可视化实验室能源管理系统

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摘 要：本文是以北京化工大学实验室能源计量管理为依据，本文分章节的详细的讲述了如何采用数据库软件开发工具Visual Foxpro进行系统的设计和开发，利用图形、颜色、字体等多种可视化元素来描述实验室的结构、计量器具、计量信息等，并采用组态技术进行空间的描述和单元的定义。

关键词：可视化；数据库系统；可视化抽象表示

中图分类号：TP31文献标识码：A 文章编号：

1 可视化技术

可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。可视化并非是一个新的概念，其使用面也非常广。但它作为一门新学科和技术领域出现的标志是1987年美国科学基金会(NSF)组织召开的“科学计算机可视化”专题研讨会，以及会后Mrcomick等人所发表的“科学计算可视化”报告，现在也称为科学可视化(Scientific Visualization)，或简称为可视化(Visualization) [1]。

1．1．1软件的可视化界面

可视化交互界面将客观世界中抽象的事物转变为形象、生动和直观的方式展示给用户，使他们更容易理解事物的内涵和事物间的联系，根据自己的爱好，以自然、直观的方式输入需要查询地图的内容特征[2]。可视化界面是一类表示方法的总合，包括图形、线条（包括曲线）、颜色、文字、字体、动画等等，都属于可视化界面的范畴。可视化表示及操作的最大的优势在于直观，可以最大限度的得到不同的信息、将抽象的作操实例化，而且不死板，对于操作人员而言不显得枯燥，通过“看得见的操作”完成一系列抽象数据的记录，这就是“所见即所得”。

可视化表示在信息表达方面应用的非常广，可以说是遍及我们的生活各个角落。例如，在公共卫生间的门上用不同颜色的小人来区分性别；公共汽车上用不同的颜色来表示特殊人群专用座位；公路上各种各样的指示牌、警示牌等等，都是可视化表示的应用。正是由于可视化表示的亲和力，所以非常容易被人们所接受。

1．1．2可视化操作在计算机操作中的应用

将计算机实现可视化操作的最成功者非微软莫属，从黑白界面的DOS系统到非常人性化、直观化的Windows视窗系统，微软在可视化操作方面取得了巨大的成功。随着视窗系列的不断升级，许多应用软件也在改变着自己的操作界面，经过装饰过的按钮、互动的操作过程，这些都是成功的案例。

在应用软件中专门有一类就是绘图软件和图形处理软件，它们都在开发、处理图形方面有强大的处理功能。不过一方面这些软件对于操作者的要求比较高，要熟练的操作它们决非易事，另一方面这些软件制作、处理后的可视化图形基本上是“静态的”，也就是无法（或不易）同数据库中的数据相结合，一旦数据改变后原有的可视化图形要重新制作。

1．1．3用可视化表示数据库中的数据

数据库是存放数据的软件，也是数据处理、查询的主要依据，但一直以来数据库中的数据表示能力被我们所忽略，我们更关心的是数据访问的能力、查询的速度、数据库的安全性等等。虽然有的数据库软件具有数据分析的能力，如利用曲线图、柱状图、饼状图来表示数据间的关系，但总的表现形式过于单一，基本表现形式仍为普通的表格，缺乏表示的手段，给人一种千人一面的感觉。

可视化图形表示方法与数据库相结合，会使原来单一的数据以不同的形式表现出来，给人一种耳目一新的感觉，当后台的数据改变时，不用修改源程序就可以显示出其中的变化，在国内将这种理念付诸实际的要算是GIS（Geographical Information System，地理信息系统）了，还有就是谷歌的“电子地图”了。

1.2 课题来源

1．2．1 实际工作中所遇见的问题

随着我国对能源使用管理的加强，各单位也在寻找适合各自的能源管理的方法。为了提高教学、科研能源使用效率，加强科研用能成本核算，许多高校都在每间实验室、办公室里安装了计量器具，将能源统计、考核落实到每一间房间。面对如此大量的能源计量器具信息的管理、计量数据的审计，如何管理好计量器具和计量数据就成为了能源管理工作中的重点，在管理工作中不仅要记录每一块计量器具的记录数据，还要记录计量器具的型号、规格、安装的位置（房间号）及房间内的具体安装位置等信息。

对于高校中建设时间比较早的建筑而言，在房间的管理、供电线路、供水线路的铺设方面都存在许多问题，原来单纯依靠简单文记录的方式不能满足对这些数据的记录。其次能源管理所涉及的数据种类比较杂、信息量比较大，很难利单一的数据表格来记录如上信息。

1．2．2 引入可视化技术，提高管理水平

可视化技术在能源管理中已经被许多管理部门所采用，如“电力系统运行状态可视化”就是一个很好的例子[3]，可视化技术作为能源管理具体非常直观、可靠等特点，是今后发展的方向。

2 开发工具介绍

2．1 Visual Foxpro9.0（简称VFP9.0）的简单介绍

Visual FoxPro的前身是FoxBase，是美国Fox Software公司推出的数据库产品，在DOS上运行，与xBase系列相容。Fox Software被微软收购后，加以发展, 使其可以在 Windows 上运行, 并且更名为 Visual FoxPro，目前最新版为 Visual FoxPro 9.0，提供多种可视化编程控件，是面向对象编程数据库应用软件。[4]

2．2 VFP9.0的可视化编程

2．2．1 VFP9.0的控件介绍

VFP9.0具有非常丰富的基本控件，如文本框、按钮、列表框等，用户还可以在基本控件的基础上生成自己的“类库”，调用自己设计的专用控件，这些控件也是我们用来可视化表示与操作的最基本的元素。

2．2．2 VFP9.0的程序语言介绍

VFP9.0的程序语言无论在语法上，还是结构上与BASIC语言都极为相似，并且有许多专门的指令、函数来操作数据库，非常适合初学者学习。VFP9.0的开发过程是面向对象的，用户可以编写、调用自己定义的类来完成相应的操作。

2．2．3 VFP9.0的程序构架

VFP9.0的程序可以分三个层次，最上面的是表单，表单由一系列控件组成；中层是报表，是将查询的数据打印输出的工具；下层是数据库及库中的数据表。作为使用方通常只能接触到最上层的表单，一切操作是通过表单完成的。没有数据库的支持，VFP9.0的功能将大打折扣。

3数据的可视化抽象

3．1数据的可视化抽象定义

3．1．1常见的可视化抽象

什么是可视化抽象？简单一点说就是通过一些符号来表示具体的事物。其实可视化抽象对我们而言并不陌生，比如在地图中的河流被抽象为曲线、城市被抽象为圆圈等；不仅仅是实物，许多抽象的含义也可以用可视化的方法进行表示，比如用箭头表示方向、用酒杯表示易碎、用雨伞表示防潮等等。在可视化抽象时，对于我们生活中习以为常的符号最好不要改变其代表的含义，否则会产生不必要的误解。

3．1．2应用数据的可视化抽象

在我的研究课题中，应用数据的可视化抽象占了很大的比重，用适当的表现方式来表达更多的信息是本课题一直追求的目标。通常我们处理的数据中有两种类型，一种是实在的客观实体（实物），另一类则是实物的某些性质。举个例子，在国资处的房屋及仪器设备管理中，房屋、仪器这些属于客观实体，而房屋的使用单位、房屋的房间号、房屋的使用性质等则是房屋的某些属性。