一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法技术

本发明专利技术公开了一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，根据变压器油中溶解气体分析和判断导则，在进行油色谱气体分析时，含量比值有参考作用的两种特征气体坐标轴作为相邻坐标轴，以平行坐标技术显示多维度监测特征数据；以散点图矩阵的显示视角显示特征数据之间的关系或联系，从各维变量的两两比较中得到隐含的信息；利用二维数据列表显示检测特征数据的全部信息；利用刷技术、协同过滤技术和焦点与上下文技术对通过平行坐标、散点图矩阵和二维数据列表显示的数据信息进行交互、分析。本方法结合各种可视化技术的优点，采用多视图方式来对复杂的多维数据同时进行可视化和可视分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法。
技术介绍
油中溶解气体在线监测装置的投运弥补了传统DGA分析周期长、无法对设备进行连续监测的不足，然而由于传感器技术的限制，在线监测装置在可靠性、灵敏度等方面的尚未达到令人满意的程度，很难通过常规的阈值设定方式对设备状态进行正确的评判。随着在线监测装置的大范围投运和监测数据的不断积累，人们对监测数据的分析能力已远远落后于数据的获取能力。在线监测数据的海量、高维、动态的特性对数据的监测分析提出了巨大的挑战。随着计算机、通信、传感器、高分子材料、色谱及光谱等技术的进步，变压器油中溶解气体在线监测技术也不断更新和发展，但由于传感技术限制，目前的在线监测装置在可靠性、灵敏度等方面未能达到令人满意的程度。温度附加误差是传感器诸项技术指标中重要但又较难解决的一项指标，在线监测装置一般安装在室外，现场温度状况较恶劣，冬天可能到零下30℃左右，夏天太阳暴晒时可达到40℃以上，同时变电在线监测装置处在变电站高压母线及大量一次设备的强电磁干扰环境中，电磁干扰可能会影响在线监测设备的采样准确性，造成在线监测的数据波动不稳定，产生数据畸变。以上种种原因导致在线监测装置的测量结果存在较大差异，很难通过常规统计和阈值预警方法有效的对设备状态进行正确的判断。除此之外，对判断变压器内部故障有价值的气体达7种之多，仅仅分析一种气体往往无法对变压器设备状态进行正确的判断。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，本专利技术直接仿照用户多角度思考问题的模式，采用结合平行轴、多维散点矩阵以及二维数据表格的形式，利用多视图协同可视分析技术从不同的视角出发把海量数据组织成多维数据，并能够从不同的维度视角快速地管理、分析大量数据。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，包括以下步骤：(1)根据变压器油中溶解气体分析和判断导则，在进行油色谱气体分析时，含量比值有参考作用的两种特征气体坐标轴作为相邻坐标轴，以平行坐标技术显示多维度监测特征数据；(2)以散点图矩阵的显示视角显示特征数据之间的关系或联系，从各维变量的两两比较中得到隐含的信息；(3)利用二维数据列表显示检测特征数据的全部信息；(4)利用刷技术、协同过滤技术和焦点与上下文技术对通过平行坐标、散点图矩阵和二维数据列表显示的数据信息进行交互、分析。所述步骤(1)中，所述特征数据具体包括：设备编号，监测时间，氢气含量、甲烷含量、乙烷含量、乙烯含量、乙炔含量、一氧化碳含量、二氧化碳含量以及总烃含量。所述步骤(1)中，平行坐标进行多维数据的显示具体方法为：将N维数据属性空间通过N条等距离的平行轴映射到二维平面上，每个轴线代表代表一个属性维度，轴线上的取值范围从对应属性的最小值到最大值均匀分布，每一条数据可以根据其属性值用线段在N条平行轴上连接起来成N-1条折线段，这N-1条线段与N条坐标轴相交的N个点分别代表了数据点的N维数据。所述步骤(1)中，平行轴排列顺序为乙烷、乙烯、乙炔、氢气、甲烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳含量。所述步骤(2)中，具体方法为：将多维度监测特征数据的各维变量两两组合作为矩阵中的一个元素，在每一元素中绘制多维数据相应变量的散点图，从各维变量的两两比较中得到隐含的信息。所述步骤(2)中，用不同方式来编码不同的设备，通过散点图展示不同设备的聚类分布，对该设备当前的设备状态进行对比判断。所述步骤(3)中，具体为采用二维数据列表显示多维度监测特征数据的全部详细信息，数据列表自上至下根据监测数据的采样日期从近到远依次排列。所述步骤(4)中，利用刷技术进行突显多维数据子集的可视化交互，将用户所关注部分的数据通过高亮或其它颜色凸现出来，而将其他用户不关注的数据变淡或隐藏。所述步骤(4)中，利用协同过滤技术，将所关注的数据列表中的行数据高亮，同时在平行轴图与散点矩阵图中将该条数据突显，通过数据列表的排序是根据日期从近到远，自上至下依次排列，从上到下依次经历各行数据时，利用协同过滤技术通过图中数据的演变效果查看各特征气体的变化趋势。所述步骤(4)中，通过焦点和上下文技术将用户关注的焦点对象与整体上下文环境同时显示在一个视图内,通过关注度函数对视图中的对象进行选择性变形,突出焦点对象,而将周围环境上下文中的对象逐渐缩小。本专利技术的有益效果为：(1)采用结合平行轴、多维散点矩阵以及二维数据表格的形式，利用多视图协同可视分析技术从不同的视角出发把海量数据组织成多维数据，并能够从不同的维度视角快速地管理、分析大量数据。