CN104820154A - 一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，包括：地图可视化组件，用以依照地图和建筑物地理位置数据，在地图上标注建筑物的实际地理位置；饼图可视化组件，用圆形的面积大小和颜色来表示该供电系统的某一数值型数据(或统计型数据)；坐标可视化组件，用以可视化多维供电关注数据；时间点可视化组件，用以表示离散的时序数据；协同分析组件，用以紧密地连接各个可视化组件，用户在不同可视化组件进行不同的选择操作时，相应的在另外组件中实时显示所选数据的不同可视化效果。本发明的有益效果表现在数据展现形式多样化、实时高和交互性强。

Description

一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统

技术领域

本发明涉及计算机图形学、人机交互等多领域交叉的可视化技术，特别涉及一种可视化技术的供电数据可视化监测系统。

背景技术

信息可视化是一个跨领域，它将可视化技术延伸到大型数据库领域，通过将数据库中的数据项转换为图形图像的形式，实现大规模非数值型信息资源的视觉呈现，从而发现数据内在的联系和发展规律。随着数据容量不断增加、复杂性的不断提高，传统的数据分析和数据挖掘工具对此类数据的处理分析的效率低下，因此需要更加有效的方式来对供电数据进行可视分析。信息可视化是利用计算机图形学和图像处理技术将抽象数据(如非结构化文本和高维空间中的点)以可视化的形式展示出来，辅助以相应的交互技术，最终达到增强用户认知的目的。利用信息可视化进行可视分析，可以帮助人们:

1)根据繁杂的信息融合成动态的、直观的数据，进一步深入理解供电数据

2)提供实时的、可靠的系统评估数据

3)根据现有的实时数据、运行状态及趋势发现系统的运行状态的走向

4)通过网络平台，和他人一起协同分析评估结果

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力，经济的发展越来越离不开供电系统。但是对于供电系统的运行状态评估、状态监测和运行趋势的分析等相关的数据分析还比较分散、形式单一，因此急需一个能综合反映供电系统的运行状态和运行趋势的监测系统来实时、可靠地监测供电系统的各参数，为用户和供电研究分析人员提供可视化信息。

因此需要一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于基于可视化技术的供电数据可视化监测系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

为了克服现有供电数据可视化的数据展示形式单一、实时性不高及交互性差等不足，本 发明提供一直展现形式丰富、实时性高和具有良好交互性的基于可视化技术的供电数据可视化监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，所述供电数据可视化监测系统包括:

供电地图可视化组件，用以依照地图和建筑物地理位置数据，在地图上标注出各个建筑物的实际地理位置，用户在地图上浏览、查询所有建筑物位置信息，指定某一些建筑物突出或隐藏显示；在地图操作上，用户可任意缩放、移动地图查看详细建筑物位置；当用户选择某一建筑物时，地图组件以提示框方式呈现该建筑物的隐藏信息，所述隐藏信息包括电能、故障参数、电流及电压信息；

饼图可视化组件，用以采用一个圆形表示一个楼盘，用圆形的颜色或面积大小来展示对应建筑物的某一数值型数据；面积大小表示该建筑物的用电量大小，面积大小采用归一化处理，即将实时用电量除以该建筑楼额定用电量得到一个数值，然后将饼图放到(缩小)到该倍数；该饼图的颜色为白色时表示没有监测参数出现故障(包括超过上下限、未监测到该参数)，根据故障参数的积累颜色变得越来越红；

坐标可视化组件,根据选定的关注参数个数绘制出各个参数的实时曲线，从而得到N个坐标参数曲线；用以实时展示参数变化以及历史数值；

时间点可视化组件，用以使用时间点图来可视化各个时间点的数据，时间点用圆形坐标轴表示时间，时间点从时钟的12点开始顺指针依次递增，均匀分布，整个园被划分为24个时间点，代表着从今天0点开始之后每个时间段(0点-1点、23点-0点)该供电系统的运行状态；每个时间点由一个小的圆组成，该小圆的不同颜色代表着不同的运行状态，灰色代表该供电系统没有运行供电，红色代表异常供电，绿色代表正常供电且各个参数均正常。

协同分析组件，紧密地连协调接各个可视化组件，用户在不同可视化组件进行不同的选择操作时，相应的在另外组件中实时显示所选数据的不同可视化效果。

进一步，所述饼图组件中，在圆形饼图大小排序上，饼图可视化组件采用饼图的面积大小表示某建筑物的用电量大小；并根据面积大小排序得出各个建筑物用电量，突出显示用电量大的建筑物，供用户重点选择查看。

