首發即開源！DAWorkBench數據可視化分析軟件正式發布！（附源碼下載網址）

1 系統介紹

DAWorkBench是一款面向科研實驗和工程測試場景的數據可視化分析開源軟件，支持實現數據清洗、信號處理和交互式可視化等功能。系統集成文件IO、數據處理以及可視化交互三大模塊，支持多維數據分析與高質量圖表生成，助力用戶高效完成從數據預處理到結果展示的全流程工作。

作為一款開源軟件，DAWorkBench提供源代碼和開放的插件接口，用戶不僅可以基于軟件進行自由修改，也可根據自身科研或工程需求接入自定義的數據處理算法，實現算法、功能或流程拓展，滿足特定科研和工程項目的個性化需求。

圖 1 DAWorkBench主界面

2 系統架構設計

本系統采用分層架構模式及模塊化設計理念，滿足大規模實測數據綜合處理軟件在數據統一管理、數據處理分析和數據可視化需求，可實現各功能模塊的統一交互界面集成、全過程數據管理、數據可視化等集成功能。系統采用模塊化、插件化的設計思想，系統提供了基礎的功能和接口，所有業務功能由插件提供。

系統采用C++、Python語言和QT界面框架研發。C++語言具有較好的面向對象支持，具有大量的基于C++語言的圖形庫，在圖像渲染、圖形可視化以及并行化支持等方面，C++具有更好的執行效率。Python提供了大量數據處理算法庫，同時具有較強的平臺兼容性。QT是基于C++語言的界面組件庫，可用于快速搭建軟件交互界面。QT具有良好的跨平臺特征，因此，本系統基于QT圖像庫構建軟件界面，可完美的支持Windows和Linux等操作系統。

根據本系統軟件開發需求和技術途徑，軟件總體設計采取三層結構，數據IO管理層、數據處理層和數據可視化層。技術總體架構如下圖所示：

圖 2 DAWorkBench系統架構

（1）數據IO管理層，采用pandas庫常見的數據格式進行交互，支持parquet、pickle等高速二進制文件，也支持excel、csv、txt等常見的數據文件，滿足異構大規模數據的統一管理和維護，同時，依托于C++的高效性，軟件支持億級數據的加載和可視化操作。數據層的接口采用腳本化封裝，對于未來新型數據格式，也可以快速的實現擴展。

（2）數據處理層，是數據處理軟件的核心，本軟件數據層主要有兩個特點，一是高效性、二是靈活性，軟件可以通過可視化界面對超大規模數據進行高效處理，同時預封裝了多種數據處理算法，包括常見的數據清洗算法如：缺失值處理、重復值處理、異常值替換、過濾等，也封裝了pandas庫中dataframe常用的數據處理方法，如實現列的四則運算、條件過濾、排序、數據透視表等等。

本系統采用插件式開發模式，除了預封裝的功能外，也支持新算法的擴展。本文下文將展示，把信號處理常見的算法封裝為插件，實現了傅里葉變換、濾波器算法，用戶也可根據需求，實現短時傅里葉變換、小波變換等常見的信號處理算法。

（3）數據可視化層，主要是基于底層統一的數據結構和算法調用接口，開展軟件用戶界面設計、數據可視化呈現等。軟件的可視化大量采用了MVC模式，能實現億級超大規模的dataframe表格可視化，創新性的使用了model層雙緩存機制，解決了Qt的MVC超大規模（億級行數）表格的渲染效率低的問題，同時在Qwt繪圖庫的基礎上進行了擴展，優化了千萬級數據曲線繪制，多序列數據繪圖，數據窗口縮放，數據顯示設置等。