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#%%#################################################################### Bibliotheken ####################################################################
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pandas as pd
import easygui
from datetime import datetime
import datetime #wichtig für funktion mmd
from scipy.stats import linregress
import folium
import os
import sys
import time
#%%#################################################################### Funktionen ######################################################################
def txt_to_pdf(name):
from fpdf import FPDF
pdf = FPDF()
pdf.add_page()
pdf.set_font("Arial", size = 10)
f = open("./temp/" + name + ".txt", "r")
for x in f:
pdf.cell(500, 8, txt = x, ln = 1)#, align = 'C')
f.close()
pdf.output('./temp/' + name + '.pdf')
def output(name, start=False, end=False, PDF=False):
global f, tem
if start==True:
if os.path.isdir('temp')==False:
os.mkdir('temp')
if os.path.exists('./temp/' + name + ".txt"):
os.remove('./temp/' + name + ".txt")
tem = sys.stdout
sys.stdout = f = open("./temp/" + name + ".txt", "a")
if end==True:
sys.stdout = tem
f.close()
if PDF==True:
txt_to_pdf(name)
return f, tem
def count_graph():
global g_num, g_lab #für Benennung der PDF Ausgabe wichtig, damit diese in richtiger Reihenfolge gemerged werden
if 'g_num' in globals():
g_num = g_num + 1
else:
g_num = 1
g_lab = str(g_num).zfill(2) + "_"
def plt_to_pdf(tit):
if os.path.isdir('temp')==False:
os.mkdir('temp')
plt.savefig(fname=('temp/' + tit + '.pdf'), dpi='figure', format='pdf', facecolor='auto', edgecolor='auto')
def cnt_max(a, title=False):
if "list_count_max" in globals():
global list_count_max
list_count_max.append(a.count().max())
else:
list_count_max = []
list_count_max.append(a.count().max())
if "list_names_delete" in globals():
global list_names_delete
list_names_delete.append(title)
else:
list_names_delete = []
list_names_delete.append(title)
print('\nAnzahl momentaner Datensätze: ', a.count().max(), "\n")
return a
def delete(a, b, c=False, s=False, s2=False, w=False, title=False):
"""
Parameters
----------
a : Dataframe
Datenbank (hier z.B. WKA)
b : string
s>=s2 löscht alle Werte wo größergleich s2; s<=s2 löscht alle Werte wo kleinergleich s2; s<=w löscht alle Spalten wo der Wert unter oder gleich w ist; s>=w löscht alle Spalten wo der Wert größer oder gleich w ist;
s<w löscht alle Spalten wo der Wert unter w ist; s>w löscht alle Spalten wo der Wert größer w ist;
s : string, optional
c : string, optional
anzugebender Wert mit dem die zweite Spalte multipliziert wird
s2 : string, optional
Anzugebende zweite Spalte s2 mit welcher verglichen werden soll. Schreibweise wird automatisch korrigiert.
w : integer, optional
Anzugebender Wert w der gefiltert werden soll.
Returns
-------
a : TYPE
DESCRIPTION.
"""
if b=='dropna':
a.dropna(inplace=True)
if b!='dropna':
if b=='s>=s2':
indexNames = a[a[s.upper()] >= a[s2.upper()]].index
if b=='s<=s2':
indexNames = a[a[s.upper()] <= a[s2.upper()]].index
if b=='s>s2*c':
indexNames = a[(a[s.upper()]*c) >= (a[s2.upper()])].index
if b=='s<s2*c':
indexNames = a[(a[s.upper()]*c) <= (a[s2.upper()])].index
if b=='s<=w':
indexNames = a[(a[s.upper()] <= w)].index
if b=='s<w':
indexNames = a[(a[s.upper()] < w)].index
if b=='s>=w':
indexNames = a[(a[s.upper()] >= w)].index
if b=='s>w':
indexNames = a[(a[s.upper()] > w)].index
a.drop(indexNames, inplace=True)
cnt_max(a, title=title)
return a
def mmd(a, x, y=False, e=False, e2=False, Title=False):
"""
Maximum, Minimum und Durschnitt von ein oder zwei Spalten
Parameters
----------
a : Datenbank (z.B. WKA)
Dataframe
x : String
Spalte die auf max, min und Durchschnitt analysiert werden soll. Bei Datum auch noch Abstand in Jahren zum heutigen Datum.