采用饼图的颜色深浅表示历史故障个数这一属性，并根据历史故障参数个数的积累动态改变底色的颜色深度，从白色到红色渐变，即故障越多则底色就越红；通过这种方式，可以显著区分出各个建筑物的历史故障个数，供用户选择相应的建筑物并查看。

再进一步，所述坐标可视化组件中，采用动态坐标轴，根据参数值的大小和波动范围自 动调节坐标轴的最大值/最小值以及坐标轴的刻度；该坐标轴的横轴与时间相关，纵轴则为实时值，由此而绘制出各个关注参数的实时曲线。

再进一步，所述时间点可视化组件中，坐标轴为圆形坐标轴，即采用时钟圆盘作为坐标轴，12点为起点，即为每天的0点，一圈按照24等分平均分配；每个时间点上有一个小圆点，这个小圆点有三种颜色，即灰色、绿色和红色；每个小圆点代表一个时间段，如第一个小圆点代表0点至1点这个一个小时的时间段；每个小圆点的颜色代表不同的运行状态，灰色代表供电系统为未运行，绿色代表正在供电且各个参数正常，红色代表正在供电但是有参数异常。

本发明的技术构思：将空间数据、时间信息和供电数据在同一个空间内显示，并采用动态的展示方式实时显示供电数据。该技术设计地理学、信息科学、计算机技术及数据挖掘等多个领域。

将供电网络与地理数据相结合，从而将大量的不同信息集成起来，即将同一空间内的不同数据集合起来。传统的供电数据展现方式对数据的解释能力有限，该技术方法可以实现动态的、交互性更强地数据展示。

饼图是一种用圆形层次嵌套方式可视化结构化与非结构化的技术。饼图的大小、颜色可以用以表示数据的属性(如电能的大小、故障与否)，饼图是能有效地呈现数据的信息可视化方法。

信息世界中绝大部分数据都是关系型数据，当数据量较小时人们可以直观的理解它们，但随着数据规模的不断增加，数据间的组织关系和所包含的信息便会变得更加复杂。饼图提供了一直从整体查看全部层次组织的方式，它利用大小、颜色等不同的形式展现系统的某些属性，从而实现有效地进行可视分析。

时间点可视化用以可视化时间序列相关的数据，在以时钟为坐标系，时钟原点为原点，每个时间点代表一个小时，整个时钟被分为24等分。每个时间点带有一个小圆点，小圆点的颜色代表一个属性(如该时间段有无故障)。从而表示随着时间的推移，该系统的运行情况。

时间点图摒弃了传统的直角坐标系图，而是将每一个时间段用一个小圆点表示，并根据运行情况的不同呈现不同的颜色，极大地增强了每个时间段的数据可辨认性，克服了长时间下数据量大易出现杂乱的情况。

本发明的有益效果表现在：数据展现形式多样化、实时高和交互性强的特点。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例提供的基于大数据环境下的数据流存储管理方法流程图；

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

参照图1，一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，所述供电数据可视化监测系统包括:

供电地图可视化组件，用以依照地图和建筑物地理位置数据，在地图上标注出各个建筑物的实际地理位置，用户在地图上浏览、查询所有建筑物位置信息，指定某一些建筑物突出或隐藏显示；在地图操作上，用户可任意缩放、移动地图查看详细建筑物位置；当用户选择某一建筑物时，地图组件以提示框方式呈现该建筑物的隐藏信息，所述隐藏信息包括电能、故障参数、电流及电压信息；

饼图可视化组件，用以采用一个圆形表示一个楼盘，用圆形的颜色或面积大小来展示对应建筑物的某一数值型数据；面积大小表示该建筑物的用电量大小，面积大小采用归一化处理，即将实时用电量除以该建筑楼额定用电量得到一个数值，然后将饼图放到(缩小)到该倍数；该饼图的颜色为白色时表示没有监测参数出现故障(包括超过上下限、未监测到该参数)，根据故障参数的积累颜色变得越来越红；

