數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1)商品ID號(hào)：根據(jù)上線商品的ID號(hào)直接獲取商品的評(píng)論，并對(duì)評(píng)論進(jìn)行等級(jí)評(píng)定；

2)評(píng)論平均分：計(jì)算評(píng)論平均分，據(jù)此可判斷商品是否合格；

3)評(píng)論分分布：計(jì)算評(píng)論的合格數(shù)及其比例。等級(jí)評(píng)定時(shí)是多個(gè)操作人員同時(shí)對(duì)同一商品數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)論操作，評(píng)論評(píng)分定級(jí)是人工進(jìn)行的，操作人員的主觀對(duì)商品評(píng)論操作有一定影響。因此需要將所有操作人員的評(píng)論評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，以控制整個(gè)評(píng)定的有效性。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)根據(jù)MVC的三層框架，利用JSP技術(shù)制作動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，通過JDBC技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，使用JSP作為服務(wù)器端應(yīng)用程序處理客戶端的請(qǐng)求并在Web服務(wù)器中進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理并返回客戶端請(qǐng)求的結(jié)果。在JSP里嵌套HTML以及CSS對(duì)WEB頁(yè)面進(jìn)行設(shè)計(jì)，引入Bootstrap封裝的樣式，達(dá)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的設(shè)計(jì)要求。頁(yè)面數(shù)據(jù)呈現(xiàn)與后臺(tái)數(shù)據(jù)交互是整個(gè)系統(tǒng)的核心，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納計(jì)算和整理并呈現(xiàn)到用戶界面上。用戶只需獲取到公司平臺(tái)上線商品的ID號(hào)就可以通過系統(tǒng)抓取商品評(píng)論數(shù)據(jù)；同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析得到評(píng)論平均分、評(píng)論分?jǐn)?shù)比例等數(shù)據(jù)；同時(shí)可以系統(tǒng)整理分析出整體上線商品的整體趨勢(shì)，通過餅狀圖直觀地看出商品的品質(zhì)分布。

2.1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

商務(wù)平臺(tái)商品數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分為三個(gè)模塊，八個(gè)基本功能，分別是管理員登陸、用戶登陸、用戶注冊(cè)、商品評(píng)論抓取評(píng)分、商品評(píng)論數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析、用戶管理和修改密碼等。

1)管理員登陸：管理員輸入用戶名和密碼，數(shù)據(jù)經(jīng)由UIServlet傳遞給ControllerServlet，再到數(shù)據(jù)庫(kù)中驗(yàn)證身份，將結(jié)果返回給JSP，成功登陸就可進(jìn)入系統(tǒng)，不成功則重新輸入。用戶名只可能是字母，密碼字母和數(shù)字皆可。管理員是系統(tǒng)指定的，不可以注冊(cè)。

2)用戶登錄：普通用戶輸入用戶名和密碼，數(shù)據(jù)經(jīng)由UIServlet傳遞給ControllerServlet，再到數(shù)據(jù)庫(kù)中驗(yàn)證身份，將結(jié)果返回給JSP，成功登陸就可進(jìn)入系統(tǒng)，不成功則重新輸入。用戶名只可能是6-20位字母，密碼是6-15位字母和數(shù)字組合皆可。若沒有賬號(hào)，可以在用戶登錄JSP頁(yè)面點(diǎn)擊注冊(cè)，通過UIServlet跳轉(zhuǎn)到注冊(cè)頁(yè)面。

3)用戶注冊(cè)：用戶注冊(cè)需要輸入Email、用戶名、密碼等信息，Email有格式判斷，必須輸入正確的格式，用戶名必須是6-20位字母，密碼是6-15位的字母數(shù)字組合皆可。輸入正確后可以成功申請(qǐng)新用戶，隨后跳轉(zhuǎn)到普通用戶登錄界面登錄系統(tǒng)。

4)商品評(píng)論抓取評(píng)分：普通用戶與管理員皆可操作，在輸入框中輸入商品的id號(hào)，點(diǎn)擊查詢，就可獲取到“淘寶網(wǎng)”中商品的前一百條評(píng)論，并且按照評(píng)論時(shí)間順序進(jìn)行呈現(xiàn)。其后的評(píng)分框，按照規(guī)定只能輸入1-5的數(shù)值，同時(shí)點(diǎn)擊保存，數(shù)據(jù)就會(huì)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

5)商品評(píng)論數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：此功能方便普通用戶清楚的跟蹤自己的工作進(jìn)度，對(duì)于管理員可以掌控平臺(tái)上線商品的商品質(zhì)量，會(huì)顯示出該操作人員所操作的所有商品的平均分、合格率，可以看出該操作人員操作的商品評(píng)分狀態(tài)詳情。

6)商品評(píng)論數(shù)據(jù)分析：此功能為管理者觀察網(wǎng)站整體上線商品的質(zhì)量分布，點(diǎn)擊查詢，會(huì)統(tǒng)計(jì)所有使用系統(tǒng)的普通用戶操作過的所有商品數(shù)的評(píng)論數(shù)據(jù)。如此管理者可以通過這些數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)站上線商品進(jìn)行調(diào)整。以操作人為條件，區(qū)分每個(gè)人的操作數(shù)據(jù)，可以控制一定的主觀誤差，還有整體的上線商品的趨勢(shì)。普通用戶可以看出自己的主觀意見和其他用戶的差別。

7)用戶管理：管理員可以對(duì)普通用戶進(jìn)行增加和刪除，用戶管理界面對(duì)普通用戶不可見。管理員有權(quán)限重置普通用戶的密碼。

8)修改密碼：管理員和普通用戶都可以自行更改密碼。

2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)ι虅?wù)平臺(tái)商品數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、查詢，修改。本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，分別是用戶信息表、評(píng)論評(píng)分信息表、商品數(shù)據(jù)分析表和商品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。用戶信息表主要保存管理員和普通用戶的登錄信息：用戶的用戶名、密碼、級(jí)別還有Email。評(píng)論評(píng)分信息表主要保存評(píng)論內(nèi)容、評(píng)論的時(shí)間、評(píng)論評(píng)分、商品id、操作人員、商品名稱等。商品數(shù)據(jù)分析表主要保存操作人員、操作商品總數(shù)、平均四分以上的商品總數(shù)及其比例、合格率大于80%的商品總數(shù)及其占比、合格率大于60%的商品總數(shù)及其占比、不合格商品總數(shù)及其占比等內(nèi)容。商品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表主要保存商品id、操作人員、商品名稱、評(píng)論平均分、評(píng)論合格率、評(píng)論不合格率等信息。

篇（2）

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）12-2798-04

目前在激光準(zhǔn)直、測(cè)角、自動(dòng)跟蹤等精密光電檢測(cè)系統(tǒng)中，探測(cè)目標(biāo)位置的連續(xù)變化已經(jīng)變得非常重要。位置敏感探測(cè)器（Position Sensitive Detector，PSD）是對(duì)入射到光敏面上的光斑能量中心位置敏感的光電感應(yīng)器件，可以利用少數(shù)幾個(gè)輸出光電信號(hào)的相對(duì)程度來計(jì)算位置信息。由其構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)[1]；四象限探測(cè)器（Four-Quadrant photodetector，QPD）通過比較四個(gè)象限的電流來確定光斑中心在二維平面上的位置坐標(biāo)，其數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以探測(cè)目標(biāo)位置的連續(xù)變化，具有位置分辨率高、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)[2-3]。該文在對(duì)光電位置敏感器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套上位機(jī)軟件界面。該上位機(jī)軟件交互界面設(shè)計(jì)了供用戶選擇位置敏感器件型號(hào)及輸入系統(tǒng)修正參數(shù)的窗口，通過對(duì)串口通信和USB通信方法的研究，設(shè)置了上下位機(jī)通信控制部分，同時(shí)，設(shè)計(jì)了光斑中心位置數(shù)據(jù)文本直觀顯示、模擬坐標(biāo)繪制、歷史信息保存模塊，及設(shè)備狀態(tài)顯示模塊。軟件功能全面、界面友好、操作直觀、方便，且適用于其他型號(hào)的位置敏感器件數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中。

1 開發(fā)工具簡(jiǎn)介

Visual C++ 6.0擁有強(qiáng)大的功能和友好的界面，能為用戶提供一個(gè)良好的可視化開發(fā)環(huán)境，它將程序和資源的編輯、編譯、調(diào)試和運(yùn)行融為一體，且提供了大量的程序開發(fā)工具。MFC是它一個(gè)龐大的類庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的用戶接口，提供了管理窗口、菜單、對(duì)話框的代碼，可實(shí)現(xiàn)基本的輸入/輸出和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為用戶開發(fā)Windows應(yīng)用程序建立了一個(gè)非常靈活的應(yīng)用程序框架[4]。

在MFC中對(duì)消息的處理利用了消息映射的方法，該方法的基礎(chǔ)是宏定義實(shí)現(xiàn)，通過宏定義將消息分派到不同的成員函數(shù)進(jìn)行處理。因此，在這種機(jī)制的支持下，MFC具有強(qiáng)大的消息處理能力[5]。

借助VC++提供的軟件代碼自動(dòng)生成可視化資源編輯的功能及MFC消息映射機(jī)制，可以很便捷地開發(fā)上位機(jī)軟件交互界面。

2 交互界面設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件交互界面包括供用戶選擇位置敏感器件型號(hào)及輸入相應(yīng)修正參數(shù)的窗口部分，上下位機(jī)通信控制部分，數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài)顯示部分。

2.1 供用戶選擇輸入的窗口設(shè)計(jì)

利用下拉式列表框控件提供供用戶選擇位置敏感器件型號(hào)的窗口。通過給其連接變量m_Type，利用m_Type.AddString（）函數(shù)為列表框添加選項(xiàng)，m_Type.SelectString（-1， "HY1315（Active area 1.3*15mm）"）函數(shù)添加默認(rèn)選項(xiàng)。軟件通過m_Type. GetCurSel（）函數(shù)獲得用戶的選擇，完成相應(yīng)量程及坐標(biāo)軸范圍的改變及顯示。利用編輯框控件提供用戶輸入增益及修正系數(shù)的窗口，以完善數(shù)據(jù)處理[6]。

2.2 上下位機(jī)通信控制模塊設(shè)計(jì)

上下位機(jī)通信控制模塊是數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的核心部分。設(shè)計(jì)中采用了串口通信和USB通信兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸。其中，串口通信用于測(cè)試，USB通信用于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 USB通信流程圖

