《基于大连理工大学开发区图书馆的智慧数据分析展示大屏》
1 团队介绍
1.1 团队名称：
遇见帆软遇见爱
1.2 团队成员：
左谍（队长）、邰楠、林香含
1.3 团结简介：
我们是来自大连理工大学软件学院的本科生，在小学期中选修了来自帆软公司的老师讲述的《专业方向课程设计》，近距离感受到帆软文化，并对帆软十分向往，想要更多的了解和接触帆软的愿望让我们三个人凝聚。大赛中，我们分工合作，一人负责展示大屏的界面，一人负责数据集的连接，一人负责前期数据处理和后期界面美化，共同探讨，相互补充。
2 作品背景
（1） 制作背景
图书馆展示大屏已逐步成为图书馆文化体系展示的重要方式，不仅为读者提供图书馆的基本信息，也为图书馆管理员提供宝贵参考意见，因此，制作出一个优质的智慧图书馆展示大屏显得极为重要。
（2） 解决问题
大连理工大学至今已拥有一个主管三个分馆五座校舍的规模校区图书馆，图书馆数据丰富，但展示大屏内容较为单一，界面排版美观性不足，未深层次剖析书籍和读者等数据信息，导致数据分析产生的价值小，大屏实用性低等问题。
（3） 解决方案
考虑到校区图书馆受众主要是学生、教师和校区管理人员，我们对图书馆、读者、书籍分别进行了数据分析，并用三个大屏界面对其分层展示，以更直观的方式展示书籍借阅、馆藏数据、读者形象、入馆情况等多层次、多角度的数据，不仅可以帮助图书馆管理员合理调配资源，也为读者提供了更优质的服务，让大屏展示出数据分析潜在的更大价值。
3 制作流程
1、需求分析
（1） 需求分析
通过对各大省市图书馆的主界面进行分析对比，在加上对实际情况的考量，我们最终确定将图书馆大屏以3个界面进行显示，分别展示图书馆整体信息、图书信息、读者信息。并且，这三个界面能够很好的展现图书馆的整体风貌以及读者可以获取到自己所需要的信息。
（2） 大屏主页需求
图1 大屏主界面用例图
如图1所示，大屏主界面的主要设计目的是为了让读者快速了解开发区图书馆的基本情况。主界面包括大连理工大学的3D立体模型、当日座位使用率表格、各月份入馆情况柱状图、入馆高峰时段折线图、借阅图书热门榜、借阅热门类别雷达图、馆藏各类型图书数量柱状图以及活动预告表。
（3） 读者分析界面需求
图2 读者分析界面用例图
如图2所示，读者分析界面呈现了开发区图书馆的读者构成。此界面包括男女入馆比例表、男生借阅情况散点图、女生借阅情况散点图、读者群像图、入馆人群比例圆环图、学院借阅分布散点图。
（4） 图书分析界面需求
图3 图书分析界面用例图
如图3所示，图书分析界面展示了开发区图书馆的图书构成以及借阅情况。此界面包括一年内图书借阅量变化、图书价格分布图、借阅类别排行表、图书出版社排行表以及馆藏各类别数据。
2、数据来源
在带队陆坤老师的帮助下，我们联系了图书馆负责的老师。在向老师说明我们数据的用 途和所需要内容后，图书馆负责老师给我们提供了大连理工大学开发区校区图书馆的 2016-2019年图书的流通情况数据、2016-2019年以来的入馆门禁数据，以及截至2019 年12月份的馆藏图书数据。
3、 逻辑架构
图4 项目逻辑架构图
4、具体实现
（1） 数据获取
通过向老师咨询，我们获得了以excel表格形式存储的大连理工大学开发区校区图书馆的2016-2019年图书的流通情况数据、2016-2019年以来的入馆门禁数据，以及截至2019年12月份的馆藏图书数据。
（2） 数据整理
a. 对书籍数据进行处理
通过Kettle将数据载入，进行汇总，之后进行清洗操作，之后存入数据库中，处理流程如下图所示：
先将数据载入，两种格式xls和xlxs,；载入增加type列，标注中文和外文；去除无用的ISBN码（空值多，且实际意义未知）和条码号（与财产号相同，故去掉），通过js脚本，对作者空值填充“佚名”，出版社填充“出版社未知”，以及对书名进行处理（发现外文图书格式不规范，有很多无用符号）；之后插入更新至library_ods数据库中的book表中，其结构如下
其中last_update_time是最近更新的时间戳，为后续操作的简化发挥巨大的作用。
b. 对进馆人员数据进行处理
通过Kettle将数据载入，进行汇总，之后进行清洗操作，之后存入数据库中，处理流程如下图所示：
将数据进行载入，数据格式均为CSV文件，之后选择字段，除去无用列，更新至library_ods数据库中的enter表中，其结构如下：
c. 对借阅流通数据进行处理
处理流程如下图所示：
