了数据运行中的数据处理及交互能力。

（3）本发明在提高模型合理性的同时，有效的提高和改了的工作效率，并降低对设备及人员的要求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，所述的基于数据分析运算处理的数学模型建模方法包括以下步骤：

第一步、预设数学建模结构，首先确定当前数学运算函数、数据类型、数据取值范围数据信息，并以所述的数据信息作为建模基础，然后根据建模基础将待建的数据模型分化为：数据通讯主模块、层级框架模件、接口模块、数据运算处理模块、调用列表模块、显示界面模块、外部数据传输模块、安装升级策略模块八个单元；

第二步、构建硬件平台，根据第一步确定建模基础利用通讯网络、数据服务器、终端操控计算机及手持式编程设备共同组件构成统一的建模数据运行平台；

第三步、数学建模，按照第一步中确定建模结构，在第二步构建的硬件平台中进行建模作业，并将完成建模后的数学模型保存在数据服务器中备用，同时在终端操控计算机及手持式编程设备中均设至少一个数据操作端口；

第四步、数据仿真运行，将需要进行数据运算的各数据通过终端操控计算机及手持式编程设备输送到数据服务器中，并通过数据服务器中的数学模型对录入的数据进行相应计算后，将计算结果通过终端操控计算机及手持式编程设备输出即可。

其中，所述的第一步中：

所述的层级框架模块采用由构造类型符为节点树形结构作为层级结构基础框架，且树形结构中设至少三级子层级目录。

以属性符集、功能符集、事件符集三部分结构共同构成接口模块，所述的属性符集包括音频数据、视频数据、字符数据及图片数据；所述功能符集包括交互功能、算法功能、流程功能及升级策略功能；所述的事件符集包括数据传输控制、数据运行优先级策略控制、识别控制三个部分。

所述的第三步中，数据服务器为基于云计算数据处理服务器，所述的手持式编程设备为智能移动终端设备，优选为手机。

此外，所述的第三步中，在构建数学建模时， 按以下步骤进行：

步骤1，任务分配，首先根据待建模数据内容和要求，将待建模数据模型划分出一个运行主架构、至少两个子运行主架构、若干运行功能模块、识别信息编码模块及功能模块调用中断模块；

步骤2，人员分配，根据步骤1分配的任务，确定一个总管岗位、然后确定运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位的数量，其中运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位数量与第一步中分配的子运行主架构和运行功能模块数量一致，识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位均一个，且每个岗位工作人员均至少2人；

步骤3，具体执行，首先由总管岗位、运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别按照第一步分配的任务进行相应的内容作业，在进行作业中，一方面由总管岗位统一管理协调各运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位工作内容；另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别为运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位汇编的内容匹配相应的识别信息编码和功能模块调用中断模块，然后通过功能模块调用中断模块实现运行主架构、子运行主架构及运行功能模块间链接，从而完成第一步中待待建模数学模型整体工作任务。

具体实施时，所述的步骤1中的各子运行主架构之间、各运行功能模块之间均相互独立运行；识别信息编码模块包括版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块，所述的版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块均至少一个，并相互独立。主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位中均设至少一个文本组、至少一个音频组、至少一个动画组。

同时，所述的步骤2中，一方面由总管岗位统一协调管理运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块汇位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位，另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位同时为主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位提供服务；所述的步骤3中，在进行运行主架构和子运行主架构作业时，运行主架构和子运行主架均设至少一个数据拓展端口。

所述的功能模块调用中断模块包括至少三段十六进制数据组，其中位于最前方的数据组为终端触发数据，最后的两个数据组分别为上位链接数据组和下位链接数据组，当中断模块包括四段及四段以上十六进制数据组时，第一位数据组与上位链接数据组间设中断功能数据组。

本发明方法简单，操作和实施容易，一方面有效的实现了数学研究等活动中数据运算作业的效率和精度，同时提高数据运算作业操作的灵活性和可靠性。另一方面简化了数学运算数据模型结构及硬件设备要求，降低了数据运行系统的运行成本，同时有效的提高了数据运行中的数据处理及交互能力，在提高模型合理性的同时，另可有效的提高和改善作业的工作效率，并降低计算过程对设备及人员的要求。

