趙 婭ZHAO Ya

（河南廣播電視大學(xué)，鄭州 450008）

1 機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析概述和環(huán)節(jié)

圖1 機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

1）機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)概述隨著機(jī)械工程科學(xué)計算的發(fā)展和計算機(jī)技術(shù)的日新月異，機(jī)械工程機(jī)電一體化程度越來越高，機(jī)械工程生產(chǎn)過程

的自動化和智能化程度也不斷的提高，因而，機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)也越來越復(fù)雜。機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的基本任務(wù)就是對機(jī)械工程的各種被測試對象進(jìn)行測試，從中獲取被測試

對象的變化規(guī)律與過程控制的動態(tài)信息，并且對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，從而得出有用的信息，對信息進(jìn)行深入分析，提高信息的利用率。一個系統(tǒng)完善的機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)主要有信號轉(zhuǎn)換裝置、傳感器、現(xiàn)實(shí)與記錄功能和信號分析處理裝置等多個功能模塊構(gòu)成。機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2）機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的第一個環(huán)節(jié)是傳感信號，也即是說通過一個被測量敏感元件或者是被測量傳感器把機(jī)械工程中被測試的量或者被觀察的量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為一個液壓的、電的、氣動的或者是其他各種形式的物理量。而這個機(jī)械工程中被觀察與被測試的量與被轉(zhuǎn)換的輸出量直接必須根據(jù)一種可利用的具有明確關(guān)系的物理定律。機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)中的傳感器就是用來實(shí)現(xiàn)被測試量與輸出物理量直接轉(zhuǎn)換的裝置。

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的第二個環(huán)節(jié)就是轉(zhuǎn)換信號和調(diào)整信號。通過傳感環(huán)節(jié)之后，把被測試和觀察的物理量轉(zhuǎn)換為電感、電阻、電容或者是電壓、電流等電參數(shù)，由于各種外界或者是內(nèi)部的干擾不可避免，因此在測試過程的各種因素是無法完全控制的。此外，為了進(jìn)一步將機(jī)械工程測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也信號輸入計算機(jī)進(jìn)行深層次的數(shù)據(jù)分析與處理，為了用被測試與觀察的信號驅(qū)動記錄、顯示和控制等儀器，因此在通過傳感后的各種檢測信號還必須進(jìn)行放大、調(diào)理、濾波以及運(yùn)算分析等一系列加工分析處理過程，以達(dá)到抑制機(jī)械系統(tǒng)測試的干擾噪聲，提高數(shù)據(jù)分析的噪聲比，也就便于后續(xù)環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)處理和進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析傳輸。

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的第三個環(huán)節(jié)就是利用挖掘、分析、處理這些信號，并且顯示記錄。數(shù)據(jù)分析主要包括信號的頻域分析、信號的時域分析以及信號的相關(guān)分析。而記錄顯示則主要是原波形顯示和處理后波形顯示等記錄顯示。通過對這些信號的分析處理和顯示，可以分析出機(jī)械運(yùn)作的實(shí)際情況與運(yùn)作的狀態(tài)等。

2 機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方法

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析法是多種多樣的，在具體的數(shù)據(jù)分析過程中必須根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，機(jī)械工程的特點(diǎn)具體選擇出相適應(yīng)的數(shù)據(jù)分析方法。下面主要介紹一下一些機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法：

1）機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析法

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的關(guān)聯(lián)分析法是基于相互依賴關(guān)系的關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)之間，其任務(wù)就是對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，從中發(fā)現(xiàn)支持度和可信度兩者都大于給定值的強(qiáng)壯規(guī)則。因而，關(guān)聯(lián)分析法主要是用來找出機(jī)械工程中協(xié)同數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，并且導(dǎo)出一些不確知的數(shù)據(jù)模式，通過已知的數(shù)據(jù)關(guān)系和未知的數(shù)據(jù)模式構(gòu)造出新的協(xié)同的系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)則。應(yīng)用比較普遍的關(guān)聯(lián)分析方法算法主要有Apriori、DHP、AISIISETM等。