2.2.1 串口通信控制部分

利用單選按鈕控件提供串口號(hào)選擇窗口，通過函數(shù)GetCheckedRadioButton（）獲取串口號(hào)。通過按鈕控制串口設(shè)備的狀態(tài)，按鈕交互的實(shí)現(xiàn)，通過MFC類向?qū)?duì)按鈕按下時(shí)，觸發(fā)消息BN_CLICKED進(jìn)行攔截，并重寫對(duì)應(yīng)的消息處理函數(shù)On*Button（），在函數(shù)中完成相應(yīng)按鈕的功能。串口控制區(qū)中，“Open”、“Close”按鈕對(duì)應(yīng)的函數(shù)在獲取用戶選擇的串口號(hào)后，分別完成對(duì)應(yīng)串口的打開及關(guān)閉功能；“Start”、“Stop”按鈕通過控制參數(shù)m_SPStop控制串口通信的開始與否。借助串口類成員函數(shù)OnComm（）實(shí)現(xiàn)接收字符及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理的功能[7]。

2.2.2 USB通信控制部分

USB通信接口具有即插即用的特點(diǎn)，方便與微處理器進(jìn)行聯(lián)機(jī)通信，同時(shí)USB的通信效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RS232、RS485等通信接口。USB通信控制部分通過按鈕控制數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)用戶選定的位置敏感器件型號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。通信程序流程圖如圖1所示。

“Link”按鈕通過標(biāo)志位m_OpenFlag控制設(shè)備是否連接。“Start”和“Stop”按鈕通過標(biāo)志位m_stop控制數(shù)據(jù)接收與否。“Suspand”按鈕通過參數(shù)m_pause控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅和：屠^續(xù)，當(dāng)按下該按鈕時(shí)，按鈕改變?yōu)椤癈ontinue”字樣，同時(shí)通過調(diào)用Invalidate（）函數(shù)使整個(gè)客戶區(qū)無效，這時(shí)Windows會(huì)在應(yīng)用程序的消息隊(duì)列中放置WM_PAINT消息，MFC為窗口類提供了其消息處理函數(shù)OnPaint（）；當(dāng)再次按下該按鈕時(shí)，OnPaint（）函數(shù)負(fù)責(zé)重繪窗口，從而重新進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信通過直接調(diào)用CH375DLL.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)實(shí)現(xiàn)。CH372是一款USB總線的通用設(shè)備接口芯片，是芯片CH375的功能簡(jiǎn)化版，硬件成本更低，且完全兼容CH375，可以直接使用其WDM驅(qū)動(dòng)程序和動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。CH372在計(jì)算機(jī)端提供了應(yīng)用層接口，即由動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL提供的面向功能應(yīng)用的API，包括：設(shè)備管理API、數(shù)據(jù)傳輸API及中斷處理API。設(shè)備管理API包含了打開設(shè)備函數(shù)CH375OpenDevice（），關(guān)閉設(shè)備函數(shù)CH375CloseDevice（）；數(shù)據(jù)傳輸API包含了讀取數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)上傳）函數(shù)CH375ReadData（），寫出數(shù)據(jù)塊（數(shù)據(jù)下傳）函數(shù)CH375WriteData（）等[8]。

2.3數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài)顯示設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件在數(shù)據(jù)傳輸過程中，借助CString類成員變量stateinfo直觀顯示設(shè)備狀態(tài)。數(shù)據(jù)接收處理后，借助Format（）函數(shù)，以文字形式直觀顯示光斑中心位置的橫縱坐標(biāo)值，利用繪圖函數(shù)在模擬坐標(biāo)中顯示光斑位置。借助文件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歷史信息保存的功能，關(guān)鍵代碼如下：

GetDlgItem（IDC_RECEIVE_EDIT）PostMessage（WM_VSCROLL，SB_BOTTOM，NULL）；

CString strPath；

圖2 HY1315系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖

GetModuleFileName（NULL，strPath.GetBufferSetLength（MAX_PATH+1），MAX_PATH）；

strPath.ReleaseBuffer（）；

//此時(shí)strPath內(nèi)容為工程文件全路徑，如：E：＼TestPro＼Exam＼ Test.exe

//以下函數(shù)作用是獲取最后一個(gè)"＼"的位置

圖3 四象限探測(cè)器系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖

int nPos=strPath.ReverseFind（'＼＼'）；

//開始取全路徑

strPath=strPath.Left（nPos+1）；//此時(shí)strPath保存為當(dāng)前工程的全路徑，如：E：＼TestPro＼Exam＼

//保存文件

CFile m_rFile；

if（！m_rFile.Open（"Rec.txt"，CFile：：modeCreate | CFile：：modeWrite）） {

AfxMessageBox（"創(chuàng)建記錄文件失敗！"）；}

m_rFile.Write（m_Receive，m_Receive.GetLength（））；

m_rFile.Close（）；

3 實(shí)際調(diào)試結(jié)果

上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)完成后，運(yùn)行程序，選擇位置敏感器件的型號(hào)為默認(rèn)選項(xiàng)，即一維位置敏感探測(cè)器HY1315，連接其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備，輸入需要的增益參數(shù)，選擇串口號(hào)，單擊串口控制區(qū)“Open”按鈕打開串口，“Start”按鈕接收數(shù)據(jù)，此時(shí)上位機(jī)界面數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)顯示，模擬光斑坐標(biāo)結(jié)果如圖2所示。再次運(yùn)行程序，選擇四象限探測(cè)器型號(hào)，即QP36（Active area 6*6mm），連接相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備，單擊USB通信控制區(qū)按鈕，可以控制數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的狀態(tài)，單擊“Link”按鈕打開設(shè)備，“Start”按鈕接收數(shù)據(jù)，此時(shí)上位機(jī)軟件界面結(jié)果如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)位置敏感器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過對(duì)串口通信和USB通信方法的研究，借助VC++提供的軟件代碼自動(dòng)生成可視化資源編輯的功能及MFC消息映射機(jī)制，設(shè)計(jì)了上位機(jī)人機(jī)交互界面。調(diào)試結(jié)果證明，該界面能夠?qū)崿F(xiàn)用戶選擇輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上下位機(jī)通信傳輸，直觀顯示數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確繪出光斑在模擬坐標(biāo)中的位置，完成光斑位置的歷史信息存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供了一套功能全面、界面友好、操作直觀、方便的上位機(jī)軟件。應(yīng)用中只需修改對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，即可應(yīng)用到其他類似的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，很大程度上增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性。該界面已用于PSD及QPD數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)試驗(yàn)箱中。

參考文獻(xiàn)：

[1] Henry J，Livingstone J.Improved position sensitive detectors using high resistivity subs- trates[J].J Phys D ：Appl Phys ，2008，41.

[2] Liu Yun，De Xu，MinTan.A new pre-alignm ent approach based on four-quadrant-photo- detector for IC mask[J].International Journal of Automation and Computing，2007， 4（2）： 208 -216.

[3] Guo Li，Zheng Shuang.A high-performanc -e smallsignal amplifier[J].Journal of Northe-ast Agricultuial University，2005，12（2）：141-145.

[4] Wang Ziying.The design of scene simula- tion system based on MFC programming fra- mework[J].Advanced Computer Control （ICA CC）.2010，V3： 302-305.

[5] 潘恒.基于VC++/MFC的麻將牌連連看程序設(shè)計(jì).[J]科協(xié)論壇：下半月，2011，25（5）： 53-54.

[6] 揣錦華.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)與VC++實(shí)踐[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005：201-204.

篇（3）

中圖分類號(hào)：U279 文章編號(hào)：1009-2374（2017）11-0007-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.11.004

1 概述

S著城市軌道交通的快速發(fā)展，地鐵成為人們出行不可或缺的交通工具。地鐵車輛作為運(yùn)送乘客的主要載體，具有封閉性強(qiáng)、起停頻繁、客流量大且來源復(fù)雜、乘客自助乘車、應(yīng)急疏散難度大等固有特點(diǎn)，因此對(duì)其自身的可靠性及維修保障工作有著非常高的要求。搭建地鐵車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析平臺(tái)可以運(yùn)行地鐵車輛提供遠(yuǎn)程決策支持，對(duì)列車開展實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障處理，并通過故障統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析進(jìn)而達(dá)到車輛優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

2 平臺(tái)需求

2.1 功能需求

以列車運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)際工作需求為核心，提高列車組效率和效能，節(jié)約維修費(fèi)用，減少事故率為目標(biāo)開展建設(shè)工作，其主要具有列車組及關(guān)鍵部件的實(shí)時(shí)監(jiān)視、故障預(yù)測(cè)功能。

通過列車組及關(guān)鍵部件或子系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)，對(duì)故障進(jìn)行診斷或識(shí)別，并對(duì)潛在的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)或報(bào)警；根據(jù)故障診斷及預(yù)測(cè)信息、當(dāng)前維修可用資源情況以及對(duì)系統(tǒng)的使用需求等對(duì)列車組或關(guān)鍵部件的維修活動(dòng)提供決策支持和建議。實(shí)現(xiàn)一套列車組及關(guān)鍵部件的狀態(tài)檢測(cè)、故障診斷、運(yùn)行監(jiān)控、故障預(yù)測(cè)及決策支持的完整系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)不同子系統(tǒng)/產(chǎn)品建立全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足企業(yè)對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、采購(gòu)等不同環(huán)節(jié)決策的支撐要求。根據(jù)業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)具有以下功能：

2.1.1 車載系統(tǒng)。由系統(tǒng)檢測(cè)、故障診斷、集中報(bào)警及無線傳輸?shù)冉M成。通過在列車組及各子系統(tǒng)上安裝各種傳感器，獲取動(dòng)車組及關(guān)鍵子系統(tǒng)傳感器及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。利用故障特征提取、數(shù)據(jù)分析及對(duì)比、基于模型的系統(tǒng)辨識(shí)等多技術(shù)相融合的故障診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)牽引、制動(dòng)、輔助等各子系統(tǒng)的在線故障診斷（故障定位到最小可更換單元）和故障報(bào)告，通過車載無線傳輸系統(tǒng)將狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)傳輸至地面。

2.1.2 運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。列車狀態(tài)、故障監(jiān)控、綜合診斷及應(yīng)急處置等組成。根據(jù)列車組和關(guān)鍵零部件的運(yùn)行狀態(tài)，提取與列車組安全運(yùn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)車載系統(tǒng)傳輸?shù)墓收蠄?bào)告或關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前列車組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)潛在的故障進(jìn)行綜合診斷，形成綜合評(píng)估和故障診斷報(bào)告，依據(jù)故障等級(jí)對(duì)列車組進(jìn)行控制，對(duì)列車組現(xiàn)場(chǎng)人員提供技術(shù)指導(dǎo)和應(yīng)急處置方案。

2.1.3 健康維護(hù)系統(tǒng)。由故障報(bào)告、健康評(píng)估、故障預(yù)測(cè)、維修管理等組成。根據(jù)列車組車載系統(tǒng)及運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)告的故障數(shù)據(jù)和列車組設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及積累的歷史數(shù)據(jù)，在地面利用高性能計(jì)算機(jī)及檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能故障推理、關(guān)鍵機(jī)械部件的故障發(fā)展趨勢(shì)模型，實(shí)現(xiàn)列車組及關(guān)鍵部件健康狀態(tài)評(píng)估及故障預(yù)測(cè)，給出列車組系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，提高列車組或部件的維修管理水平。

