李欣澤，鄧 昀，陳守學(xué)

（桂林理工大學(xué)，廣西 桂林 541006）

數(shù)據(jù)結(jié)果可視化，是對于數(shù)據(jù)視覺表現(xiàn)形式的科學(xué)技術(shù)[1]。主要指的是較為高級的技術(shù)方法，技術(shù)方法允許利用圖形、圖像處理、計算機視覺以及用戶界面，通過表達(dá)、建模以及對立體、表面、屬性以及動畫的顯示，對數(shù)據(jù)加以可視化解釋[2]，以更容易理解的方式來詮釋數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系和發(fā)展趨勢[3]，以便更好地利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果。傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)分析可視化，格式單一，枯燥乏味。團(tuán)隊設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人臉識別、身份識別、紅外測溫等技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)所衍生的人口測溫數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)，自動檢測在不同地點快速流動的體溫，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取以及結(jié)果分析，界面簡潔易于操作，不僅方便了用戶，而且使用獨立的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸保證了傳輸?shù)目煽啃訹4]，同時身份驗證保證了數(shù)據(jù)的安全。

1 數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)架構(gòu)

數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)采用無邊框窗口設(shè)計方式，具有數(shù)據(jù)庫優(yōu)化、高效率存儲以及高性能信息處理等優(yōu)勢，采用人臉識別、身份識別、紅外測溫等技術(shù)，自動檢測在不同地點快速流動的體溫，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，實時監(jiān)測疫情整體發(fā)展態(tài)勢，控制疫情擴散。軟件具有分析監(jiān)控記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)的功能，能實時記錄并處理相關(guān)的信息，并帶有數(shù)據(jù)后臺處理。采用導(dǎo)向型思路，使用者無需懂得特別多的電腦知識即可使用。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖是對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計的圖形顯示，從系統(tǒng)開發(fā)的角度出發(fā)，把系統(tǒng)按功能逐次分割成層次結(jié)構(gòu)，使每一部分完成簡單的功能且各個部分之間又保持一定的聯(lián)系。在設(shè)計階段，基于功能的層次結(jié)構(gòu)把各個部分組合起來成為系統(tǒng)。數(shù)據(jù)結(jié)果分析可視化系統(tǒng)的框架包含三部分：視圖層、業(yè)務(wù)層以及存儲層。視圖層用于渲染頁面結(jié)構(gòu)，結(jié)合控制器顯示前臺頁面。業(yè)務(wù)層具有邏輯處理、數(shù)據(jù)請求、接口調(diào)用等功能。視圖層把觸發(fā)的事件通知到業(yè)務(wù)層進(jìn)行業(yè)務(wù)處理[5]。視圖層由JSP、JSTL、Jquery 與DWR 編寫，由組件來進(jìn)行展示。業(yè)務(wù)層提供Application 和各個頁面的入口，提供了豐富的API 進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定、事件分發(fā)、生命周期管理、路由管理。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.1.1 系統(tǒng)主要功能分析

系統(tǒng)主要包括登錄、主頁、溫度測試、溫度曲線、參數(shù)控制、串口設(shè)置、高級參數(shù)設(shè)置等模塊，具體功能描述如下：

（1）登錄：系統(tǒng)安裝后，在電腦桌面雙擊系統(tǒng)快捷方式圖標(biāo)出現(xiàn)登錄界面，輸入用戶名、密碼，賬號密碼正確即可登錄系統(tǒng)進(jìn)行使用操作[6]。

（2）主頁：登錄成功后進(jìn)入軟件主界面[7]，主界面包含多個核心功能，包括溫度曲線、參數(shù)控制、串口設(shè)置、步驟控制、高級設(shè)置。用戶不但可以實時獲取溫度信息結(jié)果，還可選擇日期進(jìn)行相應(yīng)時間段的溫度信息結(jié)果獲取與統(tǒng)計，并生成溫度曲線進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。除此之外，頁面還顯示了使用的傳感器型號以及通道數(shù)、儀器版本。詳情如圖2 所示。

