а) минимальная избыточность данных. Избыточные данные нежелательны тем, что они занимают некоторый объём памяти, дублируя уже имеющиеся данные. Целью организации базы данных должно быть уничтожение избыточных данных там, где это выгодно, и контроль за теми противоречиями, которые вызываются наличием избыточных данных;

б) возможности поиска. Пользователь базы данных может обращаться к ней с самыми различными вопросами по поводу хранимых данных. В большинстве современных коммерческих приложений типы запросов предопределены, и физическая организация данных разрабатывается для наилучшей их обработки. Возросшие требования к системам заключаются в обеспечении обработки таких запросов или формирования таких ответов, которые заранее не запланированы;

в) целостность базы данных. Если база данных содержит данные, используемые многими пользователями, очень важно, чтобы элементы данных и связи между ними не разрушались;

г) простота использования. Средства, которые используются для представления общего логического описания данных, должны быть простыми и интуитивно понятными. Интерфейс программного обеспечения должен быть ориентирован на конечного пользователя и учитывать возможность того, что пользователь не имеет необходимых знаний по работе с базами данных.

В данной задаче будем использовать реляционную базу данных.

Реляционная база данных - это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц. Реляционные базы данных имеют следующие признаки:

а) каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя;

б) строки имеют фиксированное число полей (столбцов) и значений (множественные поля и повторяющиеся группы недопустимы). Иначе говоря, в каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца всегда имеется в точности одно значение или ничего;

в) строки таблицы обязательно отличаются друг от друга хотя бы единственным значением, что позволяет однозначно идентифицировать любую строку такой таблицы;

г) столбцам таблицы однозначно присваиваются имена, и в каждом из них размещаются однородные значения данных (даты, фамилии, целые числа или денежные суммы);

д) полное информационное содержание базы данных представляется в виде явных значений данных, и такой метод представления является единственным. В частности, не существует каких-либо специальных "связей" или указателей, соединяющих одну таблицу с другой.

е) при выполнении операций с таблицей ее строки и столбцы можно обрабатывать в любом порядке безотносительно к их информационному содержанию. Этому способствует наличие имен таблиц и их столбцов, а также возможность выделения любой их строки или любого набора строк с указанными признаками.

В решаемой задаче необходимо спроектировать базу данных, которая является составной частью всей системы.

Первым этапом проектирования логической структуры является определение сущностей и атрибутов. БД будет содержать информацию об сильнодействующих ядовитых отравляющих веществах, характере их разлива и распространения облака при ЧС, видах химически-опасных объектов, ряд коэффициентов для расчёта последствий, типы местности, средства защиты и возможные жертвы среди населения.

Перечислим атрибуты таблицы «СДЯВ», таблица 1.9

Таблица 1.9

Атрибуты сущности «СДЯВ»

Атрибут	Описание
NAME	Название хим. вещества
SUBSTANSE_ID	Первичный ключ таблицы
KOEFFICIENT	Переводной коэффициент для определения глубины распространения облака загрязненного воздуха
SVOYSTVA	Основные свойства
VZR_POZH_OPASNOST	Взрыво- и пожароопасность
OPASNOST_DLYA_CHEL	Опасность для человека
SREDSTVA_ZASHCHITY	Средства защиты
OBEZZARAZHIVANIE	Дегазация
PERVAYA_POMOSHCH	Мероприятия первой помощи
PRIMECHANIE	Примечания

СДЯВ в своём наборе характеристик содержат время испарения, зависящее от ряда факторов (температура воздуха, скорость ветра и т.д.) Данная информация хранится в таблице «Время испарения» (Таблица 1.10)

Таблица 1.10

Атрибуты сущности «Время испарения СДЯВ»

Атрибут	Описание
SUBSTANSE_ID	Идентификатор СДЯВ
HARAKTER_ID	Идентификатор характера разлива
NOMER	Идентификатор записи
SKOROST_VETRA	Скорость ветра, м/с
TEMPERATURA	Температура воздуха, С
VREMYA_ISPARENIA	Время испарения (срок действия источника загрязнения) для СДЯВ, часов
VISOTA	Высота обвала, м