2.1.4 決策支持系統(tǒng)。由狀態(tài)維修、壽命預(yù)測(cè)、服役跟蹤、檔案管理等組成。根據(jù)地面系統(tǒng)存儲(chǔ)的列車組及關(guān)鍵部件的大量數(shù)據(jù)和歷史檔案數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘、故障模式識(shí)別等手段，建立關(guān)鍵機(jī)械部件故障發(fā)展趨勢(shì)模型庫(kù)，電子零部件的連續(xù)量、離散量、開關(guān)量等不同性質(zhì)的故障預(yù)測(cè)模型庫(kù)，建立列車組及零部件健康檔案，進(jìn)行零部件壽命預(yù)測(cè)、服役跟蹤和檔案管理，給出維修決策，形成列車組及關(guān)鍵部件健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2.2 業(yè)務(wù)需求

根據(jù)地鐵車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供的核心功能，具體的業(yè)務(wù)需求為：

2.2.1 數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模塊。主要實(shí)現(xiàn)列車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的接收、轉(zhuǎn)發(fā)、解析、存儲(chǔ)等功能。

2.2.2 實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)模塊。對(duì)列車的關(guān)鍵部件工作狀態(tài)、運(yùn)行線路、故障數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和處理，以可視化的形式進(jìn)行展示。

2.2.3 分析統(tǒng)計(jì)模塊。對(duì)列車的歷史數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)結(jié)合知識(shí)庫(kù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以可視化的形式進(jìn)行展示。

2.2.4 后臺(tái)管理模塊。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合的后臺(tái)管理，管理員通過Web登錄管理系統(tǒng)后，可以進(jìn)行用戶管理、權(quán)限管理、日志管理以及資料管理等操作。

3 總體設(shè)計(jì)

3.1 搭建原則

以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、資源共享為引領(lǐng)，整合地鐵和現(xiàn)代信息技術(shù)等先進(jìn)成果，打造創(chuàng)新、高效的列車遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)是一種具有基礎(chǔ)性的支撐體系，數(shù)據(jù)來源廣泛而零散，它具有整合和共享的服務(wù)性質(zhì)。

3.2 業(yè)務(wù)架構(gòu)

以列車智能維護(hù)為目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域，圍繞其數(shù)據(jù)增量的特點(diǎn)，建立流式數(shù)據(jù)接入、存儲(chǔ)管理、實(shí)時(shí)跟蹤以及異常識(shí)別的全業(yè)務(wù)鏈服務(wù)體系。結(jié)合當(dāng)前技術(shù)缺陷，在平臺(tái)搭建中實(shí)現(xiàn)流式數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理與離線分析工作的結(jié)合。

系統(tǒng)建設(shè)的目的是針對(duì)列車監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提供一體化、智能化的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析。其主要包括采集層、現(xiàn)場(chǎng)處理層、接入層、IO層、持久化層、分析處理層以及服務(wù)層共七個(gè)基本層次。

3.2.1 采集層：其通過各種傳感器與車上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境形成數(shù)據(jù)采集環(huán)境。采集的各種對(duì)象的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過匯聚后，統(tǒng)一開展現(xiàn)場(chǎng)處置與傳輸?shù)群罄^工作，其依賴列車通信設(shè)備。

3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)處理層：其在采集層數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)管理機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常對(duì)象的前兆與警報(bào)信息，并通過列控?cái)?shù)據(jù)交換機(jī)制及時(shí)預(yù)警或值警，同時(shí)根據(jù)不同數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)重要性以多種方式回傳后臺(tái)。另外，結(jié)合列控網(wǎng)采集手段，在列車檢修階段采集有關(guān)數(shù)據(jù)并回傳，滿足后臺(tái)管理、分析與業(yè)務(wù)支撐的要求。

3.2.3 接入層：根據(jù)不同類別數(shù)據(jù)的規(guī)范要求，清洗數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)入庫(kù)。

3.2.4 IO層：利用文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的基本IO存儲(chǔ)與讀取。通過文件系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體IO讀寫負(fù)載的平衡，滿足數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)的基本要求。

3.2.5 持久化層：由基本數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成。在這一層中圍繞列車海量、多維流式監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提供高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)。這一系統(tǒng)結(jié)合IO定向分布、流數(shù)據(jù)增量分段存儲(chǔ)模型等方式，實(shí)現(xiàn)流數(shù)據(jù)集的規(guī)模可控，解決由高增量引起的存儲(chǔ)膨脹問題；針對(duì)列車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)主動(dòng)的需求特點(diǎn)，在鍵值存儲(chǔ)模型的基礎(chǔ)上，建立邊界溢出主動(dòng)機(jī)制，槌志貌闃械氖凳敝鞫提供基礎(chǔ)。

3.2.6 分析處理層：在內(nèi)存數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上構(gòu)造基于連續(xù)窗口的事件多維數(shù)據(jù)主動(dòng)協(xié)同機(jī)制；結(jié)合底層數(shù)據(jù)主動(dòng)機(jī)制以及數(shù)據(jù)pub/sub機(jī)制實(shí)現(xiàn)增量過程中，事件的主動(dòng)識(shí)別、跟蹤與觸發(fā)響應(yīng)。

3.2.7 服務(wù)層：提供故障（報(bào)警）統(tǒng)計(jì)查詢、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢等用戶服務(wù)。

3.3 邏輯結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析平臺(tái)由服務(wù)器端軟件、Web端軟件兩部分組成。

3.3.1 服務(wù)器端軟件。根據(jù)數(shù)據(jù)類型有流式、結(jié)構(gòu)化以及查詢模式化的特點(diǎn)，結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成一體化的存儲(chǔ)管理支撐環(huán)境，完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理。

3.3.2 Web端軟件。提供系統(tǒng)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和預(yù)警等基本功能；為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)等操作提供統(tǒng)一的配置管理平臺(tái)，包括用戶信息管理、用戶權(quán)限分配等系統(tǒng)管理功能，組成系統(tǒng)的綜合信息管理環(huán)境。

3.4 物理結(jié)構(gòu)

3.4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。（1）列車實(shí)時(shí)通過地面4G無線傳輸通道通過以TCP協(xié)議將車載數(shù)據(jù)分別傳輸?shù)綑z修庫(kù)服務(wù)器和車輛段服務(wù)器；（2）檢修庫(kù)和車輛段的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)軟件同時(shí)對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、解析，解析后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)；（3）Web程序讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示；（4）用戶通過以太網(wǎng)使用瀏覽器，在網(wǎng)頁(yè)中進(jìn)行查看。

3.4.2 離線數(shù)據(jù)。（1）車輛到庫(kù)后，維護(hù)人員使用HMI進(jìn)行手動(dòng)觸發(fā)進(jìn)行車輛數(shù)據(jù)上傳或者TCMS根據(jù)時(shí)間觸發(fā)條件自動(dòng)上傳車輛數(shù)據(jù)，借用庫(kù)內(nèi)WLAN技術(shù)，以TCP或者FTP的協(xié)議發(fā)送到車輛段或者檢修庫(kù)服務(wù)器；（2）車輛段服務(wù)器中的離線數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、解析，并將解析后的數(shù)據(jù)內(nèi)容通過以太網(wǎng)的方式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；（3）Web程序讀取數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示；（4）用戶通過以太網(wǎng)使用瀏覽器，在網(wǎng)頁(yè)中進(jìn)行查看。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著地鐵車輛遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的搭建，可以大大提高車輛自診斷及維修智能化水平，提升維修診斷效率；降低人工成本，提高車輛的可靠性和安全性；更便于建立車輛維修智能化數(shù)據(jù)庫(kù)，優(yōu)化維修模式，提升資源利用率，隨著車輛的數(shù)據(jù)累計(jì)，更加可以利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)元算法等提供車輛運(yùn)行的安全性和可靠性，為后期車輛的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

參考文獻(xiàn)

篇（4）

引言

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)量手段比較，大數(shù)據(jù)技術(shù)具有數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、處理迅速、實(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在智能交通領(lǐng)域運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以采集海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)內(nèi)包含許多不可估量的價(jià)值，通過挖掘和分析能夠快速得到所需的數(shù)據(jù)信息[1]。針對(duì)上述情況，本文提出基于大數(shù)據(jù)技術(shù)智能交通臺(tái)數(shù)據(jù)平臺(tái)各功能層設(shè)計(jì)情況，并提出其在交通數(shù)據(jù)診斷、路網(wǎng)延遲指數(shù)等方面的應(yīng)用。

1智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)功能需求

隨著智能交通管控平臺(tái)違法數(shù)據(jù)、道路信息增長(zhǎng)速度日益加快，過去的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)保存、處理等方面的性能已無法滿足龐大的數(shù)據(jù)需求。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在對(duì)智能交通轉(zhuǎn)向場(chǎng)景的規(guī)律展開分析時(shí)，難以從多個(gè)維度數(shù)據(jù)類型間創(chuàng)建良好的相關(guān)性聯(lián)系。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用就是為將這些結(jié)構(gòu)或者半結(jié)構(gòu)化的智能交通數(shù)據(jù)實(shí)施整合處理，因此，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)的智能交通數(shù)據(jù)分析平臺(tái)具有的處理功能如下：①過車數(shù)據(jù)：處在行使?fàn)顟B(tài)的車輛從卡口、電子警察等智能視頻采集點(diǎn)通過時(shí)，能夠準(zhǔn)確記錄該車輛的車牌號(hào)、顏色、車型等結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)信息。②車輛違規(guī)行駛數(shù)據(jù)：前段配置的采集設(shè)備能從各路口采集車輛是否闖紅燈、壓線、違法掉頭或停車等數(shù)據(jù)。同時(shí)，利用智能的視頻采集點(diǎn)或固定源能夠?qū)崟r(shí)采集車輛行駛速度、車頭間距等車流量信息。③運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)的智能交通數(shù)據(jù)分析平臺(tái)能夠與信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，及時(shí)獲取信號(hào)控制系統(tǒng)的相位控制等信息。同時(shí)，智能交通數(shù)據(jù)分析平臺(tái)還具備監(jiān)控和智能交通管控平臺(tái)，能夠提供過車信息數(shù)據(jù)、路網(wǎng)信息、違法數(shù)據(jù)等。

2大數(shù)據(jù)背景下智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)

2.1設(shè)計(jì)整體架構(gòu)

