Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法技术

Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法：1)对工业生产流程进行可视化建模；2)从提取有效数据；3)输出标准数据格式；4)建立可视化映射；5)在浏览器端进行显示和操作。本发明专利技术可以将复杂、不可观的工业流程，应用多视图模型，直观的展示给特定目标人群，同时克服了传统的C/S架构下的跨平台性较差、操作使用繁琐等缺点。

【技术实现步骤摘要】
Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法
本专利技术涉及信息管理
，特别是一种用于工业现场流程重现的可视化方法。
技术介绍
目前工业生产流程中，普遍具有多变量、复杂性、耦合性、不确定性等特点，特别是某些生产过程具有一定的高危险性、不可观性，因此如果能够通过数据驱动，将工业生产流程进行可视化显示，直观的展现给现场工作者或者培训员工，提高工业现场操作者的安全意识和安全防范措施，就显得尤为重要。目前应用于工业生产中的流程可视化方案，大部分为基于C/S架构的软件工具、模拟动画和生产流程示意图。这三种方案在一定程度上，对于工业生产流程的可视化显示方面起到了很好的作用。但是，在使用过程中，它们的缺点也同样明显。基于C/S架构的软件，需要安装才能使用，部分软件对硬件环境要求较高，使用时还需要搭建软件环境，用户使用操作较为繁琐，限制了它的用户群体；基于C/S架构的软件的维护成本较高、维护工作量较大，当工业流程变动时，软件版本每升级一次，都要重新经历一个开发周期，同时用户需要重新安装软件；基于C/S架构的软件，对于不同的操作系统，需要开发不同的版本，跨平台性较差；另外软件的可扩展性能较差。模拟动画，作为展示工业流程常用的方法，在开发过程中往往需要通过复杂的建模过程，工作量较大，同时模拟动画还具有可操作性差，交互性低等缺点。如果工业流程变动，则需要重新建模，费时费力。生产流程示意图，作为一个静态展示手段，能够直观的描述工业生产的流程。但是，对于生产流程中的动态环节，它缺乏有效的展示手段；当生产流程较为复杂时，生产流程图很难完备描述流程的内部运行机制。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法，它可以将复杂、不可观的工业流程，应用多视图模型，直观的展示给特定目标人群，同时克服了传统的C/S架构下的跨平台性较差、操作使用繁琐等缺点。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：1)对工业生产流程进行可视化建模；2)从工业现场采集的原始数据中，利用数据挖掘方法提取有效数据；3)对提取的有效数据进行加工处理，输出标准数据格式；4)对步骤3)中输出的标准数据，建立可视化映射；5)通过步骤4)中的可视化映射和步骤1)中的可视化建模，在浏览器端进行显示和操作。进一步，步骤1)中所述可视化建模的具体步骤如下：1-1)确定工业生产各个流程中的关键工艺及影响工艺质量的参数，明确工业生产各流程之间的时间和空间关系；1-2)根据步骤1-1)确定的工业生产各流程的时间和空间关系，分别对各流程进行建模，通过各流程之间的连接点，对模型进行优化，生成可视化模型。进一步，步骤2)中所述提取有效数据的方法为：2-1)对原始数据进行筛选，确定原始数据中的关键参数，及关键参数之间的关联规则，根据关键参数提取有效数据；2-2)根据关键参数之间的关联规则，建立有效数据之间的关系模型；2-3)根据步骤2-1)中提取的有效数据及步骤2-2)中建立的关系模型，确定用于存储有效数据的有效数据库逻辑结构，设置有效数据库的存储结构和方法，建立有效数据库；2-4)将步骤2-1)中提取的有效数据存入有效数据库内。进一步，步骤3)中所述有效数据进行加工处理的具体方法为：3-1)根据有效数据的关联规则，对有效数据进行聚类处理，将有效数据划分为多个种类；3-2)将划分后的有效数据，按照生产流程的时间和空间关系进行分布，生成标准数据格式。进一步，建立可视化映射的具体方法为：根据聚类处理后的结果，对标准数据和可视化模型建立映射关系。进一步，步骤5)中所述在浏览器端进行显示和操作的步骤方法为：5-1)运用网页开发技术，对前端可视化进行布局；5-2)运用JavaScript和Ajax技术，将可视化映射提供的可视化服务进行组装，在浏览器端进行可视化展视，并实现浏览器端的异步数据刷新和交互功能。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：1、本专利技术利用数据驱动，最大程度上还原工业现场流程的真实情况。根据先验知识和专家经验，从工业现场原始数据库中挖掘、提取工业现场流程中的有效数据，通过数据驱动方式，真实的还原工业现场的详细流程，并可观测流程中的参数变化情况，不同参数之间的对比情况；2、提供的可视化方案，具有良好的交互性、动态可视化效果性能良好等特点。通过可伸缩矢量图形SVG、Flash等相关技术建立工业流程的可视化模型，并以数据驱动工业各流程之间的相互推进，用户可以方便、直观的在可视化模型中进行与工业生产流程相关的操作，具有良好的交互性能和可视化效果；3、采用多视图模型，对于参数信息可以从多角度进行展示，更加细化了流程中参数的变化情况。同时还可以进行多参数视图显示，通过参数的对比情况，使用户更好的了解工业生产流程中各参数随工艺流程的推进的变换情况；4、基于B/S架构，相比较传统的C/S架构的软件，具有跨平台性能良好、操作简便、开发维护成本较低等优点，无需针对不同的操作系统开发不同版本，另外系统发布后，用户无需安装软件环境，就可远程访问，极大程度上简便了用户的使用操作；5、具有针对工业生产流程的故障重现、分析故障和故障预测等功能，可为工业生产提供有力保障。通过历史数据的驱动，还原故障发生时，工业现场的真实情况，判断工业生产流程中的发生故障的节点。并通过对于故障节点的分析，对今后工业流程中的故障进行预测，确保工业生产安全、有序进行。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。附图说明本专利技术的附图说明如下。图1为本专利技术的流程示意图；图2为Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化三层体系架构图。具体实施方式选取液化天然气，即liquefiednaturalgas，LNG，加注工业现场的操作流程作为实例，具体的实施步骤如下：1)对LNG加注现场操作流程进行可视化建模，以标准流程图图形或者PAD图描述加注现场全程操作的过程，并根据实际流程操作，使用矢量图形，如SVG格式，技术绘制各流程的可视化操作图元；2)从LNG加注现场采集的原始数据中，利用类群区分、回归分析、关联规则、特征变化和偏差分析等数据挖掘方法，并参考先验知识库提取有效数据；3)对2)中提取LNG加注现场有效数据进行加工处理，输出标准数据格4)对步骤3)中输出的标准数据，建立可视化映射；5)通过步骤4)中的可视化映射和步骤1)中的LNG加注流程可视化建模，在浏览器端进行显示和操作。进一步，步骤1)中所述可视化建模的具体步骤如下：1-1)确定工业生产各个流程中的关键工艺及影响工艺质量的参数，明确工业生产各流程之间的时间和空间关系。根据LNG加注站的操作规范和实际操作流程，归纳总结出LNG加注站的工作流程为：卸车流程、储罐调压流程、加注和预冷流程、泄压流程。各流程的时间顺序依次为：卸车流程、储罐调压流程、加注和预冷流程、泄压流程，在各工艺流程中涉及的关键参数类型，主要为：温度、压力、流量、液位、开关量，主要为阀门的开关量。1-2)根据步骤1-1)确定的操作流程，根据实际操作中的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法，其特征在于，具体步骤如下：1)对工业生产流程进行可视化建模；2)从工业现场采集的原始数据中，利用数据挖掘方法提取有效数据；3)对提取的有效数据进行加工处理，输出标准数据格式；4)对步骤3)中输出的标准数据，建立可视化映射；5)通过步骤4)中的可视化映射和步骤1)中的可视化建模，在浏览器端进行显示和操作。

