СПОСОБ АНАЛИЗА ДИНАМИЧЕСКИХ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Российский патент 2001 года по МПК G06F17/00 G06T11/80 G06T17/40 

Изобретение относится к области компьютерной обработки данных о процессах различной природы, а именно технологических, физических, биологических и т.д., в том числе и случайных процессах.

Данный способ может быть с успехом применен в качестве видеомониторинга в метеорологии при исследовании атмосферных явлений, в медицине для обследования пациентов на основе использования современной аппаратурной базы, в робототехнике, применяемой в автоматизированных системах управления оборудованием, в управлении и контроле различных производственных процессов при отсутствии возможности построения адекватной математической модели или при невозможности воспроизведения исследуемого процесса при помощи такой модели с достаточной точностью.

При исследовании сложных многопараметрических процессов, как правило, требуется совместный анализ нескольких параметров, характеризующих процесс, при этом, учитывая нежелательные последствия, которые могут происходить при изменении состояния процесса, возникает необходимость прогноза тенденции его развития и влияния различных факторов на происходящие изменения.

Заявляемый способ основан на использовании современной компьютерной базы для осуществления визуализации на экране дисплея изображений, воспроизводящих историю состояния исследуемого процесса, его текущие показатели и возможное предсказание его поведения в будущем.

Известен способ, реализованный в устройстве обработки многомерных данных, основанный на формировании трехмерного изображения исследуемого объекта, в котором осуществляется классификация областей объекта, производимая при помощи выделения областей, образованных точками, определенными соответствующими характеристиками, например плотностью (см. ЕР 0516047, опубл. 2.12.1992). Однако в этом способе не предусмотрена возможность учета взаимосвязи совокупности параметров, характеризующих исследуемый объект, и не предусмотрена возможность визуализации его внутренней структуры.

К аналогу заявляемого способа можно отнести и способ, реализованный в программной системе для сбора и отображения информации о погоде, описанный в патенте США N 5568385, опубл. 22.10.1996, согласно которому регистрируют множество параметров, характеризующих атмосферные явления, фиксируемые на метеорологических станциях, с организацией вывода значений этих параметров на экран дисплея. В соответствии с известным способом на экране формируется только диаграмма состояния метеорологической обстановки, без представления исследуемых процессов в виде многомерных пространств.

В качестве прототипа способа согласно данному изобретению можно указать способ, реализованный в системе для извлечения областей, содержащихся в 3-мерной структуре, образованной точками, каждая из которых характеризует значение соответствующего параметра исследуемого объекта, и для преобразования этих областей в двумерный формат (см. патент США N 4672546, опубл. 9.06.1987).

Недостатком этого способа при анализе совокупности параметров является отсутствие возможности выделения из этой совокупности параметров одной группы, отнесенных к временно не учитываемым, и параметров другой группы, фиксируемых при определенных значениях. Также к недостатку способа следует отнести неспособность изменения визуального представления характеристики процесса, представленной параметрами, входящими в одну группу, при изменении параметров, состоящих в другой группе, и невозможность выделения из упомянутых 3-мерных структур подпространств любой конфигурации.

Техническим результатом использования заявляемого способа является исключение вышеперечисленных недостатков, присущих известным способам.

Заявляемый способ обеспечивает анализ динамических многопараметрических процессов, существование которых во времени происходит в определенных, характерных для этих процессов пространствах.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что на основании использования предварительно измеренных параметров вводят в базу данных компьютера n-мерную характеристику исследуемого процесса, состоящую из результатов множество раз повторяемого измерения значений параметров, отражающих оценку состояния исследуемого процесса, и в соответствии с диапазоном изменения каждого параметра формируют цветовую шкалу.

Согласно способу, на экране дисплея формируют окно с изображением 3-мерного пространства путем задания ортогональной системы координат, цветовое представление точек которого соответствует значениям упомянутых параметров, осуществляют интерполяцию значений любого параметра в сформированном пространстве, получая из дискретной характеристики состояния исследуемого процесса непрерывное поле распределения упомянутого параметра в этом пространстве, затем в полученном цветовом изображении формируют подпространства.

