基于Python+PyEcharts的“天元”平台维修单可视化系统.pdf
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1、为满足我国综合气象观测系统运行监控和技术保障需求,2008 年中国气象局气象探测中心搭建了综合气象观测系统运行监控平台(ASOM)1。为实现综合观测业务集约化发展及建成信息化的装备保障业务需求,2021年 1月 1日综合气象观测业务运行信息化平台(也称为“天元”系统)在全国正式业务运行。装备维护维修模块是“天元”系统的重要子系统,虽然该子系统解决了全国范围的气象设备的日常维护、故障维修、年度巡检等信息的实时收集和快速处理问题,但缺乏在设备发生故障后提醒业务人员及时填报维修单的功能。根据省质量管理体系要求,各市县所属常规气象观测站设备发生故障后,应在规定时限内完成故障信息填报和修复故障。因此,以
2、“天元”系统为基础,加强对自动气象站实时监控以及维修实效性告警,是省级探测中心急需解决的问题。周青等对 20072008 年全国 2 400 多套国家级自动站故障信息和维修数据进行统计分析,提出了评估自动气象站保障能力的自动化与标准化方法2。李建宇等对湖南省 20082015年国家级自动气象站故障实例进行统计分析,总结出自动站故障现象与原因之间的规DOI:10.16652/j.issn.1004373x.2023.18.025引用格式:吕善行,景坤.基于Python+PyEcharts的“天元”平台维修单可视化系统J.现代电子技术,2023,46(18):147151.基于Python+PyE
3、charts的“天元”平台维修单可视化系统吕善行,景 坤(广西壮族自治区气象技术装备中心,广西 南宁 530022)摘 要:为加强“天元”平台各类设备维修信息填报实效性监督,掌握常规气象观测站故障分布及发生规律,设计一种维修单监控和可视化系统。系统后端借助Python强大的数据获取处理技术,实现“天元”平台常规气象观测站维修单接口数据的自动采集、清洗、整理及分析工作;前端运用HTML、CSS、JavaScript,并结合PyEcharts数据可视化组件,实现数据的可视化及展示。系统监控功能实现故障站点维修单是否填报及维修时效监控,能够进一步提高气象装备保障自动化能力;可视化功能实现维修数据的统
4、计分析和可视化展示,为省级业务员制定科学的维修、选型和采购方案提供决策辅助。关键词:天元系统;维修单;Python;PyEcharts;数据可视化;气象观测站中图分类号:TN931+.334;TP311.5 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2023)18014705Tianyuan platform repair order visualization system based on Python+PyEchartsL Shanxing,JING Kun(Guangxi Meteorological Technical Equipment Center,Nanning 530022
5、,China)Abstract:In order to strengthen the monitoring of the effectiveness of filling in maintenance information for various equipment on the Tianyuan platform,and grasp the distribution and occurrence patterns of faults at conventional meteorological observation stations in the province,a repair or
6、der monitoring and visualization system is designed.In the backend of the system,the powerful data acquisition and processing technology of Python is used to realize the automatic collection,cleaning,organization,and analysis of interface data of repair order for conventional meteorological observat
7、ion stations on the Tianyuan platform.In the frontend of the system,HTML,CSS and JavaScript are used to realize the data visualization and display by combing with PyEcharts data visualization component.The system monitoring function realizes whether to fill out maintenance orders for faulty sites an
8、d monitor maintenance efficiency,further improving the automation capability of meteorological equipment support.The visualization function can realize the statistical analysis and visual display of maintenance data,which provides decisionmaking assistance for provinciallevel business personnel to d
9、evelop scientific maintenance,selection,and procurement plans.Keywords:Tianyuan system;repair order;Python;PyEcharts;data visualization;meteorological observation station收稿日期:20230609 修回日期:20230723147147现代电子技术2023年第46卷律3。“天元”系统在本地化应用过程中,为了解本省常规气象观测站故障发生原因及规律,省级业务员需要统计常规气象观测站各分系统故障分布情况,以及不同地市保障水平4,现有
10、装备维护维修子系统的统计功能只能以表格和柱状图形式呈现,如果增加数据的表现形式,则业务员更容易发现故障发生的原因和规律,提前做好维护维修。目前,数据可视化作为大数据分析最后且最重要的一环,所谓“一图胜千言”,当数据以生动的可视化图表形式展示出来时,分析人员往往能够便捷地洞察到隐藏在数据背后的有效信息,并据此做出相应决策5。Python 语言因具有免费、开源、可扩展性强及带有丰富的计算库等优势,逐步成为市场主流的计算机编程语言之一6。PyEcharts是用于生成 Echarts图表的 JS类库7,Echarts最初是百度公司开发的一种基于JS的数据可视化库,具有良好的交互性以及精巧的图表设计等优
11、势8。基于此,本文设计一种基于 Python+PyEcharts 的维修单监控及数据可视化系统。系统应用 Python语言访问运行监控及维护维修接口,获取设备运行状态及维修单信息,实现自动化维修单填报监控功能及本地化统计功能;再结合 PyEcharts模块,实现维修单统计数据的图表展示,从而提高省级探测中心对自动气象站设备维修及时监控的能力,帮助了解设备故障分布情况及发生规律,提升自动化保障水平。1 总体设计基于Python+PyEcharts的维修单监控及数据可视化系统从功能上可分为维修单监控模块和维修单可视化模块。系统借助 Python强大的数据采集功能和分析处理技术9,实现从“天元”平台
12、接口获取常规气象观测站运行时序图状态信息、停机单、维修单数据。数据经过采集、清洗、整理后存入Excel表,前端采用CSS+HTML+JavaScript 的开发框架10,应用 PyEcharts 库将数据转化为丰富的可视化图表后展示在网页上,实现数据交互。1.1 维修单监控模块维修单监控模块由维修单和停机单接口数据读取、故障站点筛选、维修日志与监控日志对比三个程序组成,如图1所示。1)程序repairlist.py访问维修单、停机单接口,接口为 JSON格式数据,每条数据均包含“天元”系统内所有维修活动信息,从接口中读取站号、站名、市、县、维修开始时间、维修结束时间、停机开始时间数据,并存入“
13、维修单.xlsx”和“停机单.xlsx”两个 Excel 表格中;程序monitorlog.py访问常规气象观测站运行时序图接口,计算并筛选出过去 3天曾出现过连续 3 h数据缺测站点,将故障站点按站号、站名、故障开始时间、故障结束时间顺序存入“监控日志.xlsx”表中。图1 维修单监控模块2)根据中国气象局综合观测司要求,常规气象观测站维修时限应为36 h。因此,程序repairlist.py通过计算维修结束时间与开始时间差值,将维修持续时间大于12 h 且小于 24 h 的站点信息标记为蓝色,大于(等于)24 h 小于 36 h 标记为黄色,大于(等于)36 h 标记为红色,并生成“维修单
14、(标记).xlsx”表,如图2所示。图2 维修单(标记)3)程序 repair_list_monitor.py首先将每天故障站点表进行两两对比,筛选出重复站点,从而统计出“今天故障站点”“连续2天故障站点”“连续3天故障站点”“昨天故障今天正常站点”4张表格,如图 3所示(灰色框);接着将4张表格分别与“维修单”进行重复项比较,从而筛选出发生故障并且已经在“天元”系统填报和未填报维修单、停机单的站点,再对已填报维修单站点进行标记,最终生成“监控日志(标记).xlsx”,如图3所示。1.2 维修单可视化模块维修单可视化模块由维修单接口数据读取、数据可视化两个程序组成,如图4所示。1)repair
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