WebGIS在通信設(shè)備管理中的應用

賀二榮， 黃丙湖， 何亞文

(中國石油大學(華東), 海洋與空間信息學院， 山東， 青島 266580)

0 引言

信息量、信息傳播速度、信息處理速度、信息應用程度都以幾何級數(shù)的方式不斷增長。通信技術(shù)的發(fā)展與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)，影響著企業(yè)的發(fā)展速度與方向，是一個國家現(xiàn)代化的重要標志，其中通信設(shè)備作為信息傳播的基礎(chǔ)和前提，重要性不言而喻。因此，高效的管理和優(yōu)化通信設(shè)備尤為迫切，本文按照問題定界、維度診斷、方案提出的總體思路設(shè)計開發(fā)了基于優(yōu)化方案的通信設(shè)備管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)建設(shè)必要性、可行性分析

通信設(shè)備管理是一項錯綜復雜的工作，開發(fā)手段多樣化。高性能計算機的出現(xiàn)，為繁瑣的工作提供了燃料和助推器。本文本著實用性、完整性、穩(wěn)定性、安全性的設(shè)計原則，同時從技術(shù)可行和經(jīng)濟效益兩方面考慮，設(shè)計開發(fā)了一款基于優(yōu)化方案提出的通信設(shè)備管理系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)的設(shè)計思路

根據(jù)系統(tǒng)需要算法對不同設(shè)備生產(chǎn)廠家的性能指標設(shè)計不同的算法。為方便客戶對系統(tǒng)的操作設(shè)置系統(tǒng)默認排查流程，也支持用戶自定義操作流程。歷史數(shù)據(jù)作為優(yōu)化方案重要的判別依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計思路見圖1。

圖1 系統(tǒng)的設(shè)計思路

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，分為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)存儲層、應用層三部分。系統(tǒng)框架設(shè)計見圖2。

基礎(chǔ)層主要包括硬件設(shè)施、軟件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，基礎(chǔ)層為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支撐。

數(shù)據(jù)存儲層采用分布式數(shù)據(jù)庫MongoDB存儲空間數(shù)據(jù)、設(shè)備采集數(shù)據(jù)和歷史工單數(shù)據(jù)， QGIS修飾后的數(shù)據(jù)通過GeoServer發(fā)布成地圖服務(wù)為應用層提供數(shù)據(jù)。

應用層是用來實現(xiàn)與用戶交互、顯示數(shù)據(jù)，有實現(xiàn)問題定界、流程控制、維度排查、GIS分析等功能。

2.2 關(guān)鍵開發(fā)技術(shù)介紹

WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng))是指工作在Web網(wǎng)上的GIS,是傳統(tǒng)的GIS在網(wǎng)絡(luò)上的延伸和發(fā)展。

Vue.js 框架是基于 MVVM 設(shè)計模式用于構(gòu)建用戶界面的漸進式 Web 框架[1], 它采用自底向上的增量開發(fā)模式，并以數(shù)據(jù)驅(qū)動和組件化思想為核心[2-6]。

Node.js是一個讓 JavaScript 運行在服務(wù)端的開發(fā)平臺，它讓 JavaScript可以替代PHP、Python、Java、C++等傳統(tǒng)語言成為可能[3]。Node作為一個前端框架，后臺語言優(yōu)點眾多[5]。

GeoServer 在地圖創(chuàng)建和數(shù)據(jù)共享方面方便靈活。除了樣式精美的地圖外，還有很多其他功能。GeoServer也是一個模塊化應用程序，開發(fā)人員可以編寫自己的代碼，實現(xiàn)特定功能。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

MongoDB 是基于分布式的開源NoSQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它是面向文檔的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)松散，是類似JSON格式的BSON格式，也被稱為是最像關(guān)系數(shù)據(jù)庫的NoSQL，見圖3。

從圖3可以看出， 2000年之后，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)逐漸占了數(shù)據(jù)量的主導地位。采用傳統(tǒng)SQL固定模式存儲這樣劇增和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)及其不合理，NoSQL松散的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分布式的擴展模式，使大數(shù)據(jù)的存儲變?yōu)榭赡堋?/p>

