CN101430710B - 一种数据可视化引擎系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于计算机网络领域，提供一种数据可视化引擎系统。本发明的数据可视化引擎系统，包括数据可视化页面、组件管理器、页面状态数据库和页面管理器；具有在线编辑功能。本发明的数据可视化页面由可视化组件和交互组件构成，通过接口可视化对象和交互对象加入到页面中；用户可以选取感兴趣的数据并用感兴趣的形式将这些数据组织起来，从而更好的分析和处理这些数据，从中获取知识。用户可以定制适合自己的界面组织方式，从而提高工作效率；采用数据源及工程可配置方式，通过修改配置可改变对数据访问的实际操作，无需重新编译和分发软件。

Description

一种数据可视化引擎系统

技术领域

本发明属于计算机网络领域，具体涉及一种数据可视化引擎系统。

背景技术

随着信息化进程的不断推进，信息技术对传统产业的渗透成为提高现代制造企业生产力的重要手段。企业在信息化发展的过程中，在许多领域积累了大量的数据，这些数据中蕴藏着大量未知而有价值的信息，可以很好地支持人们的决策。这些数据大多是由随时间变化的序列值或事件组成，通常是在等时间间隔测得的数据。这样的时序数据在我们的日常生活中普遍存在，如股票市场的每日波动、动态产品加工过程、科学实验，医疗等。它往往具有高维性、含有噪声，以及存在诸如平移、幅度伸缩、时间轴上的伸缩和线性漂移等多种变形。如何提供一种可视化的工具，让人们能够迅速准确地对这些数据进行分析和处理，从中获取有用的知识，成为一个迫切的需求。

在对数据进行可视化分析和处理的过程中，由于使用者的行业背景、业务范围和角色不同，他们对于数据可视化的需求通常具有很大的差异，并且个人的偏好还有所不同，因此对于数据的可视化形式也有不同的需求，而且这种需求和偏好还有可能随着时间的推移发生变化。同时，使用者关心的数据往往存储在不同的数据源中，他们希望能够将这些数据组织在一起，按照自己的需求来选择数据源，进行可视化。

另一方面，为了迅速地适应业务的变化和使用者的个性化需求，用户往往希望上述定制是在线的，即可以由最终的使用者根据自己的需要来定制展示的数据和展示的形式，从而提高工作效率。

因此，如何灵活的满足用户对于可视化形式和数据源的定制需要，成为一个迫切的需求和目前急需解决的重要技术问题。

发明内容

本发明提供一种数据可视化引擎系统，解决在数据可视化过程中，对数据源和可视化形式的在线个性化定制需求，从而提高用户的工作效率，改善系统的可扩展性和可用性。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种数据可视化引擎系统，包括数据可视化页面、组件管理器、页面状态数据库和页面管理器；所述数据可视化页面由可视化组件和交互组件构成，可视化组件和交互组件通过对象管理接口获取其他对象的输出参数(例如，用户在选中的时间或其他数据)；所述组件管理器用于将交互组件和可视化组件的实例化对象加入到页面，并将生成的状态数据保存到页面状态数据库；所述页面状态数据库用于存储页面中可视化对象和交互对象的状态，并为在线编辑提供数据支持，所述页面管理器用于管理不同显示页面的视图内容；页面管理器中的页面解释引擎根据可视化组件和交互组件的属性，调用数据访问组件从数据源中获取数据，将数据传入上述可视化组件和交互组件，并把这些数据以可视化形式展现出来。数据访问组件可以连接多个数据源，包括关系数据源和实时数据源。

本发明中所述数据源是指用户需要用本发明展示的数据，一般来说是其业务过程中产生并存储的数据。

上述可视化组件和交互组件的属性包括对象类型、大小、颜色、数据源和相关参数等。

进一步，本发明的数据可视化引擎系统还包括一个参数字典，可以在可视化对象间传递参数，用户将从交互组件和可视化组件选中的内容存储到参数字典中，所有的组件都可以从参数字典中检索参数值并作为查询参数，从而显示更详细的内容。一个典型的例子包括一个年数据显示对象和一个月数据显示对象，通过选中年数据对象中的某个数据，在月数据对象中显示出该年度对应的每月粒度的数据。

本发明采用独立的可视化组件来进行数据的可视化，可视化组件通过页面解释引擎从数据源获取数据，并将数据绘制成相应的可视化形式，如表格、曲线图、折线图、饼图、柱状图、仪表盘等。

可视化组件在运行时被实例为可视化对象，可视化对象有如下特点：

(1)可视化对象支持多数据源；可以将来自不同数据源的数据在一个对象中绘制成曲线进行对比；

(2)可视化对象支持“下钻”(drii down)功能：对于一个数据点，指定一个下级的可视化对象，它接收上级可视化对象的一个数据并通过数据访问组件获取该数据的更详细的数据集，并将其显示给用户；