Кроме того, дополнительно на экране дисплея формируют окна с изображениями 2- или 3-мерных пространств, после чего путем задания ортогональной системы координат, индивидуальной для каждого из вновь сформированных изображений пространств, для них вводят в компьютер условия соответствия координат изображения любого пространства и выбранных измеренных параметров исследуемого процесса, каждая ось координат изображения представляет соответствующий параметр характеристики исследуемого процесса, остальные параметры или фиксируют с возможностью изменения фиксированных значений, или не учитывают, используя разные комбинации параметров для представления их в разных пространствах.

Для каждой оси координат задают значение параметра в точке начала отсчета и масштаб этой оси по отношению к этому параметру, затем выбирают параметры из числа, ранее не учитываемых, и распределяют их значения в каждом из сформированных изображений пространств согласно соответствующим им значениям параметров характеристики исследуемого процесса, представленных осями координат, с возможностью индикации распределяемых в пространстве значений в виде чисел или букв или графиков дополнительно к цветовым точкам.

После интерполяции измеренных значений любого параметра в любом сформированном пространстве, для получения непрерывного поля распределения упомянутого параметра в этом пространстве, при необходимости в полученные изображения сформированных пространств значений измерений ранее выбранных параметров добавляют поле распределений значений любого из оставшихся незадействованных параметров, преобразованного в соответствии с выбранной цветовой шкалой, с целью получения комплексной картины изображений нескольких параметров.

В полученном цветном изображении пространств формируют подпространства любой конфигурации и выделяют в пространствах и подпространствах области, в которых элементы изображения соответствующих значений одного или совокупности параметров находятся в выбранном из отдельно установленных для каждого параметра цветовых и количественных диапазонах.

В соответствии с заявляемым способом для каждого из выбранных пользователем изображений сформированных пространств путем изменения значений одного из нескольких параметров, ранее отнесенных к фиксируемым, модифицируют это пространство, используя согласованность между значениями измерений разных параметров. Согласованность измерений заключается в одновременности осуществления предварительных измерений, производимых в отдельной точке пространства протекания исследуемого процесса. При этом измерения в разных точках пространства могут быть произведены не одновременно.

После произведения перечисленных операций производят предварительный визуальный анализ строения изображений сформированных пространств путем выделения по запросу пользователя сечений полученных областей и, используя взаимосвязанность 2- или 3-мерных пространств, при условии отнесения одного и того же параметра в разных пространствах соответственно к параметрам, распределенным вдоль оси координат или к фиксируемым, выявляют взаимные изменения в выделенных сечениях относительно этого параметра.

На основе проведенного анализа изображений сформированных пространств выявляют закономерности проявления исследуемого процесса, характеризуемые трендом и/или периодичностью изменения его параметров, их возможную зависимость друг от друга и степень влияния одной совокупности параметров на другую, после чего строят в интерактивном режиме изображения выявленных закономерностей в сформированных окнах и дополняют характеристику исследуемого процесса, внося в базу данных информацию о выявленных закономерностях.

При осуществлении способа изменение значений фиксируемого параметра производят путем задания определенного значения или диапазона значений соответствующего параметра или путем выбора изображения многомерного пространства, каждая ось координат которого соответствует одному из фиксируемых параметров, в пространстве перемещают указатель, проекции которого на каждую из координатных осей определяют значения соответствующих фиксируемых параметров, что может быть реализовано согласно способу, описанному в патенте RU N 2132085, опубл. 20.06.1999.

Также в способе возможно осуществление изменения значений фиксируемого параметра при условии представления его в выбранном изображении одной из координатных осей многомерного пространства путем перемещения сечения, выполненного перпендикулярно данной оси.

Сечение выделенной области, выполненное перпендикулярно заданной координатной оси, характеризует размер и форму области распределения значений соответствующего параметра при фиксированном значении параметра, представленного этой координатой, а сечение выделенной области, выполненное параллельно заданной координатной оси, представляет характеристику динамики изменения исследуемого процесса относительно выбранного параметра, соответствующего этой оси.

