Проектування бази даних міських інженерних споруд

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Вступ

Мета цього курсового проекту полягає у розробці бази даних предметної області, яка має відношення до формування бази даних міських інженерних споруд. У загальному випадку створення будь-якої програмної системи, у тому числі і бази даних, проходить складний життєвий цикл. Існує багато методологій по опису життєвого циклу проектування та розробки баз даних. У цьому курсовому проекті буде використано методологію, згідно з якою життєвий цикл складається з наступних етапів:

розробка стратегії автоматизації предметної області;

проведення системного аналізу предметної області;

концептуальне моделювання предметної області;

логічне та фізичне проектування.

Як відомо, усяка предметна область складається з двох компонентів: переліку задач, які повинні автоматизуватися, та інформації, на основі якої задачі вирішуються. Приймаючи до уваги, що курсовийпроект має відношення до проблематики баз даних, ми опишемо усі ці етапи не по відношенню до всієї предметної області, а тільки до її інформаційної моделі.

Головною ціллю курсового проекту є проектування бази даних міських інженерних споруд.

1. Стратегія автоматизації предметної області

1.1 Загальні положення

Метою етапу стратегії є формування разом з керівництвом замовника безлічі прикладних моделей, визначення переліку рекомендацій і прийняття погодженого плану розробки системи, складеного з урахуванням наявних організаційних, фінансових і технічних обмежень і що відбиває як поточні, так і перспективні потреби організації. Крім того, на етапі розробки стратегії автоматизації повинні бути сформульовані основі цілі автоматизації.

Крім того, ця початкова робота повинна забезпечити створення погодженої стабільної основи, що виділяє найбільш важливі ділянки робіт на різних етапах розробок проектів у міру їхнього проходження через стадії аналізу, проектування, реалізації, документування, досвідченого впровадження й промислової експлуатації.

Повний детальний аналіз організації дає основу для розвитку перспективного плану створення системи. Визначення стратегії інформатизації здійснюється проведенням повного, однак узагальненого аналізу, на підставі якого потім будується великомасштабна модель прикладної області. Стратегія повинна визначатися в досить стислий термін для того, щоб не втрачати актуальності результатів.

Основні результати цього етапу повинні включати:

визначення цілей і завдань автоматизації;

визначення напрямку прикладної діяльності, наприклад, мети й завдання прикладної діяльності, пріоритети, обмеження, критичні фактори успіху, ключові показники ефективності;

визначення границь системи, сфера застосування системи баз даних;

можлива архітектура системи;

вимоги до системи;

поетапний план розробки.

У курсовомупроекту на етапі розробки стратегії ми опишемо тільки мету та цілі автоматизації, а також деякі вимоги по створюваної бази даних.

1.2 Мета, цілі та задачі створення бази даних

Головною стратегічною метою бази даних, що проектується, є автоматизація процесу формування довгострокового зберігання й обробки даних, що мають міститись в собі інформацію про міські інженерні споруди з метою задоволення інформаційних потреб співробітників установи, що мають відношення до даних споруд.

Система повинна будуватися таким чином, щоб у міру можливостей вона була інформаційно-сумісна з іншими системами, що мають відношення до роботи установ з налагоджування роботи тих самих мереж інженерних споруд.

Мета автоматизації-- зняти частину роботи з відповідальних за формування карт розміщення інженерних споруд в певному місті працівників, забезпечити більш легкий доступ до інформації.

Треба визнати, що в майбутньому, електронні документи витіснять паперові, тому що вони більш задовільні за такими критеріями як вартість, поновлення, швидкість передачі. Тому необхідно забезпечити максимально зручний доступ користувачів до інформації бази даних.

Цілями створення бази даних є наступні:

Підвищення ефективності й продуктивності планування розміщення інженерних споруд.

Спрощення операції внесення змін в мережі інженерних споруд.

Оперативне надання повної й несуперечливої інформації про мережі інженерних споруд. Використання БД надає можливість отримання інформації, яка містить чіткі та найповніші дані про споруди, що використовуються в містах. Несуперечливістьданих досягається за рахунок обмежень бізнес-правилами, які закладені в БД.

Оперативне додавання інформації про поточні роботи на тих чи інших інженерних спорудах.

стратегічне планування, прогнозування розвитку ІК;

інвентаризація об'єктів виробничої і допоміжної інфраструктури ІК, ведення технічної документації;

оперативне диспетчерське управління в нормальному режимі експлуатації;

допомога в організації обслуговування клієнтів і розрахунок з ними (газ, вода, електроенергія тощо);

оперативне реагування на аварії і надзвичайні ситуації, в тому числі зовнішні, стосовно конкретної комунікації;

забезпечення профілактичних та аварійно-відновлювальних робіт;

забезпечення взаємодії з територіальними службами і органами управління (АПУ, земельний кадастр, захист навколишнього середовища тощо);

моніторинг стану DC і попередження аварійних ситуацій.

Групування позицій мереж споруд в відповідності до певних спільних характеристик.