Атрибут «HARAKTER_ID» - внешний ключ на таблицу видов разлива. Важной информацией в системе является глубина распространения облака СДЯВ. Эти данные хранятся в таблице «Глубина распространения облака». Атрибуты этой таблицы описаны в таблице 1.11. В данной таблице есть атрибут SVSP_ID. Это внешний ключ на таблицу «Коэффициент СВСВ», в которой хранятся значения коэффициентов, соответствующих определённому состоянию вертикальной стойкости воздуха (изотермия, конвекция, инверсия).

Таблица 1.11

Атрибуты сущности «Глубина распространения облака»

Атрибут	Описание
SUBSTANSE_ID	Идентификатор СДЯВ
SVSP_ID	Идентификатор степени вертикальной стойкости воздуха (СВСВ)
KOLICHESTVO	Количество
SKOROST_VETRA	Скорость ветра, м/с
GLUBINA	Глубина распространения облака, км
GLUBINA_RASPR_ID	Идентификатор глубины распространения облака
TEMPERATURA	Температура

Также БД содержит таблицы: «Характер разлива», «Тип химически опасного объекта», «Критерии классификации административно-территориальных единиц», «Коэффициент уменьшения глубины распространения», и другие.

Логическая структура блока представлена на рис. 1.5. Соответствующая ей физическая структура блока «Прогнозирование последствий разлива СДЯВ» БД представлена на рис. 1.6.

Рисунок 1.5 - Логическая структура

Рисунок 1.6 - Физическая структура БД

1.7 Выбор языковых средств взаимодействия пользователя и подсистемы

В последнее время методы организации интерфейса в системе «человек-компьютер» получили значительное развитие и приобрели более-менее определенную логическую завершенность. Однако и в настоящее время проблема интерфейса остается по-прежнему объектом интенсивного научного исследования и инженерных разработок.

Общение между пользователем и системой заключается в том, что он задает вопросы, которые воспринимаются системой, и получает от нее ответы, которые ему понятны. Так как в данном случае пользователями являются люди, то возникает проблема обучения пользователя формальному языку вопросов, что делает систему неудобной в эксплуатации. В простейших случаях, когда язык вопросов очень беден, эта трудность не так велика, но в сложных системах она может оказаться непреодолимой, поэтому возникает проблема общения с системой на естественном языке.

Нужно отметить, что наиболее трудна «проблема вопросов». Ответы системы могут быть выданы на формальном языке, который является подмножеством естественного языка и понятен для человека. Значительно труднее добиться того, чтобы система «понимала» вопросы, заданные на естественном языке. Было осуществлено несколько попыток для решения данной проблемы, однако все они не привели к однозначному окончательному решению.

Впоследствии были разработаны процедуры перевода с естественного языка на входной информационный и с выходного на формализированный естественный. Однако если пользователю предоставлена возможность обращаться к системе на естественном языке, то как бы ни был близок язык вопросов к естественному языку, всегда возможна такая формулировка вопроса пользователем, которая не может быть воспринята системой. В связи с этим часто предусматривают диалог между пользователем и системой, в процессе которого пользователь имеет возможность уточнить вопрос.

Как и в общении между людьми, диалог с компьютером должен удовлетворять определенным правилам. Разработка диалога состоит в приведении этих правил в соответствие с психологическими потребностями и представлениями человека.

На сегодняшний день все большую популярность приобретает организация диалога на базе экранных форм.

Основное свойство организации диалога на базе экранных форм: на экран сразу высвечивается несколько форм различных форматов, иногда требуется жесткое движение по окнам. Данная структура предполагает независимость следующих ответов от предыдущих. Эта структура удобна при решении экономических или коммерческих задач. По форме ведения диалога - это диалог, управляемый компьютером. По количеству ответов - несколько. К достоинствам данной структуры можно отнести:

а) жесткие стандарты, форматы данных и контроль;

б) высокое быстродействие.

