電力科技創(chuàng)新能力數(shù)據(jù)可視化模型設(shè)計

摘要：當(dāng)前，電力企業(yè)對高技術(shù)創(chuàng)新能力的要求越來越高，但高技術(shù)創(chuàng)新水平還有待提升?；诖?，本文從數(shù)據(jù)可視化模型的設(shè)計出發(fā)，探討數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的應(yīng)用以及定義，并結(jié)合浙江電網(wǎng)、浙江地區(qū)電力建設(shè)集團(tuán)在電力科技創(chuàng)新能力方面的相關(guān)數(shù)據(jù)和具體實例，研討大數(shù)據(jù)、知識圖譜、數(shù)據(jù)可視化模型的展現(xiàn)和實現(xiàn)模式，構(gòu)建面向電力工程企業(yè)數(shù)據(jù)可視化模型技術(shù)，旨在為電力行業(yè)工作人員提供便捷、高效的可視化數(shù)據(jù)模型接口，改善用戶使用互動交流的感受，幫助用戶分析和創(chuàng)新相關(guān)電力數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電力科技；創(chuàng)新；可視化模型

近年來，我國電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，我國的科研項目建設(shè)面臨著愈來愈多的問題及挑戰(zhàn)，例如，在電網(wǎng)企業(yè)的科研課題中，如何合理、合規(guī)地利用電力企業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)并反映系統(tǒng)問題，是當(dāng)前電力企業(yè)在科研課題中遇到的重大課題，對此，浙江電網(wǎng)公司通過大數(shù)據(jù)、知識圖譜、數(shù)據(jù)的可視化模型等技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的可視化模型，為電力使用者提供了幫助。

一、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)發(fā)展的狀況

（一）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，多領(lǐng)域都在研究數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。過去，在信息顯示方面，大多數(shù)的軟件都是通過編碼的形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)，較晦澀難懂，而采用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，可以高效處理數(shù)據(jù)，確保使用者更加直觀地了解和分析各種信息。

與其他數(shù)據(jù)分析技術(shù)相比，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)更注重提取和分類抽象的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分類。它沒有2－3－D的幾何模型，在對不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化技術(shù)處理時，技術(shù)體系可以分為三大部分：

第一，先將整理好的所有資料形成一張完整的數(shù)據(jù)表，再進(jìn)行預(yù)處理。該流程是根據(jù)用戶需求，提前收集大量的信息，并輸入不同的數(shù)據(jù)模型中。預(yù)處理主要包括格式規(guī)范化、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)方式、高效壓縮信息和解壓等內(nèi)容。對于某些特定的數(shù)據(jù)，可以采用特定的預(yù)處理方式進(jìn)行有效處理。

第二，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)化為可視化的圖表。該流程的設(shè)計主要以顧客的真實需求為基礎(chǔ)，并進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)處理，再將顧客的意向完全體現(xiàn)在圖表上。

第三，將視覺結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為圖像，并在屏幕上展示。在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，很多國家的電網(wǎng)企業(yè)都深入探討了數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。以美國PJM公司為代表的電網(wǎng)圖形管理體系為例，對信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，訪問網(wǎng)站時就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。而在我國，很多專家也開始深入研究數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，分析其應(yīng)用原理以及人機(jī)接口方式，并將其分為文本數(shù)據(jù)可視化、網(wǎng)絡(luò)（圖）可視化、時空數(shù)據(jù)可視化、多維數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，以此讓更多的企業(yè)應(yīng)用。如今，在電力工程領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)后，可以及時收集電網(wǎng)運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，利用圖片模型等形式更直觀地展示，讓工作人員更加準(zhǔn)確地掌握電網(wǎng)的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取相應(yīng)措施。同時，準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)信息，為制造以及生產(chǎn)計劃等工作提供依據(jù)，更好地解決各種常見的數(shù)據(jù)反饋不及時、不準(zhǔn)確等問題。此外，還可監(jiān)測電力項目的相關(guān)數(shù)據(jù)、運行狀況等，為企業(yè)提供有力的決策支撐。

當(dāng)前，以大數(shù)據(jù)、知識工程等高技術(shù)創(chuàng)新水平為代表的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)逐漸得以應(yīng)用，但普及程度并不高，亟需建立更全面、更廣泛的數(shù)據(jù)可視化，從而展現(xiàn)電力系統(tǒng)科技創(chuàng)新的作用，為電力行業(yè)科研發(fā)展提供支撐。