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的關(guān)聯(lián)規(guī)則法主要有兩個步驟：首先，搜索出全部頻繁項(xiàng)集。就是要根據(jù)用戶給定的最小支持度對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析尋找，從中找出頻繁項(xiàng)目集，這個頻繁項(xiàng)目集就是必須滿足支持度都大于等于min sup的項(xiàng)目集合。如果頻繁的項(xiàng)目集合之間具有包含與被包含的關(guān)系時，就找不出數(shù)據(jù)里面被其他項(xiàng)目集合包含的所有項(xiàng)集合，這種情況成為頻繁大項(xiàng)目集。其次，通過頻繁項(xiàng)集生產(chǎn)關(guān)聯(lián)規(guī)則。也就是在每一個最大的頻繁項(xiàng)目集合里面，根據(jù)用戶給定的最小支持度，找出置信度都大于等于用戶規(guī)定小置信度（min sup）的關(guān)聯(lián)規(guī)則。

2）機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分類分析法

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析采用最頻繁最廣泛的方法就是數(shù)據(jù)分類分析法。所謂分類分析法就是找出數(shù)據(jù)中的一個類別的概念進(jìn)行描述，而這個概念的描述就帶來了這一整類數(shù)據(jù)的整體信息。一般而言，在數(shù)據(jù)分類分析法中采用決策樹模式或者是規(guī)則來描述該類的內(nèi)涵。數(shù)據(jù)中一個類的內(nèi)涵描述由區(qū)別性描述和特征性描述兩部分組成。所謂特征性描述就是指描述數(shù)據(jù)類中對象的共同性特征，而所謂區(qū)別性描述就是指描述數(shù)據(jù)類之間的區(qū)別。分類分析法在機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析中的任務(wù)是對測試系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確的描述出每一個事件的類別，從而導(dǎo)出和生產(chǎn)整個時間的分類規(guī)則。應(yīng)用比較廣泛的分類數(shù)據(jù)分析算法有：C45、CART、ID3等。

數(shù)據(jù)分析法的關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)據(jù)分類，數(shù)據(jù)分類要遵循一定的步驟和原則，數(shù)據(jù)分類分析法的主要分類步驟有：

（1）獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集合，有相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)存在與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)記錄，從相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)中獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集合。

（2）在訓(xùn)練數(shù)據(jù)集合中，每一條的數(shù)據(jù)記錄都會有已知與之相關(guān)聯(lián)的類型標(biāo)識。

（3）對訓(xùn)練數(shù)據(jù)集合進(jìn)行分析，把訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)集記錄的特征屬性提取出來，從而為每一種類型形成精密準(zhǔn)確的描述模型。

（4）利用前面步驟所獲得的精密的描述模型對目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行分類，或者對目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)記錄生成更優(yōu)化的分類規(guī)則（模型規(guī)則）。

3）機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)的聚類分析法

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)聚類分析法就是將抽象的對象或者是物理的對象分成若干個群體，而在這個群體內(nèi)部的對象之間具有很高的相似程度，但是在不同的幾個群體之間的對象則相似性相對比較低。所謂聚類分析法就是以一定的規(guī)則和模式對分類的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行聚集成項(xiàng)目集合。聚類分析法中是采用一組沒有標(biāo)定的記錄作為輸入集，因而其數(shù)據(jù)記錄沒有任何分類。聚類分析法和其他數(shù)據(jù)分析法一樣都必須依據(jù)一定的規(guī)則，對數(shù)據(jù)記錄的集合進(jìn)行合理的劃分，采用隱式的或者是顯式的方法對數(shù)據(jù)的不同級別進(jìn)行描述。聚類分析法可以分析一組沒有分類的數(shù)據(jù)記錄，能夠根據(jù)預(yù)先給定的分類規(guī)則對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理，從而將沒有分類的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得出分類事件集合，便利與數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析與整理和應(yīng)用。數(shù)據(jù)分析聚類分析算法中比較常用的有：BIRCH、CLARA、AM等。