Разрабатывая структуру диалога необходимо руководствоваться пятью основными критериями качества любого диалога:

а) естественности;

б) последовательности;

в) краткости;

г) поддержки пользователя;

д) гибкости.

При разработке данной системы диалог имеет оконный интерфейс. Такой способ общения особенно удобен для начинающих и непрофессиональных пользователей. Интерфейс в форме окна (где окном называется ограниченная рамкой поверхность экрана) облегчает взаимодействие пользователя с компьютером, поскольку снимает с него необходимость заранее изучать язык общения с системой. На каждом шаге диалога представлены все возможные на данный момент команды в виде набора пунктов меню, из которых пользователь должен выбрать нужный.

Окно является основным инструментом задачи построения интерфейса разрабатываемой системы.

1.8 Выбор и обоснование технического обеспечения системы

1.8.1 Оценка требований к ЭВМ

Проанализируем состав программного обеспечения и требования к нему для того, чтобы выбрать минимальные требования для работы системы. СУБД Oracle 8.1.6 i, которое является сервером и обеспечивает хранение БД и ее объектов, требует минимальные требования: частота процессора 500 мГц, объём оперативной памяти 128 Мб, объём дискового пространства на НЖМД 800 Мб. Клиентское windows-приложение требует для нормальной работы частоту процессора 133 МГц, объём оперативной памяти 16 Мб, также требуется наличие сетевого интерфейса для взаимодействия с ЭВМ- сервером, для чего необходимо установить сетевую карту.

1.8.2 Выбор периферийных устройств

Для ввода, обработки и выдачи информации необходимы следующие периферийные технические устройства:

а) устройство ввода алфавитно-цифровой информации;

б) графический дисплей для отображения информации;

в) внешняя память для хранения БД и установки ПО.

Для ввода алфавитно-цифровой информации используется стандартная клавиатура. Для реализации диалога с помощью меню предусматривается манипулятор «мышь».

Для визуализации изображения требуемого качества необходимо использование растрового дисплея с поддержкой не менее шестнадцати цветов и разрешающей способностью 800х600. Такое качество обеспечивается дисплеем и адаптером SVGA.

Устройства внешней памяти представляются в виде накопителей на гибких и жестких магнитных дисках.

НЖМД предназначен для хранения исходных текстов и запускаемых модулей ПО, а также базы данных разрабатываемого приложения. НГМД - для хранения резервных копий прикладного ПО.

Для расчета требуемой емкости жесткого диска суммируем объем памяти, необходимый для размещения программного и информационного обеспечения.

Для установки операционной системы Windows 2000 или Windows XP потребуется 1 Гб свободного места на жестком диске. Для СУБД Oracle 8i необходимо около 800 Мб на НЖМД.

При этом следует учесть, что необходимо иметь дополнительное свободное пространство для вводимой в базу информации. Таким образом, необходим жесткий диск емкостью не менее 2 Гб.

Для хранения исходных текстов и загрузочного модуля программы потребуется дискета емкостью 1,44 Мб.

1.9 Разработка программного обеспечения

1.9.1 Выбор средства управления базами данных

Наиболее популярными СУБД на сегодняшний день являются: Oracle 8.1.7, Ms SQL Server 2000, MS Access 2000, Borland Interbase 6.0 и MySQL. Рассмотрим их характеристики.

Исходя из круга решаемых ими задач, эти СУБД можно разделить на три направления. Первое -- это корпоративные СУБД -- Oracle и Ms SQL Server. Второе направление -- это СУБД, предназначенные для разработки под нужды малых предприятий и небольших компаний, -- Borland Interbase и MS Access. И третье направление предназначено для создания Web-сайтов с небольшими базами данных -- это MySQL и Borland Interbase.