（二）數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的概念與現(xiàn)狀

要了解一個系統(tǒng)，必須從系統(tǒng)復(fù)雜性、系統(tǒng)交互和系統(tǒng)進(jìn)化三個角度出發(fā)。羅斯韋爾與羅伯遜提出的互動模式是一種技術(shù)革新的互動機(jī)制，這一模式既注重技術(shù)與營銷的有機(jī)統(tǒng)一，又注重各個環(huán)節(jié)與市場的需求和技術(shù)進(jìn)步的相互影響。同時，克萊因和羅森伯格等人對鏈環(huán)—回路進(jìn)行了較為全面、富有啟發(fā)性的建模，將技術(shù)革新的不同發(fā)展階段與已有的技術(shù)和技術(shù)的基本研究相結(jié)合，從某種意義上反映了市場、產(chǎn)品、技術(shù)和知識的關(guān)系，以及企業(yè)技術(shù)與知識在企業(yè)中的關(guān)系。然而，這兩種模式并未劃分技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)性知識，也沒有更深入研究技術(shù)的動力學(xué)變化以及系統(tǒng)中各要素的沖突和結(jié)合對技術(shù)發(fā)展進(jìn)程的作用。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是將大數(shù)據(jù)、知識圖譜、數(shù)據(jù)的可視化展示技術(shù)，全面展示了數(shù)據(jù)的技術(shù)創(chuàng)新能力。通過描述數(shù)據(jù)，可以讓科研人員更加了解數(shù)據(jù)，并將其圖像化。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)對提高工程建設(shè)的質(zhì)量具有重要作用。結(jié)合當(dāng)前電力項目的實際情況，將數(shù)據(jù)可視化技術(shù)應(yīng)用于電力工程管理中，可以提高數(shù)據(jù)的使用效果。因此，必須立足于實際的電力項目，深入分析數(shù)據(jù)可視化，為日后的工作營造良好的工作環(huán)境，滿足電力項目需求，促使電力行業(yè)的發(fā)展。

現(xiàn)如今，以國內(nèi)電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀為例，在電網(wǎng)建設(shè)和運營中，還存在許多問題，有待進(jìn)一步解決。例如，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在實際的使用過程中，工作人員尚未深入了解，無法充分挖掘真正作用，而在電力工程管理中，數(shù)據(jù)把握不足，不能更好地保證信息的持續(xù)性和準(zhǔn)確性，這意味著會限制數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的應(yīng)用。同時，在發(fā)展過程中存在大量障礙，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可視化技術(shù)出現(xiàn)瓶頸。當(dāng)前，技術(shù)創(chuàng)新策略的研究多集中于概念層面，例如，內(nèi)涵、類型等，未進(jìn)行系統(tǒng)性的深入研究，可視化技術(shù)創(chuàng)新策略的制定也缺少科學(xué)化的研究手段，導(dǎo)致與實際工作脫離。

二、電力科技創(chuàng)新能力數(shù)據(jù)的組成

（一）電力科技創(chuàng)新能力體系組成

研發(fā)水平：獨立自主技術(shù)應(yīng)用數(shù)量，反映了一個公司的高技術(shù)水平。主要包括研發(fā)投入、總獲獎產(chǎn)出、總專利產(chǎn)出、總銷售和總產(chǎn)出四方面。

科研項目：合理的科學(xué)研究計劃對企業(yè)的運營與改造具有重要作用，主要包括項目總數(shù)、項目信用限額、項目類型三方面。

成果管理：作為獨立創(chuàng)新工作的重要環(huán)節(jié)，科學(xué)成果的績效是決定科學(xué)研究績效的關(guān)鍵因素，重點包括成效類型、成效得獎等級兩方面，可以為健全的項目成效儲備庫提供支撐。

知識產(chǎn)權(quán)：專利數(shù)量是重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)，反映了公司的高技術(shù)水平，核心指數(shù)包括專利的類別和總的數(shù)量，能反映公司的專利增值情況。

雙創(chuàng)成果庫：雙創(chuàng)成果庫是創(chuàng)新實效性的集中體現(xiàn)，重點分為總體規(guī)劃、市場營銷、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、運營以及維護(hù)五方面，能清晰、全面地展現(xiàn)科技成果以及大眾創(chuàng)業(yè)和創(chuàng)新的效果，提高創(chuàng)新成果的集聚效應(yīng)和規(guī)模效益。

雙創(chuàng)項目管理：雙創(chuàng)項目管理是影響創(chuàng)新成果孵化與轉(zhuǎn)化的重要一步。包括入孵、出孵、轉(zhuǎn)化和推廣四個階段。適當(dāng)管理創(chuàng)新活動，有利于提高企業(yè)的績效。

