Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Проблемы определения ПФС

1.2 Обзор отечественных и зарубежных аналогов проектируемого программного обеспечения

2. Основная часть

2.1 Анализ и уточнение требований к программному обеспечению

2.1.1 Требования к составу выполняемых функций проектируемого программного обеспечения

2.1.2 Требования к организации входных данных проектируемого программного обеспечения

2.1.3 Требования к организации выходных данных проектируемого программного обеспечения

2.1.4 Структура программного взаимодействия

2.2 Выбор технологии, среды и языка программирования

2.2.1 Выбор технологии программирования

2.2.2 Выбор языка программирования

2.2.3 Выбор среды разработки

2.3 Выбор СУБД

2.3.1 Общие требования

2.3.2 Обзор СУБД

2.4 Информационно-логическое проектирование

2.4.1 Функциональная модель предметной области

2.4.2 Информационные объекты предметной области

2.4.3 Описание сущностей

2.4.4 Описание доменов

2.4.5 Описание атрибутов

2.5 Концептуальное проектирование

2.5.1 Определение исходных отношений

2.5.2 Описание функциональных зависимостей

2.5.3 Нормализация отношений

2.5.4 Концептуальная модель данных

2.5.5 Концептуальная модель транзакций

2.5.6 Разработка алгоритмов контроля целостности и согласованности базы данных

2.6 Логическое проектирование

2.6.1 Логическая модель данных

2.6.2 Проектирование хранимых процедур

2.7 Физическое проектирование

2.7.1 Физическая реализация базы данных

2.8 Проектирование программного обеспечения

2.8.1 Проектирование структуры программного обеспечения

2.8.2 Разработка функциональной схемы

2.8.3 Модульное описание программного обеспечения

2.8.4 Описание интерфейсов модулей

2.8.5 Спецификация программных модулей

2.8.6 Описание идентификаторов

2.8.7 Схемы алгоритмов

2.9 Проектирование интерфейса пользователя

2.9.1 Построение графа диалога

2.9.2 Разработка форм ввода-вывода информации

3. Исследовательская часть

3.1 Объект испытаний

3.2 Цель испытаний

3.3 Состав и порядок испытаний

3.4 Методы испытаний

3.5 Результаты проведения испытаний

4. Технико-экономическое обоснование выполняемой разработки

4.1 Расчет себестоимости программного продукта

4.2 Расчет цены программного продукта

4.3 Расчет экономической эффективности

5. Анализ мероприятий по безопасности жизнедеятельности

5.1 Общая характеристика безопасности

5.2 Анализ опасных и вредных факторов, воздействующих на сотрудника

5.3 Характеристика помещения

5.4 Требования к организации рабочего места

5.5 Расчет искусственного освещения рабочего места

5.6 Оценка электробезопасности помещения и мероприятия по повышению электробезопасности

5.7 Оценка пожарной безопасности и мероприятия по ее повышению

5.8 Мероприятия по охране труда

Заключение

Список литературы

Введение

При напряженном ритме жизни и постоянном воздействии повреждающих факторов окружающей среды на организм ложится колоссальная нагрузка. Особенно это касается нервной системы, которая регулирует функционирование всех систем органов.

Функционирование всех органов и систем организма зависит от состояния головного мозга, и если его работа нарушается, то это оказывает неблаготворное влияние на весь организм.

Одной из задач современной медицинской диагностики является создание компьютеризированных систем комплексной оценки функционального и психофизического состояния (ПФС) человека. Среди них можно выделить целый класс систем, в которых посредством анализа психофизиологического состояния человека определяется степень его нервной усталости и готовности к выполнению определенного рода работы, уровень риска перед выполнением ответственного задания и т.п.

Подобные системы востребованы, прежде всего, применительно к проблемам определения состояния здоровья и профессиональной пригодности в самых различных социальных, возрастных и профессиональных группах, при оценке психофизической готовности операторов сложных человеко-машинных комплексов. В частности, системы для мониторинга состояния здоровья учащихся и коррекции выявляемых отклонений востребованы самыми различными типами образовательных учреждений, от дошкольных до ВУЗов.

В связи с этим актуальной является разработка единой системы, способной осуществлять анализ текущего состояния человека, диагностировать степень нервной усталости, осуществлять профилактику заболеваний, правильно распределить нагрузку на человека.

Целью данной выпускной квалификационной работы является создание информационной системы мониторинга психофизиологического состояния человека и коррекции выявляемых отклонений.

Ее применение должно позволить провести обследование ПФС значительных и разнородных групп пациентов, предоставить врачу возможности анализа полученных данных, их систематизации и выработки на этой основе индивидуальных программ коррекции, создать программно-технические средства разработки новых методов медицинских исследований ПФС.

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы предполагается решение следующих задач:

1) создать базу данных пациентов и результатов обследования ПФС;

2) обеспечить возможность применения достаточно простых способов развития функционала системы;

3) создать клиентское приложение для анализа статистики, графического представления результатов и формирования отчетов;

4) обеспечить работу системы в сети с возможностью одновременного обследования больших групп пациентов (более 10 человек).

Данный комплекс должен обеспечить проведение мониторинга, углубленных периодических исследований психофизиологического состояния человека, позволит осуществить различную обработку, анализ и представление результатов обследования.

Работа выполнялась в сотрудничестве с факультетом физической культуры и спорта (ФФКиС) ЧГУ и в первую очередь ее результаты предполагают использование системы при решении задач повышения здоровья студентов ЧГУ. Комплекс ориентирован на пользователей, не имеющих специальной подготовки, а также широкий круг обследуемых - дошкольников, школьников, студентов, спортсменов и другие категории обследуемых.

Особый интерес представляет потенциальная научная составляющая данной работы - постоянное накопление статистических данных позволит в дальнейшем отслеживать возможные зависимости, например изменения концентрации внимания у студентов на протяжении периода обучения.