При условии выбора в качестве заданной координатной оси - оси времени, характеристика изменения исследуемого процесса во времени воспроизводит динамику изменения процесса во времени, данную в статическом представлении.

Цветовую шкалу выполняют в виде цветовой палитры с равномерной или неравномерной ценой деления, определяемой плотностью распределения значений параметра и диапазоном этих значений в зависимости от условий протекания исследуемого процесса, при этом каждому из составляющих эту шкалу цветов приводят в соответствие определенный числовой интервал в диапазоне изменения этого параметра в принятых единицах.

При проведении анализа по запросу пользователя ограничивают области, устанавливая или количественные значения распределения характеристик состояний исследуемого процесса или выбирая цветовые компоненты сформированного изображения, при этом при предварительном визуальном анализе строения областей используют совокупность выделенных сечений, расположенных произвольно по отношению друг к другу и к осям координат, для получения визуализации пространственного изменения изображения, характеризующего состояния процесса относительно выбранных цветовых компонент, что может быть реализовано согласно способу, описанному в патенте RU N 2128365, опубл. 27.03.1999.

При необходимости производят математическую обработку данных, представляющих количественную оценку распределенных в трехмерном поле значений исследуемых параметров, за счет получения статистических характеристик отдельного выбранного параметра и их совокупности, определяющих их взаимосвязи и взаимозависимости, и формируют вероятностные оценки состояния исследуемого процесса в заданном временном периоде.

Кроме того, на основе предварительного анализа изображений сформированных пространств производят обработку характеристик выявленных областей, при пофрагментном просмотре которых с учетом выбранного распределения численных значений параметров или цветовых компонент, характеризующих их, устанавливают в этих областях совпадающие признаки и различия, на основе характера изменения цвета определяют границы переходов от одной области к другой, устанавливают повторяемость выявленных областей в течение выбранного оцениваемого периода и зоны активных областей распределения параметров, определяют периодичность повторений, скорость изменения состояния параметров, фиксируют причинно-следственную связь между значениями одного параметра и между значениями нескольких параметров, и на основе выявленных закономерностей проявления свойств исследуемого процесса вдоль любой из выбранных осей координат, используя статическое представление динамики его изменений, судят о состоянии исследуемого процесса в выбранном временном интервале и на основе систематизации данных путем экстраполяции конфигурации выявленных областей формируют частные и общие количественные и качественные оценки исследуемого процесса и производят прогнозирование тенденции развития исследуемого процесса во времени.

По мере проведения анализа строят в интерактивном режиме изображения выявленных закономерностей в сформированных окнах и дополняют характеристику исследуемого процесса, внося в базу данных информацию о выявленных закономерностях.

Способ анализа динамических многопараметрических процессов может быть проиллюстрирован на следующих примерах.

Пример 1. Анализ процесса изменения состояния нефтяного месторождения, обусловленного техногенными воздействиями при его разработке.

Анализ в данном случае основан на использовании динамических параметров, часть из которых представляет собой фактические измерения, например, применительно к одной скважине: давление на забое, количество добываемой жидкости, процент содержания нефти в добываемой жидкости и т.д. Другую часть параметров составляют значения, полученные в результате моделирования месторождения при помощи программного обеспечения; к этим параметрам, помимо уже перечисленных, относятся, например, параметры полей распределения, полученных для всего месторождения, таких как пластового давления, водо- и нефтенасыщенности, обводненности, пористости, проницаемости и т.д.

Помимо этого для анализа процесса используют значительное количество параметров, которые являются характеристикой геологической модели и представляют собой фактические измерения, проведенные в точках изучаемого пространства, или результаты их обработки, а именно: геофизические исследования скважин различными методами, такими как гамма-каротаж, нейтронный гамма-каротаж, собственная поляризация, нормированная собственная поляризация, гамма-гамма-каротаж и т.д.; характеристики керна, такие как проницаемость, пористость, нефтенасыщенность и т.д., и другие.

Кроме этого, для исследуемого процесса формируют пространственные координаты месторождения и определяют временной интервал, соответствующий исследуемому периоду.

Учитывая диапазоны изменения любого выбранного параметра, для каждого из них формируют цветовую шкалу.