Досягнення зазначених цілей виконується за рахунок:

створення комплексної інформаційної системи із централізованою базою даних;

підвищення оперативності збору, обробки й надання необхідної інформації;

підвищення ефективності й продуктивності роботи обслуговуючого персоналу;

підвищення вірогідності, несуперечності, повноти й надійності інформації;

підвищення наочності, зручності використання й інформативності одержуваних даних;

надання доступу всім зацікавленим особам до всіх інформаційно-обчислювальних ресурсів;

автоматизації інформаційного пошуку, одержання інформації безпосередньо на робочих місцях.

1.3 Вимоги до інформаційного забезпечення

Проектні рішення з інформаційного забезпечення (ІЗ) повинні передбачати реалізацію концепції „відкритих систем”, тобто розширення функціональних можливостей системи без зміни існуючих елементів ІЗ.ІЗ повинно задовольняти умові можливої повноти.Інформаційне забезпечення системи повинно включати:

систему класифікації і кодування;

поза машинну інформаційну базу (ІБ);

внутрішньо-машинну ІБ.

Система класифікації і кодування повинна забезпечувати оптимальний процес накопичення і зберігання інформації, а також вирішення функціональних задач з мінімальними витратами пам`яті і максимальною швидкодією.

Поза-машинна ІБ повинна розроблятися з урахуванням існуючого документообігу і відображати сукупність вхідних та вихідних документів та повідомлень, що призначені для обміну інформацією між користувачами та засобами автоматизації системи. Формати вихідних документів повинні відповідати найбільш поширеним форматам представлення документації. Поза-машинна ІБ може містити методики формування описів інформаційних ресурсів та самі інформаційні ресурси на зовнішніх носіях, що підготовлені за цими методиками.

Проектні рішення з розробки внутрішньо-машинної ІБ повинні відображати фізичний рівень зберігання інформації в системі у вигляді баз даних (БД) і масивів повнотекстової інформації і ураховувати:

розподілене збереження інформаційних ресурсів;

динаміку актуалізації інформації;

спосіб представлення та структуризацію інформації (реляційні БД, текстові файли, електронні документи і т. ін.).

БД має містити наступну інформацію:

Загальна інформація про кожну мережу інженерних споруд. Вона містить назву, склад, опис, довжину лінії,дату прокладання, вартість подачі, призначення.

Інформація про складові. Містить назву татип складових, що використовувались при побудові мережі..

Інформація пропоточні роботи установи ремонту відповідної інженерної споруди. Містить назву організація, що відповідає за ремонт та умови його проведення.

Інформація про групи міських інженерних споруд. Містить назви груп інженерних споруд для зручнішої організації даних.

БД повинна бути спроектована таким чином, щоб задовольняти вимогам щодо реакції системи на запити. Для диспетчера задовільним є 1-3 секунди, а для інших користувачів бази даних 1-5 секунд.

Інформаційне забезпечення повинно задовольняти вимозі швидкого складання необхідних звітів. Звіти повинні складатися згідно до встановленим вихідним формам. Мова опису інформаційних запитів та опису вихідних документів (меню, звіти) повинна бути максимально простою.

2. Аналіз предметної області

2.1 Загальні положення системного аналізу ПО

Підсумки етапу розробки стратегії слугують вихідною базою для проведення досліджень на етапі аналізу, де вони проходять ретельну перевірку, уточнюються й деталізуються до такого рівня, щоб забезпечити необхідний ступінь адекватності моделювання прикладної області, гарантувати реалізацію рішень і сформувати тверду основу для проведення етапу проектування.

Аналіз даних містить у собі документування всіх сутностей та атрибутів ПО.У ході даного етапу аналітики й користувачі працюють пліч-о-пліч, установлюючи й піддаючи скрупульозній перевірці вимоги, що деталізуються. У колективі повинна встановитися атмосфера впевненості в тому, що для визначення дійсних потреб і інтересів прикладної діяльності проаналізовані всі можливі аспекти, не упущена жодна деталь. Аналіз включає:

проведення всіляких бесід з користувачами й узяття в них інтерв'ю;

перегляд всіх циркулюючих в організації документів, бланків;

аналіз потоку документів (документообіг);

аналіз розв'язуваних в організації завдань і способів їхнього рішення;

фіксація всіляких правил, обмежень, законів, що діють у ПО.

Факторами успіху проведення аналізу ПО є наступні:

активна участь а проведенні аналізу не тільки системних аналітиків, а і всіх тих, хто буде використовувати розроблену систему;

ретельна перевірка вірогідності, повноти, несуперечності отриманої інформації .

виявлення всіх питань і припущень, що мають ключове значення для проектування й впровадження;

точні об'ємно-частотні характеристики даних;

твердий контроль за ходом робіт, повна концентрація зусиль на виконанні календарних планів і дотриманні запланованих строків.

2.2 Загальні положення формування мереж міських інженерних споруд

Інженерні мережі міст та інших населених пунктів слід проектувати як комплексну систему, що об'єднує всі надземні, наземні і підземні мережі з урахуванням їх розвитку на розрахунковий період.

За призначенням інженерні підземні мережі поділяються на:

трубопроводи - водоводи і водопровід, фекально-господарську каналізацію, водостоки, дренаж, газопроводи, теплопроводи, спеціальні трубопроводи промислових підприємств (нафтопроводи, продуктопроводи, повітропроводи і т.п.);

кабельні мережі високої та низької напруги і мережі слабкого струму;

загальні колектори і тунелі для розміщення кабелів і трубопроводів різного призначення.