开始将数据载入，数据格式均为xls，对格式进行转化，修改名称，选择有用列，保存至library_ods数据库中的borrow表中，其结构如下：
d. Python数据处理
部分表格需要做按照出现次数进行排序的处理，因此我们使用Python将清洗后的数据，进行数据的排序，输出排序后的excel表。排序处理了进行了多次，得出了多个排名表格，下图仅为“出版社排行表格”的处理代码。
e. 导入数据库
数据库设计如下图6所示。将数据在数据库中存贮为2个主要表格和若干整理后的排名表格。主要表格为：图书表、借阅表、读者表。图书表的主键为图书编号，借阅表的主键为图书编号，读者表的主键为读者证编号。图书表包括的其余信息有出版社、作者、价格、书名、索书号。借阅表其余的信息有借出时间、归还时间、读者证编号、借阅书籍名称、借阅书籍编号等。读者表其余信息有学院名称。
图6 数据库设计E-R图
（3） 数据分析
a. 相似度比较算法
为了统计读者群像信息，我们自己编辑了相似度比较算法。通过读者证信息我们可以获知读者的年级、学院、性别、身份（本科生、研究生、老师）。我们将读者按照读者证信息进行分类，并为不同类别的读者做标签链接，再与入馆门禁表和图书借阅表相对应。同时，我们也为不同类别的图书进行分类和贴标签工作。在对应后，得到重叠区间的结果，并按照重叠次数进行词项排序，得到读者群像信息数据。
b. 模糊查询
在数据统计的过程中，我们采用了数据库模糊查询的方式。例如，在统计每月入馆次数时，现有门禁数据精确到了秒，因此我们采用数据库模糊匹配的方法，使用%，限制条件只设置到月份信息，就能获得到某年当月入馆的所有数据。
c. MySQL查询语句
部分SQL查询语句如下图。
d. 图像分析
对于不同的数据形式，我们选择不同的表格进行呈现。各种排名类数据，我们选择柱状图的呈现方式；兴趣偏好类数据，我们选择雷达图的呈现方式；文字类数据我们选择词云图的呈现方式，更加美观可视；各月份数据采用折线图方式表现变化；其余数据采用饼状图、环状图等，让数据呈现的更加美观。
（4） 大屏搭建
使用finereport工具，制作了决策报表，具体内容见第四部分——成果展示。
4成果展示
整体价值：
智慧图书馆场景主要采用数据分析、数据可视化、数据挖掘等方法进行搭建。整个大屏以深蓝色调为主，采用亮蓝色作为强调色，将校区3D动态图放置于大屏正中央，给人一种科技感十足的氛围。其三个场景的整体价值可概括为三个指导：
1、指导图书馆管理运行。例如，从入馆高峰时段折线图中，我们可以清晰地看出哪些时间段图书馆的人流量更大，据此图书馆管理员可以提前做好准备，给读者更好地入馆学习体验。
2、指导图书馆资源调配。例如，从图书借阅量变化和借阅类别排行榜中，我们可以直观地看出哪些类型的书籍更受读者欢迎，以此合理配置馆藏资源，优化调整购书计划。
3、指导图书馆读者服务。例如，从读者借阅排行榜中，图书馆可以对“年度借阅达人”进行奖励，在鼓励这些读者的同时，也能吸引更对读者有效利用图书馆，促进学习型图书馆。
4.1 模块一：图书馆大屏主页（图书馆分析页面）
图书馆大屏主页由9个部分组成：
1、大屏的正上方顶部部分：顶部左侧展示了地点、天气，中央为大屏标题大连理工大学开发区图书馆，顶部右侧为当前时间，标题下方为图书馆公告栏和入馆总人数，用于提示开馆时间等重要信息，展示入馆人数。
2、大屏正中央部分：为我们小组使用AutoCAD等工具制作而成的大连理工大学校区3D模型动态图，增强了大屏的动态感和交互性，也体现了图书馆位于大连理工大学。
3、借阅图书热门：用词云图显示近一年内被借阅次数位居前列的书籍名称，可以看出热门书籍大多是专业课程书籍和文学作品，为读者提供了借书参考。
4、借阅热门：按被借阅图书的类别分析了图书馆的图书借阅情况。
5、馆藏图书各类数量：用条形图展示了各类型图书的馆藏数量。
6、入馆高峰时段：用折线图描绘近半年内从早上8点到晚上21点的入馆人次，从图中可以看出一天内的入馆高峰在上午 8、9 时、下午 15 时、17 时，符合同学们的作息规律。读者也可以据此判断每小时的人流量，进而决定自己的入馆时间。
7、今日座位使用率：用带有百分比的仪盘表展示图书馆座位的占用情况，便于读者了解馆内的余留空位的情况。
8、各月份入馆情况：用柱形图展示各月份的入馆情况，可以发现在寒暑假期间（2月、8月）入馆人数最少，临近期末（6月、12月）入馆人数最多的特点，7月为学年第三学期（小学期）入馆人数居中。
9、活动预告：用跑马灯实现近期图书馆内的活动展示，便于读者了解和参与。
