四川大學朱敏獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉四川大學申請的專利一種基于投影的異常構件檢查可視化方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115080654B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-21發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210599858.9,技術領域涉及:G06F16/26;該發明授權一種基于投影的異常構件檢查可視化方法是由朱敏;楊嘯;高雯雯;李長林設計研發完成,并于2022-05-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于投影的異常構件檢查可視化方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于投影的異常構件檢查可視化方法,先對航空燃氣渦扇發動機數據進行預處理,包含聚類、降維、異常檢測等關鍵步驟;然后根據數據屬性,采用位置、透明度、顏色等視覺通道進行可視化映射。設計構件投影視圖,該視圖采用散點圖與等值線圖呈現訓練數據的分布概覽,針對視圖中的異常構件實例設計了一種特殊字形,用以發現異常數據的相似模式;設計數據檢查視圖,在視圖上部用五種顏色及其間的連線編碼構件在工況下的時序工作模式,在視圖下部用面積圖展示監測參數的真實數據。本發明能夠輔助預測性維護人員直觀有效地發現數據中的異常,并對其異常原因和異常模式進行分析,進而指導后續構件的工作部署,以延長構件的使用壽命。
本發明授權一種基于投影的異常構件檢查可視化方法在權利要求書中公布了:1.一種基于投影的異常構件檢查可視化方法,其特征在于,包括以下步驟:S1:數據獲取與處理獲取到航空燃氣渦扇發動機數據后,對數據進行清洗和處理,整理成可視化視圖能夠直接使用的結構性數據;S2:可視化映射通過視覺通道將經步驟S1獲得的數據進行可視化映射:設計構件投影視圖,用散點圖與等值線圖呈現數據的分布概覽,其臨近程度表示構件退化模式的相似性;用一種在多層圓環中嵌套雷達圖的特殊字形對比異常數據中的相似模式;設計數據檢查視圖,用水平柱狀圖映射構件在不同工況下的運行次數;用面積圖展示監測變量的真實數據,將面積圖豎直堆疊排放以便分析人員發現各變量之間的關系;S3:可視化布局與實現對S2中完成映射的視覺模塊進行可視化布局并實現:在構件投影視圖中,將構件映射為散點圖中的每個點,字形保留散點之間的相對位置;針對字形,中間為一個改進的雷達圖記錄該構件的運行情況,外側為多個疊加圓環;在數據檢查視圖中,采用時間軸的布局方法,視圖頂部的點線圖展示在當前時間段下運行的工況序列,視圖底部是帶有面積圖的時間軸模塊;S4:交互設計在散點視圖下,鼠標懸浮于某個數據點上時高亮該點,供用戶通過縮放對散點圖的局部區域進行詳細查看;通過在散點圖上繪制一個閉合的不規則圖形,將散點替換為一個字形,用以對數據進行深入探索;通過滑動條控制字形中每個圓環編碼的時間片長度;在步驟S2中,可視化映射具體為:S21:對構件投影視圖中的散點圖進行形狀、位置、顏色映射:用散點的位置映射構件的降維結果;顏色映射構件的聚類結果;點的透明度映射構件的生命周期長度;S22:對構件投影視圖中的等值圖進行顏色、面積映射:采用特定的顏色對等值線之間的空白位置進行填充;用填充顏色的深淺映射在局部區域投影的構件密度;用花瓣的面積映射行為數量的多少;S23:對構件投影視圖中特殊字形的改進雷達圖進行形狀、大小、顏色映射:用點的顏色映射不同的工況類別;用中心圓的大小映射該構件的生命周期長度;用雷達圖的形狀編碼該構件在六種工況下的運行數量,通過對比六邊形的形狀以對比構件在退化期間的運行情況;S24:對構件投影視圖中特殊字形的改進雷達圖進行位置、弧度、顏色映射:不同的圓環位置編碼不同的監測指標;弧度編碼時間片長度的大小;圓環的顏色編碼該時間片的異常程度;S25:對數據檢查視圖顏色、位置映射:采用六種符號來映射六種工況;不同顏色原點之間的連線表示構件在不同工況下工作的時序關系;針對高度相關的監測變量,在面積圖左側用用三次貝塞爾曲線連接;所述構件投影視圖的可視化布局方案具體為:S3a:對于散點圖和等值線圖,根據系統分配的屏幕寬度和高度,將散點圖和等值線按線性比例尺映射到屏幕上,通過等值線圖中線的密度與透明度的變化映射不同位置區域內的構件分布密度,完成視圖的基本布局;S3b:對于構件字形視圖,在控制欄選擇每個片范圍,和需要展示的監測變量,根據監測變量的數量計算字形的大小;S3c:確定大小后,根據基于力引導布局的碰撞檢測算法將字形離散開,解決局部區域數據密集,且遠處區域稀疏時導致的視圖出現的視覺遮擋問題;S3d:統計每個構件在六種工況下的運行次數,通過線性比例尺確定改進雷達圖中每個點距離中心點的距離;S3e:對于疊加環圖,根據監測變量的選擇順序從里向外依次繪制圓環,根據時間片長度對圓環切割成多個片段,根據每個時間片異常值大小,完成每個片段的繪制。
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