Используя дисплей и соответствующее программное обеспечение, выводят на экран требуемое количество взаимосвязанных окон, в каждом из которых формируют изображение дву- или трехмерного пространства, осям координат которого могут соответствовать любые из выбранных параметров.

Для требуемых пользователю параметров осуществляют интерполяцию значений в сформированном пространстве, получая из дискретной характеристики состояния исследуемого процесса непрерывное поле распределения упомянутого параметра в пространстве.

Рассмотрим информационное насыщение различных окон и способы анализа изучаемых многопараметических процессов.

Формируют изображение пространства XYZ, где X, Y, Z- координаты естественного трехмерного пространства с ортогональной системой координат, оставляя параметр времени Т фиксированным. Для каждой оси координат задают значение параметра в точке начала отсчета и масштаб этой оси по отношению к этому параметру. Затем выбирают параметры из числа, ранее не учитываемых, например параметры полей распределения, полученных для всего месторождения, таких как пластового давления, водо- и нефтенасыщенности, обводненности, пористости, проницаемости и распределяют их значения в сформированном изображении пространства согласно соответствующим им значениям параметров, представленных осями координат, полученным на основании введенных упомянутых условий соответствия. Затем осуществляют интерполяцию значений любого параметра в сформированном пространстве, получая из дискретной характеристики состояния исследуемого процесса непрерывное поле распределения упомянутого параметра в этом пространстве. С учетом диапазона изменения каждого параметра формируют цветовую шкалу. Для проведения предварительного визуального анализа формируют изображения совокупности сечений, расположенных произвольно по отношению друг к другу и к осям координат, индицируют на них значения параметров в виде цветовых точек. Путем передвижения сечений, используя способ динамической визуализации данных об объекте по патенту RU N 2128365, опубл. 27.03.1999, получают информацию о всем визуализируемом пространстве.

Задавая определенное значение или диапазон значений параметра времени Т, отнесенного для данного окна к фиксированным, проводят визуальный анализ изображений значений индицируемых параметров, изменяющихся в связи с изменением параметра Т.

В качестве дополнительного средства визуального анализа открывают несколько окон, в каждом из которых формируют изображение одного и того же двумерного пространства, связанного с одним и тем же сечением из числа сформированных в окне с изображением пространства XYZ. В каждом из окон формируют изображение одного из тех параметров, которые для вышеописанного пространства были отнесены к числу ранее не учитываемых. Совместный визуальный анализ параметров проводят при помощи способа динамической визуализации, при котором, изменяя положение сечения в трехмерном пространстве, модифицируют изображения двумерных пространств. Количество окон с изображениями двумерных пространств определяется количеством параметров многопараметрового процесса, которые пользователь желает анализировать одновременно для выявления взаимосвязей.

Формируют изображение пространства XYT, где X, Y - площадные координаты естественного трехмерного пространства с ортогональной системой координат и Т - координата времени, тем же способом, что и изображение пространства XYZ. Формируют изображение сечения, расположенного перпендикулярно оси Т, и связывают его с изображением пространства XYZ. Перемещая сечение, изменяют тем самым значение параметра Т, являющегося фиксированным для пространства XYZ, формируют в последнем изображения с изменениями, обусловленными изменением параметра Т, и проводят визуальный анализ полученных динамически изменяющихся изображений.

Аналогичным образом формируют изображения пространств с различными комбинациями осей и создают взаимосвязи между ними.

Количество формируемых изображений дву- и трехмерных пространств и количество создаваемых взаимосвязей не имеет технических ограничений и определяется в первую очередь стратегией анализа и индивидуальными возможностями пользователя по переработке информации.

В сформированных изображениях пространств по запросу пользователя выделяют области, в которых элементы изображения соответствующих значений одного или совокупности параметров находятся в выбранных для каждого параметра количественных диапазонах или связаны соотношением, заданным пользователем. По пространственному изображению выделенной области судят о ее размере и форме.

Сечение выделенной области, выполненное перпендикулярно заданной координатной оси, характеризует размер и форму области, а также распределение изображаемого параметра при фиксированном значении параметра, представленного этой координатой.