2.3.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的對比

從表1可見，對比可以看出關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫各有優(yōu)劣，但是針對于通信數(shù)據(jù)，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有如下優(yōu)勢。

表1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的對比

第一，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靈活、擴展性好。通信設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多源異構(gòu)，如果使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上略有差別就需要新建數(shù)據(jù)存儲模型，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的工作量極大。使用非關(guān)系數(shù)據(jù)庫可以有效避開這些問題。

第二，檢索“海量數(shù)據(jù)”效率更高。信息時代的到來，通信設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)體量呈指數(shù)型增加，研究測試表明，相比關(guān)系數(shù)據(jù)庫，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫存取更快。

綜上所述，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫更適合通信設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，所以為本系統(tǒng)所選。

2.3.2 NoSQL數(shù)據(jù)存儲內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖4給出Mongo數(shù)據(jù)集一、數(shù)據(jù)集二、數(shù)據(jù)集三和數(shù)據(jù)集四分別代表不同通信設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型A1、A2、A4和數(shù)據(jù)類型C1、C2、C3代表不同設(shè)備采集但是數(shù)據(jù)類型類似的數(shù)據(jù)，這里可以將他們統(tǒng)一存入集合A和集合C。

圖4 MongoDB內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)

3 核心模塊的介紹

3.1 主界面設(shè)計

通過主界面可以直觀地看出系統(tǒng)運行的整體流程，從質(zhì)差、病例、失敗統(tǒng)計直到定界問題。主界面見圖5。

圖5 主界面

3.2 流程管理設(shè)計

設(shè)計默認排查流程，默認流程具有不可刪除和不可修改性，系統(tǒng)支持用戶根據(jù)特定需求自定義流程，體現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性。流程管理見圖6。

圖6 流程管理

3.3 維度管理

系統(tǒng)排查完一種維度后會生成相應的結(jié)果說明，用戶可以實時跟蹤排查進度，確定是否需要進入下一個維度的排查，若已診斷出問題則可以手動終止進程。維度管理見圖7。

圖7 維度管理

3.4 規(guī)則管理

3.4.1 屬性配置

每種維度的排查都需要用戶輸入分析所需的屬性信息，例如覆蓋排查，需要輸入設(shè)備廠家名稱、規(guī)則名稱、維度名稱、等一些參數(shù)。這樣可以縮小問題的排查范圍，提高排查的效率。屬性配置見圖8。

圖8 屬性配置

3.4.2 規(guī)則顯示配置

每種維度排查會遇到數(shù)據(jù)類別不同，為此系統(tǒng)提供了多種數(shù)據(jù)的顯示方式，可以是表格或圖表，也支持自定義嵌入第三方數(shù)據(jù)展示的界面。規(guī)則顯示配置見圖9。

圖9 規(guī)則顯示配置

3.5 WebGIS在系統(tǒng)中的分析功能

按基站距離以及采樣點數(shù)覆蓋問題分為：站間距弱覆蓋、過覆蓋、重疊覆蓋。

WebGIS利用空間分析中生成緩沖區(qū)的方法給站間距弱覆蓋問題提供有效的理論依據(jù)和直觀的可視化表達；空間相關(guān)性分析生成的數(shù)據(jù)進行分級色彩渲染、根據(jù)顏色漸變可以判斷是否存在過覆蓋和重疊覆蓋的問題[4]。分析功能見圖10。

圖10 分析功能

4 總結(jié)

文章把WebGIS的一些分析方法很好的嵌入到通信設(shè)備管理系統(tǒng)，豐富了管理系統(tǒng)的功能模塊，也是對WebGIS應用于通信設(shè)備管理的簡單嘗試。 系統(tǒng)基本滿足了通信設(shè)備管理的需要，當然系統(tǒng)也有些不足，在WebGIS應用方面，未能充分實現(xiàn)GIS眾多的可視化和分析方法。數(shù)據(jù)庫建設(shè)方面，未開發(fā)新問題解決數(shù)據(jù)入庫模塊，只是用已有的歷史數(shù)據(jù)作為優(yōu)化方案的依據(jù)，數(shù)據(jù)無法保持足夠的鮮活性，對優(yōu)化方案的高質(zhì)量性會造成一定的影響。