基于Python的数据可视化大屏的设计与实现

胡明星

摘 要：数据可视化是指将数据以视觉形式来呈现，如图表或地图，以帮助人们了解这些数据的意义。传统可视化技术在应对大规模数据有响应时间过长、缺少灵活性等弊端，而现如今，这项技术已发展到一定程度，很多互联网公司都推出了各自的产品，种类繁多，能满足目前大多数需求。本文将使用把Python与echarts结合的数据可视化工具pycharts，对个人计算机装配与调试中产生的数据进行处理，最后进行可视化大屏的展示，作为Python可视化技术的基础实现，希望可以对学习可视化技术的相关人员起到借鉴作用。

关键词：Python;数据;可视化;大屏;设计

1数据可视化多样化的意义

数据信息可视化是当今时代发展的产物，人们审美能力的提高一方面对可视化设计提出了更多的挑战，另一方面设计师也需要考虑功能与设计的平衡。数据可视化能够帮助人们快速分析海量的数据，同时数据可视化可以展示巨量的数据，帮助人们理解数据之间的内在联系。数据可视化的图表表现形式方面，我们可以采用传统的饼状图、折线图、饼状图等，同时还可以运用瀑布图、面积图、漏斗图、GIS 等图形来实现图标类型的多样化，满足更多目标群体的需求。数据可视化的多样性是符合时代发展要求与背景的，可以更好地满足人们视觉上的需求。设计师需要在设计之初就要考虑到元素的多样性，实现数据多样性的协调发展。

2基于Python的数据可视化大屏设计原理

本次设计是以个人计算机装配以及调试的相关信息为源数据，利用Python可视化工具处理后，实现可视化大屏展示。可视化大屏顾名思义就是将需要进行展示的数据集中体现在一块屏幕上，既要注重美观，简洁，也不能顾此失彼，造成信息显示不完整或者强行杂糅，适得其反，造成理解困难。本次设计基于Python语言通过pyecharts工具实现，最终进行html网页的输出展示。系统设计要求六大模块，分别为一段时间内核心温度变化关系可视化，硬件成本占用可视化，计算机组配流程可视化，12小时内存占用和同时间段的核心温度变化可视化以及文本词云美化。经过考虑本次可视化大屏设计在源数据的选定上希望可以发挥出pyecherts这一工具的能力，尽量贴近日常生活，为Python快速与美观的处理日常数据提供一种参考方案，为略懂编程的爱好者甚至其它非专业人士提供参考借鉴。首先从可视化工具出发，pyecharts作为一种将第三方库与python结合的工具并不适用于服务器级别的大规模的数据计算与处理，所提供的图表虽然丰富，但是灵活性欠佳，与Matplotlib等其它老牌工具相比存在一定差距。我认为pyecharts的优势在于对简单数据集的可视化，降低了可视化技术的实用门槛，而这次使用的源数据就直接来源于日常生活。确定数据方向后在对源数据进行处理的过程中，需要对个人装配机器的涉及到信息进行遴选，确定可视化的展现手段，也就是说选用哪种图表来进行数据的最佳表达。比如本次设计中的cpu和gpu核心温度随时间变化的数据，除了显示具体时间点上的温度变化，还要展示出俩组温度数据相关性，同时兼顾到可视化大屏的美观与多样性，排除使用过的坐标系图，最终确定使用雷达图，从中心到边界温度刻度逐渐递增，数据同样可以再在12小时的角度间隔中显示出相关性变化。

3基于Python的数据可视化大屏的设计

3.1色彩相匹配

丰富的色彩可以给我们的视觉带来冲击，数据可视化中所表现出来的色彩多样化也是迎合大众需求的。颜色在数据可视化中所起的作用是重要的，我们容易被色彩鲜明的东西所吸引。过去所采用的单色效果给我们带来严谨、简单的感觉，但是长期观看单色很容易产生审美疲劳。与之相对应，若采用繁华绚丽的色彩，很容易产生眩晕，从而忽略了重要信息与数据，只注重形式与色彩。因此，在进行数据可视化设计时要选择相匹配的色彩，从而起到传达重要信息与数据的作用，并且带给人们视觉上的冲击。在进行颜色选择时，要充分考虑到数据中的内容，不要单凭想象，只用充分实现数据表现含义与颜色搭配方面的相互联系才能更好地实现目标诉求。

