基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的鐵路電務(wù)專業(yè)數(shù)據(jù)可視化交互系統(tǒng)

周宇

摘要：近年來，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)不斷進(jìn)步，鐵路電務(wù)專業(yè)數(shù)據(jù)復(fù)雜、種類繁多、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合匯集、即時(shí)共享、可視化交互展現(xiàn)，可以更直觀地分析數(shù)據(jù)，更有效地利用數(shù)據(jù)，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題?；诖髷?shù)據(jù)平臺(tái)的鐵路電務(wù)專業(yè)數(shù)據(jù)可視化交互系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)，利用前端可視化圖形庫，結(jié)合地理信息服務(wù)組件，為鐵路電務(wù)專業(yè)不同類別的用戶提供多維度、多層級(jí)、多種形式的可視化展示。提出系統(tǒng)整體架構(gòu)與前后端交互設(shè)計(jì)方案，闡述多個(gè)大數(shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)與前端展示相結(jié)合的典型應(yīng)用場(chǎng)景，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)從采集到展示的全流程綜合處理與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)平臺(tái);鐵路電務(wù);數(shù)據(jù);可視化;交互系統(tǒng)

引言

近年來，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展和演進(jìn)，以數(shù)據(jù)集中和共享為途徑，建設(shè)全國(guó)一體化的國(guó)家大數(shù)據(jù)中心已成為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略決策，以技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、數(shù)據(jù)融合為特征，實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的協(xié)同管理和服務(wù)，提高社會(huì)治理社會(huì)化、法制化、智能化、專業(yè)化水平，提高預(yù)測(cè)、預(yù)警、預(yù)防各類風(fēng)險(xiǎn)的要求也不斷提升。如何完善社會(huì)治安綜合治理體制機(jī)制，加快建設(shè)立體化、信息化社會(huì)治安防控體系，用信息化手段更好的感知社會(huì)態(tài)勢(shì)、暢通溝通渠道、輔助決策施政成為擺在政法系統(tǒng)面前的挑戰(zhàn)。從公安行業(yè)的建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐來看，不同警種間的壁壘正逐漸被打破，全量互通的數(shù)據(jù)中心初步形成，信息數(shù)據(jù)作為新型核心資源的重要性也不斷凸顯。為了有效地利用海量信息并挖掘內(nèi)在更大的價(jià)值，提升鐵路公安實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用能力、建立立體化綜合防控體系。

1數(shù)據(jù)可視化簡(jiǎn)述

關(guān)于數(shù)據(jù)可視化的定義有很多，通常我們?cè)诖髷?shù)據(jù)分析應(yīng)用中所提到的可視化是指，利用包括圖像和人機(jī)交互等在內(nèi)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，將已被采集的和需要被模擬的數(shù)據(jù)映射為更加直觀的、滿足人們需要的圖形和圖像。所以我們認(rèn)為，“可視化”就是將人們感興趣的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更加便于人們欣賞的圖式化過程。顯然更加側(cè)重人對(duì)數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)自上而下的加工處理過程。相對(duì)于繁雜的數(shù)據(jù)，圖表不僅能更加簡(jiǎn)潔地表述信息，還適用于大量信息的描繪，即對(duì)大量數(shù)據(jù)的承載。這也是數(shù)據(jù)可視化成為大數(shù)據(jù)分析工具不可或缺的功能模塊的主要原因。數(shù)據(jù)可視化包含三個(gè)分支，科學(xué)可視化、信息可視化和可視分析，其中可視分析是本文主要所討論的一個(gè)分支?？梢暦治鍪请S著人工智能的興起而出現(xiàn)的一個(gè)新學(xué)科，它被定義為由可視交互界面為基礎(chǔ)的分析推理科學(xué)，將圖形學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘、人機(jī)交互等技術(shù)融合在一起，形成人腦智能和機(jī)器智能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)和相互提升。

2大數(shù)據(jù)平臺(tái)的鐵路電務(wù)專業(yè)數(shù)據(jù)可視化交互系統(tǒng)