智能交通數(shù)據(jù)分析平臺(tái)是采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等有效整合用于交通運(yùn)輸信息的管理和控制中，注重人、車與道路之間的協(xié)調(diào)，組成一種有利于改善環(huán)境、節(jié)約能源、保護(hù)安全的綜合運(yùn)輸系統(tǒng)。智能交通數(shù)據(jù)分析平臺(tái)運(yùn)用層次化結(jié)構(gòu)模型展開設(shè)計(jì)，并根據(jù)大數(shù)據(jù)建設(shè)要求，整個(gè)平臺(tái)包含數(shù)據(jù)感知、資源層、應(yīng)用層三個(gè)層次，數(shù)據(jù)感知層主要任務(wù)就是采集交通信息，資源層旨在管理交通領(lǐng)域的數(shù)據(jù)；應(yīng)用層旨在負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)調(diào)度智能交通資源。本次設(shè)計(jì)的智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)能滿足采集、存儲(chǔ)、調(diào)度及處理數(shù)據(jù)等方面的需求，具體架構(gòu)如圖1所示。

2.2各模塊層設(shè)計(jì)

2.2.1資源層從智能交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析。其中，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)能夠滿足智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)處理海量數(shù)據(jù)的要求，該技術(shù)依托預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)模式，把交通領(lǐng)域中的異構(gòu)數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)施提取、調(diào)用、處理等操作。同時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的倉(cāng)儲(chǔ)模型把數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，借助數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)的智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及挖掘架構(gòu)見圖2。

2.2.2應(yīng)用層設(shè)計(jì)利用SOA實(shí)現(xiàn)智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用層的設(shè)計(jì)，該層主要包含三個(gè)子模塊：①應(yīng)用實(shí)現(xiàn)模塊：該模塊旨在完成數(shù)據(jù)的調(diào)度，借助邏輯編程及時(shí)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能；②應(yīng)用流程模塊：大數(shù)據(jù)調(diào)度流程依托專業(yè)的BPEL工具調(diào)度各種資源；③特殊調(diào)度模塊：該模塊的主要任務(wù)是把自定義調(diào)度流程轉(zhuǎn)換成BPEL流程。依托SOA服務(wù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用層。

2.2.3數(shù)據(jù)表現(xiàn)層智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)中的表現(xiàn)層是使用者直接參與的界面，用戶可依托瀏覽器、平板、手機(jī)等終端設(shè)備瀏覽各種智能交通信息數(shù)據(jù)。該層主要任務(wù)是確保用戶與整個(gè)系統(tǒng)的交互性，因此，配備簡(jiǎn)潔的外觀、界面框架、各單元控件等。

3智能交通數(shù)據(jù)分析平臺(tái)系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1智能交通數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)診斷

智能交通數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)各功能的實(shí)現(xiàn)離不開各模塊之間的信息整合與共享，因此，實(shí)現(xiàn)各模塊信息融合的主要方式就是創(chuàng)建信息共享平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)能支持相關(guān)子模塊功能提取所需的數(shù)據(jù)資源及信息共享服務(wù)。此外，一個(gè)完整的智能交通系統(tǒng)還必須配置智能交通信息中心、管理中心、智能交通基礎(chǔ)設(shè)備等，它能滿足城市交通信息規(guī)范化發(fā)展要求，包含各類信息性質(zhì)、功能及傳送方法，組成相應(yīng)的信息流機(jī)制，對(duì)共享的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理操作。依托大數(shù)據(jù)技術(shù)的相關(guān)功能，這些共享數(shù)據(jù)可以由日益變化的智能交通各數(shù)據(jù)信息提取出來，實(shí)現(xiàn)各地區(qū)、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施綜合處理，將歷史數(shù)據(jù)遷移至大數(shù)據(jù)平臺(tái)下，還要保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性及各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系可以理解。同時(shí)，可依據(jù)各模塊不同需求及相關(guān)關(guān)系為客戶提供各種數(shù)據(jù)信息服務(wù)，組織內(nèi)部存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)直接輸出來，其他子系統(tǒng)保存相關(guān)數(shù)據(jù)從信息共享平臺(tái)提供一系列的查詢功能。此外，大數(shù)據(jù)平臺(tái)可以及時(shí)統(tǒng)計(jì)并輸出道路網(wǎng)絡(luò)的擁堵、事故情況，并能歸納為利于用戶決策的有用信息，例如：利用大數(shù)據(jù)分析，某個(gè)路口闖紅燈數(shù)量明顯少于平時(shí)，出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)可以設(shè)置報(bào)警規(guī)則，提醒出現(xiàn)異常信息[2]。維護(hù)者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)道路智能交通設(shè)施實(shí)施排查操作，判定是否存在設(shè)備故障。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)直觀展現(xiàn)道路不均指數(shù)，提供最佳的信號(hào)機(jī)配時(shí)/相位方案，便于決策人員制定科學(xué)的決策。

3.2道路網(wǎng)延遲指數(shù)分析

依托大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)各個(gè)路口/路段歷史流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)一步分析路網(wǎng)的延遲指數(shù)。智能交通延遲指數(shù)求解方法是實(shí)際通過旅行時(shí)間與自由流通旅行時(shí)間相減，若所得數(shù)值為負(fù)數(shù)，則設(shè)定為0，表明并未發(fā)生延遲，并把這些數(shù)據(jù)映射至[0，10]數(shù)據(jù)區(qū)間之內(nèi)。如果智能交通延遲指數(shù)較大，說明這個(gè)地點(diǎn)的擁堵情況更嚴(yán)重。左側(cè)向使用者展現(xiàn)設(shè)定日期、特點(diǎn)等交通延遲指數(shù)改變情況，來回移動(dòng)水平滾動(dòng)條，能夠及時(shí)查看不同時(shí)間段的延遲數(shù)據(jù)。左側(cè)展現(xiàn)路口、道路等級(jí)、行政區(qū)劃等各維度下相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的延遲指數(shù)和排名情況。通過綜合分析道路延遲指數(shù)，能夠?yàn)闆Q策人員提供新建道路規(guī)劃等決策提供支持。

3.3道路路口組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

篇（5）

中國(guó)分類號(hào)：TP311?1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10053824（2013）03003004

0引言

物聯(lián)網(wǎng)（internet of things， IoT）是指將各種信息感知設(shè)備及系統(tǒng)通過接入網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的巨大的智能網(wǎng)絡(luò)[12]。物聯(lián)網(wǎng)作為一次技術(shù)革命，代表了通信技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的未來，被稱作繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮[3]，受到了世界各國(guó)政府和科研機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注[4]。

作為物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術(shù)之一[5]，信息處理軟件直接影響著物聯(lián)網(wǎng)的用戶體驗(yàn)及其進(jìn)一步發(fā)展[67]。但是已有的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件的功能較為單一，可擴(kuò)展性不足，應(yīng)用領(lǐng)域受限。為了改善物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件的功能性和擴(kuò)展性，為用戶提供快速、高效的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)管控方案，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種模塊化的多功能的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件。該軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，以VC++ 6.0作為主控模塊實(shí)現(xiàn)環(huán)境，便于在Windows系統(tǒng)環(huán)境下方便地使用本軟件；服務(wù)器采用Apache Tomcat 6.0搭建；數(shù)據(jù)庫(kù)模塊基于MySQL 6.0實(shí)現(xiàn)，以保證軟件的易擴(kuò)展性和穩(wěn)定性；拓?fù)滹@示模塊采用Flex和flash player ActivX 10.0進(jìn)行開發(fā)，以改善用戶體驗(yàn)。

1軟件的總體設(shè)計(jì)

1.1主要功能

本軟件旨在為用戶提供一套快速、高效的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與管控方案，其主要功能包括以下幾個(gè)方面。

1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解析和處理功能：軟件可對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)議解析、分析、處理和存儲(chǔ)等操作，并同相鄰網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能：軟件可通過數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫操作，將網(wǎng)絡(luò)重要?dú)v史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可進(jìn)行讀取等操作，為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理人員提供便利。

3）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示功能：軟件采用FLEX技術(shù)繪制目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⑼ㄟ^定時(shí)發(fā)送拓?fù)鋽?shù)據(jù)請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)圖的實(shí)時(shí)更新，提供了優(yōu)越的用戶體驗(yàn)。

4）網(wǎng)絡(luò)信息查詢和控制功能：本軟件集成了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息的顯示、查詢能力，用戶可對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行針對(duì)性的查詢；同時(shí)，提供網(wǎng)絡(luò)屬性調(diào)整和節(jié)點(diǎn)控制功能，用戶可根據(jù)實(shí)際需要修改網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參數(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。

1.2軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)

本軟件系統(tǒng)運(yùn)行于C/S架構(gòu)的服務(wù)器平臺(tái)上，作為遠(yuǎn)端服務(wù)器控制軟件完成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽與數(shù)據(jù)包接收、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析處理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)顯示以及節(jié)點(diǎn)信息查詢與控制等物聯(lián)網(wǎng)管控工作。系統(tǒng)總體組織架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1軟件總體架構(gòu)圖軟件功能模塊主要由6個(gè)部分組成，分別是網(wǎng)絡(luò)通信模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、拓?fù)滹@示模塊、信息查詢模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)交互模塊，如圖2所示。其中，網(wǎng)絡(luò)通信模塊完成底層的網(wǎng)絡(luò)通信工作；參數(shù)設(shè)置模塊接收并設(shè)定用戶輸入的軟件工作基本參數(shù)；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的解析、判別和數(shù)據(jù)分類處理工作；拓?fù)滹@示模塊負(fù)責(zé)為用戶提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)簡(jiǎn)要信息的顯示；信息查詢模塊為用戶提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)詳細(xì)屬性的查詢和節(jié)點(diǎn)控制；數(shù)據(jù)庫(kù)模塊負(fù)責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢等工作。

圖2軟件系統(tǒng)功能模塊1.3軟件系統(tǒng)工作流程

本軟件功能模塊間的數(shù)據(jù)流關(guān)系如圖3所示。各模塊間通過相應(yīng)接口完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的上傳、分析與處理和控制命令的下發(fā)操作。首先，軟件接收來自網(wǎng)絡(luò)的各類型數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分類與解析。隨后，軟件將數(shù)據(jù)處理結(jié)果通過數(shù)據(jù)庫(kù)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，拓?fù)滹@示模塊和信息查詢模塊分別通過查詢/更新數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息顯示和用戶控制指令的下發(fā)操作。數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊掃描數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)表項(xiàng)，提取控制信息后通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊下發(fā)至目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。

圖3軟件工作流程圖2主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)

2.1網(wǎng)絡(luò)通信功能模塊

網(wǎng)絡(luò)通信模塊是本軟件的底層數(shù)據(jù)通信模塊，該模塊采用完成端口模型（I/O completion port， IOCP）作為本軟件的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)引擎，由于IOCP規(guī)定了并行線程的數(shù)量，并使用線程池對(duì)線程進(jìn)行管理，從而避免了反復(fù)創(chuàng)建線程和線程調(diào)度的開銷，提高了本軟件的并行處理能力。該模塊通過構(gòu)造完成端口模型類（IOCPModeSvr），使用CreatIOCompletionPort（）函數(shù)創(chuàng)建完成端口對(duì)象；構(gòu)造ListenProc（）函數(shù)監(jiān)聽來自物聯(lián)網(wǎng)感知層網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的連接請(qǐng)求；使用bool CIOCPModeSvr：：SendMsg（）函數(shù)響應(yīng)上層控制命令的下發(fā)要求，向客戶端發(fā)送控制命令幀。