Аналогичное сечение, выполненное параллельно заданной координатной оси, характеризует динамику изменения исследуемого процесса относительно параметра, соответствующего данной оси.

Для случая, когда в изображении упомянутого выше пространства XYT построено сечение, перпендикулярное оси времени Т, и на сечение вынесено в качестве индицируемого параметра, например, поле пластового давления, получают изображение поля давления при фиксированном моменте жизни месторождения. Если же сечение выполнено параллельно оси Т, то изображение параметра на сечении воспроизводит динамику изменения процесса во времени, данную в статическом представлении. Таким образом, определяют периодичность повторений и скорость изменения состояния параметров процесса и, используя статическое представление динамики его изменений, судят о состоянии исследуемого процесса в выбранном временном интервале и на основе систематизации данных путем экстраполяции конфигурации выявленных областей формируют частные и общие количественные и качественные оценки исследуемого процесса и производят прогнозирование тенденции развития исследуемого процесса во времени.

Благодаря предварительно выполненной операции получения из дискретной характеристики состояний исследуемого процесса непрерывного поля распределения параметра в пространстве для проведения анализа не требуется наличия одновременно выполненных измерений в различных точках пространства.

При необходимости дополнительно к изображению цветовыми точками используют индикацию, выполненную в виде букв и цифр, позволяющую пользователю определить точное значение параметра в интересующей его точке пространства. Для анализа взаимозависимости параметров могут быть сформированы изображения пространств, в которых в качестве осей координат используют не оси естественного трехмерного пространства XYZ, а именно те параметры, взаимозависимость которых анализируется. Например, формируют изображения дву- и трехмерных пространств, в которых в различных сочетаниях, задаваемых пользователем, оси координат соответствуют таким параметрам, как гамма-каротаж, нейтронный гамма-каротаж, собственная поляризация, нормированная собственная поляризация, гамма-гамма-каротаж, а также характеристики керна, такие как проницаемость, пористость, нефтенасыщенность и другие. Способ формирования изображений подпространств, количество формируемых изображений и создаваемых взаимосвязей аналогичен описанному выше. В связи с тем, что количество параметров, отнесенных к фиксированным, относительно велико, для повышения оперативности изменения их значений можно использовать дополнительную возможность связывания, позволяющую одновременно изменять значения нескольких параметров. Для этого формируют изображение дополнительного многомерного пространства, координатным осям которого ставят в соответствие параметры из числа параметров, отнесенных к фиксированным. В указанном пространстве предварительно формируют указатель, который затем перемещают способом, описанным в патенте RU N2132085, опубл. 20.06.1999, и связывают величины проекций указателя на каждую из координатных осей со значением соответствующих фиксируемых параметров.

При анализе изображений упомянутых в данном примере пространств устанавливают границы переходов от одной области к другой, определяют периодичность повторений и скорость изменения состояния параметров, выделяют корреляционные связи между различными параметрами и на основе выявленных закономерностей проявления свойств исследуемого процесса вдоль любой из выбранных осей координат строят в интерактивном режиме изображения выявленных закономерностей в сформированных пространствах и дополняют характеристику исследуемого процесса, внося в базу данных информацию о выявленных закономерностях.

Пример 2. Анализ результатов сбыта.

В качестве примера возможной реализации изобретения может быть рассмотрен способ анализа результатов сбыта, заключающийся в том, что в качестве характеристик исследуемого процесса используют показатели, составляющие зафиксированные значения идентификаторов покупателя, продавца (магазина), принадлежности товара к определенной категории, дату покупки товара, цену единицы товара и объема сделки.

Пользователь на экране дисплея формирует изображение трехмерного пространства, оси которого соответствуют, например, первая - набору идентификаторов (списку) покупателей, упорядоченному согласно запросу пользователя; вторая - списку продавцов (магазинов); третья - выбранному интервалу времени совершения покупок с заданной дискретностью.

К показателям, которые могут представлять фиксируемые параметры, возможно отнести, например, наименования идентификаторов товаров и установленный диапазон возможных интересующих пользователя цен этих товаров.