【技术特征摘要】
1.Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法，其特征在于，具体步骤如下：1)对工业生产流程进行可视化建模；2)从工业现场采集的原始数据中，利用数据挖掘方法提取有效数据；3)对提取的有效数据进行加工处理，输出标准数据格式；4)对步骤3)中输出的标准数据，建立可视化映射；5)通过步骤4)中的可视化映射和步骤1)中的可视化建模，在浏览器端进行显示和操作；步骤1)中所述可视化建模的具体步骤如下：1-1)确定工业生产各个流程中的关键工艺及影响工艺质量的参数，明确工业生产各流程之间的时间和空间关系；1-2)根据步骤1-1)确定的工业生产各流程的时间和空间关系，分别对各流程进行建模，通过各流程之间的连接点，对模型进行优化，生成可视化模型。2.如权利要求1所述的Web环境下基于工业现场数据的流程重现可视化方法，其特征在于，步骤2)中所述提取有效数据的方法为：2-1)对原始数据进行筛选，确定原始数据中的关键参数，及关键参数之间的关联规则，根据关键参数提取有效数据；2-2)根据关键参数之间的关联规则，建立有效数据之间的关系模型；2-3)根据步骤2-1)中提取的有效数据及步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张可，柴毅，焦春晓，温大军，付雪青，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85