2.2數(shù)據(jù)分析與處理功能模塊

數(shù)據(jù)處理模塊是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件的關(guān)鍵組成模塊之一。該模塊接收來自底層網(wǎng)絡(luò)模塊的數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行分類、分析、處理及重構(gòu)等操作，為上層數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定數(shù)據(jù)預(yù)處理基礎(chǔ)。通過創(chuàng)建DataProc類實(shí)現(xiàn)該模塊，具體包括：

1）通過內(nèi)聯(lián)函數(shù)checkType（）快速解析由底層網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)幀的協(xié)議類型與數(shù)據(jù)類型；

2）構(gòu)造getInt（）、getRangeString（）等函數(shù)完成數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)進(jìn)制與格式轉(zhuǎn)換；

3）使用ProcessRecvData（）函數(shù)分析數(shù)據(jù)幀，重構(gòu)出信息處理所需數(shù)據(jù)；

4）完成相應(yīng)數(shù)據(jù)處理功能，主要包括數(shù)據(jù)聚類、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)范圍判斷、數(shù)據(jù)異常的處理、反饋數(shù)據(jù)幀的構(gòu)造。

2.3參數(shù)設(shè)置模塊

參數(shù)設(shè)置模塊是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件的系統(tǒng)參數(shù)初始化模塊，該模塊讀取用戶設(shè)置的軟件運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)行參數(shù)初始化。該模塊響應(yīng)用戶參數(shù)設(shè)置操作，讀取參數(shù)并判斷參數(shù)是否有效。若參數(shù)設(shè)置有效，則對(duì)軟件相應(yīng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改，同時(shí)顯示軟件當(dāng)前連接狀態(tài)，界面實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

圖4參數(shù)設(shè)置界面

2.4數(shù)據(jù)庫(kù)與Web服務(wù)器

本軟件采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的存放，其中已經(jīng)直接保存了經(jīng)由數(shù)據(jù)分析與處理模塊上傳的全部數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)表包括：表node_topu_stat，用以存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)所有原始拓?fù)湫畔ⅲ槐韓ode_info_stat，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上傳的狀態(tài)信息；表control_stat，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)用戶的查詢和控制指令。由于上層的拓?fù)湔故灸K所需要的是最新的數(shù)據(jù)信息，因而需要Web服務(wù)器模塊將冗余的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，為拓?fù)滹@示模塊提供無冗余的信息，以實(shí)現(xiàn)基于拓?fù)鋱D的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。首先，通過對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各分類表加入觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的初步提取。其次，在本模塊中，數(shù)據(jù)處理模塊所生成的最新數(shù)據(jù)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為能夠表示拓?fù)鋱D的XML文件，即將節(jié)點(diǎn)所上傳的鄰居表轉(zhuǎn)換為節(jié)點(diǎn)與邊的關(guān)系。本系統(tǒng)中使用了Web服務(wù)器所能支持的JSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)生成轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的功能，拓?fù)淇刂颇K直接訪問該頁(yè)面的地址，即可實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的獲取，如圖5所示。

圖5數(shù)據(jù)庫(kù)與Web服務(wù)器2.5拓?fù)滹@示模塊

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示模塊是與用戶進(jìn)行交互的主要模塊，用戶通過點(diǎn)擊“網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹痹L問拓?fù)湔故灸K。該模塊通過定時(shí)向Web服務(wù)器數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)起拓?fù)鋽?shù)據(jù)請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)時(shí)更新。通過向數(shù)據(jù)處理模塊獲取拓?fù)鋁ML數(shù)據(jù)，圖形界面將其轉(zhuǎn)化為拓?fù)鋱D中的“節(jié)點(diǎn)”與“邊”的實(shí)際圖形對(duì)象，并將其他附加數(shù)據(jù)作為標(biāo)簽保存在給節(jié)點(diǎn)，方便用戶查看。模塊工作流程及實(shí)現(xiàn)界面分別如圖6和圖7所示。

圖6拓?fù)滹@示模塊圖7拓?fù)滹@示界面2.6信息查詢與控制

本模塊中的查詢控制功能是指對(duì)物聯(lián)網(wǎng)可控節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令。查詢控制指令與拓?fù)鋽?shù)據(jù)一樣，需要經(jīng)過數(shù)據(jù)庫(kù)作為中轉(zhuǎn)，整個(gè)中轉(zhuǎn)回傳的代碼構(gòu)成了控制模塊。控制指令需要根據(jù)實(shí)現(xiàn)指定的通信協(xié)議發(fā)送。在控制指令的收集窗口中，用戶可以進(jìn)行相應(yīng)的選擇，控制模塊負(fù)責(zé)將用戶在窗體中的選擇輸出至與數(shù)據(jù)庫(kù)相連的JSP頁(yè)面，并由JSP頁(yè)面將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。網(wǎng)關(guān)通過定期與服務(wù)器通信獲得最新的操作指令，將其轉(zhuǎn)換為控制指令最終發(fā)送至物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)界面如圖8所示。

3結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種多功能物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析與處理軟件。該軟件通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽、數(shù)據(jù)分析處理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)滹@示以及節(jié)點(diǎn)信息查詢與控制等功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的有效處理。通過將該軟件移植于實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境，驗(yàn)證了該軟件能夠快速、高效地處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，且易于擴(kuò)展，為多模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)條件下的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用平臺(tái)構(gòu)建提供了新的思路。

圖8信息查詢與控制界面

參考文獻(xiàn)：

[1]孫其博，劉杰，黎.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（3）：19.

[2]International Telecommunication Union. Internet reports 2005： the Internet of Things [R]. Geneva： ITU， 2005.

[3]劉強(qiáng)，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)， 2010， 37（6）：110.

[4]劉云浩. 從普適計(jì)算、CPS到物聯(lián)網(wǎng)：下一代互聯(lián)網(wǎng)的視界[J]. 中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)通訊， 2009， 5（12）：6669.

篇（6）

1 背景

油液檢測(cè)技術(shù)是目前風(fēng)電行業(yè)采用的重要監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)之一。油液檢測(cè)的方法很多，如：光譜油料分析法、紅外光譜分析法、顆粒計(jì)數(shù)法、油品理化分析法等。通過分析被監(jiān)測(cè)機(jī)組所使用的油液的性能變化和攜帶的磨損微粒的情況，可獲得機(jī)組的和磨損狀態(tài)的信息，評(píng)價(jià)機(jī)組的工況和故障預(yù)警，并確定故障原因、類型以及需要采用的維修管理策略。

新疆風(fēng)能研究所油品檢測(cè)分析實(shí)驗(yàn)室于2008年成立。實(shí)驗(yàn)室以油品檢測(cè)分析業(yè)務(wù)為主，并擁有先進(jìn)的油液分析實(shí)驗(yàn)儀器，如艾默生CSI5200油液分析儀、美國(guó)熱電MOAⅡ元素光譜分析儀等，總投資近兩百萬(wàn)元。2008年至今為新疆風(fēng)能公司檢測(cè)3種機(jī)型23臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的80余組齒輪箱油樣。目前一個(gè)油樣完成一次完整的油液分析后，不同設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的種類不一，有文本、圖片、數(shù)據(jù)庫(kù)等，這些數(shù)據(jù)目前分散、雜亂，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和整合，并集中導(dǎo)入到一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理和分析，目前一些油液分析設(shè)備自帶的軟件主要是列出檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，還不能滿足自動(dòng)制作專業(yè)檢測(cè)報(bào)告，作出分析結(jié)論的要求。這就需要研發(fā)一套系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集并導(dǎo)入油液檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，并科學(xué)管理油液檢測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的要求，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，最終作出專業(yè)、權(quán)威的檢測(cè)報(bào)告。

目前新疆還沒有這樣一個(gè)風(fēng)機(jī)油液檢測(cè)數(shù)據(jù)分析和管理的平臺(tái)系統(tǒng)，因此設(shè)計(jì)建立這樣一個(gè)系統(tǒng)有利于作為中國(guó)風(fēng)電發(fā)祥地的新疆更好的做好風(fēng)電技術(shù)服務(wù)工作，有效的為新疆的各大風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)做好科學(xué)、快捷、專業(yè)的技術(shù)支撐。

2 系統(tǒng)構(gòu)成及主要功能

該系統(tǒng)軟件主要由數(shù)據(jù)采集導(dǎo)入模塊，數(shù)據(jù)管理模塊，檢測(cè)報(bào)告設(shè)置模塊，分析模塊，參數(shù)設(shè)置模塊，報(bào)告輸出模塊等構(gòu)成，系統(tǒng)硬件主要由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備等構(gòu)成。

數(shù)據(jù)采集導(dǎo)入模塊負(fù)責(zé)將各類油液分析設(shè)備檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集或通過導(dǎo)入方式輸入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，我們可以通過數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的手工錄入、編輯、刪除、查詢管理，通過報(bào)告設(shè)置模塊我們可以設(shè)置檢測(cè)報(bào)告的模式，分析模塊通過分析原始數(shù)據(jù)最終得出分析報(bào)告，其中用于分析和處理的參數(shù)在參數(shù)設(shè)置模塊中進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置，油液檢測(cè)報(bào)告由報(bào)告輸出模塊進(jìn)行文件導(dǎo)出和打印輸出，該報(bào)告經(jīng)過油品檢測(cè)分析實(shí)驗(yàn)室簽字蓋章后形成權(quán)威的檢測(cè)報(bào)告，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以通過WEB應(yīng)用服務(wù)器到公用網(wǎng)絡(luò)中去，用戶可隨時(shí)在任意一個(gè)地點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)可以訪問該系統(tǒng)，查詢獲取油液檢測(cè)信息，并獲得檢測(cè)報(bào)告結(jié)果。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和部署

本系統(tǒng)硬件主要有：tplink無線路由，Dell應(yīng)用服務(wù)器，檢測(cè)計(jì)算機(jī)，MOXA NP-5230串口服務(wù)器，PKTH300A-ACZ1溫濕度變送器等，變送器和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)之間采用MODBUS通訊協(xié)議，并轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行無線通信。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)和服務(wù)器之間主要采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行連接。軟件主要采用自主開發(fā)的平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)本還提供基于SOAP、WSDL、UDDI協(xié)議的Web Service服務(wù)。

本系統(tǒng)建成后，希望實(shí)現(xiàn)以下油液檢測(cè)基本流程：

⑴在網(wǎng)頁(yè)客戶端登記委托單+多個(gè)樣品（不同用戶權(quán)限不同）。

⑵樣品入庫(kù)（主要信息有：待檢庫(kù)，已檢庫(kù)，記錄人員、時(shí)間，檢測(cè)量），出庫(kù)（人員，時(shí)間，檢測(cè)量）。

⑶啟動(dòng)CSI、MOAII設(shè)備進(jìn)行樣品檢測(cè)。

⑷獲取當(dāng)前檢測(cè)數(shù)據(jù)

⑸查找選擇委托單，填寫樣品編號(hào)，保存檢測(cè)數(shù)據(jù)

⑹樣品是否檢測(cè)完，未完繼續(xù)4，已完繼續(xù)

⑺完成檢測(cè)。

⑻剩余樣品入庫(kù)（樣品，原始記錄）

⑼出具檢測(cè)原始記錄單

⑽出具檢測(cè)報(bào)告單

本系統(tǒng)可以自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告，所做報(bào)告能根據(jù)表1進(jìn)行報(bào)警標(biāo)識(shí)。

4 展望

篇（7）

中圖分類號(hào)：TS941 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

The Influence of Industry Big Data Analysis on New Models of Design Thinking

Abstract： Based on discussing big data analyzing technology as well as enterprise case studies and tracking surveys， the paper states that such data analyzing technology will facilitate the generation of new models of design thinking， which will more rely on Internet technology， and systematically reorganize complicated resources and information into data that can be further used as an important guidance for new product design. These data will help enterprises realize cooperation of various participants， information sharing and tier management in the process of product design and R&D and improve the efficiency and benefits of their design and R&D system.