Основные результаты работы, выполненной по теме проекта, докладывались на научных конференциях и опубликованы в открытой печати:

1) Компьютеризированная система комплексной оценки психофизиологического состояния человека: 10 Всероссийская научно-техническая конференция "Вузовская наука - региону", 28 февр. 2012 г./ И.П. Левичев, П.Г. Леонов, Е.А. Одинцова, А.Л. Смыслова;

2) Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием "Молодые ученые - науки о физической культуре и спорте", 25 дек. 2011 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова;

3) Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов "Молодые исследователи - регионам", 18 апр. 2012 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова;

4) Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: Конкурс инновационных проектов в программе "У.М. Н.И.К.", 19 апр. 2012 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова;

5) Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: Финал конкурса инновационных проектов в программе "У.М. Н.И.К.", 23 апр. 2012 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова.

1. Технологическая часть

1.1 Проблемы определения ПФС

Понятие "психофизиологическое состояние" как общенаучная категория применительно к человеческому организму означает совокупность происходящих в нем процессов, а также степень развития и целостности структур организма [1].

В настоящее время не существует какой-либо единой точки зрения на проблему определения ПФС. В значительной мере это связано с тем, что исследование состояний человека является довольно сложной задачей.

Первые проблемы в исследовании ПФС возникают уже в связи с тем, что до сих пор не дано удовлетворительного определения этого понятия, хотя оно часто используется в самом различном смысле и с разной степенью обобщенности.

В психологии общепринятым является представление о ПФС как психических явлениях, отражающих особенности функционирования нервной системы и психики человека в определенный период времени или адаптационного процесса.

Различные авторы неоднократно предпринимали попытки дать научное определение понятия "ПФС" и разработать классификацию состояний. Так, по мнению Н.Д. Левитова, психофизиологическое состояние - это целостная характеристика психической деятельности за определенный период времени, показывающая своеобразие протекания психических процессов в зависимости от отражаемых предметов и явлений действительности, предшествующего состояния и психических свойств личности [2].

Опираясь на данное определение, Н.Д. Левитов предпринял попытку классификации состояний. По его мнению, основными классами состояний являются следующие:

1. Состояния личностные и ситуативные. В первых, прежде всего выражаются индивидуальные свойства человека, во вторых - особенности ситуаций, которые часто вызывают у человека нехарактерные для него реакции. То обстоятельство, что психические состояния часто бывают личностными, т. е. выражают ту или другую черту человека, не мешает определять их как временные характеристики психической деятельности.

2. Состояния более глубокие и более поверхностные, в зависимости от силы их влияния на переживания и поведение человека. Страсть как психическое состояние гораздо глубже настроения.

3. Состояния, положительно или отрицательно действующие на человека. Такое подразделение особенно важно с практической и, в первую очередь, с педагогической точки зрения. Апатия может служить примером отрицательного состояния, а вдохновение - примером состояния, положительно влияющего на деятельность человека.

4. Состояния продолжительные и кратковременные. Так, настроения могут иметь разную продолжительность: от нескольких минут до суток и ряда дней.

5. Состояния более или менее осознанные. Например, рассеянность чаще бывает несознательным психическим состоянием, решительность всегда сознательна, утомление может иметь разный уровень осознанности.

Несколько иначе подходит к рассмотрению проблемы состояний Е.П. Ильин. По определению Ильина, психофизиологическое состояние - это целостная реакция личности на внешние и внутренние стимулы, направленная на достижение полезного результата [3].

Таким образом, любое психическое состояние человека оказывается связанным с физиологическими структурами. Учитывая это, подход Ильина приобретает особую привлекательность при рассмотрении психических состояний в рамках общей проблемы адаптации человека.

Данное Ильиным определение психофизиологического состояния предполагает, что оно - причинно обусловленное явление, реакция не отдельной системы или органа, а личности в целом, с включением в реагирование как физиологических, так и психических уровней (субсистем) управления и регулирования, относящихся к подструктурам и сторонам личности.

Итак, психическая сторона состояний находит отражение в виде переживаний и чувств, а физиологическая - в изменении ряда функций, и в первую очередь вегетативных и двигательных. Переживания и физиологические изменения неотделимы друг от друга, т. е. всегда сопутствуют друг другу. Например, усталость, апатия сопровождаются изменением ряда физиологических функций, так же как физиологические признаки определенного состояния сопровождаются чувством усталости, апатии.

В настоящее время известны многочисленные попытки объяснить принципы деятельности механизмов управления и классифицировать функциональные состояния. Согласно современным представлениям, ключевым звеном в структуре общего функционального состояния организма является состояние центральной нервной системы.

Таким образом, единого определения функционального состояния, как и психического состояния, нет, хотя в приведенных выше определениях подчеркивается взаимосвязь функционального состояния и процесса адаптации. Поскольку нет единого определения функционального состояния, то нет и единой классификации функциональных состояний. Тем не менее, целесообразно рассмотреть состояния организма и личности, выделяемые различными исследователями в качестве основных и наиболее общих.

Другой немаловажной проблемой является оперативность диагностики. К примеру, оперативность при выявлении стрессогенных воздействий учебной среды на студентов является ключевым фактором.

В настоящее время тестирование студентов осуществляется с помощью бумажных бланков опроса. Обработка результатов теста, в таком случае, весьма трудоемка, и занимает гораздо больше времени, чем само тестирование.

В связи с этим, специалистами ФФКиС Череповецкого Государственного университета была предложена идея о компьютеризации используемых методик тестирования, которые позволяют объективно оценить психофизическое состояние студентов и, в случае необходимости, принять меры для коррекции выявленных отклонений.

1.2 Обзор отечественных и зарубежных аналогов проектируемого программного обеспечения

Проведём обзор существующих программных продуктов, аналогов разрабатываемого программного обеспечения, которое предназначено для мониторинга состояния здоровья учащихся.

Первым наиболее крупным программным продуктом является "Омега-Медицина" (рис.1.1). Данный программно-аппаратный комплекс предназначен для комплексного исследования функционального состояния организма человека. В его функции входят:

- определение в режиме реального времени уровня и резервов сердечно-сосудистой, вегетативной и центральной нервной систем;

- оценка отклонения полученных показателей от нормы;

- контроль функционального состояния пациента;

- формирование комплексного заключения по результатам анализа.