y : String, optional
Zweite Spalte die auf max, min und Durchschnitt analysiert werden soll. Bei Datum auch noch Abstand in Jahren zum heutigen Datum. Falls leer wird nur die erste analysiert.
e : Einheit, optional
Einheit die hinter max, min und Durchschnitt stehen soll. Bei Jahren wird <= 1 Jahr ausgegeben.
e2 : Einheit, optional
Einheit die hinter y max, min und Durchschnitt stehen soll. Bei Jahren wird <= 1 Jahr ausgegeben.
e2 : string, optional
Möglicher Titel bzw. Text der über der Ausgabe von min, max und Durchschnittsermittlung angegeben angezeigt wird.
Returns
-------
None.
"""
mi = a[x.upper()].min() #für die Überprüfung ob Datum wichtig
if isinstance(mi, datetime.date) == True:
if Title==False:
if y==False:
print("\nMinimum, Maximum, Durchschnitt & jeweiliges Alter von", str(x.capitalize()))
else:
print("\nMinimum, Maximum, Durchschnitt & jeweiliges Alter von", str(x.capitalize()), "und", str((y.capitalize())))
else:
if y==False:
print("\nMinimum, Maximum, Durchschnitt & jeweiliges Alter von", str(x.capitalize()), Title)
else:
print("\nMinimum, Maximum, Durchschnitt & jeweiliges Alter von", str(x.capitalize()), "und", str((y.capitalize())), Title)
e = 'Jahre'
mi = a[x.upper()].min().strftime("%d.%m.%Y")
ma = a[x.upper()].max().strftime("%d.%m.%Y")
du = a[x.upper()].mean().strftime("%d.%m.%Y")
dage = round(((datetime.datetime.now() - a[x.upper()].mean()).total_seconds()/(365.25*24*60*60)),)
if dage > 1:
dage_e = e
else:
dage_e = 'Jahr'
miage = round(((datetime.datetime.now() - a[x.upper()].min()).total_seconds()/(365.25*24*60*60)),)
if miage > 1:
miage_e = e
else:
miage_e = 'Jahr'
maage = round(((datetime.datetime.now() - a[x.upper()].max()).total_seconds()/(365.25*24*60*60)),)
if maage > 1:
maage_e = e
else:
maage_e = 'Jahr'
print("\n", x.capitalize(), ":\n\nMinimum: ", mi, "\nMaximum: ", ma, "\nDurchschnitt: ", du,
"\n\njüngste: ", maage, maage_e, "\nälteste: ", miage, miage_e, "\nDurchschnitt: ", dage, dage_e)
else:
if Title==False:
if y==False:
print("\nMinimum, Maximum & Durchschnitt von", str(x.capitalize()))
else:
print("\nMinimum, Maximum & Durchschnitt von", str(x.capitalize()), "und", str((y.capitalize())))
else:
if y==False:
print("\nMinimum, Maximum & Durchschnitt von", str(x.capitalize()), Title)
else:
print("\nMinimum, Maximum & Durchschnitt von", str(x.capitalize()), "und", str((y.capitalize())), Title)
mi = a[x.upper()].min()
ma = a[x.upper()].max()
du = round(a[x.upper()].mean(),2)
print("\n", x.capitalize(), ":\n\nMinimum: ", mi, e, "\nMaximum: ", ma, e, "\nDurchschnitt: ", du, e)
if y!=False:
mi = a[x.upper()].min()
if isinstance(mi, datetime.date) == True:
e = ' Jahre'
mi = a[y.upper()].min().strftime("%d.%m.%Y")
ma = a[y.upper()].max().strftime("%d.%m.%Y")
du = a[y.upper()].mean().strftime("%d.%m.%Y")
dage = round(((datetime.datetime.now() - a[y.upper()].mean()).total_seconds()/(365.25*24*60*60)),)
if dage > 1:
dage_e = e
else:
dage_e = 'Jahr'
miage = round(((datetime.datetime.now() - a[y.upper()].min()).total_seconds()/(365.25*24*60*60)),)
if miage > 1:
miage_e = e
else:
miage_e = 'Jahr'
maage = round(((datetime.datetime.now() - a[y.upper()].max()).total_seconds()/(365.25*24*60*60)),)
if maage > 1:
maage_e = e
else:
maage_e = 'Jahr'
print("\n", y.capitalize(), ":\n\nMinimum: ", mi, "\nMaximum: ", ma, "\nDurchschnitt: ", du,
