Информационная система мониторинга и визуализации исходных данных

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА, МОНИТОРИНГА И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДАННЫХ С ТЕХНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И СОСТОЯНИЯ БУХТЫ ГОРОДА-КУРОРТА АНАПА
Анализ предметной области и постановка задачи
Описание задачи и методы её решения
Мониторинг
Анализ данных
Визуализация данных
Область применения
Назначение программного продукта
Постановка задачи дипломного проекта
Выбор модели данных
Набор для Web разработки «Denwer»
Язык структурированных запросов «SQL»
Свободная система управления базами данных «MySQL»
Концептуальная модель базы данных
Логическая модель базы данных
Физическое проектирование
Обоснование выбранной программной среды
Среда разработки «Embarcadero Rad Studio 2010»
Анализ существующих программных средств
Процесс передачи информации с технических приборов в базу данных
Разработка программного продукта
Алгоритм работы программы
Подключение базы данных к программе
Алгоритм визуализации
Тестирование программного продукта
Организация пользовательского интерфейса
Инструкция пользователю
ГЛАВА II. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
Организационно-экономическая характеристика информационной системы мониторинга и визуализации исходных данных
Календарное планирование разработки информационной системы мониторинга и визуализации исходных данных
Стоимостная оценка проекта
Определение цены разработанной информационной системы мониторинга и визуализации исходных данных
Экономический эффект от внедрения информационной системы мониторинга и визуализации исходных данных
ГЛАВА III. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Анализ вредных и опасных факторов
Номенклатура опасностей
Требования к значениям параметров электромагнитных излучений
Режимы труда и отдыха
Требования к качеству освещения
Требования к уровню шума
Обеспечение санитарно-гигиенических условий в помещении
Характеристика помещения
Требования к параметрам воздушной среды
Источники выделения вредных веществ, газов, пыли, аэрозолей и их предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны
Расчет необходимого воздухообмена по избыткам тепла и кондиционирование
Мероприятия по электробезопасности
Требования ПУЭ к электробезопасности технических средств
Расчет зануления
Мероприятия по предупреждению механического травмирования работников
Взрывопожарная безопасность
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

I.1.1. Описание задачи и методы её решения.
Тема дипломного проекта: «Информационная система мониторинга и визуализации исходных данных и состояния бухты города-курорта Анапа». Она является одной из составляющей темы: «Разработка геоинформационной системы мониторинга состояния бухты города Анапа». Выбор такой темы обусловлен тем, что нынешнее состояние бухты города Анапы находится в бедственном положении, а это несет за собой ряд экологических и экономических проблем.
Задачей разработчиков филиала РГСУ в г. Анапа являются исследования комплексных методов очистки бухты города, которые включают семь разных способов и устройств очистки воды от плавающих водорослей, новые из которых заявлены в Роспатент в 2009г. и в 2011г.
...

26. Фридман, В. «Визуализация данных и Инфографика».\ Фридман, В. — 14 января 2008.
27. Питер, Р., Келлер, М. визуальные подсказки: Практические визуализации данных.\ Питер, Р., Келлер, —М., 1993.
28. Кришнамурти, Б., Методы визуализации данных.\ Кришнамурти, Б.,1999.
29. Кливленд, У., Визуализация данных. Хобарт Press.\ Кливленд, У.,1993.
30. Горбань, А.Н., Вунш, Д., Зиновьев, А.Н. Основные многообразия для визуализации данных и понижения размерности.\ Горбань, А.Н.,Вунш, Д., Зиновьев, А.Н., 2008.
31. Виллисон, Б. «Визуализация быстрого прототипирования»\Парсонс институт информационных карт.\ Виллисон, Б., 2008.
32. Шапиро, Д. «Olive Publications Planning for Monitoring and Evaluation».\ Шапиро, Д., 2002.
33. Васвани, В., MySQL: использование и администрирование.\ Васвани, В., —М.: «Питер», 2011., —368 с.
34. Стив Суэринг, Тим Конверс, Джойс Парк., PHP и MySQL. Библия программиста, 2-е издание.\ Стив Суэринг, Тим Конверс, Джойс Парк, —М.
...

I.3. Назначение программного продукта
Программный продукт будет использоваться для автоматизации контроля и обеспечения своевременного принятия решения. В связи с его использованием значительно увеличится эффективность работы муниципальных унитарных предприятий, будет точно видно, что и когда нужно предпринять для решения проблемы.
I.4.
...

