基于拼接大屏幕的矢量大數據可視化平臺系統設計
拼接大屏幕顯示系統作為控制室重要的顯示終端，己廣泛應用于軍警系統、政府系統、智能交通與廣電、能源與資源系統、安防系統等公共管理行業(yè)。其硬件屬性明顯，是智能化行業(yè)中最大的單體硬件設備之一?；谟脩?hù)的需求和公共屬性，拼接大屏幕必須充分發(fā)揮其功能及應用性，在大數據和云計算技術(shù)的發(fā)展和推動(dòng)的背景下，拼接大屏幕必須具有時(shí)代性，與大數據可視化相結合。
目前，高分大數據可視化系統處于國外團隊主導的局面，其成熟度遠大于國內。國內拼接大屏幕廠(chǎng)商在用戶(hù)數據可視化需求方面，主要借助于第三方團隊完成，其不僅對于行業(yè)理解不夠，同時(shí)呈現對不同行業(yè)及同行業(yè)不同用戶(hù)的兼容性差，造成不同用戶(hù)采用不同的設計邏輯，需要做大量的重復勞動(dòng)和重復付費，代價(jià)過(guò)高。因此，深圳杰安創(chuàng )公司設計了一種新型的可自定義化的矢量大數據可視化綜合應用系統。
一、創(chuàng )新設計思路
深圳杰安創(chuàng )公司作為國內最早的拼接大屏幕顯示系統制造和方案提供商之一，擁有良好的拼接大屏幕硬件基礎，具有對行業(yè)及用戶(hù)的應用和需求更加深刻的理解。為了更好的掌控和創(chuàng )新思路，深圳杰安創(chuàng )公司做了大量持續的用戶(hù)調研工作，并專(zhuān)門(mén)成立了“基于拼接大屏幕的矢量大數據可視化綜合應用平臺系統”研發(fā)項目組。其提出的創(chuàng )新型的設計思路是：以平臺化的構想，模塊化的設計，可開(kāi)放式的接口，可自定義的模式開(kāi)發(fā)一套大面積可復制的矢量數據可視化系統。圖1為平臺邏輯圖，其中左側框部分為不同用戶(hù)的硬件配置和數據對接定制部分，右側框部分為本項目研究的內容。
這樣的邏輯構想理論上是可行的，可視化軟件平臺設計成平臺可自定義的邏輯模塊，不僅可以大大減少研發(fā)人員針對不同用戶(hù)時(shí)的工作量，同時(shí)能大大降低開(kāi)發(fā)成本和用戶(hù)的購買(mǎi)成本。
二、技術(shù)設計路線(xiàn)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)
1.可視化的內容組織關(guān)鍵設計邏輯
杰安創(chuàng )采取“主題—場(chǎng)景—圖形”三層結構的形式來(lái)組織內容，實(shí)現可視化整體的模塊化結構樣式。具體流程為：設定主題—設置場(chǎng)景—工具層實(shí)現—展現圖形。
主題的設定根據行業(yè)用戶(hù)的業(yè)務(wù)系統核心功能進(jìn)行組織。以拼接大屏幕行業(yè)常見(jiàn)的公安系統為例，例如，針對接處警系統，可以設計多個(gè)主題，如警情數量、警力分布、警情處置狀態(tài)等，每個(gè)主題包括多個(gè)場(chǎng)景，每個(gè)場(chǎng)景由若干個(gè)圖表、圖形或文字等構成。針對勤務(wù)管理系統，同樣可以設置多樣化主題，如警力數量、警力分布、警力類(lèi)型等，其他業(yè)務(wù)系統作類(lèi)似組織形式處理。而針對拼接大屏幕的其他應用領(lǐng)域，包括智能交通、電力系統、能源資源系統、政府公共管理系統、安防系統及工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域等均可采用類(lèi)似的邏輯。
2.場(chǎng)景模塊化設計與實(shí)現
拼接大屏幕行業(yè)用戶(hù)公共屬性明顯，業(yè)務(wù)系統繁多，各個(gè)業(yè)務(wù)系統包含著(zhù)海量的數據信息，且各個(gè)業(yè)務(wù)系統數據之間本身應該存在著(zhù)某種內在關(guān)聯(lián)，我們要做的是將這些業(yè)務(wù)系統的數據進(jìn)行挖掘、分析和關(guān)聯(lián)，最終以場(chǎng)景化的形式可視化的呈現，依然以常見(jiàn)的公安系統為例，其業(yè)務(wù)系統包含接處警系統、人口管理系統、裝備及車(chē)輛管理系統、圖像管理系統等等，折射出的信息包括（但不限于）警情信息（實(shí)時(shí)警情數量、實(shí)時(shí)警情類(lèi)型分布、歷史警情數量統計、歷史警情分布統計、警情處置狀態(tài)統計），勤務(wù)數據信息（實(shí)時(shí)警力數量、實(shí)時(shí)警力分布、實(shí)時(shí)警力類(lèi)型分布、歷史警力數量統計）工作考評信息，重特大事件，案件信息，車(chē)輛信息，人員信息，PGIS系統，接處警系統，指揮調度系統，警務(wù)綜合平臺，交通管控平臺，人口管理等。
因此，在數據統計上，對復雜多樣的信息以最終展示應用場(chǎng)景為依托進(jìn)行內容組織。針對不同的使用需求，設計不同的應用場(chǎng)景。圖3為綜合數據應用場(chǎng)景示例。其它場(chǎng)景可自定義設置，應用中實(shí)現相互切換。
3.組件實(shí)現與組件庫建設
所謂組件是指可視化大數據系統中的數據呈現形式，其包含（但不限于）柱狀（橫向、縱向）、餅狀、塊狀、折線(xiàn)、表格（立體與平面）、散點(diǎn)、地圖、雷達圖、潮流圖、韋恩、3D定制模塊等等多樣化的數據圖表及數據圖形類(lèi)型等。而組件庫則由豐富多樣的組件組成，組件庫越大，可選擇性就越大，可自定義程度就越高，這是平臺設計的關(guān)鍵性和基礎性工作。
杰安創(chuàng )所設計的基于拼接大屏幕的可視化數據平臺系統具備滿(mǎn)足用戶(hù)自由選擇可視化圖標類(lèi)型、圖標形態(tài)的能力，包含選擇與修改功能，這是設計人員和用戶(hù)雙重可自定義的層面。選擇范圍包括（但不限于）柱狀（橫向、縱向）、餅狀、塊狀、折線(xiàn)、表格（立體與平面）等等多樣化的圖表及圖形類(lèi)型。如下圖4以公安系統警力警情為例自由選擇柱狀圖橫向與縱向的樣例。
4.數據對接與同步關(guān)鍵技術(shù)描述
基于拼接大屏幕的矢量大數據可視化綜合應用平臺必須能夠支持對數據進(jìn)行ETL處理，即包含數據抽取、轉換和裝載。必須能夠支持識別和對接各種數據類(lèi)型，包含文件型、關(guān)系型數據庫、非關(guān)系型NoSQL數據源，以及Excel、Access小型數據源；并具備擴展能力，支持其它類(lèi)型數據源。然后經(jīng)工具層處理形成顯示模塊。圖5為數據界面結構圖。
5.高分數據可視化呈現的硬件配置關(guān)鍵技術(shù)
矢量化的數據可視化界面如何基于拼接大屏幕應用，這是我們作為拼接大屏幕方案提供商最大的技術(shù)優(yōu)勢，矢量化的界面呈現到大屏幕上必須做到分辨率的點(diǎn)對點(diǎn)，才能有效的實(shí)現高分辨率可視化，才能匹配拼接大屏幕因拼接技術(shù)實(shí)現的倍增的高分辨率。這里主要涉及高分辨率的輸出和高分辨率采集的點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)縫對接，需要根據不同的大屏幕拼接規模進(jìn)行硬件配置。
首先，依據用戶(hù)所采用拼接大屏幕的規模計算出物理分辨率，以用戶(hù)的拼接大屏幕達到8K分辨率為例，則必須在拼接大屏幕的拼接控制器上配備具有8K信號采集的接口，我們基于自身的專(zhuān)利產(chǎn)品——基于FPGA的拼接控制器增設多路雙鏈路的接口形式，以滿(mǎn)足8K采集要求。然后，必須做到輸出設備的配置有相應分辨率輸出的接口，我們依據8K的設定配置應用服務(wù)器輸出接口，與拼接控制器采集接口相匹配。做到點(diǎn)對點(diǎn)的輸入與輸出。將矢量化的數據界面轉換為高分辨率可視化的界面在拼接大屏幕上呈現出來(lái)。
4總結
基于以上的描述，大致能了解我們所設計的基于拼接大屏幕的矢量大數據可視化綜合應用平臺系統的基本要素、設計邏輯和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，其清晰的設計思路具有可自定義的能力，具備可復制的平臺化結構，大大提高設計效率，同時(shí)降低成本。從技術(shù)上將打破國外壟斷，革新目前不同用戶(hù)不同邏輯的重復勞動(dòng)模式，提高自身作為拼接大屏幕傳統硬件制造商的核心競爭力。