"\n\njüngste: ", maage, e, "\nälteste: ", miage, e, "\nDurchschnitt: ", dage, e)
else:
if e2==False:
e2 = e
mi = a[y.upper()].min()
ma = a[y.upper()].max()
du = round(a[y.upper()].mean(),2)
print("\n", y.capitalize(), ":\n\nMinimum: ", mi, e2, "\nMaximum: ", ma, e2, "\nDurchschnitt: ", du, e2)
def pdf_merge(name, date=False, operation_folder=False, delete_folder=True):
"""
Fasst alle PDFs in dem Unterordner /temp in eine PDF im Arbeitsordner zusammen
Parameters
----------
name : string
Benennung der Datei
date : True/False, optional
Fügt dem Dateinamen das aktuelle Datum und Uhrzeit hinzu. The default is False.
delete_folder : True/False, optional
Löscht oder löscht nicht den Unterordner temp
Returns
-------
None.
"""
from PyPDF2 import PdfMerger
import shutil
from datetime import datetime
if operation_folder==False:
if os.path.isdir('temp')==False:
os.mkdir('temp')
os.chdir('./temp')
merger = PdfMerger()
for item in os.listdir():
if item.endswith('pdf'):
merger.append(item)
os.chdir("..")
if date==True:
merger.write(name + '_' + str(datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H-%M-%S") + '.pdf'))
else:
merger.write(name + '.pdf')
merger.close()
if delete_folder==True:
shutil.rmtree('./temp')
def plt_xy_r(a, x, y, e1=False, e2=False, title=False, PDF=False):
"""
Stellt x zu y Werte in Punkten mit einer Regressgeraden dar
Parameters
----------
a : dataframeDataframe
Datenbank (hier z.B. WKA)
x : string
Name der Spalte für die x-Werte (Schreibweise egal, wird automatisch geändert)
y : string
Name der Spalte für die y-Werte (Schreibweise egal, wird automatisch geändert)
e1 : string, optional
Einheit für die x-Achse.
e2 : string, optional
Einheit für die y-Achse. Falls leer, bzw. false wird der Wert von e1 genommen.
title : String, optional
Der Standardtitel setzt sich aus x-Achse zu Y-Achse zusammen. Falls zusätzliche Infos mitgegeben werden sollen, werden diese darunter geschrieben.
Returns
-------
None.
"""
count_graph()
xlabel = x.capitalize()
ylabel = y.capitalize()
a=a.dropna() # WKA.dropna() wichtig für Regress-Gerade
xdatensatz = a[x.upper()]
ydatensatz = a[y.upper()]
if title==False:
tit = xlabel + ' zu ' + ylabel
plt.title(tit,fontweight="bold")
else:
tit = xlabel + ' zu ' + ylabel + "\n(" + title + ")"
plt.title(tit,fontweight="bold")
if e1==False:
plt.xlabel(xlabel)
plt.ylabel(ylabel)
else:
if e2==False:
plt.xlabel(xlabel + " ["+ e1 + "]")
plt.ylabel(ylabel + " ["+ e1 + "]")
else:
plt.xlabel(xlabel + " ["+ e1 + "]")
plt.ylabel(ylabel + " ["+ e2 + "]")
plt.grid(visible=True)
plt.plot(xdatensatz, ydatensatz, 'bo')
b, a, r, p, std= linregress(xdatensatz, ydatensatz)
x = np.linspace(xdatensatz.min(), xdatensatz.max())
y = a + b*x
a_neu= str(round(a,0))
b_neu= str(round(b,2))
plt.plot(x,y, 'r', label= 'Regressionsgerade y = '+b_neu+'x '+ a_neu)
plt.legend(loc="upper left")
if PDF==True:
plt_to_pdf(g_lab + tit)
plt.show()
def plt_xy_m(a, x, y, Gerade=False, m=False, e1=False, e2=False, title=False, PDF=False):
"""
Stellt x zu y Werte in Punkten mit einer Geraden der Steigung m dar
Parameters
----------
a : dataframeDataframe
Datenbank (hier z.B. WKA)
x : string
Name der Spalte für die x-Werte (Schreibweise egal, wird automatisch geändert)
y : string
Name der Spalte für die y-Werte (Schreibweise egal, wird automatisch geändert)
Gerade : String, optional
Zeichnet eine Gerade. Steigung siehe m.