Oracle 8.1.6 Enterprise Edition - это наиболее мощная из рассматриваемых СУБД. Oracle может работать на большинстве современных платформ: Windows NT/2000/XP, Linux, FreeBSD, NetBSD, UNIX, AIX, Nowell Netware 5 и других. А это, в свою очередь, позволяет разработчикам корпоративных систем выбирать наиболее удобную для себя платформу. Например, если организация предпочитает использовать операционные системы не от Microsoft для своих разработок, она легко может себе это позволить. Некоторые организации могут ориентироваться на решения на базе UNIX-систем, которые славятся своей надежностью и устойчивостью в качестве серверной платформы, при этом на клиентских компьютерах продолжая успешно использовать Windows.

Используя Oracle 8.1.6 в качестве СУБД, разработчики имеют возможность выбрать язык программирования, на котором будет реализован код серверной части. Традиционно, для этого используется PL/SQL -- язык, являющийся мощным расширением SQL ANSI'92. Но ни одна СУБД, сколь бы мощной она ни была не найдет признания у разработчиков, если у нее не будет удобных графических средств администрирования, разработки и отладки. Разумеется, Oracle не является исключением, так как поставляемое в его составе ПО полностью удовлетворяет этим требованиям. C его помощью можно легко производить как локальное, так и удаленное администрирование не только одного сервера, а группы серверов, разбросанных по всему миру. Для такого удаленного администрирования используется Enterprise Manager. В качестве основных средств разработки, поставляемых в составе дистрибутива можно рассматривать Designer/2000 и SQL*Plus. Кроме того, существует великое множество средств разработки под Oracle, созданных сторонними фирмами, например PL/SQL Developer, SQL Navigator, Toad.

Основные преимущества СУБД Oracle:

а) Поддержка баз данных очень большого объема (до 64Тб) ;

б) Поддержка многопроцессорности ;

в) Мощные средства разработки и администрирования ;

г) Поддержка 2-х языковых сред -- PL/SQL и Java ;

д) Кроссплатформенность;

е) Интеграция с Web;

Недостатки системы:

а) Высокие аппаратные требования (для Enterprise Edition)

б) Высокая цена

СУБД MS SQL Server 2000 Enterprise Edition получила очень широкое распространение, а связано это с тем набором удобств, который она предлагает администратору и разработчику, сохраняя при этом свои богатые возможности. Эта СУБД легко масштабируется, что позволяет использовать ее как в информационных системах для среднего бизнеса, так и для больших информационных системах.

Что же касается платформ, на которых он может работать, то выбор тут невелик. Это серверные редакции Windows NT/2000/XP -- для MS SQL Server 2000 Enterprise Edition, рабочие станции Windows NT/2000/XP -- для MS SQL Server 2000 Standard Edition и все редакции Windows 98/ME/NT/2000/XP -- для MS SQL Server 2000 Developer Edition.

Следует обратить особое внимание на основное средство разработки и администрирования, включенное в состав дистрибутива, это Enterprise Manager, который позволяет решать практически все задачи администрирования MS SQL Server и, кроме того, удобен для разработчика. Но главное преимущество данной СУБД, даже не в удобном визуальном инструментарии, входящем в состав дистрибутива, а в тесной интеграции ее с другими программными продуктами от Microsoft. MS SQL Server 2000 активно использует решения на базе СОМ технологии, в частности источники данных OLEDB, и, конечно же, ActiveX компоненты. Например, данная СУБД отлично интегрируется как с MS Exchange, так и с Microsoft Internet Information Server.

Кроме того, существенным преимуществом этой СУБД перед другими, является возможность экспорта и импорта в большинство распространенных форматов данных, что включает как клиент-серверные и файл-серверные, так и XML формат. В качестве источников и приемников данных там выступают драйвера OLEDB. А если драйвер OLEDB отсутствует, для нужного источника данных можно использовать драйвер OLEDB для ODBC, что позволяет производить импорт-экспорт практически в любой формат данных. И все это с помощью инструментария, входящего в состав дистрибутива. Эта возможность позволяет использовать MS SQL Server 2000 в качестве централизованного хранилища данных как в OLTP, так и в OLAP-системах.