雙創(chuàng)活動：雙創(chuàng)活動是提高企業(yè)創(chuàng)造力、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展的重要途徑。通過宣傳、策劃總體方案、推動“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)周”“青年創(chuàng)新大賽”等，營造活躍的創(chuàng)新氛圍，鼓勵和引導(dǎo)廣大員工積極主動、敢于創(chuàng)新，確保創(chuàng)新目標(biāo)的更好實現(xiàn)。

資源保障：在鞏固根基方面，資源保障主要包括大眾創(chuàng)新示范基地、轉(zhuǎn)型推廣聯(lián)盟、獨立創(chuàng)新平臺、專家聚集優(yōu)勢資源四方面，可以增加創(chuàng)新活力。

（二）電力科技創(chuàng)新能力數(shù)據(jù)源

電力科技產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)具有業(yè)務(wù)范圍廣、數(shù)據(jù)量多、數(shù)據(jù)關(guān)系緊密等特點，對提高電力企業(yè)的科技創(chuàng)新能力具有良好的推動效應(yīng)，也對數(shù)據(jù)整理、關(guān)系剖析、數(shù)據(jù)可視化模型開展帶來了較大的考驗。主要原因是科技創(chuàng)新能力系統(tǒng)包括電網(wǎng)總體規(guī)劃、營銷、基建、運行、檢修等，涉及2000余項業(yè)務(wù)。高技術(shù)創(chuàng)新能力體系的研究內(nèi)容緊密圍繞科研項目管理、績效管理、知識產(chǎn)權(quán)管理、市場推廣管理、創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新活動管理、資源保障、單獨自主創(chuàng)新能力程度點評等，涉及18個技術(shù)領(lǐng)域。同時，數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)密切，單一的創(chuàng)新成果來自創(chuàng)新管理、科研項目、員工創(chuàng)新等，各個層次的成果均有不同的關(guān)聯(lián)性，形成了較大的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。因此，建立相互關(guān)系和分析，有助于挖掘潛在創(chuàng)新點。而浙江電力公司已經(jīng)建成包括電力工程在內(nèi)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，為高技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展提供了大量的數(shù)據(jù)來源。

三、電力科技創(chuàng)新能力體系數(shù)據(jù)可視化模型設(shè)計

（一）創(chuàng)新能力體系可視化相關(guān)技術(shù)

第一，數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理技術(shù)。清洗和預(yù)處理是數(shù)據(jù)可視化的基礎(chǔ)。這些技術(shù)可以幫助處理數(shù)據(jù)中的缺失值、異常值和重復(fù)值，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。第二，可視化指標(biāo)設(shè)計技術(shù)。為了設(shè)計有效的可視化模型，需要選擇合適的指標(biāo)，反映電力科技創(chuàng)新能力的各個方面，例如，研究經(jīng)費、人才流動、科技成果等。第三，可視化模型選擇技術(shù)。選擇合適的可視化模型是提高可視化效果的關(guān)鍵。例如，對于時間序列數(shù)據(jù)，折線圖和熱力圖是常用的可視化模型。對于不同指標(biāo)之間的比較，柱狀圖和散點圖是常用的可視化模型。第四，交互式數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。通過設(shè)計交互式數(shù)據(jù)可視化模型，用戶根據(jù)需求自由過濾、排序和篩選數(shù)據(jù)。這些技術(shù)可以提高用戶對數(shù)據(jù)的理解和分析效率。第五，數(shù)據(jù)可視化工具。常用的數(shù)據(jù)可視化工具包括Tableau、Power BI、QlikView等。上述技術(shù)提供了強(qiáng)大的可視化功能，可以幫助用戶快速地創(chuàng)建和分享數(shù)據(jù)可視化模型。

（二）技術(shù)框架設(shè)計

前端展示采用面向?qū)ο蟮腍tml（Html5）和以ES6.0為基礎(chǔ)的JavaScript，實現(xiàn)了對企業(yè)的前端展示；可以及時獲取科技項目、成效、知識產(chǎn)權(quán)、大眾創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新成效、大眾創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項目等數(shù)據(jù)，不過，各后臺數(shù)據(jù)之間要有間隔。同時，保障了數(shù)據(jù)的即時呈現(xiàn)，在Ajax模式下，JSON將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以代碼的形式傳輸給了ECharts的前端，并將其繪制成獨一無二的數(shù)據(jù)圖形。另外，后端從ORACLE中獲取數(shù)據(jù)，并利用后臺服務(wù)存儲和查詢數(shù)據(jù)。