坐标可视化组件,根据选定的关注参数个数绘制出各个参数的实时曲线，从而得到N个坐标参数曲线；用以实时展示参数变化以及历史数值；

时间点可视化组件，用以使用时间点图来可视化各个时间点的数据，时间点用圆形坐标轴表示时间，时间点从时钟的12点开始顺指针依次递增，均匀分布，整个园被划分为24个时间点，代表着从今天0点开始之后每个时间段(0点-1点、23点-0点)该供电系统的运行状态；每个时间点由一个小的圆组成，该小圆的不同颜色代表着不同的运行状态，灰色代表该供电系统没有运行供电，红色代表异常供电，绿色代表正常供电且各个参数均正常。

协同分析组件，紧密地连协调接各个可视化组件，用户在不同可视化组件进行不同的选择操作时，相应的在另外组件中实时显示所选数据的不同可视化效果。

在本实施例中，本发明根据地图绘制SVG格式的地图以及建筑，并按照建筑分类存为SVG 格式的文件。

本发明在获取建筑的具体坐标位置后，将建筑坐标给定到地图上，则该建筑则会出现在相应的位置上，用户通过缩放地图可以查看建筑的具体位置。使用坐标组件来可视化各个关注参数的实时运行曲线；使用饼图来可视化做在建筑的用电量和历史故障；将时间点图用以可视化系统在当日的运行情况。

将以上的可视化方式相结合，本发明对供电数据的展示方式进行了创新。参照图1，一直基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，所述供电数据可视化监测系统包括：

1)地图可视化组件：

本组件根据地图和建筑之间的位置数据，在地图上标注出了各个建筑的实际地理位置，用户可以清楚地了解各个建筑物在地图上的分布信息，该组件为以后和供电研究人员提供必要的建筑地理信息。

在地图显示的基础上，本发明添加了如下交互功能：

1.用户可以在地图上浏览所有建筑的位置信息，也可以制定某一些建筑的突出与隐藏显示。

2.在地图上操作上，用户可以任意缩放、移动地图查看详细的建筑信息。

3.当用户选择某一建筑标签时，地图组件以弹出框的形式呈现该建筑物的隐藏信息，在选中某个建筑后可在其他组件中查看该建筑的其他信息，个功能组件间饿协同可视分析使得分析工作变得更加透彻。

2)饼图可视化组件

饼图可视化组件用一个圆形表示一个建筑的供电系统，用圆形的大小来展示对应建筑的某一数值型数据(如供电系统的用电量等)，用颜色表示某一累计数据(如该建筑的供电的历史故障累积)。该圆形的面积越大，则该建筑物的系统的用电量的数值就越大；该圆形的颜色越深，则该建筑的供电系统的历史累积故障次数就越多。

3)坐标可视化组件

坐标可视化组件用多个坐标系呈现多个供电系统关注参数的实时运行情况，并提供如下功能用以可视化供电数据：

1.可以设置多个关注参数，用以显示该关注参数的实时运行情况，并可以根据需要任意添加和删除。

2.坐标轴缩放，用以调节坐标轴范围的最大值和最小值，可以同时改变坐标轴范围的最大最小值。也可以区域选择来对数据曲线进行聚焦放大。

4)时间点可视化组件

本发明使用时间点图来可视化时序数据，时间点图用时钟的一圈表示时间，时间从时钟原点顺时针依次递增，均匀分布，时间点上的小圆点表示该供电系统的运行情况。

本时间点可视化组件实现了如下功能

1.圆形时间坐标轴，一改传统的直角坐标系地坐标风格，将时序数据按照人类对时钟的认识联系起来，更加符合人们对时间的思维方式。

2.时间点代表某个时间点，将时间离散化，每个时间点上的小圆点并不代表某一个时刻，而是代表某一个时间段(如0点至1点)。

3.将数据融合分析，将供电系统在该时间段内运行的所有参数进行分析，从而得出该建筑的供电系统在该时间段内的运行状况，以颜色明显区分出该时间段内系统的运行状况，让用户和供电研究人员一目了然。

5)协同分析组件 

本发明通过实现协同可视化组件，将各个可视化组件内部紧密地连接在一起，使得对供电数据的分析不再是用单一的组件分析，通过协同分析可以大大提高用户对供电数据的感知与认知能力。