В сформированном пространстве цветовыми точками индицируют параметры, характеризующие объем сделки в стоимостном выражении и в соответствующих данному товару единицах измерения, например, количество (в штуках), вес (в кг) и т.д. Таким образом, получают прямой доступ к изображению характеристик всех сделок.

Прямой доступ осуществляют следующим образом: формируют плоское динамическое сечение, перпендикулярное оси, индицирующей список покупателей. Полученное сечение характеризует все покупки данного покупателя в выбранном визуализируемом интервале времени, совершенные у всех продавцов для товаров, значения идентификаторов и диапазон стоимости которых, отнесенные к фиксируемым параметрам, соответствуют выбранным пользователем диапазонам (подмножествам).

Аналогично, сечение, перпендикулярное оси, индицирующей список продавцов, характеризует все покупки, совершенные покупателями в выбранном визуализируемом интервале времени у данного продавца для товаров, значения идентификаторов и диапазон стоимости которых, отнесенные к фиксируемым параметрам, соответствуют выбранным пользователем диапазонам (подмножествам).

Сечение, перпендикулярное оси времени, индицирует все покупки, совершенные у всех продавцов и всеми покупателями, идентификаторы которых установлены на вышеупомянутых осях сформированного пространства.

Путем передвижения сечений, используя способ динамической визуализации данных об объекте по патенту RU N 2128365, опубл. 27.03.1999, получают информацию обо всем визуализируемом пространстве.

Задавая и изменяя диапазон значений параметров, отнесенных к фиксируемым, получают изменения в изображении, представляющем совершение сделки. При этом для фиксируемых параметров, заданных списком, операции осуществляют путем выборки из списка.

Дополнительно к уже имеющемуся изображению открывают на экране дисплея дополнительные плоские окна, взаимосвязанные с уже имеющимися. Взаимосвязь окон может быть реализована на основе использования способа по вышеупомянутому патенту RU N 2128365. На эти окна выводят те же данные, что и на выделенных динамических сечениях. Форма вывода может быть различной: в виде цветного изображения, в виде таблиц, графиков или диаграмм.

Аналогичным образом формируют изображения любых трехмерных пространств, например, в одном из окон в качестве осей координат можно использовать данные идентификаторов покупателей, товаров и временной интервал; фиксируемыми параметрами в этом случае могут являться идентификаторы продавцов. Это окно индицирует деятельность определенного продавца по выбранным показателям, вне связи с другими продавцами.

Приведенный пример формирования окон не ограничивает возможность выбора любых показателей анализируемого процесса, конкретную информационную наполненность которых определяет пользователь в соответствии с выбранной им стратегией анализа.

Для параметров, которые предполагается отнести к изображаемым на дисплее применительно к сформированному пространству, задают цветовую шкалу, на основе которой формируют цветовые изображения.

При этом при выделении интервала возможно внесение в сформированное изображение идентификаторов объектов совершаемой сделки в виде алфавитно-цифровой информации, активизируемой при выборе соответствующей точки в пространстве, используя, например, способ, реализованный в патенте RU N 2132085, опубл. 20.06.1999 г.

В процессе анализа выделяют изображения пространства, одна ось которого представляет идентификаторы продавцов, вторая ось - относительную долю в общем объеме продаж, третья - временной интервал.

Для заданных товаров производят суммирование всех сделок, совершенных всеми покупателями, и относят объем выделенных сделок, выполненных каждым продавцом, к общему объему сделок, т.е. нормируют его деятельность, показывая долю захвата рынка каждым продавцом.

На основании полученных изображений строят зависимость от времени процесса захвата рынка продавцом (продавцами).

По совокупному анализу полученных данных судят о деятельности данного продавца на существующем рынке или секторе рынка.

Подобные характеристики можно применить для анализа продвижения товара или группы товаров в пределах существующего рынка.

