一种安全监测数据的整体可视化分析方法技术

本发明专利技术技术方案提供了一种安全监测数据的整体可视化分析方法，通过选取不同的评价指标，针对工程结构中各类型监测项目的多个监测点的测值数据，进行计算、对比和分析，将分析的结果以热点图的形式生动形象地展现在测点分布场景中，用颜色差异和强度不同的热点图标(以对应监测点为中心的圆圈表示)直观展现某一监测类型多个测点当前状态以及各个时段的变化情况。同时应用于数据的统计分析，增加了对监测数据的分析深度。通过采用信息技术实现对海量监测数据的管理，并通过可视化的方式展现监测数据及其分析结果，使安全监测工作更加高效且专业。高效且专业。高效且专业。

【技术实现步骤摘要】
一种安全监测数据的整体可视化分析方法


[0001]本专利技术涉及安全监测领域，尤其涉及一种安全监测数据的整体可视化分析方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着互联网、云计算及物联网等信息技术的飞速发展，整个世界已经进入了大数据时代，各行各业产生的海量数据前所未有。对海量数据进行处理、信息挖掘，并通过合理的表达方式传递出其存在的价值是目前大家正在做的事情。
[0003]在自动化安全监测领域，建筑物结构通常比较复杂，结构监测的传感器类型和热点数目繁多；随着监测仪器服役期限增长，监测数据体量愈加庞大且各类型监测数据结构复杂，工程技术人员和运行管理人员往往需要大量的时间和精力进行监测数据的处理和分析工作，才能理解监测数据的深层物理含义，进而掌握建筑物的真实运行状态和潜在风险。
[0004]当前，通过建立系统平台进行监测数据的处置工作。现有的平台各程序模块能够实现的功能包括：进行监测数据的采集和存储；进行统计参数的计算(如平均值、最大值、最小值、标准偏差等)；利用数据可视化图表(如折线图、柱状图、散点图、气泡图等)进行统计结果的分析展示；为了使监测数据信息直观易理解，有些平台通过运用可视化图形或建立可视化模型实现监测数据与图形或模型上监测点的关联，进行监测数据的实时动态显示。
[0005]现有的系统平台，对监测数据进行统计参数计算，并将统计分析结果用可视化图表的形式表达数据特征。这些图表通常是单测点或多测点长系列监测数据的较为综合的统计分析结果，但是往往需要用户能够熟悉工程(如了解图表中各热点的分布位置)，同时具备一定的安全监测专业知识(能够读懂各类图表的分析结果等)，才能理解这些可视化图表传达的监测信息。所以，这种数据可视化图表的形式比较适合技术人员进行专业化分析和科学判断，对普通用户普通工作人员来说仍存在一定的数据理解难度。
[0006]进一步的，现有的评价方法多采用概率论和统计学中的“离散系数”(变异系数)表示数据系列分布离散程度的归一化量度，其定义为标准差与平均值之比。
[0007][0008]式中，σ为观测数据系列的标准差；μ为观测数据系列的平均值。但离散系数(变异系数)只在平均值不为零时有定义，而且一般适用于平均值大于零的情况。在安全监测数据分析领域，若出现安全监测数据统计均值出现零值或负值，变异系数就无法实现对监测数据的离散性表达。
[0009]有些系统平台，通过运用可视化图形或建立可视化模型，在可视化场景中实时动态显示监测数据。这类程序这些平台做到了监测数据与结构部位的对照，使各层类型用户都能直观地了解建筑物的监测状态。但是这种可视化形式，只做到了监测布置的直观展现和监测数据的实时更新，不能进行当前的监测数据状态与历史监测状况的对比评价。如对比当前的运行状况达到上一年度(或整个监测周期)平均运行状况的程度；又如当前遇到特殊工况，外界荷载增大，结构物的监测数据变化能够反映该事件的影响程度；但是，现有，当
前的可视化形式，只进行了实时数据展示，并不能将当前的监测状况与正常监测状况(指未受到特殊工况影响的监测状况)进行对比，并将此事件对数据的影响程度直观的展现出来。所以，当前的这种可视化形式，在专业表达上又显得不足。
[0010]因此，如何提供一种补偿离散系数(变异系数)对监测数据离散性评价的不适用性，能够对监测数据的趋势性和离散性进行系统的分析评价，并能够降低数据理解难度，且展示的数据结果能够使得非专业人员也能够直观了解监测数据的运行状态的数据分析方法成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种安全监测数据的整体可视化分析方法，用以解决现有技术中专业图所展示的数据理解难度大，不利于非专业人员理解的问题，还节约人工整合测点信息和对比分析结果的时间。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术技术方案提供了一种安全监测数据的整体可视化分析方法，包括：采集监测点的全部历史数据和实时动态更新数据，选择监测项目和评价指标。根据选择的监测项目和选择的评价指标计算并得到相应数据结果，所述评价指标包括当前值、均值变化率、均值比、离散率、波动率、极差比；所述监测项目包括库水位、渗流量、钢筋应力、混凝土应变、土压力等中的至少一项。
[0013]将得到的各监测项目的当前值的数据结果、均值变化率的数据结果、均值比的数据结果、离散率的数据结果、波动率的数据结果、极差比的数据结果中的至少一项数据结果生成热点图，根据所述热点图上的点的半径得到分析结果。其中，所述半径分别与所述当前值、均值变化率、均值比、离散率、波动率、极差比的数值呈比例关系。
[0014]作为上述技术方案的优选，较佳的，获取均值变化率包括：
[0015][0016]式中，x为观测数据的当前值，为条件下观测数据的平均值。
[0017]作为上述技术方案的优选，较佳的，获取均值比包括：获取观测数据系列第i年的平均值获取观测数据系列中各数据的平均值
[0018][0019]作为上述技术方案的优选，较佳的，离散率计算，包括：
[0020][0021]式中，为观测数据系列第i年的标准差，为整个观测数据系列的平均值。
[0022]作为上述技术方案的优选，较佳的，波动率计算，包括：
[0023][0024]式中，为观测数据系列第i年的标准差，x
max
、x
min
分别为整个观测数据系列的最
大值和最小值。
[0025]作为上述技术方案的优选，较佳的，极差比计算，包括：
[0026][0027]式中，分别为观测数据系列第i年的最大值和最小值，x
max
、x
min
分别为整个观测数据系列的最大值和最小值。
[0028]作为上述技术方案的优选，较佳的，将获取的当前值的数据结果、均值变化率的数据结果、均值比的数据结果、离散率的数据结果、波动率的数据结果、极差比的数据结果中的至少一项数据结果生成热点图，根据热点图上的点的半径得到分析结果包括：根据选择的监测项目和选择的评价指标计算并得到相应数据结果，包括：库水位的当前值、库水位的均值变化率、库水位的均值比、库水位的离散率、库水位的波动率、库水位的极差比；渗流量的当前值、渗流量的均值变化率、渗流量的均值比、渗流量的离散率、渗流量的波动率、渗流量的极差比；钢筋应力的当前值、钢筋应力的均值变化率、钢筋应力的均值比、钢筋应力的离散率、钢筋应力的波动率、钢筋应力的极差比；混凝土应变的当前值、混凝土应变的均值变化率、混凝土应变的均值比、混凝土应变的离散率、混凝土应变的波动率、混凝土应变的极差比；土压力的当前值、土压力的均值变化率、土压力的均值比、土压力的离散率、土压力的波动率、土压力的极差比等；
[0029]将以上数据结果中任一项生成单一指标热点图进行分析，或将以上数据中的两项以上进行组合生成复合指标热点图进行分析。
[0030]作为上述技术方案的优选，较佳的，根据热点图上的点的半径得到分析结果，包括：所述热点图上各点的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种安全监测数据的整体可视化分析方法，其特征在于，所述方法包括：采集监测点的全部历史数据和实时动态更新数据，选择监测项目和评价指标；根据选择的监测项目和选择的评价指标计算并得到相应数据结果，所述评价指标包括当前值，均值变化率、均值比、离散率、波动率、极差比；所述监测项目包括库水位、渗流量、钢筋应力、混凝土应变、土压力中的至少一项；其中，获取均值比M
i
包括：获取观测数据系列第i年的平均值获取观测数据系列中各数据的平均值获取观测数据系列中各数据的平均值其中，获取相应监测项目所对应的观测数据各年的标准差获取相应监测项目所对应的观测数据中的最大值和最小值后，采用极差法获取所述波动率：将得到的各监测项目的所述当前值的数据结果、均值变化率的数据结果、均值比的数据结果、离散率的数据结果、波动率的数据结果、极差比的数据结果中的至少一项数据结果生成热点图，根据所述热点图上的点的半径得到分析结果；其中，所述半径分别与所述当前值、均值变化率、均值比、离散率、波动率、极差比的数值呈比例关系。2.根据权利要求1所述的安全监测数据的整体可视化分析方法，其特征在于，所述获取均值变化率R包括：式中，R为均值变化率，x为观测数据的当前值，为条件下观测数据的平均值。3.根据权利要求1所述的安全监测数据的整体可视化分析方法，其特征在于，离散率计算Y
i
，包括：式中，为观测数据系列第i年的标准差，为整个观测数据系列的平均值。4.根据权利要求1所述的安全监测数据的整体可视化分析方法，其特征在于，所述极差比J
i
，包括：式中，分别为观测数据系列第i年的最大值和最小值，x
max

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国华，高闻，李楠楠，陈智梁，李小虎，
申请(专利权)人：北京华可实工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：