数据分析软件的设计和实现

摘 要：航空设备上传数据的分析存在数据量大、数据不直观、关键数据段不易捕捉等问题。针对这些问题，作者提出了一个软件解决方案—数据分析软件。本文介绍了该软件的框架结构和几个关键类（class）的设计和类之间的逻辑关系，并展示了该软件在实际工作中的效果。最后分析了数据分析软件的扩展性和应用前景。

关键词：类；DataLine；Translator；DataDrawer

航空设备数据分析一直是一个难题，因为数据按ICD协议上传，需要转化为可读数据才能分析设备的运行状态。但是设备的上传速率一般在毫秒级，所以设备运行一个小时可以输出上百兆的数据，人工分析这些数据费时费力且错误率高，容易错过关键数据。

针对这种情况，作者设计了一种专门分析设备上传数据的软件（简称数据分析软件）。使用数据分析软件处理百万行的数据只需要不到一分钟的时间，而且该软件可以将数据制成曲线，可以更容易地捕捉到关键数据。

1 数据分析软件

数据分析软件包含两个模块：数据转换模块和数据绘制模块。

1.1 数据转换模块

1.1.1 时间类

航空设备上传的数据一般以时间为基准，因此数据转换时需要保留原始数据的时间信息，这样才能将数据绘制成以时间为X轴的曲线。时间类的定义如图1：

基类Time继承了IComparable接口，所以Time类重载了 “！=”，” <”， “>”，”==”四个操作符，这样Time类的对象之间可以比较大小，所以转换后的数据可以按时间前后排序。

1.1.2 数据类

在数据分析软件中，数据是以行为单位的，每一行数据有多个域，不同行数据的域名相同，域内的数据不同。数据行类定义如图2。

DataLine的对象代表一行转换后的数据，ToString接口可以将DataLine里存储的数据以文本的形式输出。DataLine是一个抽象类，需要用他的子类实例化对象。由图可见，MLSData集成了DataLine类，在成员变量中加入了一个MLSTime的对象_time用以表示该行数据的上传时间，并且可以用CompareTo接口比较两个MLSData对象的时间先后。其实MLSData的CompareTo接口只是调用了成员变量_time的CompareTo，如图3。

1.1.3 翻译器类

翻译器实现的功能是将一行原始数据转换为可读数据，翻译器定义如图4。

Translator是一个抽象类，其中定义了一个抽象函数Translate，这个函数有一个类型为String的形式参数data，并返回一个DataLine类（或其子类）的对象。其中data表示一行文本格式的原始数据，返回值DataLine表示转换后的数据。当需要分析按新版本ICD协议上传的数据时，只需创建一个新的Translator子类，并按ICD协议重写Translate函数即可。

1.2 数据绘制模块

数据绘制模块类关系图如图5：

父类DataDrawer是一个抽象函数，他实现了绘制曲线的一些基本功能。子类MLSDrawer集成了DataDrawer的基本功能，并添加了数据段放大功能。MD_WarningLine添加了告警线的显示功能，分析人员可以清晰地看到数据告警的位置，并针对该段数据进行分析。MultiLineDawer添加了多曲线绘制弄能，可以将多组数据的曲线绘制在同一坐标系内，让分析人员可以进行多组数据间的交叉比对。

2 实际应用

如图6，设备上传数据经数据转换模块处理后输出可读数据。

数据绘制模块读取分析结果数据后，可以将结果中的一组或多组数据绘制成曲线。

在曲线绘制区域内拖动鼠标可已放大局部数据，如图9。

3 结语

本文介绍了一种数据分析软件的结构设计和实现方法。在实际应用中，数据分析软件大大提高了数据分析和设备错误排查的效率。该软件的应用并不仅限于航空数据的分析，实际上它可以翻译和绘制任何种类的数据，但原始数据必须满足以下两个条件之一：（1）原始数据含有时间信息；（2）原始数据不含时间信息，但数据以固定速率上传。第二种情况下需要在数据分析软件中扩展一个TimeGenerator类输出等间隔的MLSTime类对象，并将该对象加入转换后的DataLine中。可见随着数据分析软件的不断扩展，该软件的应用领域会越来越广。

作者简介：李珅（1981-），男，陕西耀县人，硕士研究生，研究方向：数字信号处理。endprint