Рисунок 1.1 - Интерфейс программы "Омега-Медицина"

Разработчиком данной программы является ООО "Динамика". Компания "Динамика" занимается разработкой и производством медицинских приборов, позволяющих осуществлять диагностику состояния здоровья. Продукция предприятия активно используется в самых различных областях клинической, практической, спортивной и семейной медицины.

Основной причиной отказа от данной программы является следующее обстоятельство: отсутствует база данных для хранения результатов тестирования, следовательно, заключение формируется однократно и сохраняется только на бумажном носителе.

Следующим аналогом разрабатываемого программного обеспечения является программа "ValeoTest", предназначенная для диагностики и мониторинга основных функциональных, физических и психологических параметров здоровья человека.

Комплекс поддерживает 5 основных режимов:

- регистрация пациента, анкетирование по жалобам и перенесенным заболеваниям, ввод основных его характеристик (артериальное давление, жизненная емкость легких, объем форсированного выдоха, динамометрия, антропометрия);

- выполнение тестирующих процедур;

- занесение данных об индивидуальных особенностях пациента, его образе жизни и действующих на него факторах окружающей среды;

- формирование комплексного заключения для последующей квалифицированной оценки результатов тестирования;

- архивирование и отправка накопленных данных о пациенте по электронной почте в центр приема и обработки.

Программа ValeoTest в отличие от разрабатываемого программного продукта имеет интерфейс, рассчитанный исключительно на опытных пользователей, а также высокую стоимость.

В качестве зарубежного аналога проектируемого программного обеспечения рассмотрим систему "DROMEAS". Данная система предназначена для мониторинга состояния здоровья человека. Система распознает возможные проблемы со здоровьем, формирует медицинские заключения, основываясь на результатах тестов.

Прохождение тестов синхронизировано со снятием физиологических показателей (пульс, давление). Мониторинг физиологических показателей осуществляется посредством датчиков, закрепляемых на теле обследуемого.

Система проводит измерение следующих показателей:

- сердечнососудистый ритм;

- ЭКГ;

- артериальное давление до нагрузки;

- артериальное давление после нагрузки;

- респираторные показатели;

- температура тела;

Анализ показателей возможен как в режиме реального времени, так и после записи в базу данных. Возможно сохранение результатов на переносном компьютере и последующая синхронизация с базой данных.

Потенциальными пользователями системы являются:

- спортсмены;

- тренеры;

- профессиональные медицинские специалисты;

- средний медперсонал.

Результаты обзора со сравнением по наиболее важным критериям оформлены в виде таблицы

Таблица 1.1 - Сравнительный обзор систем анализа ПФС

	Функции	Омега-Медицина	ValeoTest	Dromeas
1	Регистрация физиологических показателей	+	+	+
2	Диагностика ПФС	+	+	+
3	Формирование заключения по результатам теста	+	+	+
4	Сохранение результатов в базе данных	-	-	+
5	Возможность подключения дополнительных диагностических модулей	-	+	+
6	Возможность работы через Интернет	-	-	+
7	Наличие портативной версии	-	-	+

Таким образом, рассмотренные аналоги имеют очень ограниченные возможности подключения дополнительных диагностических модулей, не имеют возможности одновременного тестирования больших групп пациентов, а также слишком дороги для использования в бюджетном образовательном учреждении. В связи с этим, актуальной является разработка такой системы, которая бы имела возможность тестирования больших групп пациентов, возможность подключения дополнительных модулей, возможность формирования заключения по результатам обследования и при этом имела низкую стоимость.

2. Основная часть

2.1 Анализ и уточнение требований к программному обеспечению

На основе анализа отечественных и зарубежных аналогов, выполненного в предыдущей главе, сформулируем требования к составу выполняемых функций проектируемого программного обеспечения.

2.1.1 Требования к составу выполняемых функций проектируемого программного обеспечения

Программа должна обеспечивать выполнение перечисленных ниже функций:

- тестирование пациентов с помощью заданных методик, т.е. добавление новой методики тестирования осуществляется путем подключения дополнительного диагностического модуля;

- формирование заключения о психофизиологическом состоянии обследуемого;

- сохранение результатов тестирования в базе данных с возможностью последующего анализа;

- формирование отчетов по результатам анализа;

- группировка результатов по ВУЗу;

- группировка результатов по институту;

- группировка результатов по группе;

- группировка результатов по дате тестирования;

- группировка результатов по полу;

- группировка результатов по возрасту;

- просмотр результатов теста конкретного человека;

- возможность сравнения результатов нескольких объектов обследования;

- просмотр личных данных пациентов

2.1.2 Требования к организации входных данных проектируемого программного обеспечения

Входными данными будут являться личные данные пациентов, а также числовые значения, полученные в результате проведения тестов. Предполагается хранение всей вводимой информации в базе данных.

2.1.3 Требования к организации выходных данных проектируемого программного обеспечения

Полученные результаты тестов программа должна отображать следующим образом:

Рисунок 1.2 - структура отображения результатов тестирования

2.1.4 Структура программного взаимодействия

Экранные формы, с которыми работает тестируемый, отличаются от форм, используемых исследователем. Последний будет видеть информацию об обследуемом, результаты тестов и функциональных характеристик, их краткий анализ.

В формах диагностируемого результаты анализа не отображаются. Непосредственно в сами тестовые приложения включена проверка от ввода некорректных данных и случайного удаления информации. До некоторого момента некоторые кнопки и окна не видны. Также существует проверка верности выполнения теста. Это означает, например, если человек отвлекается на значительное время от процедуры диагностики, либо, если дело касается бланков для опроса, выбирает значения наугад, то результаты подобного теста автоматически не засчитываются, выводится сообщение с просьбой повторить задание.