За категоріями інженерні підземні мережі поділяються на:

транзитні, які обслуговують місто, його райони і великі підприємства;

розвідні, обслуговуючі квартали і групи будинків;

внутрішньоквартальні, що обслуговують будівлі в межах кварталу.

При складанні схеми комплексного розміщення підземних мереж пов'язують між собою прокладки різних видів, проводять вертикальне зонування мереж і вирішують схеми їх перетину з великими підземними спорудами (пішохідними і транспортними тунелями, тунелями метрополітену мілкого закладення і ін.).

При проектуванні міських вулиць і доріг слід передбачати можливість прокладки під ними наступних магістральних підземних мереж: каналізації, водостоків, дренажів, водопроводу, газопроводів, теплопроводів, силових кабелів високої та низької напруги, кабелю електротранспорту та зв'язку, електрокабелів міського освітлення високої та низької напруги, кабелів зв'язку енергогосподарства, кабелів пожежної та інших видів сигналізації.

Вихідними даними для проектування інженерних підземних мереж є їх планове і висотне положення, а також перетин колектора або діаметр труби, відмітка верху або лотка споруди, колодязі і камери з відміткою кришок, кількість кабелів, число отворів телефонної каналізації.

2.3 Системний аналіз предметної області

інженерний споруда автоматизація інформаційний

Передбачається, що інформаційна модель ПО містить у собі інформаційну структуру ПО, бізнес правила, що діють у ПО й інформаційно-довідкові задачі. Саме ці три складові інформаційні моделі розкриваються далі. Крім того, інформаційна структура ПО описується з використанням наступних трьох понять: сутність, атрибут і зв'язок.

Тут під сутністю мається на увазі реальний або вигаданий об'єкт ПО, що становить самостійний інтерес із погляду інформаційної моделі ПО. Будь-яка сутність має унікальне в межах всієї ПО ім'я. Властивості сутності визначаються її атрибутами й зв'язками з іншими сутностями. Атрибут - це властивості, що характеризують сутність. Серед атрибутів (і/або, можливо, зв'язків) існує такий набір властивостей, які унікально ідентифікують будь-які екземпляри сутності. Виділяються обов'язкові й факультативні атрибути. Зв'язок - це будь-яка пойменована асоціація двох сутностей.

Бізнес-правила - це правила й обмеження, що діють у ПО відносно основних понять інформаційної структури (сутностей, атрибутів і зв'язків). Виділяються бізнес правила, що мають відносини до атрибутів однієї сутності (унікальність атрибутів, ідентифікація сутності, спеціальні правила, наприклад, вартість вказується в грошових одиницях і не повинна бути від'ємною), до зв'язків між сутностями (факультативність закінчення зв'язку, потужність закінчень зв'язку (1:1, 1:n, m:n), ступінь зв'язку, наприклад, страва не може приймати участь більше, ніж в одній акції.

Інформаційно-довідкові задачі (на відміну від прикладних задач) -- це ті задачі, які вибирають деяку підмножину даних з інформаційної моделі ПО.

Далі предметна область описується із вказівкою сутностей їхніх атрибутів, зв'язків і діючий бізнес-правил. Опис інформаційно-довідкових задач приводиться окремо.

У результаті аналізу ПО були визначені наступні сутності, їх атрибути та зв'язки:

2.3.1 Сутність Мережі

Короткий опис сутності. Мережа міських інженерних споруд. Містить інформацію про всі інженерні споруди в місті.

Атрибути. Сутність характеризується наступними атрибутами:номер;

назва;

опис;

складові;

дата прокладання;

довжина лінії;

вартість;

призначення;

група;

місто

Зв'язки. Сутність Мережа має наступні зв'язки з іншими сутностями:

Мережаобов'язкововідповідає одній і тільки однійГРУПІ;

Мережаобов'язково відповідає одному і тільки одномуМісту;

Бізнес-правила. Відносно сутності страви діють наступні бізнес-правила:

номер Мережі унікально ідентифікує її, так як не можуть бути дві і більше мережі з однаковим номером;

назва має бути унікальною;

атрибут вартість не може бути від'ємним;

усі інші атрибути страви є обов'язковими.

2.3.2 Сутність Міста

Короткий опис сутності. Ця сутність містить інформацію про всі міста країни, в яких розміщені інженерні споруди.

Атрибути. Сутність характеризується наступними атрибутами:

номер;

назва;

область

країна;

Зв'язки. Сутність Міста має наступні зв'язки з іншими сутностями:

Містаобов'язкововідповідаєодній і чи декільком Мережам;

Бізнес-правила. Відносно сутності Міста діють наступні бізнес-правила:

номер напою унікально ідентифікує його, так як не можуть бути два і більше міста з однаковим номером;

назва, область, країна є обов'язковими;

2.3.3 Сутність Складові

Короткий опис сутності. Описує складові, що використовується для побудови інженерної споруди (труби, стовпи, провода).

Атрибути. Сутність характеризується наступними атрибутами:

номер;

назва;

тип.

Зв'язки. Сутність Складові має наступні зв'язки з іншими сутностями:

Складовіможевикористовуватись водному чи більшеМережі.

Бізнес-правила. Відносно сутності складові діють наступні бізнес-правила:

складова ідентифікується атрибутом номер, тому він є обов'язковим та унікальним;

решта атрибутів є обов'язковими.

2.3.4 Сутність Група

Короткий опис сутності. Сутність-класифікатор. Призначення - перелік можливих груп міських інженерних споруд для зручнішої організації даних. Може приймати значення трубопроводи, кабелі, канали (загальні колектори) тощо.

Атрибути. Кваліфікується такими атрибутами:

номер;

назва групи.

Зв'язки. Сутність ГРУПА має наступні зв'язки з іншими сутностями:

ГРУПАможеідентифікуватиодну чи більшемережу інженерних споруд.

Бізнес-правила. Номергрупи унікально ідентифікує сутності цього типу, так як не може існувати два рівня з однаковим номером.Назва групи є обов'язковим та унікальним атрибутом.

2.3.5 Сутність Ремонт

Короткий опис сутності. Описує акцію, що проходить в установі громадського харчування.

Атрибути. Сутності Ремонт характеризується наступними атрибутами:

номер;

назва;

умови проведення.

Зв'язки. Сутність Ремонти має наступні зв'язки з іншими сутностями:

Ремонтможерозповсюджуватись наодну чи більшеПОЗИЦІЮ В РЕМОНТІ;

Бізнес-правила.

Номер Ремонту є унікальним та обов'язковим.

Назва та умови проведення є обов'язковими атрибутами.

Назва має бути унікальною.

2.3.6 Сутність Позиція в ремонті

Короткий опис сутності. Містить всі позиції сформованого списку ремонтних робіт.

Атрибути. Сутності ПОЗИЦІЯ В РЕМОНТІ характеризується наступними атрибутами:

Номер

номер мережі;

ремонт.

Зв'язки. Сутність ПОЗИЦІЯ ВРЕМОНТІ має наступні зв'язки з іншими сутностями:

ПОЗИЦІЯ В РЕМОНТІможемати в своєму складі одну чи більшеМережу.

ПОЗИЦІЯ В РЕМОНТІ може приймати участь в одному чи більшеРемонті.

Бізнес-правила.

Атрибутиремонт, номер мережі є факультативними.

Решта атрибутів є обов'язковими.

2.4 Інформаційно-довідкові задачі

Проведений аналіз предметної області дозволив виділити перелік сутностей, що беруть участь у формуванні меню установи громадського харчування. Аналіз цих сутностей та їх атрибутів, дозволяє виділити декілька класів типових інформаційно-довідкових задач.

По-перше, інформація, що пов'язана з самими стравами/напоями:

надання повної та несуперечливої інформації по групам мереж інженерних споруд;

надання інформації по вартості, складовим.

По-друге, це інформація організаційного характеру:

надання інформації по ремонтам, що проходять в позиціяхсписку на ремонт, на які вони розповсюджуються.

3. Концептуальне моделювання предметної області

3.1 Теоретичні положення концептуального моделювання

Етап концептуального моделювання - це побудова строго опису ПО в термінах деякої формальної мови. На підставі змістовного опису ПО, побудованого в результаті виконання етапу аналізу, будується строгий формальний опис інформаційного забезпечення ПО, що автоматизується.

Концептуальне моделювання призначене для інтегрованого опису інформаційного забезпечення ПО, що автоматизується, не залежно від її сприйняття окремими користувачами й від способів її реалізації в комп'ютерній системі.

Властивостями концептуальної моделі є наступні.

Це основа однозначного розуміння ПО всіма зацікавленими особами. У розробку складної системи баз даних включається великий колектив: експерти, системні аналітики, проектувальники, розроблювачі, ті, хто займається впровадженням і супроводом. Всі вони повинні однозначно розуміти, що ж собою представляє ПО, що автоматизується, у який зміст використовуваних понять, як вони взаємозалежні між собою, які всілякі обмеження в ПО мають місце, які вимоги висуваються до різних функціональних компонентів ПО й т.д. Все це повинна забезпечувати концептуальна модель. Це та єдина платформа, що дозволяє всім розмовлятина одній й тіж мові й однаково розуміти один одного.

Вона включає тільки концептуально релевантні аспекти ПО, крім, таким чином, БУДЬ-ЯКИХ аспектів зовнішнього або внутрішнього представлення даних. Це означає, по перше, що концептуальна модель жодним чином не повинна фіксувати конкретні потреби окремих груп користувачів або додатків. Вона повинна фіксувати, що собою представляє ПО в цілому, а не з погляду інтересів або потреб користувачів. Вона повинна інтегрувати думки, погляди й інтереси окремих користувачів, але саме інтегрувати, для одержання цілісної картини, а не виражати їхні конкретні погляди, побажання думки. По-друге, у концептуальній моделі ПО ні яким чином не повинні відбиватися які-небудь аспекти майбутньої реалізації БД у комп'ютерному середовищі. Усе, що пов'язане з такими поняттями, як способи зберігання, методи доступу, ефективність виконання, оптимізація й т.д. перебувають за межами концептуальної моделі.

Це засіб визначення припустимої еволюції БД. У процесі експлуатації БД може розвиватися, однак цей розвиток може вироблятися тільки в тих межах, які припустимі з погляду концептуальної моделі. Розвиток бази даних, що вимагає змін у концептуальній схемі, означає ні що інше, як переосмислювання ПО й завдань автоматизації й побудови на цій основі нової концептуальної моделі ПО.

Забезпечення незалежності даних. Наявність концептуальної моделі, яка не залежить від зовнішнього представлення користувачами ПО, та різними аспектами реалізації БД є надійна основа вирішення задач досягнення логічної та фізичної незалежності програм від даних.

Централізоване адміністрування. Саме через концептуальну схему здійснюється адміністрування базами даних.

Стійкість. Концептуальна схема жодним чином не повинна змінюватися на догоду вимог тих або інших користувачів або вимог зберігання даних. Будучи моделлю ПО, вона повинна змінюватися тільки в тому випадку, коли входить у суперечність із нею.

Ключовими результатами етапу концептуального моделювання э наступні:

формальний опис інформаційного забезпечення предметної області.

докладний і строгий опис сховищ даних.

детальний опис потоків даних.

детальний опис ієрархії розв'язуваних завдань із детальною специфікацією всіх завдань.

детальний опис діючих у предметній області правил і обмежень.

Існує безліч мов, які претендують на роль мов концептуального моделювання ПО. У цей час найбільш популярними й повсюдно використовуваними є мови, що ставляться до класу, так званих, графічних мов, що оперують з такими поняттями, як сутність-атрибут-зв'язок. У наступному розділі ми коротко опишемо одну з таких мов яка отримала назву мови ER-моделювання предметних областей. Саме ця мова буде використана для представлення концептуальної моделі ПО проходження практики студентами.

3.2 Мова ER--моделювання ПО

Мова ER-моделювання (EntityRelationshipModeling) -- це мова визначення інформаційних потреб організації. Мова базується на концепції, відповідно до якої інформаційне забезпечення будь-якої предметної області представляється як сукупність взаємозалежних об'єктів. Процес моделювання полягає у виділенні сутностейПО, установленнявластивостей виділених сутностей і виявлення існуючих між ними зв'язків.

Моделювання сутностей і зв'язків може використовуватися не тільки на етапі концептуального моделювання, але і на етапах розробки стратегії і аналізу, й і ставить основною метою створення точної й адекватної моделі інформаційних потреб організації.

Розглянемо коротко основні властивості, формальні позначення й визначення сутностей, зв'язків, атрибутів.

Сутність-- це реальний або уявлюваний об'єкт інтересу, інформація про який підлягає збору або зберіганню.Графічно сутність представляється пойменованим прямокутником із закругленими кутами. Ім'я сутності дається в однині й пишеться заголовними буквами. Ім'я сутності повинне бути таким, щоб представляти тип або клас об'єктів, а не окремий екземпляр. Будь-який предмет або об'єкт може бути представлений тільки однією сутністю. Інакше кажучи, сутності завжди є взаємовиключними.

Зв'язок-- це деяка пойменована асоціація, що представляє інтерес, двох сутностей. Зв'язок є бінарним в тому розумінні, що це завжди асоціація в точності двох сутностей або сутності із самої собою. Кожний зв'язок має два кінці, для кожного з яких є свої:

ім'я;

ступінь/потужність;

факультативність -- обов'язкова або факультативна.

Ці властивості використовуються для опису асоціації з кожної зі сторін, для завдання зв'язку повинні бути визначені обидва її кінця.

На діаграмах зв'язки представляються лініями, що з'єднують два прямокутники сутностей. Одним з видів зв'язку представлений на наступному рис. Це зв'язок зі ступенем багато-до-одному, обов'язковий в закінченні зі ступенем "багато", і факультативний на протилежному кінці.

Рис. Приклад зв'язку

У закінчення зі ступенем „багато”закінчення зв'язку з'єднується із прямокутником у трьох точках. У закінчення зі ступенем „один” з'єднання здійснюється тільки в одній точці. Та половина зв'язку, що перебуває з боку обов'язкового її кінця, рисується суцільною лінією, а та, що з факультативної сторони, --переривчастої.

При читанні зв'язку з обов'язкової сторони перед її ім'ям використовуються слова "у всіх випадках" або "завжди"; для факультативної сторони використовуються слова "у загальному випадку" або "іноді". Ступінь "багато" читається як "один або декілька", а ступінь "один" -- "один і тільки один".

Атрибут-- це будь-яка деталь або аспект, що сприяють якісному або кількісному опису сутності, її ідентифікації, класифікації або відбиттю її стану.Атрибутом може бути текст, число, картинка, почуття, запах. Загалом, усе, що потрібно. Займаючись обробкою даних, ми намагаємося в основному обмежитися текстами й числами.

Для подання атрибута пишеться його ім'я малими літерами в однині, можливо, із прикладами значень. Атрибути необов'язково показувати на діаграмі сутностей і зв'язків, однак додавання до сутності одного-двох атрибутів у період формування моделі, як правило, виявляється досить корисним.

Атрибут описує одну сутність. Атрибут повинен описувати ту сутність, до якої він віднесений.У кожний момент часу сутність може володіти лише одним значенням атрибута.

Атрибут, значення якого може бути відсутнім, називається факультативним. Він позначається символом "" перед його ім'ям. Атрибут, значення якого повинне бути завжди відомо, називається обов'язковим, і позначається зірочкою "*" перед ім'ям. Обов'язковість означає, що сутність може бути визначена тоді й тільки тоді, коли відомі значення всіх її обов'язкових атрибутів. Всі атрибути унікального ідентифікатора повинні бути обов'язковими.

Кожна сутність повинна однозначно ідентифікуватися за допомогою деякої комбінації атрибутів і/або зв'язків. Тому серед можливих атрибутів сутності завжди повинні бути знайдені такі атрибути, які дозволяють неї ідентифікувати. Унікальний ідентифікатор представляється на ER-Діаграмі вказівкою символу "#" перед ім'ям кожного атрибута, що входить у даний ідентифікатор.Значення усіх інших атрибутів повинні залежати від усього унікального ідентифікатора.

Дуже важливо чітко розуміти, що всі визначення сутності, зв'язку, атрибута й унікального ідентифікатора, які ми тільки що розглянули, суть визначення типу, або класу, поняття, а не екземпляра. Екземпляри сутностей і зв'язків будуть представлені в самій базі даних..

3.2 Побудова концептуальної моделі проходження практики студентами

На основі проведеного аналізу предметної області була побудована концептуальна модель з використанням мови ER-моделювання. Концептуальна модель наведена на наступному рисунку. Дамо декілька зауважень:

По-перше, ця модель не містить опису атрибутів сутностей у зв'язку з відсутністю місця для їх зображення. Передбачається, що атрибути сутностей разом з їх властивостями (бізнес-правилами) детально описані на етапі аналізу.

По-друге, мова ER-моделювання не передбачає детального представлення інформаційно-довідкових задач. Ми припускаємо, що вони мають звичайний текстовий опис, який представлений на етапі аналізу.

І, по-третє, наша концептуальна модель не містить інших складових, а саме, докладний і строгий опис сховищ даних, та детальний опис потоків даних. Це не було зроблено, так як опис цих складових концептуальної моделі виходить за рамки курсового проекту.

4. Логічне та фізичне проектування бази даних

Завдання цього етапу полягає у проведенні логічного та фізичного проектування бази даних.

Логічне проектування -- це розробка логічної структури системи баз даних без прив'язки до конкретної СУБД, структур збереження, методам доступу і т.д..

Фізичне проектування - це проект системи бази даних для конкретної СКБД. Під час виконання даного етапу модель сутностей і зв'язків перетворюється в схему бази даних і специфікації позамашинного збереження.

4.1. Логічне проектування

У якості логічній моделі бази даних була обрана реляційна модель, оскільки саме реляційна модель використовується у більшості розвинених СКБД.

Для перетворення концептуальної моделі, представленої у вигляді мови ER-моделювання, у реляційну модель, був використаний наступний алгоритм.

Крок 1. Перетворення сутностей у таблиці. Кожна сутність перетворюється у таблицю. Ім'я сутності представляється у вигляді семантично осмисленого імені у латинському алфавіті.

Крок 2. Перетворення атрибутів у стовпці. Кожний атрибут перетвориться в стовпець. Ім'я атрибуту представляється у вигляді семантично осмисленого імені у латинському алфавіті. У цей момент уточнюється формат представлення значень стовпця. Факультативні атрибути стають NULL-стовпцями. Обов'язкові атрибути стають NOT NULL-стовпцями.

Крок 3. Подання унікальних ідентифікаторів ключами таблиць. Складові унікального ідентифікатора сутності стають первинним ключем таблиці. Нагадаємо, що сутність може мати більш ніж один унікальний ідентифікатор Тому вибирається той, котрий використовується найбільше часто. Всі інші унікальні ідентифікатори приймають обмеження цілісності UNIQUE NOT та NOT NULL.

Рис. Концептуальна ER-модель бази даних мереж інженерних міських споруд

Сутність може унікально ідентифікуватися комбінацією атрибутів і/або зв'язків. При використанні в ідентифікаторі сутності зв'язку до складу первинного ключа включається зовнішній ключ, який посилається на ту таблицю, з якою пов'язаний той або інший зв'язок.

Крок 4. Перетворення зв'язків багато-до-одного й один-до-одного в зовнішні ключі.Зв'язки типу багато-до-одного й один-до-одного породжують зовнішні ключі. Інакше кажучи, необхідно взяти унікальні ідентифікатори кожної сутності, розташованої в закінчення зв'язку зі ступенем один, і ввести його у відношення, розташоване з боку зв'язку "багато" як стовпці. Факультативним зв'язкам відповідають NULL-стовпці. Обов'язковим зв'язкам відповідають NOT NULL-стовпці.

Крок 5. Введення спеціальних первинних ключів. Для більш адекватного відображення логічного проекту бази даних у фізичний, вводимо у всі таблиці один спеціальний стовпець з обмеженням цілісності первинного ключа. Всі ті стовпці, які мають властивість первинного ключа згідно з концептуальною моделлю, набувають обмеження цілісності UNIQUE таNOTNULL.

Повна логічна база даних на основі концептуальної моделі з урахуванням обмежень цілісності та наведеного вище алгоритму детально представлена в наступних таблицях.

Таблиця 1. Відношення сутності Meрежі

Network

Ім'я стовпця	Тип	Довжина	Призначення	Обмеження цілісності стовпців
Network_ID	ціле число	10	Унікальний ID	Первинний ключ
Name	рядок	30	Назва	Обов'язковий, унікальний
Description	рядок	255	Опис мережі	Обов'язковий
CompFK	ціле число	10	Зв'язок з складовими	Зовнішній ключ, що посилається на первинний ключ відношення COMPONENT. Факультативний.
Length	число	10,2	Довжина лінії	Обов'язковий, невід'ємний
Cost	число	10,2	Вартість будови	Обов'язковий, невід'ємний
Appointment	рядок	255	Опис призначення інженерної споруди	Обов'язковий
GrpFK	ціле число	10	Зв'язок з групою	Зовнішній ключ, що посилається на первинний ключ відношення GROUP. Обов'язковий
CityFK	ціле число	10	Зв'язок з групою	Зовнішній ключ, що посилається на первинний ключ відношення CITY. Обов'язковий

Таблиця 2. Відношення сутності МІСТА

Сity

Ім'я стовпця	Тип	Довжина	Призначення	Обмеження цілісності стовпців
City_ID	ціле число	10	Унікальний ID	Первинний ключ
Name	рядок	30	Назва	Обов'язковий
Region	рядок	50	Область	Обов'язковий
Country	рядок	30	Назва	Обов'язковий

Таблиця 3. Відношення сутності СКЛАДОВІ

Component

Ім'я стовпця	Тип	Довжина	Призначення	Обмеження цілісності стовпців
Comp_ID	ціле число	10	Унікальний ID	Первинний ключ
Name	рядок	30	Назва складового	Обов'язковий
Type	рядок	20	Тип	Обов'язковий

Таблиця 4. Відношення сутності ГРУПА

GRUP

Ім'я стовпця	Тип	Довжина	Призначення	Обмеження цілісності стовпців
GRP_ID	ціле число	10	Унікальний ID	Первинний ключ
Name	рядок	30	Назва групи міської мережі інженерної споруди	Обов'язковий, унікальний

Таблиця 5. Відношення сутності Ремонт

Repair

Ім'я стовпця	Тип	Довжина	Призначення	Обмеження цілісності стовпців
RPR_ID	ціле число	10	Унікальний ID	Первинний ключ
Name	рядок	30	Назва ремонту	Обов'язковий
Description	рядок	255	Умови проведення ремонту	Обов'язковий.

Таблиця 6. Відношення сутності ПОЗИЦІЯ В РЕМОНТІ

Repair_POS

Ім'я стовпця	Тип	Довжина	Призначення	Обмеження цілісності стовпців
RP_ID	ціле число	10	Унікальний ID	Первинний ключ
NetworkFK	ціле число	10	Зв'язок з NETWORK	Зовнішній ключ, що посилається на первинний ключ відношення NETWORK. Факультативний
RepairFK	ціле число	10	Зв'язок з REPAIR	Зовнішній ключ, що посилається на первинний ключ відношення REPAIR. Факультативний

4.2 Фізичне проектування

База даних спроектована для її збереження у СКБД Oracle, яка підтримує реляційну модель даних і є об'єкто-реляційною СКБД. Ця СКБД має дуже розвинені можливості по створенню та супроводу баз даних, оскільки володіє найбільш розвиненою системою типів даних, можливостями індексування полів, що дозволяє одержувати доступ до даних за мінімальний час, а також функціями по забезпеченню підтримки цілісності даних між реляційними таблицями, що дозволяє розробнику мінімізувати тимчасові витрати на створення бази даних, а кінцевому користувачеві витрати на підтримку цілісності збережених даних і одержання даних з бази даних. Робота з базою даних підтримується за допомогою реляційної мови запитів SQL.

Логічна модель бази даних легко відображається в реляційну фізичну модель, оскільки логічна модель була побудована з використанням реляційної структури даних. Крім того, логічна модель була приведена у третю нормальну форму, тому усі відношення представляються у фізичній моделі окремими таблицями. Ніякі злиття відношень в одну таблицю для підвищення ефективності виконання окремих класів запитів не виконуються у зв'язку з тим, що такі класи запитів не були знайдені.У результаті отримано шість таблиць реляційної бази даних, де кожневідношення прямо відповідає окремій таблиці, атрибути кожного відношення стають полями цієї таблиці, а первинні ключі відношень стають первинними ключами таблиць.

4.2.1 Скрипти створення бази даних

Наведемо скрипт мови SQL Oracle, який створює таблиці БД.

--Створення таблиці GRUP

CREATETABLE GRUP(

GRP_ID INTEGERPRIMARYKEY,

NAME VARCHAR(30)UNIQUENOTNULL,);

--Створення таблиці COMPONENT

CREATETABLECOMPONENT(

Comp_ID INTEGERPRIMARYKEY,

NAME VARCHAR(30)NOTNULL,

TYPEVARCHAR(20)NOTNULL,);

--Створення таблиці CITY

CREATETABLECITY(

CITY_ID INTEGERPRIMARYKEY,

NAME VARCHAR(30)NOTNULL,

REGIONVARCHAR(50)NOTNULL,

COUNTRYVARCHAR(30)NOTNULL);