用户在地图组件中选中某一建筑物后，在坐标可视化组件中就看到实时描绘的运行曲线，曲线包含了该建筑下供电系统关注的各参数的详细信息。

本发明所设计的供电数据可视化的系统具有以下有点：

1)将信息可视化技术运用到供电数据的分析和出来中，该供电数据可视化分析的新方法，满足了不同用户对供电数据的获取、研究和探索的需要。

2)使用饼图可视化组件来展示供电数据的概况，以圆形的大小和颜色深浅表示供电系统的某一属性，并用良好便捷的交互方式让用户对供电数据的概况一目了然。

3)使用坐标可视化组件可分析供电系统的多维数据，用户可以通过多种方式自由的查看该供电系统的运行参数，增强对供电数据的感知和认识。

4)使用时间点可视化组件来展示时序数据，保证每个时间段内的数据的可辨识性，采用时钟式的时间坐标轴，更加符合人们对时间的思考的思维方式，让用户能快速的感知供电系统的整体变化趋势。

5)协同分析组件将信息可视化中的地图、饼图、坐标以及时间点等可视化组件与用户的行为关联起来，根据用户在某一组件里的操作，实时地动态地在相关联的组件中给出不用的可视化结果，大大提高可视化分析效率，。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可 以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，其特征在于：所述供电数据可视

化系统包括：

供电地图可视化组件，用以依照地图和建筑物地理位置数据，在地图上标注出各个建筑物的实际地理位置，用户在地图上浏览、查询所有建筑物位置信息，指定某一些建筑物突出或隐藏显示；在地图操作上，用户可任意缩放、移动地图查看详细建筑物位置；当用户选择某一建筑物时，地图组件以提示框方式呈现该建筑物的隐藏信息，所述隐藏信息包括电能、故障参数、电流及电压信息；

饼图可视化组件，用以采用一个圆形表示一个楼盘，用圆形的颜色或面积大小来展示对应建筑物的某一数值型数据；面积大小表示该建筑物的用电量大小，面积大小采用归一化处理，即将实时用电量除以该建筑楼额定用电量得到一个数值，然后将饼图放到(缩小)到该倍数；该饼图的颜色为白色时表示没有监测参数出现故障(包括超过上下限、未监测到该参数)，根据故障参数的积累颜色变得越来越红；

坐标可视化组件,根据选定的关注参数个数绘制出各个参数的实时曲线，从而得到N个坐标参数曲线；用以实时展示参数变化以及历史数值；

时间点可视化组件，用以使用时间点图来可视化各个时间点的数据，时间点用圆形坐标轴表示时间，时间点从时钟的12点开始顺指针依次递增，均匀分布，整个园被划分为24个时间点，代表着从今天0点开始之后每个时间段(0点-1点、23点-0点)该供电系统的运行状态；每个时间点由一个小的圆组成，该小圆的不同颜色代表着不同的运行状态，灰色代表该供电系统没有运行供电，红色代表异常供电，绿色代表正常供电且各个参数均正常。

协同分析组件，紧密地连协调接各个可视化组件，用户在不同可视化组件进行不同的选择操作时，相应的在另外组件中实时显示所选数据的不同可视化效果。

2.根据权利要求1所述的基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，其特征在于：所述饼图组件中，在圆形饼图大小排序上，饼图可视化组件采用饼图的面积大小表示某建筑物的用电量大小；并根据面积大小排序得出各个建筑物用电量，突出显示用电量大的建筑物，供用户重点选择查看。

采用饼图的颜色深浅表示历史故障个数这一属性，并根据历史故障参数个数的积累动态改变底色的颜色深度，从白色到红色渐变，即故障越多则底色就越红；通过这种方式，可以显著区分出各个建筑物的历史故障个数，供用户选择相应的建筑物并查看。

3.根据权利要求1所述的基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，其特征在于：所述坐标可视化组件中，采用动态坐标轴，根据参数值的大小和波动范围自动调节坐标轴的最大值/最小值以及坐标轴的刻度；该坐标轴的横轴与时间相关，纵轴则为实时值，由此而绘制出各个关注参数的实时曲线。

4.根据权利要求1所述的基于可视化技术的供电数据可视化监测系统，其特征在于：所述时间点可视化组件中，坐标轴为圆形坐标轴，即采用时钟圆盘作为坐标轴，12点为起点，即为每天的0点，一圈按照24等分平均分配；每个时间点上有一个小圆点，这个小圆点有三种颜色，即灰色、绿色和红色；每个小圆点代表一个时间段，如第一个小圆点代表0点至1点这个一个小时的时间段；每个小圆点的颜色代表不同的运行状态，灰色代表供电系统为未运行，绿色代表正在供电且各个参数正常，红色代表正在供电但是有参数异常。