氣象信息業(yè)務(wù)可視化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

【摘要】 隨著氣象部門信息化建設(shè)不 斷推進(jìn)以及對外合作的加深，國家級氣象業(yè)務(wù)單位日常參訪接待和決策管理人員有通過信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)展示界面，直觀了解氣象實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)綜合運(yùn)行狀況的需求，但傳統(tǒng)氣象業(yè)務(wù)監(jiān)視界面主要面向?qū)I(yè)技術(shù)人員，界面信息可讀性不高。本文針對氣象業(yè)務(wù)特點(diǎn)，給出基于現(xiàn)有氣象信息業(yè)務(wù)監(jiān)視系統(tǒng)改造可視化顯示界面的技術(shù)方案，從需求分析、總體思路、架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)接口、平臺部署等多個(gè)方面進(jìn)行了介紹，并結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)，給出具體可視化改造方案。本文是信息業(yè)務(wù)可視化技術(shù)在氣象部門的一次探索。

【關(guān)鍵詞】 氣象 信息業(yè)務(wù) 可視化 技術(shù)方案

國家氣象信息中心承擔(dān)著國內(nèi)外氣象數(shù)據(jù)的通信傳輸、加工處理、存儲歸檔和共享服務(wù)等業(yè)務(wù)的建設(shè)運(yùn)維工作[1]。日常參訪來賓和決策管理人員有通過業(yè)務(wù)展示界面，直觀了解信息中心實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)綜合運(yùn)行狀況的需求，目前展示信息來源主要通過各業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)視界面以及系統(tǒng)運(yùn)行日志手工統(tǒng)計(jì)處理獲得[2]。由于現(xiàn)有監(jiān)視界面設(shè)計(jì)主要面向一線值班運(yùn)維人員，顯示數(shù)據(jù)雖然種類多、信息量大，但缺乏數(shù)據(jù)挖掘處理與統(tǒng)計(jì)分析，很難面向決策領(lǐng)導(dǎo)和來賓直觀反應(yīng)出業(yè)務(wù)的綜合運(yùn)行情況。

相似的需求和問題也在其他氣象部門外單位產(chǎn)生，催生了一個(gè)新的軟件細(xì)分行業(yè)——業(yè)務(wù)可視化展示。傳統(tǒng)的可視化解決方案是針對某一個(gè)業(yè)務(wù)定制開發(fā)對應(yīng)的展示界面，能夠在短時(shí)間內(nèi)解決展示問題，但業(yè)務(wù)變更后，需要重新開發(fā)，延續(xù)性不強(qiáng)[3]。近年該行業(yè)嘗試開發(fā)統(tǒng)一的可視化界面制作工具，類似于PowerPoint等通用軟件，用戶可自行制作界面，通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口與業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接，具有通用性強(qiáng)、可操作、可持續(xù)等特點(diǎn)，在電力等行業(yè)取得了大范圍的推廣[4]。2014年末，國家氣象信息中心對現(xiàn)有信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行了梳理，選擇氣象國際通信系統(tǒng)、同城通信系統(tǒng)作為案例，進(jìn)行了可視化設(shè)計(jì)改造，下文對改造方案和過程進(jìn)行了介紹。

一、需求分析

（1）能夠直觀展示業(yè)務(wù)運(yùn)行綜合狀態(tài)信息。氣象信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生很多日志信息。目前，信息中心對日志缺乏深層次分析，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)核心能力缺乏綜合展示，通過業(yè)務(wù)可視化界面開發(fā)應(yīng)能夠直觀展示業(yè)務(wù)運(yùn)行綜合狀態(tài)信息。（2）具備對展示需求調(diào)整的敏捷響應(yīng)能力。信息中心負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)維的業(yè)務(wù)系統(tǒng)基數(shù)大且不斷新增變化，業(yè)務(wù)可視化設(shè)計(jì)制作要求時(shí)效性強(qiáng)、響應(yīng)速度快，能夠在業(yè)務(wù)展示需求明確后，短時(shí)間內(nèi)制作完成。（3）具有較強(qiáng)的通用性。氣象信息業(yè)務(wù)上下游關(guān)聯(lián)緊密，可視化設(shè)計(jì)應(yīng)具有通用性。通過組件庫等方式，對相似的展示需求，能夠?qū)崿F(xiàn)組件復(fù)用。（4）兼容支持多種展示場景。針對參訪來賓、決策領(lǐng)導(dǎo)的不同需求，應(yīng)支持多種展示場景。例如：面向參訪來賓，在信息中心二層綜合監(jiān)控中心的業(yè)務(wù)可視化展示；面向中國氣象局以及信息中心決策層領(lǐng)導(dǎo)，在PC機(jī)或終端設(shè)備上的氣象信息業(yè)務(wù)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)展示。