Рассмотрим алгоритм прохождения обследования:

1. Проверка наличия учетной записи в базе данных;

2. Если пациент проходит обследование впервые, то сначала осуществляется процедура его регистрации;

3. Если человек проходит обследование повторно - ему необходимо лишь авторизоваться в системе;

4. Пациент переходит в диагностический модуль;

5. Затем в диагностическом модуле пациента выбирает необходимый пакет тестов;

6. После этого осуществляется тестирование;

7. Проводится предварительная проверка результатов обследования;

8. Если они корректны, то записываются в базу данных, если нет - выводится сообщение об ошибке с просьбой проведения повторного тестирования.

9. Сохранение результатов в базе данных;

10. В итоге формируется заключение по психофизиологическому состоянию человека, прошедшему тестирование.

11. Данные выводятся на экран в виде таблиц либо диаграмм.

Структуру программного взаимодействия можно изобразить следующим образом (рис. 1.4).



Рисунок 1.4 - Структура программного взаимодействия системы

2.2 Выбор технологии, среды и языка программирования

2.2.1 Выбор технологии программирования

Рассмотрим основные подходы к программированию: объектно-ориентированный и структурный.

При объектно-ориентированном программировании (ООП) программа представляет собой описание объектов, их атрибутов, совокупностей (или классов), отношений между ними, способов их взаимодействия и операций над объектами.

Одним из существенных недостатков данного подхода является сложность формализации предметной области, что вызывает трудности при тестировании и отладке созданного программного обеспечения.

При разработке программного обеспечения было отдано предпочтение структурному подходу к программированию. При данном подходе программа разбивается на отдельные модули, следующие один за другим. У каждого модуля один вход и один выход - законченная конструкция для решения поставленной задачи. Цель создаваемой программы достигается составлением композиции из отдельных модулей, разработанных применительно к поставленной задаче [4].

Рисунок 2.1 - Пример структурного подхода к программированию

Преимущества структурного программирования заключаются в следующем:

- отдельные блоки могут разрабатываться и проходить тестирование независимо от остальной части программы;

- несколько программистов могут работать над разными частями программы независимо друг от друга;

- модули, написанные для одной программы, могут быть использованы в другой;

- существенно упрощается построение программы и её отладка.

2.2.2 Выбор языка программирования

Для решения поставленной задачи был выбран язык С++, который является языком высокого уровня и позволяет быстро и эффективно создавать приложения.

К достоинствам данного языка можно отнести:

- поддержка различных стилей и технологий программирования, включая традиционное процедурное программирование и ООП;

- возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами;

- возможность создания обобщённых алгоритмов для разных типов данных, их специализация и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны;

- кроссплатформенность;

- эффективность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы;

2.2.3 Выбор среды разработки

Microsoft Visual Studio - линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы [5].

Visual Studio включает в себя редактор исходного кода, отладчик исходного кода, отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных.

Visual Studio является одним из лидирующих продуктов на рынке программных средств, используемых для разработки программного обеспечения. психофизиологический мониторинг пациент статистика

Основной причиной отказа от данной среды разработки является отсутствие абсолютная коммерциализованность продукта. Данная среда наиболее подходит для крупномасштабных коммерческих проектов, а разрабатываемое программное обеспечение на данном этапе является некоммерческим.

NetBeans IDE - свободная интегрированная среда разработки приложений на языках программирования Java, JavaFX, Python, PHP, JavaScript, C++ [6].

Для разработки программ в среде NetBeans и для успешной инсталляции и работы самой среды NetBeans должен быть предварительно установлен Sun JDK.

По качеству и возможностям последние версии NetBeans IDE не уступают лучшим коммерческим средам разработки.

Основной причиной отказа от данной среды разработки являются высокие требования к аппаратному обеспечению. Другими словами, комфортная разработка возможна только на мощном компьютере. Помимо этого, исполняемые модули требуют наличия установленного ПО Sun JDK, что повышает требования к клиентским рабочим местам.

С++ Builder - это продукт Borland International для быстрого создания приложений. Высокопроизводительный инструмент визуального построения приложений включает в себя компилятор кода и предоставляет средства визуального проектрирования.

В С++ Builder также входят локальный SQL-сервер, генераторы отчетов, библиотеки визуальных компонентов, и прочие компоненты, необходимые для профессиональной разработки информационных систем.

С++ Builder производит небольшие по размерам (до 15-30 Кбайт) высокоэффективные исполняемые модули (.exe и.dll) [7]. Таким образом, за счет небольших по размерам и быстро исполняемых модулей требования к клиентским рабочим местам существенно снижаются - это имеет немаловажное значение и для конечных пользователей.

Преимущества С++ Builder по сравнению с аналогичными программными продуктами:

- быстрота разработки приложения;

- высокая производительность разработанного приложения;

- низкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера;

- наращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов;

- возможность разработки новых компонент и инструментов собственными средствами.

2.3 Выбор СУБД

2.3.1 Общие требования

В качестве хранилища информации предполагается использование базы данных. База данных должна обеспечивать сбор и эффективное хранение большого количества информации с клиентских компьютеров. Предполагаемый объем данных от 5 до 10 Мб в день.

При выборе СУБД было уделено внимание следующим критериям:

- наличие триггеров и хранимых процедур. Хранимая процедура - программа, которая хранится на сервере и может вызываться клиентом. Поскольку хранимые процедуры выполняются непосредственно на сервере базы данных, обеспечивается более высокое быстродействие, нежели при выполнении тех же операций средствами клиента БД [8].

- масштабируемость. При выборе СУБД необходимо учитывать, сможет ли данная система соответствовать росту информационной системы, причем рост может проявляться в увеличении числа пользователей, объема хранимых данных и объеме обрабатываемой информации.

- рейтинг TPC (Transactions per Cent). Для тестирования производительности применяются различные средства, и существует множество тестовых рейтингов. Показатель TPC - это отношение количества запросов обрабатываемых за некий промежуток времени к стоимости всей системы.

- восстановление после сбоев. При возникновении программных или аппаратных сбоев целостность, да и работоспособность всей системы может быть нарушена.