3.2功能设计

数据可视化平台展示应用于高清小间距大屏和移动应用手机，控制台程序应用于工作站。按照系统的应用场景izi，应用功能设计为日常运营模式、突发事件模式、节假日模式。

日常运营模式展示的数据包括：收费站当日累计收费金额、收费站当日累计出口车流量、收费站当日收费金额趋势对比与排名、收费站当日出口车流量趋势对比与排名、路面车流量排名、情报板信息、突发事件信息、路况信息、天气信息、值班信息、视频图像。

突发事件模式展示的数据包括：突发事件信息、事件现场动态、事件附近的情报板信息、路面车流量、收费站车流量、视频图像信息。

节假日模式展示的数据包括：景区附近的收费站、服务区和重点路段视频图像信息，景区附近的收费站车流量、路面车流量信息，景区附近的服务区停车场信息。

控制台模块实现以下功能，视频图像配置功能—配置视频的轮询间隔、路数、范围;情报板信息配置功能—配置情报板信息的轮询间隔、范围;各类数据刷新周期配置功能;大屏展示页面的切换控制功能。

3.3事件联动实现

事件联动是指在收到报警通知时，采取的可视化平台联动处置的功能。具体流程如下。平台接收到紧急事件通知，紧急事件通知中包含的参数有，事件类型、事件概述、事件发生位置的桩号、事件发生的时间、事件上报单位、事件上报人;平台将事件通知数据转发至可视化平台路网数据提供服务;可视化平台路网数据提供服务接收到事件通知数据，调用客户端服务，通知切换至紧急事件模式，同時通知紧急事件模式执行视频切换;客户端服务根据事件桩号调用视频数据服务的桩号范围视频切换接口，执行解码器解码操作;客户端服务调用拼控器进行视频开窗;可视化平台客户端将已解码的视频信号显示在大屏对应的视频窗口上。

3.4图形设计

开始阶段我们常采用诸如扇形、折线、面积等单一的图形设计形式，虽然这些简单的形式有其存在的历史意义。数据可视化中图形的设计需要采用多样的图形设计，在新时代条件下我们要摒弃过去单一的图形设计形式。这就要求设计师及时顺应时代的发展变化以及人们的内在需求，在进行图形设计时采用多样的图形设计，需要充分发挥主观能动性。采用特殊的图形设计形式不仅可以使我们摆脱直观枯燥的数据，还可以使我们体验抽象数字的趣味性，激发我们主动思考的欲望。

3.5风格多样化

经济社会水平的提高，人们的物质生活水平获得极大提高，越来越注重精神追求，人们的审美能力逐渐提高。随着时代的进步与发展，人们在生活中与设计中逐渐追求简约的风格。由于数据本身繁杂的特点，简约风格的使用受到人们的偏爱，并与繁杂的数据形成明显的对比。但是在时代飞速发展的今天，人们对于审美的需求是呈现出多样化特点的，并不只是简约风格单独得到人们的支持，其他的富有创造性的风格也会受到人们的喜爱，并运用到设计中去。鼓励多种风格同时存在，实现风格的多样化发展是当今时代数据可视化中的主旋律。

结束语

综上所述，在数据信息日益增多的今天，如何精准而简洁的处理数据并对其加以分析利用，数据可视化技术到了至关重要的作用。而开源强大的Python利用第三方库的结合，为我们处理日常数据提供了一种简单易用的可能性。即使目前数据可视化技术已经发展多年，我们任然需要不断发掘数据可视化的应用潜力，为我国的数据技术实力添砖加瓦，从容的应对未知的风险和挑战。

参考文献：

[1]崔迪，郭小燕，陈为.大数据可视化的挑战与最新进展[J].计算机应用.2017-07-10.