--Створення таблиці NETWORK

CREATETABLENETWORK(

NETWORK_ID INTEGERPRIMARYKEY,

NAME VARCHAR(30)UNIQUENOTNULL,

DESCRIPT VARCHAR(255)NOTNULL,

CompFKINTEGERFOREIGNKEYREFERENCESCOMPONENT(Comp_ID),

LENGTHNUMERIC(10,2)NOTNULLCHECK (LENGTH>0),

COST DECIMAL(10,2)NOTNULLCHECK (COST>0),

GrpFK INTEGERFOREIGNKEYREFERENCES GRUP(GRP_ID),

CityFKINTEGERFOREIGNKEYREFERENCESCITY(CITY_ID));

--Створення таблиці REPAIR

CREATETABLEREPAIR(

RPR_ID INTEGERPRIMARYKEY,

NAME VARCHAR(30)NOTNULL,

DESCRIPTVARCHAR(255)NOTNULL,);

--Створення таблиці REPAIR_POS

CREATETABLEREPAIR_POS(

RP_ID INTEGERPRIMARYKEY,

NetworkFK INTEGERFOREIGNKEYREFERENCESNETWORK(NETWORK_ID),

RepairFKINTEGERFOREIGNKEYREFERENCESREPAIR(REPAIR_ID));

4.2.2 Інформаційно-пошукові запити

Наведемо приклади інформаційно пошукових запитів відносно тих задач, які були окреслені в підрозділі «2.4. Інформаційно-довідкові задачі». Приклади наведемо у мові SQLOracleз використанням бази даних, визначеної у попередньому підрозділі.

Інформація, що пов'язана з самими vtht;fvb:

Запит 1. Вивести перелік назв, цін та довжини ліній мереж інженерних споруд, що коштують від 20 000 до 100 000 гривень

SELECTNETWORK.Name, NETWORK.Cost,NETWORK.LENGTH

FROMNETWORK

WHERE(NETWORK.COST>20000 AND DISH.COST<100000)

Запит 2. Вивести назви мереж, що входять в групу трубопроводи.

SELECTNETWORK.NAME

FROMNETWORK, GRUP

WHERENETWORK.GrpFK = GRUP.GRP_ID AND GRUP.NAME = `трубопроводи'

Інформація організаційного характеру

Запит 1. Скільки позицій в ремонтівиконують плановий ремонт.

SELECTCOUNT(*)

FROMREPAIR_POS, REPAIR

WHEREREPAIR_POS.RepairFK = REPAIR.RPR_ID AND REPAIR.NAME = `плановий ремонт'

Запит 2. Вивести назви та умови проведення всіх ремонтних робіт, що проводяться

SELECTREPAIR.NAME, REPAIR.DESCRIPT

FROMREPAIR

Висновки

Проектування баз даних -- це складний, багатокроковий процес перетворення інформаційного середовища ПО у інформаційну модель у вигляді бази даних. Цей процес складається з різних етапів, а саме: розробка стратегії автоматизації, аналіз ПО, побудова концептуальної моделі ПО, логічне та фізичне проектування БД. На сучасному етапі розвитку інформатики проектування баз даних перетворилося на цілком сформовану наукову дисципліну, яка має у своєму складі формально-теоретичну та технологічну складові. Теоретичної основою проектування баз даних є теорія нормалізації, яка дозволяє чітко і строго відповісти на таке запитання: як слід проводити перетворення початкової схеми ПО таким чином, щоб результуюча схема бази даних була еквівалентна початковій і була краща за неї. Методологія проектування детально описує усі етапи життєвого циклу створення бази даних з використанням сучасних мов опису ПО.

Ціллю курсовогопроекту було проектування бази даних міських інженерних споруд.

Для виконання курсовогопроекту були проведені всі необхідні дослідження, що стосуються розробки стратегії автоматизації, в результаті яких була надана відповідь на принципові запитання, що стосуються автоматизації будь-якої предметної області.

Після цього був проведений аналіз ПО в результаті якого був отриманий змістовний опис ПО. Для аналізу ПО використовувалися наявні документи, а саме: приклади затверджених мереж, що використовуються в діючих мережах міст України.

Після цього була побудована концептуальна модель. Для цього була використана мова ER-опису ПО, яка базується на концепції, що інформаційна модель будь-якої ПО може бути описана із застосування таких понять, як сутність, атрибут, зв'язок. Крім того, ця мова є суттєво графічною, що дає можливість наочно представляти концептуальну модель ПО. При побудові концептуальної моделі неявно використовувалися результати теорії нормалізації, у зв'язку з цим побудована модель представлена у третій нормальній формі. Необхідності використання більш високих нормальних форм не було, так як у предметній області не були виявлені складні види транзитивних функціональних залежностей, а також багатозначні залежності.

Логічне та фізичне проектування БД складалося з конвертації концептуальної моделі ПО у реляційну модель даних. При цьому був використаний алгоритм конвертування схеми ПО у мові ER в схему реляційної бази даних.Після цього реляційна база даних була представлена у вигляді команд створення таблиць бази даних у мові SQLORACLE. Крім того, у мові SQLописані деякі інформаційно-пошукові запити.

Виконаний курсовий проект надав мені можливість ознайомитися з технологією проектування баз даних, та отримати практичний досвід у проектуванні бази даних з конкретної предметної області.

Размещено на Allbest.ru