VU Informationsvisualisierung SS 2003 |
Stefan Daschek (e9625210@student.tuwien.ac.at) |
Javadoc |
Sourcecode
Visualizing Power System Information
Einleitung
Das Paper beschreibt Ansätze zur Visualisierung aktueller Informationen in großen Stromnetzen.
Diese Visualisierungen werden notwendig, da in einem liberalisierten Strommarkt (insbesondere
in den USA) die bisherigen kleinräumigen Zuständigkeiten nicht mehr zutreffen und jederzeit
Informationen über den Zustand großer Netzbereiche verfügbar sein müssen.
Visualisierung von Stromnetzen lässt sich grundsätzlich als Visualisierung zweidimensionaler
Graphen betrachten, wobei die Kanten Stromleitungen repräsentieren und die Knoten
Interconnections, Generatoren u.ä. Sowohl zu den Kanten als auch zu den Knoten
gehören Daten, die visualisert werden müssen: Aktuelle Auslastung einer Leitung,
Maximalkapazität einer Leitung, vorhandene Reserven eines Stromgenerators etc. Auch der Graph
selbst muss in geeigneter Form visualisiert werden.
Eine der im Paper vorgestellten Methoden benutzt dreimdimensionale Visualisierungen, um die
zusätzlichen Informationen übersichtlich darzustellen. Diese Methode wurde im Programm
NetVis implementiert.
Visualisierung mit NetVis
Abb. 1: Visualisierung des Netzes als Textur einer Ebene im Raum.
Abb. 2: Visualisierung von Auslastungsinformation entlang der Netzkanten.
Abb. 3: Visualisierung von Auslastungsinformation an den Netzknoten.
Abb. 4: Visualisierung von Kapazitätsinformation an den Netzknoten.
Abb. 5: Gleichzeitige Visualisierung von Auslastungs- und Kapazitätsinformation an den Netzknoten.
Abb. 6: Gleichzeitige Visualisierung aller Informationen.
Die Grundidee besteht darin, das Netz als zweidimensionale Textur einer in den Raum gekippten
Ebene zu visualisieren und an bestimmten Stellen Elemente einzufügen, die die dritte Dimension
ausnutzen (Abb. 1). Die dreidimensionale Darstellung kann durch Interaktion mit der Maus frei
gedreht, verschoben und gezoomt werden.
Die zweidimensionale Darstellung des Netzes kann um Tortendiagramme ergänzt werden, die die
»Auslastung« der jeweiligen Kante visualisieren (Abb. 2). Dabei kommt zur besseren Übersicht
zusätzlich eine Farbkodierung zum Einsatz (geringe Auslastung → grün; hohe Auslastung
→ gelb).
An den Netzknoten stehen 2 zusätzliche Informationen zur Verfügung: Die »Auslastung« und die
»Kapazität«. Jeweils eine davon kann in Form von Säulen visualisiert werden (Abb. 3 und Abb
4.), die Auslastungsinformation ist dabei zusätzlich farbkodiert (geringe Auslastung →
blau; hohe Auslastung → rot).
Um gleichzeitig Auslastungs- und Kapazitätsinformation an den Knoten zu visualisieren, steht
die in Abb. 5 gezeigte Variante zur Verfügung. Hier wird die Kapazität als transparente Säule
dargestellt, die entsprechend der Auslastung »gefüllt« ist.
Schlussendlich ist es mögliche, alle zur Verfügung stehenden Informationen in übersichtlicher
Weise gleichzeitig zu visualisieren (Abb. 6). Selbstverständlich sind auch beliebige
Kombinationen der zu visualisiernden Informationen möglich.
Implementation
NetVis (Download Sourcecode) wurde basierend auf der Java 2 Platform (Version 1.4) entwickelt. Zur
dreidimensionalen Visualisierung greift das Programm auf Java 3D (Version 1.3) zurück. Die Dokumentation wurde mit Javadoc erstellt.
Die zu visualisierenden Daten werden aus 2 Datenfiles im CSV-Format eingelesen (siehe die Dokumentation der Klasse NetData für Details). Zwei
Testdatensätze werden mit dem Sourcecode mitgeliefert.
Abb. 1: Visualisierung des Netzes als Textur einer Ebene im Raum.
Abb. 2: Visualisierung von Auslastungsinformation entlang der Netzkanten.
Abb. 3: Visualisierung von Auslastungsinformation an den Netzknoten.
Abb. 4: Visualisierung von Kapazitätsinformation an den Netzknoten.
Abb. 5: Gleichzeitige Visualisierung von Auslastungs- und Kapazitätsinformation an den Netzknoten.
Abb. 6: Gleichzeitige Visualisierung aller Informationen.