I.5. Выбор модели данных
По логическому представлению структуры данных делятся на 3 типа: реляционные, сетевые и иерархические.
Основной структурой в иерархических моделях данных является «дерево». Особенностью такого представления является наличие корня – единственной точки входа в дерево и то, что каждый порожденный узел имеет только одного «родителя».
Недостатком этой системы является высокая избыточность. Одна запись базы данных – это совокупности деревьев. Через эту структуру нельзя построить отношение «многие ко многим».
Основной структурой в сетевых моделях данных является «сеть». При таком представлении существует несколько входов в сеть – неоднозначность доступа к данным. Особенностью такого представления является то, что один или несколько узлов могут иметь больше одного родителя, время доступа изменяется в зависимости от исходного входа. Время доступа в сетевой структуре может быть больше, чем в иерархической.
...

I.5.1. Набор для Web разработки «Denwer»
Так как в разрабатываемою базу данных, используемую в дипломном проекте, данные поступают с удаленных технических приборов, а также с метеорологических сайтов, было решено создавать её с помощью программы «Denwer», которая включает в себя систему управления базами данных MySQL, взятую за основу в дипломном проекте.
Денвер (от сокр. ДНВР — джентльменский набор Web-разработчика) — набор дистрибутивов и программная оболочка, предназначенные для создания и отладки сайтов (веб-приложений, прочего динамического содержимого интернет-страниц) на локальном ПК (без необходимости подключения к сети Интернет) под управлением ОС Windows.
История:
В 1999 году Дмитрий Котеров написал статью «Apache + Perl + PHP3 + MySQL для Windows 95/98: руководство по установке». Как он рассказывает в своём интервью отвечая на письма читателей, он задумался над автоматизацией процесса. Так появился «джентельменский набор web-разработчика (д.н.w.р.)».
...

I.5.2. Язык структурированных запросов «SQL»
SQL (с англ. Structured Query Language — «язык структурированных запросов») — универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. SQL основывается на исчислении кортежей.
SQL является, прежде всего, информационно-логическим языком, предназначенным для описания, изменения и извлечения данных, хранимых в реляционных базах данных. SQL нельзя назвать языком программирования,
изначально, SQL был основным способом работы пользователя с базой данных и позволял выполнять следующий набор операций:
• создание в базе данных новой таблицы;
• добавление в таблицу новых записей;
• изменение записей;
• удаление записей;
• выборка записей из одной или нескольких таблиц (в соответствии с заданным условием);
а, также, изменение структур таблиц.
...

I.5.3. Свободная система управления базами данных «MySQL»
MySQL - свободная система управления базами данных (СУБД). MySQL является собственностью компании Oracle Corporation, получившей её вместе с поглощённой Sun Microsystems, осуществляющей разработку и поддержку приложения. Распространяется под GNU General Public License или под собственной коммерческой лицензией. Помимо этого разработчики создают функциональность по заказу лицензионных пользователей, именно благодаря такому заказу почти в самых ранних версиях появился механизм репликации.
MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверов WAMP, AppServ, LAMP и в портативные сборки серверов Денвер, XAMPP. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.
...

I.5.4. Концептуальная модель базы данных
На данном этапе проектирования системы стоит задача синтеза концептуальной модели, наиболее полно соответствующей предметной области. Главной целью моделирования является легкое отображение в любой системе баз данных неограниченного количества схем баз данных в форме локальных моделей, направленных на удовлетворение потребностей разработчиков.
Концептуальная модель информационной системы «Мониторинг и визуализация исходных данных» представлена на рисунке 1.4. Описание основных типов сущностей находятся в Таблице 1.
Таблица 1 – Описание типов сущностей
№
Имя сущности
Описание
Атрибуты
1
bui
(буи)
Расположение буев
id
koord_x
koord_y
2
datas
(события)
Время, дата, сообщения с датчиков
id
datchiki
time
date
message
3
datchiki
(датчики)
Описания типа и принадлежности датчиков
id
buy
type

На основе концептуальной модели проектируется логическая структура баз данных.
...