二、方案設(shè)計(jì)

2.1總體設(shè)計(jì)

氣象信息業(yè)務(wù)可視化展示總體思路：購置商業(yè)可視化界面設(shè)計(jì)工具，梳理氣象信息業(yè)務(wù)展示內(nèi)容及方式，設(shè)計(jì)制作圖形化展示界面，開發(fā)數(shù)據(jù)接口，完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)與可視化界面數(shù)據(jù)對接。借助外部美工人員，設(shè)計(jì)制作界面場景，氣象部門技術(shù)人員完成業(yè)務(wù)梳理、數(shù)據(jù)對接等其他全部工作。

其中，可視化工具經(jīng)過前期調(diào)研，擬選擇在電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的由北京恒泰實(shí)達(dá)公司開發(fā)可視化制作平臺——數(shù)碼拼圖產(chǎn)品系列。該平臺采用SOA架構(gòu)，分成設(shè)計(jì)器、播放與控制器、數(shù)據(jù)維護(hù)三個(gè)工具，解決系統(tǒng)間數(shù)據(jù)整合和可視化展示等問題[5]。

設(shè)計(jì)器：面向業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)和可視化實(shí)施人員，零編碼實(shí)現(xiàn)可視化界面配置和數(shù)據(jù)接入。可擴(kuò)展接口，滿足氣象行業(yè)中的專業(yè)展示組件和專用數(shù)據(jù)接口需求。

播放與控制器：面向參觀人員和決策領(lǐng)導(dǎo)實(shí)時(shí)展示可視化界面，提供環(huán)境適配的多終端控制方案。將設(shè)計(jì)和播放分離，互不影響，滿足隨時(shí)調(diào)閱展示的需求。

數(shù)據(jù)維護(hù)：提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口協(xié)議和指標(biāo)定義模式。屏蔽業(yè)務(wù)系統(tǒng)的復(fù)雜性，提供綜合分析、統(tǒng)一展示數(shù)據(jù)整合方案。

2.2架構(gòu)設(shè)計(jì)

對于氣象信息業(yè)務(wù)可視化展示，不同類型用戶的需求和關(guān)注點(diǎn)是不同的，通過前期溝通交流，簡要梳理出不同類型用戶對于可視化展示的需求。

業(yè)務(wù)人員：關(guān)注業(yè)務(wù)展示、實(shí)時(shí)監(jiān)控，表現(xiàn)特點(diǎn)為大屏幕監(jiān)控，自動運(yùn)行，自動操控；決策領(lǐng)導(dǎo)：關(guān)注匯總信息，總體狀態(tài)判斷，表現(xiàn)特點(diǎn)能夠挖掘問題根本原因和結(jié)論；參觀人員：關(guān)注業(yè)務(wù)特色、中心形象，表現(xiàn)特點(diǎn)主題突出，表現(xiàn)絢麗，靈活變更。

根據(jù)用戶、關(guān)注點(diǎn)和表現(xiàn)特點(diǎn)分析，可視化產(chǎn)品提出多種展示終端和數(shù)據(jù)整合方式。

1）大屏幕可視化主要針對參觀訪問講解介紹、業(yè)務(wù)人員日常監(jiān)控、應(yīng)急處置場景，面向參觀人員和業(yè)務(wù)人員；2）桌面可視化和報(bào)表工具主要針對整體監(jiān)控、輔助決策，面向決策層和業(yè)務(wù)人員；3）對外發(fā)布組件提供可視化展示組件為信息系統(tǒng)提供服務(wù)，可與OA等現(xiàn)有系統(tǒng)對接，實(shí)時(shí)發(fā)布?xì)庀笮畔I(yè)務(wù)綜合運(yùn)行狀態(tài)信息。

2.3數(shù)據(jù)接口

將業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過指標(biāo)的方式推送到可視化系統(tǒng)，可視化系統(tǒng)定時(shí)將指標(biāo)數(shù)據(jù)刷新并推送到可視化界面。

在實(shí)際操作中，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可通過XML、數(shù)據(jù)庫、文件、Excel、Webservice等多種方式，與可視化平臺對接數(shù)據(jù)。

2.4平臺部署

可視化制作展示平臺硬件支撐主要包括兩部分設(shè)備：一部分是可視化軟件安裝所需的服務(wù)器、工作站，主要以X86服務(wù)器、圖形工作站（顯卡處理性能較高的PC）為主。另一部分是配合大屏幕展示、桌面展示所需的圖形控制器、移動終端控制器，屬于專業(yè)圖形處理設(shè)備。圖形控制器等設(shè)備能夠提供對應(yīng)大屏幕更佳的顯示效果以及方便靈活的用戶控制使用方式。