实施例2

一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，所述的基于数据分析运算处理的数学模型建模方法包括以下步骤：

第一步、预设数学建模结构，首先确定当前数学运算函数、数据类型、数据取值范围数据信息，并以所述的数据信息作为建模基础，然后根据建模基础将待建的数据模型分化为：数据通讯主模块、层级框架模件、接口模块、数据运算处理模块、调用列表模块、显示界面模块、外部数据传输模块、安装升级策略模块八个单元；

第二步、数学建模语言步骤，首先基于智能体统一建模语言模型与遗传算法相结合，然后由元模型的方式定义基于智能体统一建模语言模型的领域模型，然后由领域模型生成初步运行语言，再由遗传算法对初步运行语言进行优化，得到建模语言；

第三步、构建硬件平台，根据第一步确定建模基础利用通讯网络、数据服务器、终端操控计算机及手持式编程设备共同组件构成统一的建模数据运行平台；

第四步、数学建模，按照第一步中确定建模结构，在第三步构建的硬件平台中进行建模作业，并将完成建模后的数学模型保存在数据服务器中备用，同时在终端操控计算机及手持式编程设备中均设至少一个数据操作端口；

第五步、数据仿真运行，将需要进行数据运算的各数据通过终端操控计算机及手持式编程设备输送到数据服务器中，并通过数据服务器中的数学模型对录入的数据进行相应计算后，将计算结果通过终端操控计算机及手持式编程设备输出即可。

其中，所述的第一步中：

所述的层级框架模块采用由构造类型符为节点树形结构作为层级结构基础框架，且树形结构中设至少三级子层级目录。

以属性符集、功能符集、事件符集三部分结构共同构成接口模块，所述的属性符集包括音频数据、视频数据、字符数据及图片数据；所述功能符集包括交互功能、算法功能、流程功能及升级策略功能；所述的事件符集包括数据传输控制、数据运行优先级策略控制、识别控制三个部分。

所述的第四步中，数据服务器为基于云计算数据处理服务器，所述的手持式编程设备为智能移动终端设备，优选为手机。

此外，所述的第三步中，在构建数学建模时， 按以下步骤进行：

步骤1，任务分配，首先根据待建模数据内容和要求，将待建模数据模型划分出一个运行主架构、至少两个子运行主架构、若干运行功能模块、识别信息编码模块及功能模块调用中断模块；

步骤2，人员分配，根据步骤1分配的任务，确定一个总管岗位、然后确定运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位的数量，其中运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位数量与第一步中分配的子运行主架构和运行功能模块数量一致，识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位均一个，且每个岗位工作人员均至少2人；

步骤3，具体执行，首先由总管岗位、运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别按照第一步分配的任务进行相应的内容作业；在进行作业中，一方面由总管岗位统一管理协调各运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位工作内容；另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别为运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位汇编的内容匹配相应的识别信息编码和功能模块调用中断模块，然后通过功能模块调用中断模块实现运行主架构、子运行主架构及运行功能模块间链接，从而完成第一步中待待建模数学模型整体工作任务。

具体实施时，所述的步骤1中的各子运行主架构之间、各运行功能模块之间均相互独立运行；识别信息编码模块包括版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块，所述的版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块均至少一个，并相互独立。主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位中均设至少一个文本组、至少一个音频组、至少一个动画组。

同时，所述的步骤2中，一方面由总管岗位统一协调管理运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位；另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位同时为主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位提供服务；所述的步骤3中，在进行运行主架构和子运行主架构作业时，运行主架构和子运行主架均设至少一个数据拓展端口。

为了便于数学模型的计算，在第一步中，所述的数学运算函数是函数数据库中的一个或多个函数，所述的函数数据库中包括的函数有加法函数、减法函数、乘法函数、除法函数、求绝对值函数、求所有参数的算术平均值函数、取整函数、对数函数、指数函数、求极值函数等。