以上7个数据分析展示图（词云图、仪盘表、条形图、跑马灯...），围绕在3D模型图的一周。整个设计界面布局整洁美观、数据内容丰富、表达清晰明了。
图书馆分析页面展示
4.2 模块二：图书分析页
图书分析页包括7个部分：
1、大屏的正上方顶部部分：与图书馆大屏主页类似，不同之处是标题下方为馆藏图书总量。
2、大屏正中央部分：与大屏主页一致，为大连理工大学校区3D模型动态图。
3、图书借阅量变化：用面积图展示了三个热门借阅类别的图书在各月份的借阅情况。
4、图书价格分布：用饼图展示了图书价格在0～19元、20～49元、0～99元、100及以上的图书占比，可以看出位于20～49元之间的书籍居多。（注：19.7元归于19元，属于0～19元区间）
5、借阅类别排行榜：用柱形图展示了各类型图书的借阅次数。
6、图书出版社排行：用柱形图显示图书馆中书籍所属出版社的排行，可以看出排名靠前的都是较为熟悉的出版社，比如清华大学出版社、电子工业出版社等，同时，侧面反映了这些出版社的书籍质量比较高。
7、馆藏数据：用扇形图展示了馆藏中外文电子书、纸质书、报纸、光盘等数据。
以上五个数据分析的展示图（面积图、饼图、柱状图...）,综合展示了图书馆的图书类别、价格、借阅情况等信息。
图书分析页面展示
4.3 模块三：读者分析页
读者分析页包括6个部分
1、大屏的正上方顶部部分：与图书馆大屏主页类似，不同之处是标题下方为图书借阅次数。
2、大屏正中央部分：与大屏主页一致，为大连理工大学校区3D模型动态图。
3、入馆人群比例：用仪盘表分别展示了入馆本科生、研究生、老师的比例。呈现本科生居多，研究生居中，老师最少的特点，与校区人群数量构成比例相吻合。
4、学院借阅人数：由于校区仅包含软件学院、微电子学院、国际信息与软件学院，此处仅用柱形图和饼图展示了三个学院的读者情况，与校区三个学院人数构成比例相吻合（软件学院人数最多，另两个学院人数较少）。
5、借阅排行榜：用跑马灯显示读者中借阅次数排名前20的读者信息，从而鼓励读者借阅书籍。
6、男女生部分：此部分由入馆男女比例、男生借阅分布、女生借阅分布三个图表轮播构成，展示了入馆的男女比例以及男生女生对图书各自的借阅兴趣分析。
7、读者群像：用词云图描绘了各式各样的读者群象（文艺范、程序员...），增加了大屏的趣味性。
以上七个数据分析的展示图（仪盘表、跑马灯、柱状图...）从性别、群体、所属学院等多角度分析了读者信息，全面、详细而具体。
读者分析页（图1）
读者分析页（图2）
读者分析页（图3）
模块一、模块二、模块三对应的三个大屏页面每隔4s会进行自动轮播展示。
5 总结与分享
在这次比赛中，我们团队真的收获了很多，同时也有很多感慨，下面就听我们——分享吧!
关于主题的确定：在一开始，我们小组3人聚在一起，开了一个比赛的交流会，开动脑筋，集思广益，探讨出一个很赞，且能真正解决实际问题的项目主题一一制作大连理工大学开发区图书馆智慧大屏。
关于数据的处理：定下主题后，我们便去寻求图书馆管理老师的帮助，获取到了三年的图书馆相关数据。当我们获取到26万多条数据时，既兴奋又焦虑，数据的庞大一方面能使得我们的数据分析结果具有真实可靠性，但另一方面，也让我们在数据处理阶段带来很大的挑战，最后我们决定先利用python代码和相关模型对庞大的数据进行处理时，去除掉有残缺的数据，留下需要的数据，数据处理主要由林香含负责。
关于FineReport的学习：处理好了数据并不代表做了很大的工作，我们深知学习FineReport才是本次比赛的关键，所谓经济基础决定上层建筑，我们开始分工学习软件的操作，每个人都认真学习帆软社区中不同的FineReport课程、文档，为制作图书馆大屏储备扎实的知识和操作能力。
关于FineReport的使用：使用FineReport进行大屏界面的组件布置的过程中，因为电脑配置较低，带不动软件的运行，界面总是卡顿，使得操作困难，让队伍有点崩溃，作品进行到一半时，迫不得已向同学借用了一台配置高的游戏本，移植作品，终于后半部分的作品制作进行得较为顺利，感叹一下，帆软的组件真的好好看，在大屏上显示得非常高级、大气！项目大屏制作和数据连接部分主要由邰楠和左谍负责。
最后，我们完成了整个智慧大屏的制作，我们录制了视频，撰写了文档，总结了经验与教训，期待下一次比赛能配合得更好！更期待此次比赛能获得好成绩！
作品展示视频链接：https://www.bilibili.com/video/BV12M4y1P75a/ | 