К недостаткам данного программного продукта, можно, пожалуй, отнести только то, что он не работает на платформах, отличных от Windows.

Borland Interbase 6.0 - в этом программном продукте есть все, что требуется от СУБД предназначенной для нужд малого и среднего бизнеса. Он характеризуется низкими требованиями к аппаратуре, широким набором поддерживаемых платформ, довольно серьезным диалектом языка SQL, высоким быстродействием, и главное, начиная с версии 6.0, данная СУБД является бесплатной, что тоже существенно.

Требования к аппаратуре действительно минимальны: Pentium 100, 32MB RAM, объем дисковой памяти, необходимый для хранения базы данных, должен быть не менее 50 MB. Набор поддерживаемых платформ тоже заслуживает внимания: Windows 95/98/ME/NT/2000 и Linux-системы. Кроме того, существует его GNU-аналог (СУБД FireBird), который, кроме перечисленных выше, работает на платформах FreeBSD, NetBSD и SCO UNIX. Диалект языка SQL позволяет реализовать большинство пользовательских запросов, требующихся в небольших информационных системах, при этом, не сильно отнимая ресурсы компьютера, на котором установлена эта СУБД, а это значит, что для ее установки не требуется выделенный сервер, что весьма критично для небольших организаций. По быстродействию данная СУБД уступает разве что MySQL (и то при условии, что MySQL не будет использовать транзакции).

К сожалению, средство разработки и администрирования поставляемое в составе дистрибутива (имеется в виду Interbase Console) недостаточно удобно, но обладает необходимой функциональностью. Поэтому существуют более продвинутые средства разработки и администрирования, созданные сторонними разработчиками, такие как IB Expert 1.0.

Как существенное преимущество следует рассматривать и то, что такие популярные продукты от Borland, как Kylix, Delphi и C++ Builder поставляются с компонентами, позволяющими работать с данной СУБД, используя ее собственное API, что позволяет достичь очень высокого быстродействия.

Назначение MS Access 2000 - решение локальных офисных задач, характеризуемых ограниченным объемом данных, а также выдача отчетов по результатам работы. При этом отчеты могут быть представлены как в стандартном для офисных приложений виде, так и в формате HTML .

Что же представляет собой данный программный продукт? Большинство пользователей, а тем более разработчиков и системных администраторов, знают Access как компонент Microsoft Office, предназначенный для работы с базами данных. Многие ли знают о его возможностях достоинствах и недостатках? А между тем, это феноменальный программный продукт, реализованный по принципу «All in One». Он одновременно является и CASE-средством и средой разработки на двух языках программирования (Visual Basic и сильно усеченный диалект SQL) и очень мощным визуальным средством создания отчетности, ядром СУБД и средой времени исполнения. Таким образом, используя только MS Access 2000 можно производить полный цикл работ над проектом от проектирования до внедрения готовой программы. Только MS Access позволяет создавать программы, состоящие из одного файла, который содержит как текст программы, так и реляционную базу данных, имеющую сложную структуру. Он содержит в себе, реализованное средствами VBA клиентское приложение, содержащее необходимую логику и формирующее необходимые документы, как в электронном виде (экранные формы, Web-content), так и в печатном. Кроме того, MS Access 2000 легко интегрируется с другими решениями от Microsoft, такими как MS SQL Server 2000, MS IIS 5.0, MS Exchange 2000 и, разумеется, с другими программными продуктами из офисного пакета. Что же касается поддержки технологии COM, то тут Access на высоте, в этом он не уступает даже MS SQL Server 2000.

В связи с высокой степенью интеграции данного программного продукта с MS SQL Server 2000 некоторые компании разработчики активно используют для своих проектов связку: MS SQL Server 2000 (серверная часть) и MS Access 2000 (клиентская часть).