部署方案通過業(yè)務(wù)人員的需求分析、指標(biāo)調(diào)研和可視化設(shè)計(jì)，將最終的可視化效果提交通過播放器投放到安裝播放器的終端。主要功能和實(shí)施步驟如下：步驟1：監(jiān)測場景業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，實(shí)施內(nèi)容包括場景定位、業(yè)務(wù)調(diào)研、展示需求分析、生成監(jiān)測業(yè)務(wù)原型；步驟2：監(jiān)測場景UI和UE設(shè)計(jì)，實(shí)施內(nèi)容包括業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)做場景UI和UE設(shè)計(jì)；步驟3：監(jiān)測場景數(shù)據(jù)接口開發(fā)，實(shí)施內(nèi)容包括對監(jiān)測場景所需接入系統(tǒng)數(shù)據(jù)做接口開發(fā)；步驟4：監(jiān)測場景實(shí)施，監(jiān)測場景制作并實(shí)現(xiàn)場景交互設(shè)置，圖元顏色、數(shù)據(jù)綁定、動作觸發(fā)配置和場景相關(guān)指標(biāo)、維度、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)集定義等；步驟5：監(jiān)測場景測試，對已制作監(jiān)測場景相關(guān)接口、指標(biāo)數(shù)據(jù)、場景實(shí)施做系統(tǒng)測試。

三、可視化設(shè)計(jì)案例簡介——?dú)庀髧H通信系統(tǒng)

以氣象部門現(xiàn)有國際通信業(yè)務(wù)GTS可視化展示設(shè)計(jì)制作為例，簡要說明運(yùn)用可視化工具如何完成氣象信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)展示制作。

3.1業(yè)務(wù)分析

國際通信系統(tǒng)監(jiān)視界面展示方式專業(yè)、監(jiān)控維度全面，適合業(yè)務(wù)人員對業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。但面向決策領(lǐng)導(dǎo)、參觀訪問人員，業(yè)務(wù)信息傳遞不直觀，對該業(yè)務(wù)的總體把握不全面。

根據(jù)可視化思路，首先分析展示內(nèi)容和數(shù)據(jù)。表3-1 GTS線路數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)樣例

將數(shù)據(jù)采集進(jìn)入可視化系統(tǒng)，分成指標(biāo)以及指標(biāo)中的維度和值。

CTS線路數(shù)據(jù)維度是國家級，數(shù)據(jù)值包括收集資料類型、分發(fā)資料類型、小時(shí)收集量、小時(shí)分發(fā)量，數(shù)據(jù)更新頻率為1小時(shí)。展示設(shè)計(jì)以世界地圖上繪制的聯(lián)絡(luò)線的方式，表達(dá)國際各氣象組織和中國氣象局進(jìn)行數(shù)據(jù)交換情況，包括主要交換的資料類型、各線路小時(shí)收集量、小時(shí)分發(fā)量及其排名。

3.2界面設(shè)計(jì)

在國際通信業(yè)務(wù)的界面設(shè)計(jì)上，采用“簡潔美觀、重點(diǎn)突出”的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)步驟如下：

數(shù)據(jù)調(diào)研：在展示主題內(nèi)，調(diào)研數(shù)據(jù)關(guān)系，厘清指標(biāo)（展示數(shù)據(jù)定義）和指標(biāo)的層級關(guān)系。

原型設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)展示主題的表達(dá)思路和講解邏輯，形成原型設(shè)計(jì)圖稿。

界面設(shè)計(jì)：UE、UI設(shè)計(jì)，并輸出效果圖。

界面繪制：根據(jù)原型圖和指標(biāo)列表，繪制界面元素、綁定數(shù)據(jù)、定義動作。

展示調(diào)整：根據(jù)投屏效果持續(xù)調(diào)整，修改界面繪制效果。

3.3數(shù)據(jù)對接

國際通信業(yè)務(wù)展示數(shù)據(jù)包括：線路連接情況、小時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)量、小時(shí)數(shù)據(jù)收集量，更新頻率為1h，更新耗時(shí)小于5分鐘[6]。采用FTP文件交換方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對接。更新指標(biāo)2個(gè)，更新數(shù)據(jù)量KB級[7]。

數(shù)據(jù)對接接口通過日志解析輸出成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)定義為指標(biāo)數(shù)據(jù)，提供給可視化界面使用。

四、結(jié)束語

目前，氣象信息業(yè)務(wù)可視化完成了支撐環(huán)境建設(shè)，并開發(fā)了國際通信、同城服務(wù)業(yè)務(wù)展示頁面和展示模式。后續(xù)，項(xiàng)目組將繼續(xù)推進(jìn)國家級氣象業(yè)務(wù)單位可視化界面設(shè)計(jì)和制作，力爭在2015年實(shí)現(xiàn)核心業(yè)務(wù)全部可視化展示監(jiān)控。

參 考 文 獻(xiàn)

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