使分析人员、管理人员或执行人员能够从多角度对原始数据进行快速、一致、交互的存取，进而使信息使能够真正的为用户所理解、并真实反映设备特性；(2)本方法结合各种可视化技术的优点，采用多视图方式来对复杂的多维数据同时进行可视化和可视分析。附图说明图1为本专利技术的基于平行轴图与散点图的多视图协同可视分析方法示意图；图2为本专利技术的可视化效果图；图3为本专利技术的平行轴图展示在线监测数据示意图；图4为本专利技术的散点图矩阵示意图；图5为本专利技术的刷技术示意图。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，该方法直接仿照用户多角度思考问题的模式，采用结合平行轴、多维散点矩阵以及二维数据表格的形式，利用多视图协同可视分析技术从不同的视角出发把海量数据组织成多维数据，并能够从不同的维度视角快速地管理、分析大量数据。使分析人员、管理人员或执行人员能够从多角度对原始数据进行快速、一致、交互的存取，进而使信息使能够真正的为用户所理解、并真实反映设备特性。多视图协同可视分析是使用多种技术同时对一个数据对象进行可视化，并通过交互实现多种技术的融合、嵌套的多视图并行协同分析。对判断变压器内部故障有价值的气体达7种之多，同时总烃值(所有的碳氢化合物含量之和)以及气体增长趋势也对变压器状态评价有着重要的影响。单一可是分析技术只是从某一个角度进对数据进行剖析和显示，而忽略了其它的信息，影响了对多维数据的综合可视分析。因此，本方法结合各种可视化技术的优点，采用多视图方式来对复杂的多维数据同时进行可视化和可视分析。图1中，根据变压器油中溶解气体在线监测数据的特点，使用平行坐标、散点图矩阵以及数据列表从不同的视角来展示和分析数据，从中分析和挖掘出有用的信息。使用该多视图协同可视分析方法的数据共包含10个维度，分别为设备编号，监测时间，氢气(H2)含量、甲烷(CH4)含量、乙烷(C2H6)含量、乙烯(C2H4)含量,乙炔(C2H2)含量、一氧化碳(CO)含量、二氧化碳(CO2)含量以及总烃含量。我们使用颜色来编码设备编号，在平行轴图中氢气(H2)含量、甲烷(CH4)含量、乙烷(C2H6)含量、乙烯(C2H4)含量,乙炔(C2H2)含量、一氧化碳(CO)含量、二氧化碳(CO2)含量以及总烃含量分别被映射为平行轴的8个属性。在散点图中我们使用上述8种气体构成8*8的散点图矩阵，在数据列表中我们按时间从近到远的顺序依次列出每次在线监测的结果，最终可视化效果图如2所示。(1)基于平行轴图的在线监测数据展示平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据变压器油中溶解气体分析和判断导则，在进行油色谱气体分析时，含量比值有参考作用的两种特征气体坐标轴作为相邻坐标轴，以平行坐标技术显示多维度监测特征数据；(2)以散点图矩阵的显示视角显示特征数据之间的关系或联系，从各维变量的两两比较中得到隐含的信息；(3)利用二维数据列表显示检测特征数据的全部信息；(4)利用刷技术、协同过滤技术和焦点与上下文技术对通过平行坐标、散点图矩阵和二维数据列表显示的数据信息进行交互、分析。

【技术特征摘要】
1.一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据变压器油中溶解气体分析和判断导则，在进行油色谱气体分析时，含量比值有参考作用的两种特征气体坐标轴作为相邻坐标轴，以平行坐标技术显示多维度监测特征数据；(2)以散点图矩阵的显示视角显示特征数据之间的关系或联系，从各维变量的两两比较中得到隐含的信息；(3)利用二维数据列表显示检测特征数据的全部信息；(4)利用刷技术、协同过滤技术和焦点与上下文技术对通过平行坐标、散点图矩阵和二维数据列表显示的数据信息进行交互、分析。2.如权利要求1所述的一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，其特征是：所述步骤(1)中，所述特征数据具体包括：设备编号，监测时间，氢气含量、甲烷含量、乙烷含量、乙烯含量、乙炔含量、一氧化碳含量、二氧化碳含量以及总烃含量。3.如权利要求1所述的一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，其特征是：所述步骤(1)中，平行坐标进行多维数据的显示具体方法为：将N维数据属性空间通过N条等距离的平行轴映射到二维平面上，每个轴线代表代表一个属性维度，轴线上的取值范围从对应属性的最小值到最大值均匀分布，每一条数据可以根据其属性值用线段在N条平行轴上连接起来成N-1条折线段，这N-1条线段与N条坐标轴相交的N个点分别代表了数据点的N维数据。4.如权利要求1所述的一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，其特征是：所述步骤(1)中，平行轴排列顺序为乙烷、乙烯、乙炔、氢气、甲烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳含量。5.如权利要求1所述的一种针对油色谱在线监测数据的多视图协同可视分析方法，其特征是：所述步骤(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿玉杰，郭志红，朱文兵，李程启，马艳，林颖，杨祎，白德盟，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东中实易通集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37