К недостаткам MS Access 2000 в качестве СУБД можно отнести ее крайнюю медлительность. Это самая медленная из рассматриваемых здесь СУБД. Еще более серьезный недостаток заключается в ограниченности объема обрабатываемых данных, не рекомендуется использовать эту СУБД для базы, которая может разрастись более чем до 100MB. Хотя MS Access и обладает весьма привлекательной возможностью выполнения полного цикла работ над проектом, но недостаточная отлаженность его компонентов снижают возможности широкого применения, особенно в проектах, которые, как можно ожидать, будут расширяться в дальнейшем.

MySQL на сегодняшний день получила очень широкое распространение в качестве средства работы с базами данных во всемирной паутине Web. Это связано с тем, что она совершенно не требовательна к ресурсам сервера, на котором выполняется, очень быстрая (долгое время была самой быстрой реляционной СУБД, так как не поддерживала транзакций) и, что немаловажно, -- она бесплатная, т.е. распространяется по лицензии GNU GPL.

Набор поддерживаемых платформ предоставляет большую свободу выбора: Windows 95/98/ME/NT/2000, Linux, FreeBSD, NetBSD, UNIX, AIX и, завоевывающая популярность у пользователей Macintosh, Mac OS X.

Возможностями MySQL, увы, не балует, так как все что она поддерживает это SQL ANSI'92, да и поддержка транзакций в нем появилась совсем недавно. Что касается средств администрирования, и разработки под эту СУБД то в составе дистрибутива их нет совсем, зато существуют реализации от независимых разработчиков.

Рассмотренные здесь СУБД имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому для того, чтобы определиться с выбором, следует четко представлять себе, для каких целей она будет применяться, а так же учесть знание СУБД разработчиками дипломной работы. В нашем случае наилучшим решением будет Oracle 8i потому что разрабатываемая подсистема входит в состав ИАС, которая базируется на данной СУБД.

1.9.2 Выбор визуальной среды программирования

Для разработки СУБД будет использоваться среда программирования Borland Delphi 6.0. Выбор именно этой среды не случаен, поскольку Delphi - это комбинация нескольких важнейших технологий, таких, как высокопроизводительный компилятор в машинный код, объектно-ориентированная модель компонент, визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов, а также обширные средства для построения баз данных с поддержкой языка запросов в базах данных SQL. Delphi 6.0 позволяет использовать библиотеку визуальных компонент для быстрого создания надежных приложений, которые легко расширяются до приложений с архитектурой клиент/сервер, выгодно отличается интуитивно понятным интерфейсом, большим количеством возможностей и достаточно проста в обращении.

Если попытаться оценить процент систем, которые так или иначе требуют обработки структурированной информации (как для внутри корпоративного использования, так и для коммерческого или иного распространения), то окажется, что цифра 60-70% может представлять лишь нижнюю границу. Важным свойством средств обеспечения доступа к базам данных является их масштабируемость, то есть возможность не только количественного, но и качественного роста системы. Например, обеспечение перехода от локальных, в том числе, файл-серверных данных, к архитектуре клиент-сервер или тем более к многоуровневой N-tier схеме.

Delphi 6 полностью компилирует программу в машинный код, понятный компьютеру. VB выполняет эту функцию только наполовину, транслируя команды BASIC в промежуточный язык, называемый p-кодом. При запуске таких программ VB интерпретирует p-код в реальные машинные команды. Delphi 5 сразу же переходит непосредственно на уровень машинного кода, что дает огромное преимущество в скорости .

Delphi 6 искусно справляется с проблемой обнаружения ошибок благодаря реализации концепции исключительных ситуаций. Вместо того чтобы работать в состоянии постоянного напряжения и сомнения, не приведет ли следующий ваш шаг к сбою, потенциальное выявление которого требует соответствующего тестирования, Delphi 6 позволяет писать программу, исходя из успешного выполнения всех ее операторов. В случае возникновения отказа Delphi 6 вызывает исключительную ситуацию, которая перехватывается одним-единственным обработчиком исключительных ситуаций. Такой подход позволяет программе достойно справиться с ошибкой.

Таким образом, Delphi 6, как среда программирования, сочетает в себе наиболее удачные и необходимые возможности, которые и обусловили ее выбор при работе над проектом.