(3)下级可视化对象可以是页面中的一个可视化对象，也可以是页面中以鼠标悬停时出现的一个可视化对象；

(4)可视化对象包括一些基本的属性，如唯一标识、类型、数据来源、显示方式等，也包括在具体实施例中增加的其他属性。可视化对象还必须实现一些基本的管理接口，如对象的创建/销毁，对象状态数据的加载和读取。

本发明采用独立的交互组件来接收使用者的指令，交互组件在运行时被实例化为交互对象，交互对象包括下拉列表、选择列表、文本框等，交互对象有如下特点：

(1)交互对象接收用户为数据查询指定的查询参数；

(2)交互对象包括一些基本的属性，如唯一标识、类型、数据来源、显示方式和输出参数等，也包括在具体实施例中增加的其他属性；

(3)交互对象还必须实现一些基本的管理接口，如对象的创建/销毁，对象状态数据的加载和读取；

(4)允许用户从一个来自数据源的列表选取需要的参数值，或者手工输入参数值，从而控制可视化对象展示的数据内容；

(5)特别的，这些交互对象中还包括时间选择对象，通过改变时间选择对象的值，可以控制显示的数据的粒度。

本发明通过一个组件管理器来管理页面中可添加的可视化对象和交互对象。组件管理器根据页面状态数据库对应的状态创建交互组件和可视化组件的实例，并将它们加入到页面中；同时也负责将用户在线修改后的新的状态数据写回页面状态数据库。组件管理器还可以将页面中的对象的状态数据从页面状态数据库中导出，还可以向页面中导入可视化对象和交互对象的状态数据，从而实现对象在页面中的迁移。同时它还定义了一系列接口，包括从页面状态数据库中读取/写入，创建/销毁交互对象和可视化对象，向页面中添加/删除一个交互对象或可视化对象等。这些接口允许开发者将符合接口规范的对象加入到页面可添加的列表中，从而实现扩展。

本发明用页面状态数据库来存储交互对象和可视化对象的状态数据，该数据库用按(页面，用户，对象，对象状态数据)四元组来组织。即页面状态数据库中包含不同的页面信息，一个页面中包含不同的用户信息，由交互对象和可视化对象组成，交互对象和可视化对象均有不同的状态数据。

本发明通过一个页面管理器来管理不同显示页面的视图内容。页面视图的内容包括页面中可视化组件和交互组件的当前属性值及页面的参数字典，按照页面标识和用户标识进行组织。通过页面解释引擎将不同的页面视图数据解释成对应的可视化页面。页面管理器可以将用户当前对页面进行调整的所得到视图内容进行保存，从而实现用户的在线个性化定制。

本发明采用一个页面解释引擎来进行界面的生成。页面解释引擎通过当前用户的身份和请求的页面取出对应的页面视图内容，并根据页面视图中保存的组件状态和它们之间的关系，把它解释成可视化页面呈现给用户。同时，页面解释引擎生成的页面允许用户进行在线的布局和调整，并且可以把调整后的视图内容通过页面管理器进行保存。

本发明采用接口来指定页面解释引擎与各组件、数据源之间的关系，如可视化组件和交互组件必须实现的管理接口，组件管理器的接口，等等。通过实现接口，可以将页面视图状态、组件信息和业务数据存储在任何数据源中，包括各种数据库、文件等。

本发明的优点和积极效果如下：

1.使用灵活：用户可以选取感兴趣的数据集和数据的表现的形式，从而更好的分析和处理这些数据，从中获取知识；

2.支持个性化：用户可以定制适合自己的界面组织方式，从而提高工作效率；

3.可扩展性好：可以在此基础上进行二次开发，增加数据源和展示组件，实现更丰富的功能；

4.学习和使用简单：用户不需要很强的计算机技能即可熟练的使用；

5.数据库移植方便：将业务逻辑与底层数据访问相分离，有利于数据库的移植，进行数据库移植时的主要工作只是更改相应的配置文件；

6.可用性高：采用数据源及工程可配置方式，通过修改配置可改变对数据访问的实际操作，无需重新编译和分发软件。

附图说明

图1本发明的可视化引擎的体系结构图；

图2本发明的可视化引擎的数据流图；

图3本发明的页面处理请求的流程图；

图4本发明的页面显示的示意图；

图5本发明的页面状态数据库的结构示意图；

图6本发明的页面中对象处理过程的数据流图；

图7本发明的编辑模式的数据流图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明所提供的数据可视化引擎系统和数据可视化的体系结构，但不构成对本发明的限制。

