關于數據可視化技術支撐國網公司泛在物聯網建設的研究與應用

石金平 萬向 茍藝

摘? ?要：數據的采集、提取和理解是人類感知和認識世界的基本途徑之一，數據可視化為人類洞察數據內涵、理解數據蘊藏規律提供了重要的手段。數據可視化的作用在于視物致知，即從看見物體到獲取知識。2019年國家電網公司兩會提出打造“泛在電力物聯網”，并將其視作與“堅強智能電網”相提并論的第二張網，兩者相互融合，共同構成能源流、業務流、數據流“三流合一”的能源互聯網。數據作為生產資料，數據可視化技術作為生產工具，以數據可視化技術驅動業務創新，是建設泛在電力物聯網的重要途徑及方法。

關鍵詞：數據可視化? 泛在電力物聯網? 數據流? 業務創新

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0137-04

數據可視化的研究由來已久，但作為一個獨立的技術領域，發軔于1987年美國國家科學基金會“圖形、圖像處理和工作站”討論組發布的一篇里程碑式的報告-《科學計算中的可視化》，這個報告明確提出了將可視化發展成為一個科學領域。可視化借助于人眼快速的視覺感知和人腦的智能認知能力，可以起到清晰有效的傳達、溝通并輔助數據分析的作用。現代的數據可視化技術綜合運用計算機圖形學、圖形處理、人機交互等技術，將采集或模擬的數據變換為可識別的圖形符號、圖像、視頻或動畫，并以此呈現對用戶有價值的信息。用戶通過對可視化的感知，使用可視化交互工具進行數據分析，獲取知識，并進一步提升智慧。

1? 泛在電力物聯網概念

泛在電力物聯網（SG-eIoT [SG-eIoT是“State Grid e Internet of Things”的縮寫]）是覆蓋能源電力“云、網、端”，與智能電網“同生共存”的公司“第二張網”，是新時代國家電網信息化發展的新戰略。泛在電力物聯網是實時連接能源生產、傳輸、消費各環節設備、客戶、數據，全面承載電網運營、企業運營、客戶服務、新型業態等全業務的新一代信息通信系統，具有終端泛在接入、平臺開放共享、計算云霧協同、數據驅動業務、應用隨需定制等特征，與智能電網深度融合，共同構成能源互聯網。

2? 數據可視化技術的優勢

數據可視化在數據科學中的重要地位主要表現在以下三個方面。

2.1 視覺是人類獲得信息的最主要途徑

據研究，超過50%的人腦功能用于視覺信息的處理，視覺信息處理是人腦的最主要功能之一。眼睛是感知信息能力最強的人體器官之一。人眼是一個高帶寬的巨量視覺信號并行處理器，最高帶寬可達到2.3GB/s，具有很強的模式識別能力，對可視符號的感知速度比對數字或文本快多個數量級，例如，在一大堆灰色物體中能瞬間注意到紅色的物體。

2.2 相對于統計分析，數據可視化具有主要優勢

數據可視化處理可以洞察統計分析無法發現的結構和細節。從統計學的角度很難看出表1的區別，但可視化后（見圖2）很容易找打它們的區別。

2.3 可視化能夠幫助人們提高理解與處理數據的效率

三國時期的趙爽對《周髀算經》內的勾股定理作出了詳細注釋，記錄于《九章算術》中“勾股各自乘，并而開方除之，即弦”，趙爽創制了一幅“勾股圓方圖”，用圖形與數據結合的方法，給出了勾股定理的詳細證明。

3? 電網企業數據可視化技術應用現狀

電網企業的主營業務主要包括電網運行維護、電力客戶服務、人財物核心資源運營管理等，相應的電網企業大數據可以分為電網運行數據、電力客戶數據、電網企業管理數據三類。目前電網企業數據可視化技術應用方向主要包含三部分：監測過程的數據可視化、分析過程的可視分析、成果展示的信息可視化應用。

3.1 監測過程的數據可視化

在監測環節的可視化技術應用用戶為監測人員，有能力并傾向于發現數據之間的關聯、了解數據的發展趨勢。因此，在這一環節，可視化技術應用表現在提供一種動態、高效、圖形化的數據關系展示。構建基于數據可視化的系統化監測場景將有利于實現監測工作目標。

3.2 分析過程的可視分析

數據可視化分析一般通過可視化技術提供分析模型與工具，運用人類具備的、機器并不擅長的認知能力，即充分利用計算機系統和人各自的優勢，實現基于人機交互的分析過程。

3.3 成果展示的信息可視化應用

成果展示一般以大屏為載體，圍繞公司全面履行政治責任、經濟責任、社會責任的擔當作為和創新實踐，內容應涵蓋公司的經營業績、管理成效、發展成果和責任實踐等，全面覆蓋公司運營管理過程的企業價值體系。