- резервное копирование. В результате аппаратного сбоя может быть поврежден носитель информации и тогда восстановление данных будет невозможно, если не было предусмотрено резервное копирование базы данных. Резервное копирование спасает и в ситуациях, когда происходит логический сбой системы, например при ошибочном удалении таблиц. Существует множество механизмов резервирования данных (хранение одной или более копий всей базы данных, хранение копии ее части, копирование логической структуры и т.д.). Зачастую в систему закладывается возможность использования нескольких таких механизмов.

- откат изменений. При выполнении транзакции применяется простое правило - либо транзакция выполняется полностью, либо не выполняется вообще. Это означает, что в случае сбоев, все результаты недоведенных до конца транзакций должны быть аннулированы. Механизм отката может иметь различное быстродействие и эффективность [8].

- многоуровневая система защиты. Предполагается обработка и хранение личных данных пользователей, поэтому для предотвращения несанкционированного доступа используется служба идентификации пользователей. Уровень защиты может быть различным. Кроме непосредственной идентификации пользователей при входе в систему может использоваться также механизм шифрования данных при передаче по линиям связи.

2.3.2 Обзор СУБД

Проведём сравнение популярных СУБД, удовлетворяющих перечисленным в предыдущем пункте критериям.

Microsoft SQL Server - система управления базами данных, разработанная корпорацией Microsoft.

Сервер баз данных Microsoft SQL Server в качестве языка запросов использует Transact-SQL. T-SQL позволяет использовать дополнительный синтаксис для хранимых процедур и обеспечивает поддержку транзакций.

Однако Microsoft SQL Server отличается более высокими, по сравнению с аналогичными СУБД, системными требованиям (табл. 2.1).

Основной причиной отказа от данной СУБД является стоимость продукта - стоимость лицензии Microsoft SQL Server 2008 Standart составляет 123 381руб [9].

MySQL - свободная система управления базами данных. MySQL является собственностью компании Oracle Corporation и распространяется по лицензии GNU General Public.

MySQL является решением для малых и средних приложений и используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты.

К основным преимуществам MySQL относятся:

- наличие кэша запросов, который позволяет увеличить скорость обработки;

- гарантированная поддержка до 1000 соединений одновременно [10];

- поддержка ODBC;

- в MySQL реализована система привилегий, что обеспечивает возможность определения полного набора разнообразных привилегий на уровне базы, таблицы и столбца;

- в MySQL используется протокол связи между клиентом и сервером со сжатием данных, что увеличивает производительность системы в условиях низкоскоростных каналов связи.

Таким образом, СУБД MySQL удовлетворяет всем критериям, рассмотренным в п. 2.3.1, и при этом является бесплатной.

Таблица 2.1. Сравнение минимальных системных требований

Требование	MSSQL	MySQL
Необходимое программное обеспечение	Microsoft .NET Framework 2.0	MySQL ODBC Connector
ОЗУ	Минимум 512 МБ	Минимум 192 МБ
Место на диске	4 Гб свободного места	1 Гб свободного места
Процессор	Совместимый с Pentium III или более производительный, минимум 1 ГГц	Совместимый с Pentium III или более производительный, минимум 600МГц
Операционная система	Windows 2000, XP, 7 (32 bit)	Windows 2000, XP, 7 (32 bit)

2.4 Информационно-логическое проектирование

Цель инфологического проектирования - обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическая модель данных построена по аналогии с естественным языком. Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их атрибуты.

2.4.1 Функциональная модель предметной области

Функциональная модель предметной области представляет собой совокупность схем и описаний технологической последовательности процедур и действий пользователей проектируемой системы, включая описание задач и запросов [8].

Целью создания такой модели является сбор всех требований, предъявляемых к содержанию и процессу обработки данных потенциальными пользователями.

На рис. 2.1. представлена функциональная модель в форме диаграммы потоков данных (DFD-диаграммы), где отображена программа, а также внешние по отношению к ней сущности - врач, пациент, MS Excel. Врач вводит первоначальные данные (информация о ВУЗе, институте, группе), выбирает предполагаемый набор тестов и задает параметры отчета. После прохождения пациентами теста он получает визуализацию результатов теста, табличные представления полученных результатов. Внешняя сущность MS Excel получает от программы структуру отчёта результатами тестирования.

Рисунок 2.1 - Функциональная модель предметной области

Описание внешних сущностей представлено в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Словарь внешних сущностей для DFD-диаграммы

№	Название	Описание
1	Врач	Преподаватель факультета ФКиС ЧГУ
2	Пациент	Студент ЧГУ
3	MS Excel	Табличный процессор

Проведем декомпозицию диаграммы (рис. 2.2). Сначала осуществляется запись личных данных пациента в БД, затем пациент проходит тестирование. Происходит предварительная обработка результатов и запись их в БД. Затем врачом задаются параметры отчета, из БД извлекаются необходимые результаты тестирования, происходит их визуализация, либо формирование отчета. Дальнейшая детализация диаграммы не выполнялась.

Спецификации процессов приводятся в табл. 2.3, словарь терминов - в табл. 2.4.



Рисунок 2.2 - Поток данных в программе в нотации DFD

Таблица 2.3 - Спецификации процессов диаграммы потоков данных

№	Название	Описание
1	Первичная обработка результатов	Данная функция осуществляет обработку результатов в приложении пациента и ставит в соответствие численным значениям эквиваленты текстовых заключений
2	Сохранение в базе данных	После первичной обработки результаты записываются в базу данных
3	Визуализация результатов	Функция, отображающая в виде диаграммы результаты тестирования
4	Генерация отчёта	Функция, генерирующая отчёт и экспортирующая его в MS Excel

Таблица 2.4 - Словарь терминов для диаграммы потоков данных

№	Название	Описание
1	Результаты тестирования	Результаты, полученные пациентами в ходе тестирования (время выполнения теста, количество ошибок)
2	Личные данные	Фамилия, имя, отчество, пол и дата рождения пациентов
3	Набор тестов	Последовательность тестов различной методики
4	Дополнительные данные	Данные о принадлежности пациента к организации. Вводятся врачом
5	Параметры отчета	Задаются желаемые для просмотра критерии группировки результатов
6	Обработанные результаты тестирования	Предварительно обработанные числовые значения с их текстовыми эквивалентами
7	Визуализация результатов тестирования	Представление выходных параметров в виде диаграмм
8	Табличное представление результатов	Представление выходных параметров в табличном виде
9	Числовые результаты тестирования	Представление отчёта в оперативную память для экспорта в MS Excel

2.4.2 Информационные объекты предметной области

Объект "Пациент". В базе данных необходимо хранить информацию о пациентах, поступающую из формы регистрации и необходимую для прохождения теста:

- идентификатор пациента;

- фамилия;

- имя;

- отчество;

- пол;

- дата рождения.