Для углубления анализа, используя упомянутый выше параметр, показывающий долю захвата рынка каждым продавцом, дополнительно вычисляют параметр, характеризующий изменение во времени указанного параметра, то есть изменение доли захвата рынка каждым из продавцов. Далее выделяют изображение трехмерного пространства, одна ось которого представляет относительную долю в общем объеме продаж, вторая - изменение указанной доли во времени, третья - временной интервал. Строят в данном пространстве в виде графиков изображения, характеризующие положение товаров, для всего списка или его части, в указанной системе координат. Остальные параметры, такие, как, например, список продавцов, относят к фиксируемым. На основе полученного изображения анализируют динамику процесса положения товаров на рынке, представленного в статической форме.

Меняя диапазоны параметров, визуализируемых в открытых окнах, предварительно отнесенных к фиксируемым, пользователь, производя визуальный контроль изображений, выделяет закономерности динамики изменения интересующих его параметров по отдельности и в заданных им сочетаниях с выявлением возможных тенденций и созданием предварительного прогноза хода динамики процесса.

Данный пример подтверждает возможность осуществления изобретения согласно заявленному способу при использовании его в данной области.

Хотя предпочтительные варианты воплощения изобретения в достаточной степени раскрыты для разъяснения принципа его реализации, возможны различные модификации, добавления и уточнения без изменения существа изобретения, раскрытого в формуле изобретения.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в качестве видеомониторинга при компьютерной обработке данных о процессах различной природы. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет учета взаимосвязи параметров, характеризующих исследуемый процесс. Изобретение основано на том, что на экране дисплея формируют изображения 2- и 3-мерных пространств, параметры распределяют на индицируемые в сформированных пространствах, фиксируемые и временно не учитываемые, с возможностью их отнесения к разным категориям. В пространствах выделяют области, соответствующие значениям тех или иных параметров, и по изменению изображений судят о свойствах исследуемого процесса. 11 з.п. ф-лы.