4? 泛在電力物聯網背景下的數據可視化技術應用

泛在電力物聯網的大背景下，數據被作為生產原料，數據可視化將在業務數據化和數據業務化方面發揮重大作用。從業務數據化方面看，電網生產經營活動中所有業務數據（包含上游的電廠數據及下游的用電客戶、金融客戶信息等業務數據）逐步實現泛在電力物聯，在提升業務價值的過程中實現泛在電力物聯網的逐步滲透。從數據業務化方面看，可實現泛在電力物聯網的另一個趨勢—數據業務化，通過對泛在的各類能源、系統、環境，甚至生產過程數據的獲取，提取出業務創新所需的信息。

4.1 智能監測

泛在電力物聯網的建設，將實現更多設備的連接。數據可視化技術結合人工智能、機器學習等技術能夠實現設備的狀態運行監測、自動巡線等業務。

4.2 即席分析（業務中臺建設）-平臺層

國家電網公司互聯網部提出以用戶為中心、以業務為向導、沉淀共性數據服務能力，打造“數據可見、組件成熟、體系規范”的數據中臺戰略，提供數據分析和共享服務，提升公司智慧運營和新業務創新能力，全面支撐“三型兩網、世界一流”的戰略目標落地。

4.3 綜合展示

隨著數據可視化實踐的深入，可視化技術得到了巨大的發展。GIS地圖、虛擬現實、增強現實、全息展示等可視化技術從熒幕中走到了現實，其豐富多變的展現形式和真實的色彩感受給人全新的視覺體驗，信息的傳達與獲取更加高效。

5? 數據可視化工具支撐

總的來說，為了能夠支持未來泛在電力物聯網建設，一款好的數據可視化產品需要在數據處理、畫面展現、多載體、工程化實施運維、平臺柔性擴展等5個方面有較好的能力。

5.1 數據處理能力

作為企業級應用的數據可視化工具產品，首先應支持可接入常見數據來源，從數據庫到文件，再到大數據平臺和一些標準常見API和協議，還可接入互聯網及媒體數據;其次應具備良好的數據存儲計算能力，對這些數據源來的數據進行靈活地加工處理，支撐靈活的探索式分析，下鉆、過濾，支持聚類/回歸等算法、模型構建，預測分析、語義分析、智能預警等大數據應用。

5.2 探索式數據分析能力

泛在電力物聯網要求實時連接公司能源生產、傳輸、消費、設備、客戶各環節的數據，其數據量無疑是龐大、海量的，數據集也可能是一個沒有規律或者未知的。匯總統計量和制圖、制表的方法能幫助業務人員快速了解數據的特點，了解數據的典型值、最大值、最小值、上下四分位數、數據的范圍等，還可以確定異常值、變化趨勢、變量之間的關系等。

5.3 畫面展現能力

畫面可視化設計與展現能力是產品的核心能力，可視化工具產品具備幾乎無限的數據呈現能力，從場景和布局，到各種展示控件形式，再到配色樣式、動效、交互等等。預置多種業務典型模板、設計素材、數據算法、展示效果，可支持基于模板快速構建可視化場景。

5.4 多載體展示能力

可靈活的選擇展示載體，包含大屏、PC端、移動端（PAD、手機端等）及word、PDF等文件形式。對企業來說播放控制比較重要，現階段展示最多的是大屏，而大屏幕的核心作用是滿足參觀、演示、匯報的需要，大屏幕不能進行復雜交互，不適合鼠標操作，也不適合現場“耍猴”式的手勢操控，通常使用Pad或觸摸小屏進行大小屏聯動操控。

5.5 工程化實施運維能力

“快”速實施的工程化能力是數據可視化工具產品差異化競爭的重點。用戶的業務需求快速變革，只有把用戶數據、業務信息、展示需求快速變成可視化成果才會最終產生價值。這個“快”，要快到“所見即所得”地即興設計、探索、查詢數據信息變成可視化成果，并隨時可以保存“快照”形成固化的結果。

5.6 柔性擴展能力

用戶的業務系統是快速演變發展的，對可視化系統的應用效果的提升要求也會是越來越高、越來越快的。產品版本發布再快，也難滿足用戶多樣性需求的，因此平臺的開放性就顯得比較重要了。工具平臺應該具備資源擴展、積累能力，可以利用第三方的力量快速集成、擴展平臺功能，滿足用戶多樣性的使用需求。

6? 結語

隨著數字經濟的發展，數據價值的核心作用深入人心，數據可視化技術作為人們探索數據、認知數據、獲得知識與智慧的工具必將得到更大發展。

（1）從視覺呈現到業務需求驅動的可視化：數據探索與分析的目的是為業務服務的，可視化的概念也將從“僅分析”轉向整個信息供應鏈。

（2）把“高級分析”轉變為“超前分析”：通過圍繞著數據準備、發現數據模式和共享調查結果來引入預測性模型和人工智能技術，將有助于加快洞察的速度。

數據驅使我們連接人員、數據和想法，而數據可視化技術的發展將使我們從商務智能池移出，移到數據所創造的無窮盡機會海洋之中，實現企業數字化的終極目標——智能化。

參考文獻

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