（三）創(chuàng)新能力體系可視化模型的實現(xiàn)流程

以Html文件為媒介，采用Html、JavaScript創(chuàng)建首頁網(wǎng)頁。上面的圖形作為主要的展示中心，代表獨立的技術(shù)水平以及高技術(shù)含量的圖形。在Html文件中，建立相應(yīng)的div顯示各節(jié)；在前面和后方的數(shù)據(jù)之間使用JavaScript進(jìn)行互動。在Js文件中，對后臺服務(wù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行非同步處理，然后利用ECharts構(gòu)件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)可視化處理。

（四）實現(xiàn)效果

該系統(tǒng)將圖譜面積縮放、數(shù)據(jù)圖表、數(shù)據(jù)聯(lián)動、視覺效果投射等功能模塊整合在一起，實現(xiàn)了多維度實時數(shù)據(jù)選擇、視圖縮放、關(guān)鍵展現(xiàn)等多種實際的交互應(yīng)用。通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)和可視化模塊的交互和溝通，提高了數(shù)據(jù)的整合性。同時，按照各個城市的圖譜顯示效果，定制動畫呈現(xiàn)效果。前端框架采用數(shù)據(jù)框架和方案配置，使得系統(tǒng)的設(shè)計更加方便、快速。進(jìn)入數(shù)據(jù)區(qū)域后，可以查看新數(shù)據(jù)和各種指標(biāo)，并提供多層次數(shù)據(jù)鏈接，還可以查看第二個模塊的網(wǎng)頁及其具體信息；為浙江省內(nèi)的所有指標(biāo)進(jìn)行排序，查詢總行、指標(biāo)總數(shù)和排行等。這一模型將項目、效果、知識產(chǎn)權(quán)等多個方面聯(lián)系在一起，緊密地聯(lián)系由點成線、由線及面，解決信息孤島問題。對于電力項目中高技術(shù)含量的信息而言，使用模型能增強(qiáng)系統(tǒng)的互動和使用效果，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（五）持續(xù)改進(jìn)

持續(xù)改進(jìn)是確保設(shè)計的電力科技創(chuàng)新能力體系數(shù)據(jù)可視化模型的有效性和實用性的關(guān)鍵措施。常用的持續(xù)改進(jìn)方法包括：第一，數(shù)據(jù)更新。定期更新數(shù)據(jù)，反映電力科技創(chuàng)新的最新情況，使用自動化的方法快速獲取和更新數(shù)據(jù)。第二，指標(biāo)改進(jìn)。根據(jù)電力科技創(chuàng)新的最新趨勢和需求，持續(xù)改進(jìn)可視化指標(biāo)，并添加新的指標(biāo)，確?？梢暬Ｐ头从畴娏萍紕?chuàng)新的最新情況。第三，模型優(yōu)化。定期檢查可視化模型的交互性和性能，并優(yōu)化模型。例如，通過改進(jìn)數(shù)據(jù)預(yù)處理方法和選擇更適合的可視化模型，提高模型的效率和準(zhǔn)確性。第四，用戶反饋。收集用戶的反饋和建議，并改進(jìn)模型的設(shè)計和功能，可以使用在線調(diào)查和用戶反饋表格等工具，以便快速收集用戶反饋信息。第五，持續(xù)學(xué)習(xí)。了解數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和實踐，不斷提高設(shè)計和實現(xiàn)可視化模型的能力和效果。

四、結(jié)語

綜上所述，為了更好地支撐電力項目，需要研究如何應(yīng)用可視化模型技術(shù)。本文從可視化模型技術(shù)發(fā)展的角度，闡述浙江省科技企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平的應(yīng)用，并對科技創(chuàng)新能力數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化建模和整體架構(gòu)，了解系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和完成過程。利用海量信息和知識圖譜技術(shù)分類和統(tǒng)計科學(xué)研究數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)基于SVG的組件、ECharts組件，分析Unity3D高技術(shù)創(chuàng)新能力數(shù)據(jù)，例如，通過軟件等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展示，利用相關(guān)技術(shù)將可視化模型展示給使用者，讓使用者更清晰地掌握電力項目數(shù)據(jù)，更好地了解浙江電力部門的科技創(chuàng)新水平，并充分利用創(chuàng)新數(shù)據(jù)。

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作者簡介：陳星水（1986），男，福建省長汀縣人，本科，工程師，主要研究方向為電氣試驗。