m : float, optional
Setzt den Wert der Steigung m fest. Falls false oder leer, Gerade aber True, wird die Steigung per Abfrage definiert.
e1 : string, optional
Einheit für die x-Achse.
e2 : string, optional
Einheit für die y-Achse. Falls leer, bzw. false wird der Wert von e1 genommen.
title : String, optional
Der Standardtitel setzt sich aus x-Achse zu Y-Achse zusammen. Falls zusätzliche Infos mitgegeben werden sollen, werden diese darunter geschrieben.
Returns
-------
None.
"""
count_graph()
xlabel = x.capitalize()
ylabel = y.capitalize()
xdatensatz = a[x.upper()]
ydatensatz = a[y.upper()]
if title==False:
tit = xlabel + ' zu ' + ylabel
plt.title(tit,fontweight="bold")
else:
tit = xlabel + ' zu ' + ylabel + "\n(" + title + ")"
plt.title(tit,fontweight="bold")
tit = xlabel + ' zu ' + ylabel + " (" + title + ")" # für die PDF Ausgabe
if e1==False:
plt.xlabel(xlabel)
plt.ylabel(ylabel)
else:
if e2==False:
plt.xlabel(xlabel + " ["+ e1 + "]")
plt.ylabel(ylabel + " ["+ e1 + "]")
else:
plt.xlabel(xlabel + " ["+ e1 + "]")
plt.ylabel(ylabel + " ["+ e2 + "]")
plt.grid(visible=True)
plt.plot(xdatensatz, ydatensatz, 'bo')
mi = a[x.upper()].min()
if Gerade == True:
if m == False:
m = float(input("Steigung m = "))
else:
m = m
if isinstance(mi, datetime.date) == True:
x = np.linspace(19000,7500)
else:
x = np.linspace(xdatensatz.min(), xdatensatz.max() , 100)
y = x * m
plt.plot(x,y, 'r')
if PDF==True:
plt_to_pdf(g_lab + tit)
plt.show()
def plt_pie(a, x, most=False, fontsize=7, PDF=False):
"""
Parameters
----------
a : Dataframe
Datenbank (hier z.B. WKA)
x : string
Zu darstellende Spalte (z.B. Hersteller)
most : integer, optional
direkte Mitgabe der zu darstellenden Stücke. Falls false, bzw. leer gelassen, wird die Anzahl per Abfrage definiert
Returns
-------
None.
"""
count_graph()
manu = a[x.upper()].value_counts()
if most==False:
best = input("Anzahl eingeben: ")
else:
best = most
top = int(best)
sonst = sum(manu) - sum(manu[0:top])
pie = (manu[0:top])
pie['sonstige'] = sonst
explode = pie.size * (0.1, ) # rückt die Kuchenstücke aus
def func(pct, allvalues):
absolute = int(pct / 100.*np.sum(allvalues))
return "{:d} ({:.1f}%)".format(absolute, pct)
plt.pie(pie, labels = pie.index, startangle=90, shadow=True, autopct = lambda pct: func(pct, pie), textprops={'fontsize': fontsize}, explode=explode)
tit = 'Die '+ str(best) +' häufigst verwendeten Hersteller'
plt.title(tit,fontweight="bold")
if PDF==True:
plt_to_pdf(g_lab + tit)
plt.show()
def plt_box(a, x, y=False, PDF=False):
"""
Parameters
----------
a : Dataframe
Datenbank (hier z.B. WKA)
x : string
Zu darstellende Spalte (z.B. Nabenhöhe)
y : string
Zweite zu darstellende Spalte (z.B. Rotordurchmesser). Falls false oder leer, wird nur x dargestellt.