所述的数据类型为十进制数据、十六进制数据、二进制数据中的一种。

在第一步中，为了便于信号的传输，使数据传输稳定、迅速，减少数据处理所需要的时间，所述的数据通讯主模块为无线通讯模块，其频率f1为223~235MHz，优选为138~233MHz。所述的外部数据传输模块还包括频率转换模块，所述的频率转换模块与无线通讯模块能够进行数据传输。为了使数据传输稳定，所述的外部数据传输模块的频率f2=αf1，其中α为频率平衡系数，取值范围为0.94-0.96。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，其特征在于：所述的基于数据分析运算处理的数学模型建模方法包括以下步骤：

第一步、预设数学建模结构，首先确定当前数学运算函数、数据类型、数据取值范围数据信息，并以所述的数据信息作为建模基础，然后根据建模基础将待建的数学模型分化为：数据通讯主模块、层级框架模件、接口模块、数据运算处理模块、调用列表模块、显示界面模块、外部数据传输模块、安装升级策略模块八个单元；

第二步、构建硬件平台，根据第一步确定建模基础并结合第二步构建的建模语言，利用通讯网络、数据服务器、终端操控计算机及手持式编程设备共同组件构成统一的建模数据运行平台；

第三步、数学建模，按照第一步中确定建模结构，在第二步构建的硬件平台中进行建模作业，并将完成建模后的数学模型保存在数据服务器中备用，同时在终端操控计算机及手持式编程设备中均设至少一个数据操作端口；

第四步、数据仿真运行，将需要进行数据运算的各数据通过终端操控计算机及手持式编程设备输送到数据服务器中，并通过数据服务器中的数学模型对录入的数据进行相应计算后，将计算结果通过终端操控计算机及手持式编程设备输出即可；

在所述的第四步中，在构建数学建模时，按以下步骤进行：

步骤1、任务分配，首先根据待建模数据的内容和要求，将待建模数学模型划分出运行主架构、子运行主架构、运行功能模块、识别信息编码模块及功能模块调用中断模块；

步骤2、人员分配，根据步骤1分配的任务，确定一个总管岗位、然后确定运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位的数量，其中运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位数量与步骤1中分配的子运行主架构和运行功能模块数量一致，识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位均为一个；

步骤3、具体执行，首先由总管岗位、运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别按照步骤1分配的任务进行相应的内容作业，在进行作业中，一方面由总管岗位统一管理协调各运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位工作内容，另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位分别为运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位的内容匹配相应的识别信息编码和功能模块调用中断模块，然后通过功能模块调用中断模块实现运行主架构、子运行主架构及运行功能模块间连接，从而完成步骤1中待建模数学模型整体工作任务。

2.根据权利要求1所 述的一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，其特征在于：所述的第一步中：

所述的层级框架模块采用构造类型符为节点树形结构作为层级结构基础框架，且树形结构中设至少三级子层级目录；

以属性符集、功能符集、事件符集三部分结构共同构成接口模块，所述的属性符集包括音频数据、视频数据、字符数据及图片数据；所述功能符集包括交互功能、算法功能、流程功能及升级策略功能；所述的事件符集包括数据传输控制、数据运行优先级策略控制、识别控制三个部分。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，其特征在于：所述的第三步中，数据服务器为基于云计算数据处理服务器。

4.根据权利要求3所 述的一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，其特征在于：所述的步骤1中的各子运行主架构之间、各运行功能模块之间均相互独立运行；识别信息编码模块包括版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块，所述的版本信息子模块、校验值信息子模块、更新策略信息子模块的数量均至少为一个，并相互独立。

5.根据权利要求3所 述的一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，其特征在于：所述的步骤2中的运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位中均设至少一个文本组、至少一个音频组、至少一个动画组。

6.根据权利要求3所 述的一种基于数据分析运算处理的数学模型建模方法，其特征在于：所述的步骤2中，一方面由总管岗位统一协调管理运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位、识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位，另一方面由识别信息编码模块岗位及功能模块调用中断模块岗位同时为运行主架构岗位、子运行主架构岗位、运行功能模块岗位提供服务。