2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

運(yùn)條基礎(chǔ)線站信息與客票系統(tǒng)路網(wǎng)信息密切相關(guān)，運(yùn)條信息為基礎(chǔ)，客票系統(tǒng)應(yīng)用運(yùn)條信息規(guī)范的線站信息，在業(yè)務(wù)流程上具有上下工序關(guān)系，運(yùn)條信息為客票基礎(chǔ)信息的數(shù)據(jù)源，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層設(shè)計(jì)需要考慮運(yùn)條信息與既有客票系統(tǒng)數(shù)據(jù)的便捷互通，綜合分析運(yùn)條信息的業(yè)務(wù)特點(diǎn)。①運(yùn)條信息中包含線路、車站、里程、所屬區(qū)域等表達(dá)規(guī)范的業(yè)務(wù)信息，此類信息設(shè)計(jì)采用與客票系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)相同的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫方式存儲(chǔ)。②運(yùn)條信息中的接續(xù)線、客運(yùn)價(jià)格執(zhí)行說明、線附注等信息具有包含大量文本信息的特點(diǎn)，選擇具有高性能、易部署、易使用的文檔類數(shù)據(jù)庫MongoDB作為輔數(shù)據(jù)庫，采用MongoDB方式描述，可以充分利用其可擴(kuò)展特性，當(dāng)出現(xiàn)運(yùn)條信息項(xiàng)增加時(shí)，只需要增加key-value對(duì)即可，適合運(yùn)條信息日常業(yè)務(wù)存在不定期新增附錄的特點(diǎn)。

2.2地理信息應(yīng)用

鐵路地理信息平臺(tái)是鐵路數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的重要組成部分，統(tǒng)一管理國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、鐵路專業(yè)公用地理信息數(shù)據(jù)。利用鐵路地理信息平臺(tái)提供的電子地圖服務(wù)，以2種方式實(shí)現(xiàn)地理信息應(yīng)用：①直接訪問鐵路地理信息平臺(tái)提供的電子地圖服務(wù)，在網(wǎng)頁上以遙感圖、矢量圖、3D圖、實(shí)景圖等方式展示機(jī)房、鐵塔等設(shè)備的地理信息;②通過二次開發(fā)，定義設(shè)備及其及其異常狀態(tài)（告警、障礙、故障）的自定義圖符，這些自定義圖符作為一個(gè)圖層在電子地圖上顯示，當(dāng)用戶點(diǎn)擊自定義圖符時(shí)，可以展示對(duì)應(yīng)設(shè)備的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并可關(guān)聯(lián)該設(shè)備所有相關(guān)功能。

2.3數(shù)據(jù)可視化

通信智能運(yùn)維應(yīng)用基于CSS、JavaScript、HTML5原生前端開發(fā)方式，利用ECharts組件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示。在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化展示時(shí)，考慮以下3個(gè)要點(diǎn)。①合理選擇可視化展示形式，力求視覺效果直觀、易于理解;如設(shè)備全壽命周期功能中，采用瀑布流形式，在時(shí)間軸上展示設(shè)備出廠、安裝、上線、告警、故障、檢修等事件，揭示設(shè)備“全壽命”過程;比較事物/現(xiàn)象的不同分類時(shí)采用柱狀圖，同一數(shù)據(jù)不同分類的展示采用餅狀圖，展示事物/現(xiàn)象變化趨勢(shì)時(shí)采用折線圖，展示定性數(shù)據(jù)采用熱力圖。②靈活運(yùn)用形狀、色彩、尺寸、位置等可視化元素來展示數(shù)據(jù);如在地理信息應(yīng)用功能中，為機(jī)房和鐵塔等設(shè)備設(shè)施設(shè)計(jì)了自定義圖符，用戶從圖符外觀就能分辨出設(shè)備種類;在展示設(shè)備告警信息時(shí)，嚴(yán)重告警使用紅色標(biāo)記，一般告警使用黃色標(biāo)記;用熱力圖展示設(shè)備數(shù)量時(shí)，設(shè)備數(shù)量多時(shí)用深藍(lán)色，設(shè)備數(shù)量少時(shí)用淺藍(lán)色;在設(shè)備健康管理中，設(shè)備質(zhì)量總評(píng)分顯示在頁面正中，且字體加粗加大，各分項(xiàng)評(píng)分則排列在總評(píng)分的下方，且字體較小。③提供多層次、多路徑鏈接展示數(shù)據(jù)，方便用戶瀏覽和查看感興趣的數(shù)據(jù);如在展示全局的設(shè)備時(shí)，點(diǎn)擊設(shè)備圖符即可鏈接到站段、車間、工區(qū)的設(shè)備統(tǒng)計(jì)頁面;在全壽命周期功能中，點(diǎn)擊設(shè)備的每一個(gè)事件圖符可進(jìn)入詳細(xì)信息頁面;在作業(yè)卡控功能中，月計(jì)劃完成情況頁面上的熱點(diǎn)可鏈接到日工單完成情況統(tǒng)計(jì)頁面，進(jìn)而鏈接至每日檢修詳情頁面。