Returns
-------
None.
"""
count_graph()
if y == False:
a.boxplot(column=[x.upper()])
else:
a.boxplot(column=[x.upper(), y.upper()])
tit = tit = 'Boxplot von ' + x.capitalize() + ' und ' + y.capitalize()
plt.title(tit,fontweight="bold")
if PDF==True:
plt_to_pdf(g_lab + tit)
plt.show()
def plt_vb(a, x, v=False, b=False, PDF=False):
count_graph()
if v==False:
v = (input("von: "))
if b==False:
b = (input("bis: "))
if b <= v:
print("von v muss größer sein als bis b!")
return
v_label = str(v).capitalize()
b_label = str(b).capitalize()
tit = "Anzahl " + x.capitalize() + "n von " + v_label + " bis " + b_label
plt.title(tit,fontweight="bold")
mask = (a[x.upper()] >= str(v)+'-01-01') & (a[x.upper()] <= str(b)+'-01-01')
filtered=a.loc[mask]
plt.hist(filtered[x.upper()])
#plt.gcf().set_size_inches(12, 6)
plt.tight_layout()
if PDF==True:
plt_to_pdf(g_lab + tit)
plt.show()
def plt_dif(b, xlabel, Title=False, PDF=False):
count_graph()
if Title!= False:
Title = str(Title)
y = b[::-1]
fig, ax = plt.subplots()
ax.barh(xlabel[::-1], y)
tit = 'Anzahl Daten in Datensatz ' + Title
plt.xlim(0 , (max(list_count_max)+500)) #damit Label nicht über den Rahmen gehen
plt.title(tit,fontweight="bold")
plt.xlabel('Anzahl Daten')
plt.ylabel('Löschvorgang')
ax.bar_label(ax.containers[0])
plt.tight_layout()
if PDF==True:
plt_to_pdf(g_lab + tit)
plt.show()
#%%##################################################################### Allgemein ######################################################################
output('Windkraftanlagenanalyse', start=True) # startet die Dokumentation in eine txt im Pfad ./temp
WKA = pd.read_excel(easygui.fileopenbox()) #Dialog-Fenster # liest den Datensatz ein
print(WKA.head(10)) # stellt die ersten 10 Datensätze dar
#Bereinigen
cnt_max(WKA, title='WKA unbereinigt') # Anfangszahl WKA (unbereinigt), erzeugt Zählerliste "count_list_max", Wert/Index 0 in Zählerliste
delete(WKA, 'dropna', title='Nulleinträge bereinigt') # Nulleinträge bereinigen; Wert/Index 1 in Zählerliste
#%%#################################################################### Aufgabe 1a ######################################################################
a1a_x = 'rotordurchmesser'
a1a_y = 'nabenhoehe'
a1a_m = 0.5
a1a_e = 'm' # Rotordurchmesser darf max 0.5x so groß wie Nabenhöhe sein
mmd(WKA, a1a_x, a1a_y, a1a_e, Title='nach dem Löschen von Nan-Einträgen')
#Plot Rotordurchmesser zu Nabenhöhe
plt_xy_m(WKA, a1a_x, a1a_y, e1=a1a_e, PDF=True)
#Plot Rotordurchmesser zu Nabenhöhe mit Gerade
plt_xy_m(WKA, a1a_x, a1a_y, Gerade=True, m=a1a_m, e1=a1a_e, title='mit Gerade', PDF=True)
#Bereinigen
delete(WKA, 's>s2*c', c=0.5, s=a1a_x, s2=a1a_y, title='Nabenhöhe <= halber Rotordurchmesser') # löscht alle Nabenhöhe <= 0,5*Rotordurchmesser, da Nabenhöhe größer sein muss als 0,5*Rotordurchmesser
#Check nach Bereinigen
mmd(WKA, a1a_x, a1a_y, a1a_e, Title='nach dem Löschen Nabenhöhe <= halber Rotordurchmesser')
plt_xy_m(WKA, a1a_x, a1a_y, Gerade=True, m=a1a_m, e1=a1a_e, title='bereinigt', PDF=True)
#%%#################################################################### Aufgabe 1b ######################################################################
a1b_x = 'inbetriebnahme'