Объект "Организации". В базе данных необходимо хранить информацию об организациях, к которым относятся пациенты, проходящие тестирование:

- идентификатор организации;

- идентификатор родителя;

- уровень иерархии;

- наименование.

При этом необходимо учесть, что организация может состоять из подразделений, подразделения из отделов и т.д. Другими словами, необходимо принять во внимание иерархическую структуру организации.

Объект "Тесты". В базе данных необходимо хранить информацию о тестах, предлагаемых для определения ПФС:

- идентификатор теста;

- название теста.

Объект "Результаты тестов". В базе данных необходимо хранить информацию о результатах тестирования:

- идентификатор результата;

- идентификатор теста;

- идентификатор даты;

- идентификатор пациента.

Объект "Дата проведения теста". В базе данных необходимо хранить даты проведения тестирования:

- идентификатор даты;

- дата.

Объект "Заключение". Необходимо поставить числовым результатам тестов в соответствие текстовые заключения, основанные на выбранных методиках тестирования:

- Идентификатор заключения;

- Заключение.

Объект "Данные, полученные в ходе тестирования". В базе данных необходимо хранить числовые значения, полученные в ходе тестирования:

- Идентификатор результата;

- Идентификатор заключения;

- Значение.

2.4.3 Описание сущностей

Сущность - любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие "тип сущности" относится к набору однородных предметов, событий, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе [8].

Таблица 2.5 - Описание сущностей

Номер п/п	Полное наименование сущности	Сокращенное наименование сущности	Определение смысла сущности
1	Пациент	Patient	Информация о пациентах, проходящих тестирование
2	Пациенты в организациях	Patients_organisation	Информация о принадлежности пациентов к организациям
3	Организации	Organization	Информация об организациях и их структуре
4	Результаты тестов	Results	Информация о результатах теста
5	Дата проведения теста	Dates	Информация о дате проведения теста
6	Тесты	Tests	Информация о имеющихся тестах
7	Заключения в тестах	test_concl	Информация о соответствии заключений определенным тестам
8	Заключения	Conclusion	Информация, необходимая для формирования заключения по результатам прохождения теста
9	Данные, полученные в ходе тестирования	Data	Конкретные числовые значения (время выполнения, количество ошибок)

2.4.4 Описание доменов

Доменом является множество допустимых значений атрибута. В проектируемой базе данных предполагается использование следующих доменов (табл. 2.6).

Таблица 2.6. Описание доменов

Шифр	Наименование	Определение	Шаблон	Пример
1	2	3	4	5
D1	Идентификатор	Целое число 12147483647		10
D2	Фамилия, Имя, Отчество, наименование организации, название теста, заключение	190 символов		Иванов
D3	Пол	1 символ		М
D4	Уровень иерархии	Целое число 1255		3
D5	Дата проведения теста, дата рождения	Дата от 01.01.1900	ДД.ММ.ГГГГ	13.02.1990
D6	Числовые значения результатов теста	С плавающей точкой, 13.4e38

2.4.5 Описание атрибутов

Атрибутом называется именованная характеристика сущности. Его наименование является уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей [8].

Описание атрибутов проектируемой базы данных приведено в табл. 2.7.

Таблица 2.7 - Описание атрибутов

№ п/п	Наименование сущности	№ п/п	Полное наименование атрибута	Сокращенное название атрибута	Определенность	Шифр домена
1	Пациент	1.1	Идентификатор пациента	id_pat	1	D1
		1.2	Фамилия	last_name	0	D2
		1.3	Имя	first_name	1	D2
		1.4	Отчество	father_name	0	D2
		1.5	Пол	gender	1	D3
		1.6	Дата рождения	Birth	1	D5
2	Пациенты в организациях	2.1	Идентификатор пациента	id_pat	1	D1
		2.2	Идентификатор организации	Id	1	D1
3	Организации	3.1	Идентификатор организации	Id	1	D1
		3.2	Идентификатор родителя	id_parent	1	D1
		3.3	Уровень иерархии	Level	1	D4
		3.4	Наименование	Title	1	D2
4	Результаты тестов	4.1	Идентификатор результата	id_result	1	D1
		4.2	Идентификатор теста	id_test	1	D1
		4.3	Идентификатор даты	id_date	1	D1
		4.4	Идентификатор пациента	id_pat	1	D1
5	Дата проведения теста	5.1	Идентификатор даты	id_date	1	D1
		5.2	Дата проведения теста	Date	1	D5
6	Тесты	6.1	Идентификатор теста	id_test	1	D1
		6.2	Наименование теста	Name	1	D2
7	Заключения в тестах	7.1	Идентификатор теста	id_test	1	D1
		7.2	Идентификатор заключения	id_concl	1	D1
8	Заключения	8.1	Идентификатор заключения	id_concl	1	D1
		8.2	Наименование заключения	Name	1	D2
9	Данные, полученные в ходе тестирования	9.1	Идентификатор результата	id_result	1	D1
		9.2	Идентификатор заключения	id_concl	1	D1
		9.3	Значение 1	result_1	0	D6
		9.4	Значение 2	result_2	0	D6
		9.5	Значение 3	result_3	0	D6
		9.6	Значение 4	result_4	0	D6
		9.7	Значение 5	result_5	0	D6
		9.8	Значение 6	result_6	0	D6
		9.9	Значение 7	result_7	0	D6
		9.10	Значение 8	result_8	0	D6

2.5 Концептуальное проектирование

Концептуальное проектирование имеет целью создания обобщенной точки зрения на информационную систему всех категорий пользователей.