I.5.5. Логическая модель базы данных
На этапе логического проектирования производится выбор модели данных, в рамках которой реализуется система, разрабатывается логическая структура баз данных, наиболее эффективно выполняются требования пользователей.
На первом этапе преобразования концептуальной модели данных в логическую производятся следующие действия:
• каждая сущность превращается в таблицу;
• каждый атрибут становится столбцом с тем же именем;
• компоненты уникального идентификатора сущности превращаются в первичный ключ таблицы;
Основной целью разработки логической модели данных является создание точного представления данных, связей между ними и требуемых ограничений.
Для достижения этой цели необходимо, прежде всего, определить подходящий набор отношений. Метод, который используется для решения последней задачи, называется нормализацией. Нормализация – формальный метод анализа отношений на основе их первичных ключей и существующих функциональных зависимостей.
...

I.5.6. Физическое проектирование
После построения логической модели системы «Разработка геоинформационной системы мониторинга состояния бухты города Анапа» осуществляется переход на следующий уровень – физическое проектирование. На данном этапе необходимо определить типы данных атрибутов, вторичные индексы.
Определение типов данных допустимость пустых значений для атрибутов всех сущностей представлено в Таблицах 2 – 4
Таблица 2 – Буи
Назначение поля
Имя
Тип данных
Обязательный атрибут
Код
Координаты по X
Координаты по Y
id
koord_x
koord_y
Счетчик
Числовой(10)
Числовой(10)
Да
Да
Да

Таблица 3 – Датчики
Назначение поля
Имя
Тип данных
Обязательный атрибут
Код
Буй
Тип датчика
id
buy
type
Счетчик
Числовой(10)
Текстовый(20)
Да
Да
Да

Таблица 4 – События
Назначение поля
Имя
Тип данных
Обязательный атрибут
Код
Датчик
Время
Дата
Сообщение
id
datchik
time
date
message
Счетчик
Числовой(10)
Числовой(10)
Числовой(20)
Числовой(10)
Да
Да
Да
Да
Да

I.6.
...

I.6. Обоснование выбранной программной среды
Язык программирования — это специальный язык, поддерживаемый компилятором и используемый для создания исходных текстов программ. Языки программирования делятся по уровню предоставляемых возможностей на высокоуровневые и низкоуровневые, по назначению – на специализированные и широко применяемые. Получаемые в результате разработки программы делятся на откомпилированные и интерпретируемые. Соответственно, для решения поставленной перед программистом задачи необходимо правильно выбрать язык программирования, на котором будет производиться программа.
Для выполнения поставленной задачи и создания такой системы я выбрал язык программирования Object Pascal и среду разработки «Embarcadero Rad Studio 2010», так как язык, по моему мнению, очень мощный, многофункциональный, более расположен к созданию такого приложения под операционную систему Windows.
...

I.6.2. Анализ существующих программных средств
Список программного обеспечения, используемого для обработки изображений, достаточно велик. Рассмотрим программы специализированные для научных нужд. Это, например, такие свободно—распространяемые пакеты, как ScionImage и VisioPro или дорогостоящая система IP Lab. Они позволяют производить различную специализированную обработку, такую как: фильтрация, интерполяция, сегментация, спектральный анализ. Эти системы в целом рассчитаны на изображения небольшого объема, как правило, полностью умещающиеся на экране монитора.
Программа ScionImage (Рис.1.6) достаточно популярна, она позволяет получать, отображать и анализировать изображения, поддерживает широкий набор стандартных процедур обработки, имеет возможности для "схватывания" изображения с телевизионной камеры. Программа также обладает функциями растрового графического редактора. Возможности ScionImage могут быть расширены при помощи, встроенного Паскаль—подобного макро—языка.

Рис.1.
...

Нормативно—правовые акты
ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. – М., 1983.
ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. – М., 1991.
НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности
СанПиН 2.2.4.548-96 ГК СЭН. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. – М., 1996.
СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03.Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы.–Минздрав, 2003
СНиП 21-01-97. Пожарная безопасность зданий и сооружений. – М., 1997.
СниП 23-03-2003. Защита от шума. – М.: Минздрав, 2003.
ГОСТ 19.202—78(1987). ЕСПД. Спецификация.
ГОСТ 19.502—78(1987). ЕСПД. Описание применения.
РД 50—34.698—90(1992). Руководство пользователя.
ГОСТ 19.402—78(1987). ЕСПД. Описание программы.
ГОСТ 2.114—95(2000). ЕСКД. Технические условия.
ГОСТ 2.001—93(1995). ЕСКД. Общие положения.
ГОСТ 2.004—88. ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ.
ГОСТ 2.109—73(2001). ЕСКД. Основные требования к чертежам.
ГОСТ 2.104—68(2001). ЕСКД. Основные надписи.
ГОСТ 2.105—95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
ГОСТ 19.001—77. ЕСПД. Общие положения.
ГОСТ 19.101—77. ЕСПД. Виды программ и программных документов.
ГОСТ 19.404—79. ЕСПД. Пояснительная записка. Требования к содержанию и оформлению.
Научная и учебная литература
Паклин, Н.Б., Орешков, В.И. Бизнес—аналитика: от данных к знаниям.\ Паклин, Н.Б., Орешков, В.И. — СПб: Изд. Питер, 2009. — 624 с.
Дюк, В., Самойленко А. DataMining: учебный курс.\ Дюк, В., Самойленко А. — СПб: Изд. Питер, 2001. — 368 с.
Зиновьев, А. Ю. Визуализация многомерных данных.\Зиновьев, А. Ю. — Красноярск: Изд. Красноярского государственного технического университета, 2000. — 180 с.
Чубукова, И. А. DataMining: учебное пособие.\ Чубукова, И. А. — М.: Интернет—университет информационных технологий: БИНОМ: Лаборатория знаний, 2006. — 382 с.
Дружественных, М. «Вехи истории тематической картографии, статистические графики и визуализации данных».\ Дружественных, М., 2008.
Фридман, В. «Визуализация данных и Инфографика».\ Фридман, В. — 14 января 2008.
Питер, Р., Келлер, М. визуальные подсказки: Практические визуализации данных.\ Питер, Р., Келлер, —М., 1993.
Кришнамурти, Б., Методы визуализации данных.\ Кришнамурти, Б.,1999.
Кливленд, У., Визуализация данных. Хобарт Press.\ Кливленд, У.,1993.
Горбань, А.Н., Вунш, Д., Зиновьев, А.Н. Основные многообразия для визуализации данных и понижения размерности.\ Горбань, А.Н.,Вунш, Д., Зиновьев, А.Н., 2008.
Виллисон, Б. «Визуализация быстрого прототипирования»\Парсонс институт информационных карт.\ Виллисон, Б., 2008.
Шапиро, Д. «Olive Publications Planning for Monitoring and Evaluation».\ Шапиро, Д., 2002.
Васвани, В., MySQL: использование и администрирование.\ Васвани, В., —М.: «Питер», 2011., —368 с.
Стив Суэринг, Тим Конверс, Джойс Парк., PHP и MySQL. Библия программиста, 2-е издание.\ Стив Суэринг, Тим Конверс, Джойс Парк, —М.: «Диалектика», 2010, —912 с.
Роберт Шелдон, Джоффрей Мойе, MySQL 5: базовый курс.\ Роберт Шелдон, Джоффрей Мойе, —М.: «Диалектика», 2007, —880 с.
Кузнецов М., Симдянов И., MySQL на примерах.\ Кузнецов М., Симдянов И., —Спб.: «БХВ-Петербург», 2008, —952 с.
Поль Дюбуа, MySQL, 3-е издание.\ Поль Дюбуа, —М.: «Вильямс», 2006, —1168 с.
Кузнецов М., Симдянов И., MySQL 5. В подлиннике.\ Кузнецов М., Симдянов И., —Спб.: «БХВ-Петербург», 2006, —1024 с.
Кузнецов М., Симдянов И., Самоучитель MySQL 5.\ Кузнецов М., Симдянов И., —Спб.: «БХВ-Петербург», 2006, —560 с.
Аллен Дж. Тейлор., SQL для чайников, 7-е издание.\ Аллен Дж. Тейлор, —М.: «Диалектика», 2010, —416 с.
Джеймс Р. Грофф, Пол Н. Вайнберг, Эндрю Дж. Оппель., SQL: полный справочник, 3-е издание.\ Джеймс Р. Грофф, Пол Н. Вайнберг, Эндрю Дж. Оппель., —М.: «Вильямс», 2010, —960 с.
Кригель А., Трухнов Б., SQL. Библия пользователя. Язык запросов SQL.\ Кригель А., Трухнов Б., —М.: «Диалектика», 2009, —752 с.
К. Дж. Дейт., Введение в системы баз данных.\ К. Дж. Дейт., —М.: Вильямс, 2005, —1328 с.
Кевин Клайн, SQL. Справочник.\ Кевин Клайн, —М.: Кудиц-Образ, 2006, —832 с.