1. Способ анализа динамических многопараметрических процессов, заключающийся в том, что используют предварительно измеренные параметры исследуемого процесса, вводят в базу данных компьютера n-мерную характеристику исследуемого процесса, состоящую из результатов множество раз повторяемого измерения значений параметров, отражающих оценку состояния исследуемого процесса, в соответствии с диапазоном изменения каждого параметра формируют цветовую шкалу, на экране дисплея формируют окно с изображением 3-мерного пространства путем задания ортогональной системы координат, цветовое представление точек которого соответствует значениям упомянутых параметров, осуществляют интерполяцию значений любого параметра в сформированном пространстве, получая из дискретной характеристики состояния исследуемого процесса непрерывное поле распределения упомянутого параметра в этом пространстве, затем в полученном цветовом изображении формируют подпространства, отличающийся тем, что дополнительно на экране дисплея формируют окна с изображениями 2- или 3-мерных пространств, для каждого из которых задают ортогональную систему координат, затем вводят в компьютер условия соответствия координат изображений и выбранных измеренных параметров исследуемого процесса, при этом каждая ось координат изображения представляет соответствующий параметр характеристики исследуемого процесса, остальные параметры или фиксируют с возможностью изменения фиксированных значений или не учитывают, далее, используя разные комбинации параметров для представления их в разных пространствах, для каждой оси координат задают значение параметра в точке начала отсчета и масштаб этой оси по отношению к этому параметру, затем выбирают параметры из числа ранее не учитываемых и распределяют их значения в каждом из сформированных изображений пространств, согласно соответствующим им значениям параметров характеристики исследуемого процесса, представленных осями координат, индицируют распределяемые в пространстве значения в виде чисел, или букв, или графиков дополнительно к цветовым точкам, после чего при необходимости в полученные изображения сформированных пространств значений измерений ранее выбранных параметров добавляют поле распределений значений любого из оставшихся незадействованных параметров, преобразованного в соответствии с выбранной цветовой шкалой, далее при формировании в полученном цветном изображении пространств по запросу пользователя образуют подпространства любой конфигурации и выделяют в пространствах и подпространствах области, в которых элементы изображения соответствующих значений одного или совокупности параметров находятся в выбранном из отдельно установленных для каждого параметра цветовых и количественных диапазонов, затем для каждого из выбранных пользователем изображений сформированных пространств путем изменения значений одного из нескольких параметров, ранее отнесенных к фиксируемым, модифицируют это пространство, используя согласованность между значениями измерений разных параметров, после чего производят предварительный визуальный анализ строения изображений сформированных пространств путем выделения по запросу пользователя сечений полученных областей, затем, используя взаимосвязанность 2- или 3-мерных пространств, при условии отнесения одного и того же параметра в разных пространствах соответственно к параметрам, распределенным вдоль оси координат или к фиксируемым, выявляют взаимные изменения в выделенных сечениях относительно этого параметра, далее на основе проведенного анализа изображений сформированных пространств выявляют закономерности проявления исследуемого процесса, характеризуемые трендом и/или периодичностью изменения его параметров, их возможную зависимость друг от друга и степень влияния одной совокупности параметров на другую, после чего строят в интерактивном режиме изображения выявленных закономерностей в сформированных окнах и дополняют характеристику исследуемого процесса, внося в базу данных информацию о выявленных закономерностях. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение значений фиксируемого параметра производят путем задания определенного значения или диапазона значений соответствующего параметра. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение значений фиксируемого параметра производят путем выбора изображения многомерного пространства, каждая ось координат которого соответствует одному из фиксируемых параметров, в пространстве перемещают указатель, проекции которого на каждую из координатных осей определяют значения соответствующих фиксируемых параметров. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение значений фиксируемого параметра при условии представления его в выбранном изображении одной из координатных осей многомерного пространства производят путем перемещения сечения, выполненного перпендикулярно данной оси. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделенное сечение области, выполненное перпендикулярно заданной координатной оси, характеризует размер и форму области распределения значений соответствующего параметра при фиксированном значении параметра, представленного этой координатой. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделенное сечение области, выполненное параллельно заданной координатной оси, представляет характеристику динамики изменения исследуемого процесса относительно выбранного параметра, соответствующего этой оси. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при условии выбора в качестве заданной координатной оси - оси времени - характеристика изменения исследуемого процесса во времени воспроизводит динамику изменения процесса во времени, данную в статическом представлении. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что цветовую шкалу выполняют в виде цветовой палитры с равномерной или неравномерной ценой деления, определяемой плотностью распределения значений параметра и диапазоном этих значений в зависимости от условий протекания исследуемого процесса, при этом каждому из составляющих эту шкалу цветов приводят в соответствие определенный интервал в диапазоне изменения этого параметра. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при проведении анализа по запросу пользователя ограничивают области, устанавливая или количественные значения распределения характеристик состояний исследуемого процесса или выбирая цветовые компоненты сформированного изображения. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при предварительном визуальном анализе строения областей используют совокупность выделенных сечений, расположенных произвольно по отношению друг к другу и к осям координат, для получения визуализации пространственного изменения изображения, характеризующего состояния процесса относительно выбранных цветовых компонент. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что при необходимости производят математическую обработку данных, представляющих количественную оценку распределенных в трехмерном поле значений исследуемых параметров, за счет получения статистических характеристик отдельного выбранного параметра и их совокупности, определяющих их взаимосвязи и взаимозависимости, и формируют вероятностные оценки состояния исследуемого процесса в заданном временном периоде. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на основе предварительного анализа изображений сформированных пространств производят обработку характеристик выявленных областей, при пофрагментном просмотре которых с учетом выбранного распределения численных значений параметров или цветовых компонент, характеризующих их, устанавливают в этих областях совпадающие признаки и различия, на основе характера изменения цвета определяют границы переходов от одной области к другой, устанавливают повторяемость выявленных областей в течение выбранного оцениваемого периода и зоны активных областей распределения параметров, определяют периодичность повторений, скорость изменения состояния параметров, фиксируют причинно-следственную связь между значениями одного параметра и между значениями нескольких параметров и на основе выявленных закономерностей проявления свойств исследуемого процесса вдоль любой из выбранных осей координат, используя статическое представление динамики его изменений, судят о состоянии исследуемого процесса в выбранном временном интервале и на основе систематизации данных путем экстраполяции конфигурации выявленных областей формируют частные и общие количественные и качественные оценки исследуемого процесса и производят прогнозирование тенденции развития исследуемого процесса во времени.