2.4實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

①實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)，電務(wù)專業(yè)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性要求高、時(shí)延容忍度小、準(zhǔn)確度要求高、可靠性需求高等特點(diǎn)，對(duì)此類專業(yè)數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)過程如下：系統(tǒng)通過Kafka消息隊(duì)列完成總線多線程處理，并創(chuàng)新性地采用數(shù)據(jù)獨(dú)立線程、隨進(jìn)隨出、同步存儲(chǔ)的技術(shù)架構(gòu)，較好地滿足了實(shí)時(shí)性要求高、時(shí)延容忍度小的業(yè)務(wù)需求。對(duì)于準(zhǔn)確度要求高的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在流處理過程中增加入庫存儲(chǔ)前有效字段校驗(yàn)流程，以確保數(shù)據(jù)完整性、有效性與準(zhǔn)確性。對(duì)于可靠性需求高的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在Kafka分布式隊(duì)列的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中，利用備份策略增加副本數(shù)，當(dāng)Kafka集群中的部分服務(wù)出現(xiàn)異常時(shí)，其他服務(wù)中留存有數(shù)據(jù)副本，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余備份，防止數(shù)據(jù)更改或丟失。此外，適當(dāng)延長(zhǎng)Kafka消費(fèi)數(shù)據(jù)有效期長(zhǎng)度，在時(shí)間維度上增加了備份冗余數(shù)據(jù)的存在時(shí)長(zhǎng)，確保數(shù)據(jù)可查驗(yàn)、可比對(duì)、可追溯。②實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在可視化之前除了要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高實(shí)時(shí)性低時(shí)延的有效采集與存儲(chǔ)，還需對(duì)其進(jìn)行及時(shí)更新，以確保可視化呈現(xiàn)的準(zhǔn)確。在電務(wù)專業(yè)數(shù)據(jù)中，比較典型的實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)包括：告警數(shù)據(jù)、列車位置信息數(shù)據(jù)、設(shè)備接口狀態(tài)數(shù)據(jù)等。

結(jié)語

經(jīng)過一期大數(shù)據(jù)可視化分析平臺(tái)的建設(shè)，已經(jīng)形成了對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析計(jì)算能力，在打擊違法犯罪中取得了一定的成效。然而，在建設(shè)與應(yīng)用過程當(dāng)中，也顯露出了一些亟待完善的問題，如缺乏前端信息采集和后端模型計(jì)算結(jié)果輸出環(huán)節(jié)，沒有形成大數(shù)據(jù)應(yīng)用閉環(huán);缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的掌控能力，不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)高;缺乏完善的移動(dòng)端警務(wù)應(yīng)用等。未來還將努力實(shí)現(xiàn)“縱向到底、橫向到邊”的數(shù)據(jù)聯(lián)通、情報(bào)共享、全域感知、全時(shí)預(yù)警，將鐵路公安工作由傳統(tǒng)被動(dòng)型應(yīng)對(duì)處置向主動(dòng)預(yù)判、預(yù)警、預(yù)防轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)鐵路公安基礎(chǔ)業(yè)務(wù)信息采集管理、線索梳查、鐵路風(fēng)險(xiǎn)分析研判和情報(bào)預(yù)警、指揮調(diào)度支撐等實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，融合云技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)，真正做到“平安鐵路、智慧鐵警”。

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