4）機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)的序列模式分析法

機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)序列模式分析方法在某種程度上和關(guān)聯(lián)規(guī)則分析方法相類似，兩者目的相同，都是為了獲得數(shù)據(jù)記錄之間的關(guān)聯(lián)。但是兩者也有區(qū)別，關(guān)聯(lián)規(guī)則分析法的主要任務(wù)是挖掘數(shù)據(jù)記錄中不同數(shù)據(jù)記錄項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)性與關(guān)系，而序列模式分析法的主要任務(wù)則是個不同的數(shù)據(jù)記錄之間的關(guān)聯(lián)性與關(guān)系。序列模式分析的數(shù)據(jù)分析模式的目標(biāo)是根據(jù)用戶指定的最小支持度。對事務(wù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而分析挖掘出序列模式，選擇出滿足用戶要求的最大序列。因而，序列模式分析法中的序列模式必須是最高的序列。

序列模式數(shù)據(jù)分析法在對機(jī)械工程測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘是必須遵循一定的步驟和規(guī)則，只有嚴(yán)格按照一定的程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的有效分析，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的利用效率，得出有用的信息。

第一階段：排序(sort phase)。所謂排序就是在數(shù)據(jù)庫中對原始的數(shù)據(jù)庫按照一定的規(guī)則與條件進(jìn)行排序，在排序過程中必須切實(shí)貫徹以事務(wù)主體為主鍵、以事務(wù)時間為次主鍵的原則，用主體序列(customer sequences)的數(shù)據(jù)庫來取代原始數(shù)據(jù)庫的序列。

第二階段：最大數(shù)據(jù)項(xiàng)(litemset phase)。在數(shù)據(jù)庫中找出最大的數(shù)據(jù)項(xiàng)集合L，并且用一組相鄰的整數(shù)對最大數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合進(jìn)行映射，這樣就保證了每一個最大的數(shù)據(jù)項(xiàng)目集合有一個整數(shù)與之相對應(yīng)。

第三階段：轉(zhuǎn)換(transformation phase)。以事務(wù)所包含最大的數(shù)據(jù)項(xiàng)目集合所映射的整數(shù) litems ets(）來代替數(shù)據(jù)庫中主題序列的每一次事務(wù)。

第四階段：序列(sequence phase)。在序列階段就是利用第二階段中的最大數(shù)據(jù)項(xiàng)目集合來挖掘分析出序列模式。這個階段也是整個序列模式分析數(shù)據(jù)方法的核心和關(guān)鍵步驟。

第五階段：序列最高化(maximalp hase)。在機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查找，從中獲取序列最高的所有序列模式的集合。

3 結(jié)論

針對當(dāng)前機(jī)械工程中計算機(jī)測試系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)豐富，信息匱乏”的現(xiàn)象，要如何將計算機(jī)測試系統(tǒng)采集存儲的數(shù)據(jù)加以利用，變成為我們所用的有效信息，從存儲是數(shù)據(jù)中分析挖掘出運(yùn)行狀態(tài)的深層次的有用信息，并且充分利用這些分析挖掘出來的信息增強(qiáng)監(jiān)控過程的能力和效率，這不僅是當(dāng)前機(jī)械工程計算機(jī)測試系統(tǒng)研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)之一，同時本文也以此課題為研究對象，以期對計算機(jī)測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)的改進(jìn)與提高有一定的借鑒意義。本文根據(jù)不同的機(jī)械工程檢測對象的特點(diǎn)對傳統(tǒng)的計算機(jī)測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行了改進(jìn)，并且提出了機(jī)械工程中計算機(jī)測試系統(tǒng)的一些檢測數(shù)據(jù)分析處理的方法。

[1] 竇萬春, 李東波, 王玉, 張世琪. 基于知識應(yīng)用的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)理論分析與應(yīng)用研究[J]. 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)-CIMS, 2000, (04).

[2] 陳崇樂. 改進(jìn)的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法在網(wǎng)絡(luò)用戶訪問日志分析中的應(yīng)用[D]. 上海師范大學(xué), 2007.

[3] 曾輝. 基于數(shù)據(jù)挖掘的銀行個人客戶信用評分模型的研究[D]. 對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué), 2007.

[4] 江小霞, 等. 工程機(jī)械液壓測試系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[J].福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008, 36(5): 704-708.

[5] 朱亞臣. 基于知識工程的電機(jī)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化制造平臺技術(shù)研究及其應(yīng)用[D]. 浙江大學(xué), 2007.