a1b_y = 'genehmigt_am'
a1b_m = 1
mmd(WKA, a1b_x, a1b_y)
plt_xy_m(WKA, a1b_x, a1b_y, PDF=True)
#Bereinigen
delete(WKA, 's<=w', s=a1b_x, w='1980', title='Inbetriebn. <= 1980') # löscht alle Inbetriebnahmen <= 1980, da unsinnig
delete(WKA, 's<=w', s=a1b_y, w='1980', title='genehmigt_am <= 1980') # löscht alle genehmigt_am <= 1980, da unsinnig; Wert/Index 4 in Zählerliste
#Check nach Bereinigen
mmd(WKA, a1b_x, a1b_y, Title='nach dem Löschen von Einträgen <= 1980')
plt_xy_m(WKA, a1b_x, a1b_y, title='unter 1980 gelöscht', PDF=True)
#nur Inbetriebnahme > genehmigt an
delete(WKA, 's<=s2', s=a1b_x, s2=a1b_y, title='Inbetriebn. <= genehmigt') # löscht alle Inbetriebnahmen <= genehmigt_am, da unsinnig; Wert/Index 5 in Zählerliste
plt_xy_m(WKA, a1b_x, a1b_y, Gerade=True, m=a1b_m, title="Inbetriebnahme größer genehmigt an", PDF=True)
#%%#################################################################### Aufgabe 2 #######################################################################
a2 = 'hersteller'
a2_a = 6
plt_pie(WKA, a2, a2_a, fontsize=8, PDF=True)
#%%#################################################################### Aufgabe 3 ######################################################################
a3_x = 'rotordurchmesser'
a3_x2 = 'nabenhoehe'
a3_y = 'leistung'
a3_x_e = a3_x2_e = 'm'
a3_y_e = 'kW'
mmd(WKA, a3_x, a3_y, a3_x_e, a3_y_e)
plt_xy_r(WKA, a3_x, a3_y, a3_x_e, a3_y_e, PDF=True)
mmd(WKA, a3_x2, a3_y, a3_x2_e, a3_y_e)
plt_xy_r(WKA, a3_x2, a3_y, e1=a3_x2_e, e2=a3_y_e, PDF=True)
plt_box(WKA, a3_x, a3_x2, PDF=True)
#%%#################################################################### Aufgabe 4 ######################################################################
a4='inbetriebnahme'
mmd(WKA, a4)
plt_vb(WKA, a4, 2010, 2012, PDF=True)
#%%#################################################################### Aufgabe 5 ######################################################################
a5 = 'leistung'
a5_e = 'kW' # entscheidet über den Inhalt des popups
SH = [54.219367 , 9.696117] # Mittelpunkt von SH
i = 5 # Index einer beliebigen WKA
pop = (a5.capitalize() + ": " + str(WKA.at[i, a5.upper()]) + a5_e) # definiert den Inhalt des Popup Fensters
m = folium.Map(location=SH, tiles='OpenStreetMap' , zoom_start=8, control_scale=True) # location is der Mittelpunkt von SH
folium.Marker(location=[WKA['BREITENGRAD'][i] , WKA['LAENGENGRAD'][i]], popup=str(pop) , tooltip="Klicken Sie hier für mehr Informationen zur WKA").add_to(m)
m.save('map_' + a5.capitalize() + ' und Ort von ' + str(i) + 'ter WKA.html')
#%%#################################################################### Datensatz ######################################################################
plt_dif(list_count_max, list_names_delete, Title='WKA', PDF=True)
#%%#################################################################### sonstiges ######################################################################
output(name='Windkraftanlagenanalyse', end=True, PDF=True) # beendet die Dokumentation in eine txt im Pfad ./temp
pdf_merge('Windkraftanlagenanalyse', date=True, delete_folder=True) # wandelt die PDF Ausgaben (Graphen und Dokumentation) in eine einzelnde PDF um