Концептуальная модель информационной системы понимается как формализованное описание элементов данных, их семантических связей и организационной структуры с указанием ограничений целостности и согласованности данных, а также соответствующих алгоритмов контроля. Кроме того, концептуальная модель должна быть ясной, однозначно и просто понимаемой, легко трансформируемой при изменении требований или появлении новых приложений [11].

2.5.1 Определение исходных отношений

Связь между отношениями "Пациент" и "Организации" - "многие к одному". Сформировано три отношения - по одному на каждую сущность и одно отношение связи:

- "Пациент" (Идентификатор пациента, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения);

- "Организации" (Идентификатор организации, Идентификатор родителя, Уровень иерархии, Название);

- "Пациенты-Организации" (Идентификатор пациента, Идентификатор организации).

Связь между отношениями "Тесты" и "Заключения" - "один ко многим", поэтому сформировано три отношения - по одному на каждую сущность и одно отношение связи:

- "Тесты" (Идентификатор теста, Наименование теста);

- "Заключения" (Идентификатор заключения, Наименование заключения);

- "Тесты-Заключения" (Идентификатор теста, Идентификатор заключения).

Связь между отношениями "Пациент", "Дата проведения теста", "Данные результатов теста" и "Тесты" - "один к одному", поэтому сформировано пять отношений - по одному на каждую сущность и одно отношение связи:

- "Пациент" (Идентификатор пациента, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения);

- "Тесты" (Идентификатор теста, Наименование теста);

- "Дата тестирования" (Идентификатор даты, Дата);

- "Данные результатов теста" (Идентификатор результата, Значение);

- "Результаты теста" (Идентификатор пациента, Идентификатор теста, Идентификатор даты, Идентификатор результата).

Также ключевой атрибут "Идентификатор заключения" отношения "Заключения" включен в качестве неключевого атрибута в отношение "Данные результатов теста".

2.5.2 Описание функциональных зависимостей

Определим все имеющиеся функциональные зависимости. Полные функциональные зависимости отношения "Пациент":

- Идентификатор пациента> Фамилия;

- Идентификатор пациента > Имя;

- Идентификатор пациента > Отчество;

- Идентификатор пациента > Пол;

- Идентификатор пациента > Дата рождения.

Полные функциональные зависимости отношения "Организации":

- Идентификатор организации > Название организации;

- Идентификатор организации > Принадлежность.

Полные функциональные зависимости отношения "Тесты":

- Идентификатор теста > Название теста;

Полные функциональные зависимости отношения "Дата тестирвания":

- Идентификатор даты > Дата;

Полные функциональные зависимости отношения "Заключения":

- Идентификатор заключения > Заключение;

2.5.3 Нормализация отношений

Нормальная форма - свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, которая потенциально может привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.

Процесс преобразования отношений базы данных к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией. Нормализация предназначена для приведения структуры БД к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность, и не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение физического объёма базы данных [11].

Для проектирования базы данных было использовано CASE-средство Erwin, которое сочетает графический интерфейс Windows, инструменты для построения ER-диаграмм, редакторы для создания логического и физического описания модели данных и прозрачную поддержку ведущих реляционных СУБД.

ERwin не привязан к технологии какой-либо конкретной фирмы, поставляющей СУБД или средства разработки. Он поддерживает различные серверы баз данных и настольные СУБД, а также может обращаться к базе данных через интерфейс ODBC.

Построенная модель данных была проверена в Erwin Validator на наличие ошибок. В Erwin Validator есть средство ERWin Examiner. С помощью него можно анализировать структуру баз данных с целью выявления недочетов и ошибок проектирования. Ошибки подразделяют на 4 категории:

- ошибки проектирования доменов;

- ошибки индексов и ограничений;

- ошибки нормализации (приведения к 3НФ);

- ошибки связей;

В результате проведения анализа базы данных ошибок нормализации не выявлено, следовательно полученные отношения находятся в третьей нормальной форме.

2.5.4 Концептуальная модель данных

Логическую связь полученных отношений поясняет концептуальная модель базы данных, изображенная на рис. 2.3.



Рисунок 2.3 - Концептуальная модель данных

2.5.5 Концептуальная модель транзакций

Транзакция - действие или серия действий, выполняемых пользователем или прикладной программой как единое целое. Транзакции осуществляют доступ к содержимому базы данных или его изменение. Транзакция автоматически начинается с выполнения пользователем и программой первой инструкции SQL [8].

Формальное описание (алгоритмы) запросов представляют собой концептуальную модель транзакций. Часть данных алгоритмов приведена ниже.

- Формирование списка результатов тестирования по группе.

 (2.1)

- Формирование списка результатов тестирования по группе с группировкой по дате тестирования.

(2.2)

- Получение полной информации о пациентах.

(2.3)

- Формирование списка результатов тестирования по группе для выбранного теста, с группировкой по полу и/или возрасту.

(2.4)

2.5.6 Разработка алгоритмов контроля целостности и согласованности базы данных

Для обеспечения целостности и согласованности реализованы следующие методы:

- Задание типов данных, позволяющее избежать ввода значений неверного типа. Например, при определении даты рождения задание символа, приведет к возникновению сообщения об ошибке;

- Задание шаблонов ввода, позволяет задать вид информации. При несоответствии вида, вводимой информации, заданной маске, формируется сообщение об ошибке.

- Организация ссылочной целостности, позволяет организовать необходимую логическую связь таблиц. При этом поля, по которым устанавливается связь, должны иметь одинаковый тип. Ссылочная целостность позволяет вводить в поле таблицы только те значения, которые содержатся в соответствующем поле связанной с ней таблицы. Например, пациент не может пройти тест, который не содержится в списке предлагаемых тестов. Также ссылочная целостность позволяет при удалении или изменении записей в родительских таблицах, удалять или изменять записи и в дочерних таблицах соответственно.

- При вводе значений в поле одной таблицы из списка значений поля другой таблицы используется не ручной ввод с клавиатуры, а выбор значений из выпадающего списка, связанного с соответствующими полями таблиц. Например, при заполнении таблицы, содержащей сведения о пациентах для указания организации используется связь с таблицей "Организации", из которой выбираются значения идентификатора организации.