Key words： data analysis； design thinking； market positioning； precision marketing

在全球服裝紡織業(yè)格局中，中國(guó)還處于起步探索階段，缺少真正有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的自主設(shè)計(jì)品牌。企業(yè)們普遍缺乏高效務(wù)實(shí)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，成為了我國(guó)服裝紡織行業(yè)的發(fā)展短板。面對(duì)國(guó)際品牌的激烈競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)們需要建立自己的新型設(shè)計(jì)思維模式。更加適應(yīng)市場(chǎng)需求的新設(shè)計(jì)思維將是一套有理有據(jù)、高效靈敏的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與管理系統(tǒng)，這將有助于企業(yè)們更超前的把握市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)，更精準(zhǔn)的分析產(chǎn)品的優(yōu)劣勢(shì)，更合理的籌劃銷售策略，更敏銳的找到未來商業(yè)機(jī)會(huì)從而打造企業(yè)及品牌的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

目前在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的服裝產(chǎn)業(yè)中，類似的研究已經(jīng)進(jìn)行到了比較成熟的階段，如法國(guó)的Lectra（力克）公司，通過將其CAD/CAM 、三維技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，進(jìn)行最優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸，可以滿足企業(yè)在整個(gè)生產(chǎn)過程中從服裝系列設(shè)計(jì)到視覺化銷售的所有環(huán)節(jié)的需求。力克公司的發(fā)展資料為本文的研究提供了非常有價(jià)值的可參考實(shí)例。

1 針對(duì)服裝紡織產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的研究

服裝紡織產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析的專業(yè)服裝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理輔助工具。該分析技術(shù)采用的是個(gè)性化分布式數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過對(duì)互聯(lián)網(wǎng)海量真實(shí)的服裝銷售數(shù)據(jù)的分析，監(jiān)控并分析網(wǎng)站，采用JAVA語(yǔ)言對(duì)網(wǎng)站中各種內(nèi)容信息進(jìn)行智能化的分析和挖掘，多維度、全方位對(duì)服裝屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，可甄別出不同時(shí)間段、不同地域、不同年齡層次、不同性別甚至不同消費(fèi)習(xí)慣的服裝購(gòu)買者對(duì)服裝顏色、款式、面料、尺寸等屬性的偏好，并形成直觀易懂的可視化報(bào)表，從而對(duì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理者形成指導(dǎo)，更加方便直接的形成“設(shè)計(jì)指導(dǎo)書”或者“生產(chǎn)指導(dǎo)書”。能夠使產(chǎn)品更加符合品牌特征和市場(chǎng)需求，極大地提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率，減少成本與避免試錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。

在數(shù)據(jù)分析技術(shù)的層面上，它是基于html的個(gè)性化分布式數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)。核心內(nèi)容是監(jiān)控并分析網(wǎng)站，生成Excel表格形式的報(bào)表，報(bào)表包含關(guān)鍵詞和網(wǎng)站的鏈接地址。這種分析為采用Java語(yǔ)言對(duì)網(wǎng)站中的各種內(nèi)容信息進(jìn)行智能化的分析與挖掘。相當(dāng)于目標(biāo)網(wǎng)站名單讀取模塊，采用Excel表格存儲(chǔ)目標(biāo)網(wǎng)站列表和關(guān)鍵詞，并且用Java語(yǔ)言讀取信息，并利用web界面即時(shí)呈現(xiàn)監(jiān)控結(jié)果。

2 服裝紡織產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)思維影響的實(shí)例研究

參與本次研究項(xiàng)目的北京相與文化發(fā)展有限公司，是一家由中法意等多國(guó)設(shè)計(jì)師和業(yè)內(nèi)人士組成的專業(yè)服裝紡織品品牌孵化和設(shè)計(jì)營(yíng)銷整合機(jī)構(gòu)。

2014年公司開始進(jìn)行自主開發(fā)和使用基于互聯(lián)網(wǎng)的服裝設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，如圖 1 所示，針對(duì)某款產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，將對(duì)設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生重要的引導(dǎo)作用。設(shè)計(jì)師們會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果來判斷設(shè)計(jì)思路是否合理，改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中過于強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)師主觀感受的不穩(wěn)定性，將基于互聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)經(jīng)過精準(zhǔn)的篩選和整理，生成直觀可視化的數(shù)據(jù)報(bào)表，并且形成多點(diǎn)共享和分級(jí)管理的平臺(tái)化工具，將設(shè)計(jì)研發(fā)流程模塊化，迅速找到針對(duì)市場(chǎng)切實(shí)有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)賣點(diǎn)和營(yíng)銷方式，可以極大地提高服裝設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)管理者的工作效率，降低了設(shè)計(jì)研發(fā)成本并有效減少了企業(yè)在新品設(shè)計(jì)研發(fā)方面的試錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)。

為了調(diào)研資料的充分性和客觀性，本論文還調(diào)研了參與10家生產(chǎn)銷售與男士T恤相關(guān)的服裝企業(yè)。在男士T恤這個(gè)產(chǎn)品品類的設(shè)計(jì)開發(fā)之前，這些企業(yè)想去了解該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)方向的需求集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，如基礎(chǔ)風(fēng)格、花型圖案、面料材質(zhì)、款式細(xì)節(jié)和服飾工藝等；并且在這幾個(gè)需求里面，關(guān)于花型圖案的調(diào)研量最大，這個(gè)環(huán)節(jié)也就成為了企業(yè)們最為關(guān)注的問題所在，另外占比量22%位居其次的款式細(xì)節(jié)，也成了男士T恤的另一個(gè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)。以上調(diào)研的數(shù)據(jù)比例圖示（圖2），充分證明了企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)方向的設(shè)定，是有著比較明晰準(zhǔn)確的需要點(diǎn)的，占比29%的企業(yè)都認(rèn)為要將花型圖案作為男士T恤的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。如果通過產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，能比較清楚地告知這些企業(yè)，在服裝設(shè)計(jì)研發(fā)的時(shí)候，是否要優(yōu)先關(guān)注哪些方面以及如何把握這些方面的設(shè)計(jì)工作，這無疑對(duì)企業(yè)把控產(chǎn)品與市場(chǎng)需求的貼合度方面是有重要幫助的。

3 產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)新型設(shè)計(jì)思維模式的影響

“積累、效率、協(xié)作、降本”―― 代表著新型設(shè)計(jì)思維模式核心要素的，將給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)思維帶來全新突破，將有力地幫助中國(guó)數(shù)以萬(wàn)家企業(yè)將設(shè)計(jì)真正轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力并最終打造核心競(jìng)爭(zhēng)能力，完善品牌體系并全面提升品牌價(jià)值。

將與產(chǎn)品相關(guān)的市場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集整理和分析，在互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的幫助下，找到對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)最具有參考價(jià)值的類比信息，不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的主觀化和分散化，新一代的設(shè)計(jì)思維模式需要將資源和信息模塊化，形成支持系統(tǒng)；從而在企業(yè)的整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)流程中實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)協(xié)作、信息共享和分級(jí)管理，極大地提高了流程的效率，降低了錯(cuò)誤判斷市場(chǎng)導(dǎo)向帶來的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了設(shè)計(jì)開發(fā)的時(shí)間和成本，同時(shí)新型設(shè)計(jì)思維模式又會(huì)強(qiáng)化對(duì)于流程中每個(gè)環(huán)節(jié)的工作指標(biāo)的評(píng)估，從而達(dá)成有效良性的管理機(jī)制。

篇（8）

關(guān)鍵詞： Excel軟件；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)管理；金屬電子逸出功

Key words： Excel software；data processing；data management；metal electric work function

中圖分類號(hào)：TP274；O4—39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—4311（2012）27—0216—03

0 引言

在物理實(shí)驗(yàn)尤其是近代物理實(shí)驗(yàn)以及科學(xué)研究中，經(jīng)常產(chǎn)生大量測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過記錄、整理、計(jì)算、繪圖、分析等大量復(fù)雜繁瑣的數(shù)據(jù)處理后，方能給出科學(xué)結(jié)論。傳統(tǒng)方法往往是手工處理大量數(shù)據(jù)，最終僅在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)繪圖。因此效率低，易出錯(cuò)，誤差大，甚至影響結(jié)論的準(zhǔn)確性。

隨著計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)分析處理的軟件實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用也逐漸成為每個(gè)科研工作者必須掌握的一門技術(shù)。常見的數(shù)據(jù)處理軟件如Origin、MATLAB、SPSS等功能強(qiáng)大，專業(yè)性強(qiáng)，對(duì)使用者有較高要求，而Excel直觀易學(xué)，使用方便，數(shù)據(jù)處理過程簡(jiǎn)單，無需精通計(jì)算機(jī)編程，因此成為處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的首選工具。

Excel集數(shù)據(jù)表格、圖表和數(shù)據(jù)庫(kù)三大基本結(jié)構(gòu)功能于一身，還提供了大量函數(shù)，用戶可通過這些函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理、線性分析等工作[1—3]。并能很方便地將數(shù)據(jù)處理過程的基本單元制成電子模板，使用時(shí)只要調(diào)出相應(yīng)的模板，輸入原始數(shù)據(jù)，激活相應(yīng)的功能按鈕，就能得到實(shí)驗(yàn)作圖要求的各項(xiàng)參數(shù)。

1 電子逸出功的測(cè)量原理簡(jiǎn)介

由費(fèi)米—狄拉克能量分布公式可得到熱電子發(fā)射的里查遜—熱西曼公式[4] I=AST2exp（—■）（1）

式中I是加速電壓為零時(shí)熱電子發(fā)射電流，稱零場(chǎng)電流。A與陰極材料有關(guān)，S為陰極有效發(fā)射面積，T為發(fā)射熱電子的陰極絕對(duì)溫度（該溫度與加熱電流對(duì)應(yīng)關(guān)系可查表）。實(shí)際測(cè)量中采用理查遜直線法避開A、S測(cè)量，將（1）式兩邊除以T2，再取對(duì)數(shù)得

1g■=1gAS—■=1gAS—5.04×103？漬■（2）

可見，1g■與■成線性關(guān)系，由斜率即可求出該金屬的逸出電位？漬或逸出功e？漬。

由于肖特基效應(yīng)，零場(chǎng)電流I與陰極發(fā)射電流Ia、加速電壓Ua有

1gIa=1gI+■■■（3）

式中Ia是加速電壓Ua為時(shí)陰極發(fā)射電流，r1和r2分別是陰極和陽(yáng)極半徑。幾何尺寸一定的管子，陰極溫度T一定時(shí)，1gIa與■成線性關(guān)系，截距為1gI。

實(shí)驗(yàn)一般在7個(gè)不同溫度值采集49組電壓和電流值，根據(jù)公式（3）進(jìn)行7次直線擬合，采用直線外延法分別找出7個(gè)溫度對(duì)應(yīng)的零場(chǎng)電流對(duì)數(shù)1gI，之后再根據(jù)公式（2）進(jìn)行1g■～■直線擬合，找出該直線斜率，進(jìn)而求出該金屬的逸出功e？漬。計(jì)算公式繁瑣，圖表較多，數(shù)據(jù)處理困難。

2 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄管理和分析處理。使用者僅需錄入測(cè)量數(shù)據(jù)并保存，系統(tǒng)便自動(dòng)生成處理結(jié)果以及相關(guān)圖表。保存后可獲得原始測(cè)量數(shù)據(jù)備份，避免隨意篡改偽造測(cè)量數(shù)據(jù)；同時(shí)，又可形成一個(gè)數(shù)據(jù)信息庫(kù)，為使用者查詢測(cè)量數(shù)據(jù)提供便利。

基于以上構(gòu)思，數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)處理作為兩個(gè)獨(dú)立且關(guān)聯(lián)的模塊，分別出現(xiàn)在兩個(gè)工作表中。數(shù)據(jù)錄入模塊將個(gè)人信息和測(cè)量數(shù)據(jù)輸入電腦，除必要輸入欄目，使用者沒有權(quán)限更改其他選項(xiàng)。處理分析模塊的數(shù)據(jù)來自于對(duì)管理模塊的鏈接，包括數(shù)據(jù)處理的中間過程和最終處理結(jié)果，為了便于管理還應(yīng)包含使用者的基本信息。流程如圖1。

3 基于Excel實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的錄入和管理

本測(cè)量采用西安超凡光電設(shè)備有限公司W(wǎng)H—I型金屬鎢電子逸出功測(cè)量?jī)x完成。

打開Excel，創(chuàng)建新工作表，該工作表作為數(shù)據(jù)記錄用表，命名為“原始數(shù)據(jù)”。根據(jù)測(cè)量原理和要求，該工作表由基本信息、數(shù)據(jù)記錄、溫度對(duì)照表三個(gè)部分組成，如圖2。

此工作表A1—H3為使用者基本信息，其中G2單元格輸入的內(nèi)容為“=TODAY（）”，可獲取當(dāng)前系統(tǒng)日期。A6—H12為數(shù)據(jù)Ia、Ua記錄欄。A14—H17為“加熱電流If與鎢絲真實(shí)溫度對(duì)照表”，數(shù)據(jù)處理過程中需查此表獲得陰極燈絲溫度。

篇（9）

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）03-0016-03

Design and Implementation of Energy Saving Potential Data Analysis System for Iron and Steel Enterprises Based on Hadoop

WANG Cheng-hui， WANG Jian， DAI Yi-ru

（CIMS Research Center，Tongji University， Shanghai 201804， China）

Abstract： In order to improve the level of energy consumption of iron and steel enterprises， put forward a kind of energy saving potential of big data analysis based on Hadoop system construction method， and application of the system， an example proves that the method analysis in the energy saving potential of the iron and steel enterprise， has the characteristics of convenient operation and easy popularization.

Key words： energy saving potential； big data analysis； Hadoop

我國(guó)做為能耗大國(guó)，能源消耗量十分巨大，然而，能源利用率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，這個(gè)問題嚴(yán)重制約了國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)。鋼鐵企業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，提高鋼鐵企業(yè)的能耗水平，對(duì)我國(guó)建設(shè)“資源節(jié)約型”國(guó)家戰(zhàn)略部署具有重大意義。然而，我國(guó)鋼鐵企業(yè)的能耗水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然存在著十分巨大的差距。面向我國(guó)鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排發(fā)展目標(biāo)，針對(duì)其生產(chǎn)過程中的高能耗、高排放的運(yùn)行特點(diǎn)，不斷挖掘自身的節(jié)能潛力，在保證鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下減少能源的消耗量，提高企I的能耗水平。加熱爐是鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)能耗設(shè)備，是軋鋼生產(chǎn)的主要耗能設(shè)備，其能耗占軋鋼工序能耗的60%―70%，因此，提高加熱爐的能耗水平對(duì)鋼鐵企業(yè)節(jié)能起到至關(guān)重要的作用。本文通過分析鋼鐵企業(yè)加熱爐生產(chǎn)過程產(chǎn)生的海量能耗數(shù)據(jù)，利用本體建模技術(shù)構(gòu)建鋼鐵企業(yè)加熱爐本體模型，并將本體模型與加熱爐能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)映射，利用比較流行的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，構(gòu)建加熱爐生產(chǎn)能耗模型，從中挖掘出加熱爐能耗規(guī)律，進(jìn)而分析出加熱爐的節(jié)能潛力所在，并給出加熱爐生產(chǎn)過程中的最佳工況參數(shù)去填補(bǔ)這部分的節(jié)能潛力。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路可以概括為：首先進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，然后將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，接著對(duì)處理后的高品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，最后挖掘出數(shù)據(jù)背后隱藏的價(jià)值找出節(jié)能潛力所在，并找出最佳工況參數(shù)彌補(bǔ)這部分節(jié)能潛力所在。具體由以下六部分組成。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

數(shù)據(jù)采集負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從業(yè)務(wù)系統(tǒng)采集到大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集工作本身不在Hadoop分析平臺(tái)中，但是在整個(gè)分析系統(tǒng)中起著重要的作用，起著橋梁作用，連接業(yè)務(wù)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)，將業(yè)務(wù)系統(tǒng)與分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了解耦。企業(yè)由于生產(chǎn)管理的需要對(duì)于有些數(shù)據(jù)甚至只有紙質(zhì)記錄，因此第一步需要將這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，將這些紙質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行電子化。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是為分析系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。

1.2 分布式存儲(chǔ)

分布式文件系統(tǒng)（The Hadoop Distributed File System，HDFS）是一個(gè)運(yùn)行在普通的組件集群上的分布式文件系統(tǒng)，它是HADOOP框架主要的存儲(chǔ)系統(tǒng)。由于HADOOP具有高數(shù)據(jù)吞吐量、高度容錯(cuò)的特性，因此使得其具有很高的效能。HDFS還為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了包括API以及各種操作命令等多種訪問接口。使用HDFS，我們可以為海量的原始數(shù)據(jù)集提供存儲(chǔ)空間，對(duì)臨時(shí)文件進(jìn)行存儲(chǔ)，為數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析提供輸入數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以將分析輸出的數(shù)據(jù)存入到HDFS中。HDFS采用master/slave架構(gòu)。通常情況下，一個(gè)名稱節(jié)點(diǎn)NameNodes和若干個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)DataNodes便可構(gòu)成一個(gè)HDFS數(shù)據(jù)集群。Namenode是一個(gè)中心服務(wù)器，負(fù)責(zé)管理文件系統(tǒng)的名字空間（namespace）以及客戶端對(duì)文件的訪問。在HDFS集群中，每一個(gè)文件都會(huì)被劃分為一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)塊（blocks）分別保存在不同的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)DataNode中。集群中的Datanode主要負(fù)責(zé)管理它所在節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)。HDFS將文件系統(tǒng)的名字空間暴露給用戶，用戶可以以文件的形式在上面存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

大數(shù)據(jù)分析本身就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中，分析出隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和價(jià)值。因此，需要對(duì)這些有噪聲的、不一致的數(shù)據(jù)源，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理操作。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是為分析系統(tǒng)提供高品質(zhì)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)抽取主要是從原始數(shù)據(jù)中選出與分析目標(biāo)有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)源。如果不能排除無關(guān)的數(shù)據(jù)屬性，既會(huì)增加數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜度，也會(huì)提高數(shù)據(jù)分析的時(shí)間，同時(shí)會(huì)降低數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)清洗主要是解決數(shù)據(jù)的空缺值、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)、孤立數(shù)據(jù)點(diǎn)、數(shù)據(jù)噪聲問題。其中對(duì)數(shù)據(jù)空缺值和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)是進(jìn)行處理是數(shù)據(jù)清洗的重點(diǎn)，而后兩者因?yàn)橛锌赡茉谄渲邪l(fā)現(xiàn)某些特殊的數(shù)據(jù)規(guī)律，因此可以暫時(shí)不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

1.4 本體模型構(gòu)建

本體是概念化的明確的規(guī)范說明。能夠描述類、實(shí)例以及它們的屬性是如何定義、描述和關(guān)聯(lián)的，是對(duì)領(lǐng)域中的概念及概念之間聯(lián)系的顯式描述。詳細(xì)來說，就是要描述一個(gè)領(lǐng)域需要哪些概念，概念由哪些屬性標(biāo)識(shí)，屬性又具有什么約束，概念對(duì)應(yīng)于哪些實(shí)例。并將本體模型與具體數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行映射，為數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源。

1.5 分布式計(jì)算框架

分布式計(jì)算框架是大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的核心功能，分布式計(jì)算可以使用多臺(tái)服務(wù)器同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，可以很大程度提高數(shù)據(jù)分析的效率。基于Hadoop的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要采用的是MapReduce分布式編程模型。該模型簡(jiǎn)單易用，對(duì)于程序員來說在沒有了解其底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的情況下仍能夠?qū)懗鎏幚砗Ａ繑?shù)據(jù)的程序。MapReduce首先通過Map程序?qū)⒑Ａ繑?shù)據(jù)分割成多個(gè)小區(qū)塊，將其分配給大量服務(wù)器進(jìn)行處理；然后將處理結(jié)果交給Reduce，最后Reduce將處理結(jié)果匯總后輸出到客戶端。