本发明提供一种数据可视化引擎系统，如图1所示，该系统提供基于视图状态数据可视化功能，支持在线的定制，该系统的体系结构采用分层模式，将展示层、核心逻辑层和数据持久层分离。

本发明提出的系统包括数据可视化页面、组件管理器、页面状态数据库和页面管理器，页面管理器包括页面解释引擎。数据可视化页面由独立的可视化组件和交互组件构成，每个数据可视化页面代表独立的场景。

页面解释引擎通过调用组件管理器的方法创建不同组件的对象，并通过调用页面管理器的方法将状态数据传入这些对象，对象通过页面内的参数字典获取其它对象的数据。将数据传入可视化组件，可视化组件通过对象管理接口获取引擎中其他对象的数据，因此可以实现组件的二次开发和扩展。

在本系统中，一个页面显示由若干个交互对象和若干个可视化对象组成。图4中所示的页面1由2个交互对象和4个可视化对象组成。

本发明的可视化引擎的数据流图，如图2所示。用户发出一个请求后，页面处理请求的流程如图3所示。在一个页面请求处理到达时，页面管理器根据页面请求中包含的页面标识和用户提供的用户标识，通过数据访问组件从页面状态数据库中获取页面状态数据，包括页面中各个对象的状态数据，然后传递给页面解释引擎。页面解释引擎从组件管理器中加载对应的组件，并根据对象数据将这些组件实例化为相应的对象，然后生成一个页面，将这些对象加入到页面中，以可视化形式展现出来，并形成最终返回给用户的响应。

本发明中，页面状态数据库按(页面，用户，对象，对象状态数据)四元组来组织，用户编辑不同的四元组，则使页面状态数据库随之动态变化。即页面状态数据库中包含不同的页面信息，每个页面中包含不同的若干用户信息，由交互对象和可视化对象组成，交互对象和可视化对象均有不同的状态数据，页面状态数据库的结构如图5所示。

本发明中页面中对象的处理过程如图6所示，页面中的对象包括交互对象和可视化对象，在一个处理过程中，一个对象首先向页面的参数字典提交它的输出参数，提供给其他对象使用；页面接收到所有对象的输出参数后，页面中的各个对象再从参数字典中获取需要的参数值(输入参数)，然后将取出的参数值传入数据访问组件，获取对象的状态数据和需要显示的业务数据，将这些数据显示出来。

本发明中所述页面的每个对象具有自己的编辑视图。当页面进入编辑模式时，呈现给用户，用户在编辑视图中调整对象的属性。用户编辑可视化页面中的对象，编辑后的状态数据由页面管理器传递给组件管理器，组件管理器将编辑后的的状态数据库保存到页面状态数据库。如图7所示，在编辑模式下，图中可视化对象2处于编辑模式时，修改可视化对象2将导致可视化对象的状态数据的变化，变化后的状态数据由页面管理器传递给组件管理器，组件管理器将变化后的的状态数据库保存到页面状态数据库的对应条目中。

尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书最佳实施例和附图所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种数据可视化引擎系统，包括数据可视化页面、组件管理器、页面状态数据库和页面管理器；

所述数据可视化页面由可视化组件和交互组件构成，可视化组件和交互组件通过对象管理接口获取其他对象的数据；

所述组件管理器用于将交互组件和可视化组件的实例化对象加入到页面，并将生成的状态数据保存到页面状态数据库；

所述页面状态数据库用于存储不同的状态数据；所述页面管理器用于管理不同显示页面的视图内容，页面管理器中的页面解释引擎根据可视化组件和交互组件的属性，调用数据访问组件从数据源获取数据，将数据传入上述可视化组件和交互组件，并把这些数据以可视化形式展现出来。

2.如权利要求1所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述数据可视化页面还包括参数字典，用于存储添加的交互对象和可视化对象。

3.如权利要求1所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述页面解释引擎生成的数据可视化页面中的交互对象和可视化对象支持在线编辑功能。

4.如权利要求1所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述数据访问组件连接多个数据源，包括关系数据源和实时数据源。

5.如权利要求1所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述可视化组件和交互组件的属性包括对象类型、大小、颜色、数据源。

6.如权利要求1或2所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述数据可视化页面至少包含一个交互对象和一个可视化对象。

7.如权利要求6所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述可视化对象和交互对象的状态数据是由页面、用户、对象、对象状态数据组成的四元组。

8.如权利要求6所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述可视化对象包括表格、曲线图、折线图、饼图、柱状图和仪表盘。

9.如权利要求6所述的一种数据可视化引擎系统，其特征在于：所述交互对象包括下拉列表、选择列表和文本框。

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