- При вводе значений, которые должны входить в заранее определенный перечень (например, пол - мужской или женский) используется не ручной ввод этих значений их с клавиатуры, а выбор из выпадающего списка.

- При удалении записей запрашивается подтверждение, что исключает непреднамеренное удаление информации из базы данных.

2.6 Логическое проектирование

Логическое проектирование состоит из двух взаимосвязанных процессов: проектирования логической модели БД (переформулирование концептуальной модели в терминах конкретной СУБД) и проектирование программ обработки данных. В результате этого этапа разрабатывается логическая схема данных и структурированное описание обрабатывающих программ в терминах языковых средств конкретной системы [11].

2.6.1 Логическая модель данных

Логическая модель данных представляет собой описание инфологической модели данных в терминах конкретной СУБД. Для реализации базы данных выбрана СУБД MySQL. Преобразуем концептуальную модель в логическую, задав типы данных этой СУБД (рис. 2.4)



Рисунок 2.4 - Логическая модель данных

2.7 Физическое проектирование

Хранимая процедура - объект базы данных, представляющий собой набор SQL-инструкций, который компилируется один раз и хранится на сервере. Хранимые процедуры позволяют повысить производительность, расширяют возможности программирования и поддерживают функции безопасности данных. Вместо хранения часто используемого запроса, клиенты могут ссылаться на соответствующую хранимую процедуру. При вызове хранимой процедуры её содержимое сразу же обрабатывается сервером [11].

В большинстве СУБД при первом запуске хранимой процедуры она компилируется (выполняется синтаксический анализ и генерируется план доступа к данным). В дальнейшем её обработка осуществляется быстрее.

Для получения необходимой информации, а также желаемой ее группировки были разработаны следующие хранимые процедуры (табл. 2.8).

Таблица 2.8 - Хранимые процедуры

№	Наименование хранимой процедуры	Назначение
1	test_vuz	Получение результатов тестирования по ВУЗу для выбранного теста
2	test_inst	Получение результатов тестирования по институту для выбранного теста
3	test_group	Получение результатов тестирования по группе для выбранного теста
4	date_ test_vuz	Получение результатов тестирования по ВУЗу для выбранного теста с группировкой по дате тестирования
5	date_ test_inst	Получение результатов тестирования по институту для выбранного теста с группировкой по дате тестирования
6	date_ test_group	Получение результатов тестирования по группе для выбранного теста с группировкой по дате тестирования
7	info_patient	Получение полной информации о пациентах
8	sGender_Birth	Получение результатов тестирования по группе для выбранного теста с группировкой по полу и/или возрасту

Подобные документы

• Разработка проекта информационной системы "Компьютерный сервис"

  Анализ предпроектного обследования предметной области "Компьютерного сервиса". Особенность разработки функциональная модель IDEF0 для графического представления описания информационной системы. Построение модели данных для проектируемой системы.
  
  контрольная работа [751,8 K], добавлен 12.01.2023
  

• Клиент-серверная система

  Обзор стандарта IEEE 802.15.4. Упрощенная модель OSI. Беспроводные сенсорные сети. Взаимодействие сетевых протоколов. Серверное приложение, отправка теста, получение результатов, клиентское приложение. MAC слой, механизм адресации, точки доступа.
  
  курсовая работа [334,6 K], добавлен 31.05.2016
  

• Разработка информационной системы "Система обслуживания банкоматов"

  Создание приложения в программе Rational Rose для удобного функционирования системы обслуживания банкоматов. Методы создания баз данных в программе и разработки диаграмм: последовательности, действий и состояния. Составление инструкции для пользователя.
  
  курсовая работа [271,2 K], добавлен 15.02.2011
  

• Информационная система учета об оплате учащихся

  Особенности создания базы данных. Характеристика программного и технического обеспечений. Анализ создания информационной системы по оплате студентов за обучение. Состав Borland Delphi 7: компилятор, генератор отчетов, библиотека визуальных компонент.
  
  курсовая работа [641,2 K], добавлен 29.02.2012
  

• Разработка базы данных информационной системы "Ресторан"

  Разработка информационной системы ресторана, определение ее границ для реализации базы данных. Перечень запросов, отчетов и операций по вводу информации в информационной системе "Ресторан". Проектирование базы данных, выбор средств ее реализации.
  
  курсовая работа [7,6 M], добавлен 27.04.2011
  

• Проектирование базы данных "Поликлиника"

  Разработка информационной базы данных "Поликлиника" с возможностью просмотра, редактирования, добавления сведений и получения результатов запросов. Создание механизмов управления данными при помощи триггеров. Проектирование пользовательского приложения.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 21.06.2011
  

• Проектирование программного обеспечения для оценки психофизиологического состояния человека

  Описание среды разработки Microsoft Visual Studio. Поддерживаемые технологии и языки программирования. Возможности и особенности компьютеризированного тестирования человека. Проектирование программного обеспечения с использованием объектного подхода.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 09.02.2013
  

• Информационные системы

  Основы проектирования реляционных баз данных. Схема взаимосвязей моделей и представлений сложной системы в процессе объектно-ориентированного анализа. Примеры графического изображения конкретных классов. Представление об информационной модели данных.
  
  презентация [1,6 M], добавлен 14.10.2013
  

• Разработка базы данных "Такси"

  Разработка автоматизированной информационной системы предприятия на основе баз данных, которая обеспечивает качественный контроль данных, автоматизацию документооборота, быстрое составление отчетов. Создание форм, отчетов и макросов, меню базы данных.
  
  курсовая работа [4,8 M], добавлен 20.05.2014
  

• Информационные базы и банки данных, их особенности

  Процессы обработки информации. Эффективность автоматизированной информационной системы. Система управления базой данных. Локальная и распределенная система банков и баз данных. Этапы проектирования базы данных. Различие уровней представления данных.
  
  контрольная работа [75,7 K], добавлен 07.07.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам