[发明专利]一种选矿生产指标的关联关系可视化系统及方法

权利要求书

1.一种选矿生产指标的关联关系可视化系统，其特征在于：系统包括生产指标管理模块、生产指标关联关系分析模块、生产指标关联关系可视化模块、生产指标时序变化关系分析模块、生产指标时序变化关系可视化模块；

生产指标管理模块：用于生产指标的管理，包括指标档案管理和指标数据管理，实现对生产指标的增加、删除、修改、查询功能；所述指标档案管理是指对指标编码、指标名称、所属结构编码、所属结构名称、指标简称、指标别名、计量单位、停用标记、备注的管理；所述指标数据管理是指对指标的维护、配置、筛选；

生产指标关联关系分析模块：通过分析过程运行指标与综合生产指标间的关联关系，以此在众多生产指标中找出影响综合生产指标的过程运行指标；

生产指标关联关系可视化模块：用于对生产指标关联关系分析模块所分析出指标之间的相关程度的可视化显示；采用弦图显示；所述弦图展示多维生产指标之间的相关程度的图，该图每一段外环代表一个生产指标，有关联关系的两个指标相连，连接线越粗表示关联关系越强；

生产指标时序变化关系可视化模块：对时序变化生产指标间关系及指标偏差程度的可视；

生产指标时序变化关系分析模块：对生产指标时序变化关系可视化模块显示的关系进行分析，包括两个指标随时间变化的关系、两个指标随时间变化的延迟关系、多个指标随时间变化的关系；提供滑动窗口辅助工作人员平移窗口观察指标随时间的变化关系。

2.根据权利要求1所述的一种选矿生产指标的关联关系可视化系统，其特征在于，所述分析过程运行指标与综合生产指标间的关联关系，采用的分析方法是皮尔逊相关系数；所述综合生产指标是反映整条生产线在当前生产周期的产品产量、质量、成本以及消耗的指标；所述过程运行指标是描述每个工序生产运行状态的指标；所述皮尔逊相关系数是度量生产指标之间的相关程度，其绝对值小于或等于1。

3.根据权利要求1所述的一种选矿生产指标的关联关系可视化系统，其特征在于，所述对时序变化生产指标间关系及指标偏差程度的可视；采用二维坐标多维时序图形式进行显示；所述二维坐标多维时序图指可展示不同量纲生产指标随时间变化的关系，同时能监控指标偏差程度的一种图；时序图的每一个单元代表一个生产指标，用一个二维时序图表示，可展示该指标的实时数据趋势及偏差程度；时序图提供自由配置功能，可通过人机交互增加或者删除指标单元；所述不同量纲是指每一个生产指标具有不同的单位；所述偏差程度是指标数据偏离指标范围的程度，指标数据正常范围为[a,b]，数据值为x时，超上限程度的公式为超下限程度的公式为

4.根据权利要求1所述的一种选矿生产指标的关联关系可视化系统，其特征在于，所述两个指标间随时间变化的关系指两个生产指标在不同时间采集的数据之间的关系；所述两个指标随时间变化的延迟关系是指两个生产指标间隔△t时间采集的数据之间的关系；所述多个指标随时间变化的关系是指多个生产指标在不同时间采集的数据之间的关系；所述滑动窗口是指垂直于时间轴横轴，通过调节宽度来呈现不同采样时刻不同指标数据的窗口。

5.采用权利要求1所述的一种选矿生产指标的关联关系可视化系统进行选矿生产指标的分析的方法，包括以下步骤：

步骤1、从数据库获取生产指标数据，将生产指标集中管理，包括指标档案和指标数据，实现对生产指标的增加、删除、修改、查询；

步骤2、选取选矿综合生产指标和过程运行指标，采用皮尔逊相关系数方法进行相关关系分析，具体描述如下：

步骤2.1、读取本地数据库中的数据，选取T个采样点的综合生产指标和过程运行指标的历史数据；

步骤2.2、由于在实际生产过程中，存在数据缺失情况，因此需要补齐缺失的数据，以方便后续的数据可视化工作；考虑生产过程中工况和生产时间的因素影响，系统采用K-NN(k-NearestNeighbor，K近邻)算法来对缺失的数据进行插值，利用该缺失值采样前后时刻的生产数据采用K-NN算法进行插值，确定出与该点最近的k个数据点，计算该k个点数据的平均值(X₁+X₂+...+X_k)/k；

步骤2.3、对整理好的数据采用进行皮尔逊相关系数方法进行相关关系分析，具体描述如下：

步骤2.3.1、待分析的指标共N个，每个指标有T个采样点；

步骤2.3.2、定义：X_i,t表示相关系数矩阵纵向第i个指标的第t个采样时刻的值，X_j,t表示相关系数矩阵横向第j个指标的第t个采样时刻的值；

步骤2.3.3、根据步骤2-2-2先计算纵向第i个指标的T个采样点数据平均值和横向第j个指标的T个采样点数据平均值

步骤2.3.4、根据步骤2-2-3所得两指标的平均值计算第i行第j列协方差

步骤2.3.5、根据步骤2-2-3所得两个指标的平均值计算第i行第j列两指标标准差

步骤2.3.6、根据步骤2-2-4、步骤2-2-5所得第i行第j列的协方差和标准差计算皮尔逊相关系数，

步骤3、对步骤2分析出的皮尔逊相关系数，即指标间相关关系以弦图的形式进行显示，具体描述如下：

步骤3.1、弦图的外环分为多个颜色不同的区域，不同颜色对应不同指标，其中包括综合生产指标和过程运行指标；

步骤3.2、根据步骤2分析出相关性系数确定相关关系的强弱，剔除无关联关系的指标；

步骤3.3、弦图的内环有关系的两个指标用不同颜色曲线相连；

步骤3.4、根据皮尔逊相关系数确定连线的宽度，连线越宽表示相关关系越强；

步骤3.5、图形具有交互操作，当鼠标悬浮于外环某个生产指标所在区域内时，单独显示哪些指标与此指标有关系，并提供百分比显示；

步骤4、对于生产指标时序变化关系使用二维坐标多维时序图进行显示，具体描述如下：

步骤4.1、二维坐标多维时序图由若干个指标单元组成，每一个单元代表一个生产指标；

步骤4.2、在每一个单元中，左侧用二维坐标图展示该指标的实时数据趋势，可通过交互对横坐标进行平移和伸缩；右侧展示指标数据的偏差程度；

步骤4.3、根据指标的量纲不同设置每个单元指标的纵轴坐标单位长度；

步骤4.4、提供配置窗口，通过配置窗口可以将需要分析的指标添加进二维坐标多维时序图可视区域；

步骤4.5、可通过配置窗口将不需要分析的指标从二维坐标多维时序图可视区域去除；

步骤4.6、提供指标单元拖动功能，通过拖动可自由调整指标数据的显示顺序；

步骤4.7、提供垂直于横轴的滑动窗口，通过平移滑动窗口，在可视区域即可呈现出相同采样时刻不同指标的数据；

步骤4.8、提供滑动窗口的整体平移功能和分段平移功能；

步骤4.9、提供滑动窗口长度调节功能，沿时间轴可任意拉伸或者缩短滑动窗口的长度；

步骤4.10、指标单元左侧二维时序图提供指标数据上下限制，上限用红色表示，下限用绿色表示；

步骤5、通过步骤4所显示的二维坐标多维时序图分析指标时序变化关系；

步骤5.1、进入配置窗口添加需要分析的指标，按照添加顺序在二维坐标多维时序图中纵向显示所添加指标单元；

步骤5.2、可使用单元拖动功能调整指标数据的显示顺序，将需要检测分析的两个或者多个指标拖动到相邻位置观察；

步骤5.3、通过整体平移滑动窗口功能，观察所添加进可视区域的两个或者多个指标数据在不同采样时刻的关系变化；

步骤5.4、通过分段平移滑动窗口功能，将两个指标单元的两段滑动窗口平移到不同时间段内，观察任意两个指标数据间的延迟变化关系；

步骤5.5、通过滑动窗口长度的调节功能，可观测不同时间长度内指标实时数据趋势，以及滑动窗口所覆盖时间范围内指标数据的偏差程度；

步骤5.6、通过观察指标实时数据趋势，确定指标实时数据是否正常运行；

步骤5.7、进入配置窗口删除不需要分析的指标，从二维坐标多维时序图中将该指标单元去除。