圖2 主頁設(shè)計截圖

（3）溫度測試：點擊界面溫度測試按鈕，進(jìn)入界面，根據(jù)系統(tǒng)流程進(jìn)行流動人員溫度測試。

（4）溫度曲線：進(jìn)行流動人員溫度測試后可進(jìn)入溫度曲線功能進(jìn)行流動人員體溫數(shù)據(jù)的獲取與可視化分析，溫度曲線實時顯示溫度數(shù)據(jù)分析結(jié)果[8]。如圖3 所示。

圖3 溫度曲線模塊截圖

（5）參數(shù)控制：用戶在系統(tǒng)的主界面進(jìn)入?yún)?shù)控制功能界面，系統(tǒng)考慮到環(huán)境中存在影響體溫正常值的因素，如：濕度、壓力值、壓強值等數(shù)據(jù)。用戶可在參數(shù)控制界面輸入當(dāng)前氣溫環(huán)境影響體溫正常值的各項數(shù)據(jù)，輸入各項數(shù)據(jù)后，點擊參數(shù)控制界面中的計算組件按鈕[9]，根據(jù)科學(xué)公式進(jìn)行相應(yīng)換算，避免體溫誤判，降低體溫異常報警錯誤率。詳情如圖4 所示。

圖4 參數(shù)設(shè)置模塊截圖

（6）串口設(shè)置：點擊界面上串口設(shè)置按鈕，進(jìn)入對應(yīng)功能界面進(jìn)行串口設(shè)置。詳情如圖5 所示。

圖5 串口設(shè)置模塊截圖

（7）高級參數(shù)設(shè)置：在系統(tǒng)主界面點擊對應(yīng)的高級參數(shù)設(shè)置按鈕即可進(jìn)入到相對應(yīng)界面中，在此頁面可以對常規(guī)、防御、安全、報警、路由等選項信息進(jìn)行修改設(shè)置。詳情如圖6 所示。

圖6 高級參數(shù)設(shè)置模塊

1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1.2.1 水平分表設(shè)計

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫DRDS 中，一張分布式表（table）按照指定的partition key 和partition mode（一般是hashmode）被水平拆分成多個數(shù)據(jù)片（稱為tablet），分散在多個數(shù)據(jù)存儲節(jié)點（tsc）中。系統(tǒng)分布式表主要解決單機容量問題，并且通過平行寫入提升整體的寫入能力。開發(fā)時不需要再考慮數(shù)據(jù)如何拆分和數(shù)據(jù)路由等問題，只需要設(shè)定partition key 即可實現(xiàn)水平分表的能力。

1.2.2 并行計算設(shè)計

對于一次查詢大量數(shù)據(jù)的場景，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫DRDS 支持把一次大數(shù)據(jù)量查詢分散到多個存儲節(jié)點上小數(shù)據(jù)量查詢，并對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行合并聚合返回給用戶，可以提升大數(shù)據(jù)量查詢的性能。

1.2.3 讀寫分離設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫DRDS 首先對query 拆分成多個子句并路由到一個或多個存儲節(jié)點上，每個存儲節(jié)點實現(xiàn)透明的讀寫分離策略，寫請求統(tǒng)一到存儲節(jié)點主庫，讀請求被分流到多個只讀節(jié)點上，提升集群的讀能力。一個事務(wù)內(nèi)的讀請求，不會被讀寫分離，而是和寫請求一樣在主庫上執(zhí)行。

1.2.4 負(fù)載均衡設(shè)計

系統(tǒng)中一個存儲節(jié)點存在多個只讀節(jié)點，只讀節(jié)點間實現(xiàn)負(fù)載均衡，避免單個節(jié)點或少數(shù)節(jié)點出現(xiàn)負(fù)載過大。

1.2.5 高可用設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫DRDS 中每個存儲節(jié)點主庫都有一個熱備節(jié)點，當(dāng)檢測到主庫服務(wù)異?；虿豢捎们闆r，會啟動故障切換流程，保證服務(wù)高可用。

1.2.6 可擴展設(shè)計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫DRDS 支持三種類型的擴展：存儲節(jié)點套餐擴展，通過提升存儲節(jié)點磁盤、CPU、內(nèi)存，獲得單節(jié)點更大存儲空間和性能。只讀節(jié)點擴展，通過增加只讀節(jié)點，獲得整個集群更高的讀吞吐能力。分片擴展，通過對數(shù)據(jù)拆分和增加分片，使得整個集群寫能力和存儲容量更高。數(shù)據(jù)庫原型設(shè)計類圖如圖7 所示。

圖7 數(shù)據(jù)庫原型設(shè)計類圖

2 數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)特性

2.1 獨有搜索極速收錄

使用云虛擬主機服務(wù)，無需再單獨提交百度搜索引擎收錄請求，網(wǎng)站將隨用戶訪問實時推至百度搜索進(jìn)行抓取，新站點可實現(xiàn)當(dāng)天極速收錄，大幅縮短收錄周期。

2.2 一站式創(chuàng)建部署

充分優(yōu)化與融合主機相關(guān)操作步驟，只需一步，即可同時完成云虛擬主機創(chuàng)建、域名注冊、解析與綁定、網(wǎng)站代碼部署遷移、監(jiān)控、安全與加速配置、搜索收錄等工作，讓在云工作簡單高效。

2.3 獨立主機面板支持

提供云虛擬主機獨立管理面板，可脫離百度智能云主賬號，對云虛擬主機單獨進(jìn)行管理。可以進(jìn)行主機信息查看、功能啟停、環(huán)境配置、備份恢復(fù)、日志分析等操作。

2.4 域名智能檢測與綁定

除免費提供的臨時域名外，云虛擬主機還支持多達(dá)15 條獨立域名記錄綁定，并可自動檢測域名解析與備案狀態(tài)，及時掌握健康狀況，更有強大的泛域名綁定功能即將上線。

2.5 率先免費支持HTTPS 加密

依托SSL 證書服務(wù)，可申請免費DV SSL 證書，并可一鍵部署到BCH 中，使虛擬主機也能輕松享用https安全加密服務(wù)，快捷、安全、高效。

2.6 強大環(huán)境配置功能

除支持訪問首頁順序定義、錯誤頁自定義、301/302 轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)置、PHP.ini 配置、PHP 版本切換等功能外，還可通過控制面板或配置文件對運行環(huán)境進(jìn)行深度功能定制，輕松實現(xiàn)各項高級功能，滿足復(fù)雜環(huán)境部署需求。

2.7 全方位監(jiān)控體系

云虛擬主機內(nèi)置主機資源和網(wǎng)站訪問多項指標(biāo)監(jiān)控，結(jié)合BCM 網(wǎng)站自定義監(jiān)控功能，可隨時監(jiān)控主機各項指標(biāo)變化情況，有效掌控主機狀態(tài)，預(yù)防和及時處理突發(fā)問題，釋放運維壓力。

2.8 靈活備份無限量

支持方便高效的文件在線壓縮、解壓功能，實現(xiàn)快速的文件備份與還原；同時依托于大容量和極低成本的BOS 存儲產(chǎn)品，還可實現(xiàn)更靈活的定時或手動實時備份與恢復(fù)服務(wù)，永久存儲無限量，并可隨時回滾。

2.9 完善的API 支持

云虛擬主機支持基于Restful 的創(chuàng)建與管理API接口，可輕松結(jié)合第三方自身業(yè)務(wù)特點進(jìn)行主機創(chuàng)建管理流程定制，實現(xiàn)更靈活的管理機制，應(yīng)對更復(fù)雜的自動化資源管理需求。

3 數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)優(yōu)勢

3.1 支持Nginx 環(huán)境

Nginx 是一款高性能的Web 和反向代理服務(wù)器，其具有很多非常優(yōu)越的特性。BCH 的Nginx 選用高效的epoll 作為網(wǎng)絡(luò)IO 模型，使用更少的資源，支持更多的并發(fā)連接，體現(xiàn)更高的效率[10]。同時，BCH 的Nginx支持原生自定義配置，規(guī)則簡單而強大，更便于用戶的使用。

3.2 多線路冗余備份與高速智能選路

系統(tǒng)中每臺云虛擬主機都同時接駁有電信、聯(lián)通、移動、教育網(wǎng)等多條高品質(zhì)骨干網(wǎng)線路，超低延時。結(jié)合先進(jìn)的智能DNS 選路、IP 資源池與備份調(diào)度機制，確保極速訪問的同時，再不用擔(dān)心單一IP 出問題帶來的影響，打造暢快淋漓的安心主機。

3.3 獨有百度極速收錄

系統(tǒng)結(jié)合百度強大而獨有的搜索生態(tài)優(yōu)勢，云虛擬主機強勢推出網(wǎng)站同步極速收錄與索引量保護(hù)功能，只要是正規(guī)網(wǎng)站，便可隨用戶訪問實時推送至百度搜索，讓您無需苦等百度蜘蛛造訪，即可實現(xiàn)原創(chuàng)內(nèi)容極速收錄，成倍放大SEO 效果，打造真正符合站長訴求的知心主機。

3.4 簡便易用，有效釋放運維壓力

除與生俱來的免環(huán)境配置、免系統(tǒng)維護(hù)特性外，秉承百度簡單可依賴的產(chǎn)品設(shè)計理念，云虛擬主機進(jìn)行了多項易用性設(shè)計，從主機創(chuàng)建到域名購買、解析、綁定，從Web 文件部署到網(wǎng)站監(jiān)控與防御部署，都可一步搞定，有效釋放運維壓力，打造真正好用易用的省心主機。

3.5 高穩(wěn)定性與安全性保障

系統(tǒng)基于容器資源隔離技術(shù)、多節(jié)點流量調(diào)度機制，有效保障用戶數(shù)據(jù)與性能的隔離，避免相互干擾。先進(jìn)的故障無感熱遷移技術(shù)以及完備的故障監(jiān)測預(yù)警體系，結(jié)合內(nèi)置的DDoS 與WAF 防御體系與系統(tǒng)內(nèi)核深層次優(yōu)化，有效降低不可用風(fēng)險，打造高穩(wěn)定性、高安全保障的放心主機。

4 數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)開發(fā)完成后，已經(jīng)實地進(jìn)行了長時間運行。通過實地的應(yīng)用，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地進(jìn)行流動人員溫度測試，通過外接溫度傳感器以及紅外線測溫模塊進(jìn)行流動人員體溫實時收集，多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，體溫數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)，系統(tǒng)可以進(jìn)行對異常體溫數(shù)值的設(shè)定，高于異常體溫數(shù)值的體溫數(shù)據(jù)將進(jìn)行體溫報警。系統(tǒng)還考慮到環(huán)境中存在對人員體溫的影響因素，例如：空氣濕度、壓強等，將這些數(shù)據(jù)記錄在參數(shù)控制界面，利用科學(xué)的公式進(jìn)行計算，降低異常體溫報警錯誤率。通過實地的應(yīng)用，數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)流動人員溫度數(shù)據(jù)結(jié)果分析方式并進(jìn)行結(jié)果可視化呈現(xiàn)。

5 結(jié)束語

通過研究物聯(lián)網(wǎng)、人臉識別、紅外測溫、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的流動人員實時測溫數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了通過數(shù)據(jù)采集終端、傳輸系統(tǒng)（無線通信、NBIOT 網(wǎng)絡(luò)）、數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化系統(tǒng)對流動人員體溫數(shù)據(jù)的采集、處理、分析以及結(jié)果可視化呈現(xiàn)，令使用者能在遠(yuǎn)端實時監(jiān)測疫情整體發(fā)展態(tài)勢，從而做出相應(yīng)決策。