1.6 分析結(jié)果展示

分析結(jié)果可視化，主要是給用戶提供一個(gè)友好的、直觀的方式查看分析系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析以后得到的分析結(jié)果。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

加熱爐是鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)能耗設(shè)備，是軋鋼生產(chǎn)的主要耗能設(shè)備，因此提高加熱爐的能耗水平對(duì)鋼鐵行業(yè)節(jié)能具有重要意義。現(xiàn)以某大型鋼鐵企業(yè)步進(jìn)式加熱爐為例進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)用。在軋鋼生產(chǎn)中，必須將鋼坯加熱到一定的溫度，才能對(duì)鋼坯進(jìn)行軋制。對(duì)鋼坯進(jìn)行加熱的設(shè)備就是加熱爐。步進(jìn)式加熱爐是依靠步進(jìn)梁的順序、往復(fù)運(yùn)動(dòng)使得加熱爐鋼坯從爐尾移動(dòng)到出料口，中間經(jīng)過預(yù)熱段、加熱段、均熱段。最終使得鋼坯達(dá)到規(guī)定的溫度后出爐。加熱爐在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，利用HDFS實(shí)現(xiàn)海量的能耗數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，通過本體建模技術(shù)實(shí)現(xiàn)加熱爐本體模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)屬性映射，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源；系統(tǒng)的分析主要是通過在MapReduce分布式分析模型上運(yùn)用線性回歸、遺傳算法等對(duì)Hadoop平臺(tái)篩選出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而挖掘海量數(shù)據(jù)背后隱藏的能耗模型，挖掘加熱爐的節(jié)能潛力，分析加熱爐的最佳工況運(yùn)行參數(shù)，提高加熱爐的能耗水平，構(gòu)建加熱爐大數(shù)據(jù)節(jié)能潛力分析系統(tǒng)。系統(tǒng)主要模塊如下：

1）大數(shù)據(jù)管理：本體模型、大數(shù)據(jù)管理；

2）工藝參數(shù)模型：工藝參數(shù)模型；

3）工藝參數(shù)模型管理：工藝參數(shù)模型管理；

4）工藝優(yōu)化：工藝模型⑹配置、工藝優(yōu)化。

2.1 大數(shù)據(jù)管理

大數(shù)據(jù)管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的接入接口，并對(duì)加熱爐實(shí)現(xiàn)本體建模與數(shù)據(jù)映射，為數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源。

2.2 工藝參數(shù)模型

工藝參數(shù)模型主要是運(yùn)用大數(shù)據(jù)管理模塊提供的一致性的多源數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理的智能分析能力，通過運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，提取出數(shù)據(jù)背后潛在的工藝能耗模型，為面向節(jié)能減排的工藝分析與參數(shù)優(yōu)化提供能耗模型。

2.3 工藝參數(shù)模型管理

工藝參數(shù)模型管理主要是對(duì)已經(jīng)構(gòu)建完成的模型實(shí)現(xiàn)直觀的管理與展示工作。用戶可以根據(jù)需要對(duì)已經(jīng)存在的模型進(jìn)行在線編輯，而且模型編輯完成進(jìn)行保存導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)以后可以為工藝參數(shù)優(yōu)化提供優(yōu)化模型。

2.4 工藝優(yōu)化

實(shí)現(xiàn)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行配置，利用工藝模型參數(shù)配置的參數(shù)范圍與工藝能耗模型模塊構(gòu)建的模型最為輸入，通過使用遺傳算法對(duì)加熱爐運(yùn)行工況參數(shù)進(jìn)行模型尋優(yōu)，從而找出加熱爐面向節(jié)能減排的最佳工況運(yùn)行參數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)在Hadoop平臺(tái)下可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)、管理和查看，為企業(yè)歷史生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)的管理和分析提供方便，利用MapReduce分布式計(jì)算模型，運(yùn)用線性回歸、遺傳算法通過對(duì)生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、優(yōu)化，從而找出數(shù)據(jù)背后隱藏的價(jià)值與節(jié)能潛力所在，輸出最佳工況參數(shù)，彌補(bǔ)這部分節(jié)能潛力。因此，所述方法對(duì)于挖掘鋼鐵行業(yè)節(jié)能潛力并實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值，具有方便操作、易于推廣的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高洪， 楊慶平， 黃震江. 基于Hadoop平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化探討[J]. 信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2013（5）： 27-30.

[2] 菅志剛， 金旭. 數(shù)據(jù)挖掘中數(shù)據(jù)預(yù)處理的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究， 2004（7）： 117-118，157.

[3] 楊軍， 徐鐵軍. 鋼鐵企業(yè)節(jié)能潛力分析[C]// 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)， 冶金循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展論壇論文集. 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)， 2008： 4.

篇（10）

大型供應(yīng)鏈管理服務(wù)商通常具備多條成熟的運(yùn)輸線路以及遍布全國(guó)的貨物倉(cāng)庫(kù)，企業(yè)日益擴(kuò)大的交易規(guī)模和業(yè)務(wù)范圍，各地倉(cāng)儲(chǔ)和物流運(yùn)輸每日可采集豐富的交易、物流、倉(cāng)儲(chǔ)、供應(yīng)商等數(shù)據(jù)，單一的企業(yè)ERP系統(tǒng)只能完成資源管理，對(duì)于海量數(shù)據(jù)的分析和企業(yè)更高要求的數(shù)據(jù)分析能力有限，于是，企業(yè)智慧倉(cāng)儲(chǔ)大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。

本文提出的智慧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)，運(yùn)用了先進(jìn)的RFID技術(shù)、視頻分析技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，不僅解決了分散在各處的倉(cāng)庫(kù)智慧化管理，還可將倉(cāng)庫(kù)和物流各類運(yùn)營(yíng)及管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)同步上傳至大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)和管理信息資源的整合與共享，并依托各類基礎(chǔ)信息庫(kù)，為企業(yè)管理者提供智能決策支持。

1 智慧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)

智慧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)是一個(gè)功能完備的基礎(chǔ)平臺(tái)，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示，分五層結(jié)構(gòu)：感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層。

1.1 感知層

包括RFID讀寫器、激光雷達(dá)、視頻終端、門禁對(duì)講、溫濕度傳感器和警報(bào)器。

1.2 傳輸層

采用有線局域網(wǎng)或WIFI無線通信方式與支撐平臺(tái)連接并傳輸數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)層

包括設(shè)備信息庫(kù)、業(yè)務(wù)信息庫(kù)、監(jiān)控信息庫(kù)和人員信息庫(kù)。

1.4 服務(wù)層

包括RFID中間件、ESB總線和第三方接口等模塊，為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行提供服務(wù)支撐。

1.5 應(yīng)用層

包括倉(cāng)庫(kù)的業(yè)務(wù)管理、安防管理、人員管理、報(bào)表分析和系統(tǒng)管理等功能。

通過智慧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物入庫(kù)、出庫(kù)、移庫(kù)、盤點(diǎn)等基本業(yè)務(wù)的智能化處理，其中，視頻分析技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)的安防管理、人員管理等功能，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉(cāng)庫(kù)的智能化管理，還能夠收集物流和倉(cāng)儲(chǔ)的各個(gè)生產(chǎn)過程和任務(wù)執(zhí)行中產(chǎn)生的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，作為大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)數(shù)據(jù)源的重要組成部分，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能分析提供了基礎(chǔ)。

2 智慧倉(cāng)儲(chǔ)大數(shù)據(jù)應(yīng)用

智慧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)將各地的倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳至企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，進(jìn)行分類和對(duì)分散及重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、匯總、抽取、挖掘、分析形成物流與倉(cāng)儲(chǔ)有價(jià)值的大數(shù)據(jù)，便可應(yīng)用于企業(yè)管控和管理全過程的協(xié)調(diào)、管理、協(xié)同、決策。大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)如下圖所示，分為數(shù)據(jù)源、大數(shù)據(jù)獲取、大數(shù)據(jù)處理、大數(shù)據(jù)服務(wù)四層。

數(shù)據(jù)源層主要實(shí)現(xiàn)采集前端各類感知設(shè)備以及各倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)數(shù)據(jù)。

大數(shù)據(jù)獲取層實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出。

大數(shù)據(jù)處理層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和并行計(jì)算，并統(tǒng)一提供資源的調(diào)度服務(wù)、訪問服務(wù)、管理監(jiān)控服務(wù)和權(quán)限控制服務(wù)等。

大數(shù)據(jù)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸調(diào)度、儲(chǔ)位管理、可追溯管理、精準(zhǔn)營(yíng)銷等各類智慧化應(yīng)用。

2.1 運(yùn)輸調(diào)度

通過大數(shù)據(jù)優(yōu)化任務(wù)發(fā)運(yùn)計(jì)劃，使運(yùn)輸任務(wù)最大程度地銜接起來，達(dá)到整個(gè)運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)任務(wù)協(xié)調(diào)排程，合理組織運(yùn)輸工作和車輛調(diào)配，提高運(yùn)輸調(diào)度水平。

2.2 儲(chǔ)位管理

通過對(duì)產(chǎn)品的進(jìn)出貨數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、分類，深度挖掘不同類別之間的相關(guān)關(guān)系，再配合波次作業(yè)手段，優(yōu)化揀貨單，提高倉(cāng)儲(chǔ)工作效率。

2.3 可追溯管理

借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)智能分析及智慧倉(cāng)儲(chǔ)前端采集信息，建立產(chǎn)品檔案，全面直觀地展示品牌形象，借助供應(yīng)鏈系統(tǒng)與電子商務(wù)交易平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)督產(chǎn)品生產(chǎn)、交易和運(yùn)輸全過程。

2.4 精準(zhǔn)營(yíng)銷

通過收集各個(gè)電子商務(wù)平臺(tái)上同類產(chǎn)品的銷售價(jià)格、數(shù)量、潛力，以及老客戶的個(gè)人資料、交易行為、忠誠(chéng)度等信息，同時(shí)深度挖掘潛在客戶，制定一些優(yōu)惠政策，激發(fā)購(gòu)買的積極性，定向推送產(chǎn)品信息，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)銷。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于大數(shù)據(jù)分析的智慧倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)，適用于擁有多個(gè)分散倉(cāng)庫(kù)的大型企業(yè)，不僅使倉(cāng)庫(kù)管理者能夠及時(shí)掌握倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行情況，更將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到物流領(lǐng)域，對(duì)于建設(shè)智能倉(cāng)儲(chǔ)體系，優(yōu)化物流運(yùn)作流程，提升物流倉(cāng)儲(chǔ)的自動(dòng)化、智能化水平有著積極的推進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]肖建輝.淺談倉(cāng)儲(chǔ)管理[J].物流工程與管理，2010，32（06）：130-132.

[2]張仁彬，李玉民.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)研究[J].物流科技，2011（06）：35-38.