1.9.3 Оценка необходимого программного обеспечения для функционирования системы

Для функционирования подсистемы необходимы установленная ОС Windows NT, Windows 2000 или Windows XP, а также СУБД Oracle 8i, 9i или 11i.

1.9.4 Описание алгоритма решения задачи

Алгоритм решения задачи приведен в приложении А на рисунке 6.

Рассмотрим алгоритм решения задачи. На первом шаге создаётся и открывается форма заставки. Заставка будет активна, пока производится инициализация объектов, создание остальных форм и соединение с БД. Далее производится инициализация объекта Application, который представляет собой приложение в целом, а также создаются все формы программы.

В процессе создания формы входа в систему запускается событие OnActivate формы и происходит следующее:

а) устанавливается связь с БД;

б) загружаются данные в списки опасных химических веществ, типов местности, выбора административно-территориальной единицы.

После инициализации вызывается метод Run объекта Application, который запускает системный цикл обработки сообщений Windows. Далее работа приложения будет зависеть от действий пользователей.

Главная форма приложения представляет собой окно с полями ввода и списками выбора всей необходимой информации (рис. 9.1).

Рисунок 1.7 - Главное окно программы

Для удобства выбора административно-территориальной единицы существует возможность поиска с критериями: типа АТЕ и название. После поиска название автоматически выбирается из списка и такие параметры этой АТЕ как площадь, население автоматически принимают хранящиеся в базе значения.

После ввода всех данных и нажатия кнопки «Расчёт» выполняется обработчик события нажатия кнопки процедура OnClick, в котором участвуют процедуры Oracle для поиска необходимой в расчёте информации из базы данных. Расчёт ведётся для выбранного типа прогнозирования. Далее выводится окно результатов (рис. 1.8). Из этого диалогового окна при нажатии кнопки «Так» результаты прогнозирования импортируются в MS Word в виде, представленном ниже.

Рисунок 1.8 - Окно результатов прогнозирования

При нажатии кнопки «Результати на карті» на экране отображается форма с графическим отображением последствий выброса СДЯВ (рис.1.9). На карте отображается населённый пункт с ЗВХЗ и ПЗХЗ с возможностью масштабирования и перемещения по карте.

Рисунок 1.9 - Визуализация зоны поражения



1.10 Оценка надежности функционирования программного средства

Надежность программного продукта представляет собой способность безотказной работы программного средства в течении определенного момента времени или может быть определена как свойство программы, которое выражается в выполнении заданных функций в заданных условиях работы и на заданной ПЭВМ. Программное приложение может содержать скрытые ошибки, обуславливающие снижение надежности вычислительного процесса даже в случае безотказной работы. Отказ программного приложения обусловлен несоответствием ПО поставленным задачам.

Несоответствие по первой причине встречается в первую очередь в сложных программных системах, где определенные ошибки программиста трудно обозримы и могут оставаться нераскрытыми.

Несоответствие по второй причине возникает в первую очередь потому, что при составлении спецификации многие факторы, влияющие на работу системы, неизвестны. Они выясняются только постепенно в ходе эксплуатации программы.

Характерной особенностью ошибок, которые могут вызывать отказы программ подсистемы, является скрытость ошибок - это означает, что скрытая ошибка проявляется только при отдельных редких комбинациях из огромного количества возможных комбинаций исходных данных и поэтому обнаруживаются не сразу, а только в ходе длительной ее эксплуатации.

Ошибки, проявляющиеся при любых исходных данных не опасны, поскольку обнаруживаются сразу при первых прогонах программы. Скрытые же ошибки могут значительно снизить достоверность выдаваемой пользователем информации в виде редкости их появления и трудности обнаружения.

В настоящее время разработано несколько десятков моделей для оценки числовых показателей надежности ПО, базирующихся на различных теоретических предпосылках. По методической основе эти модели относятся к вероятностным, эмпирическим и статическим.

Наиболее простыми моделями для оценки надежности являются эмпирические модели, основанные на анализе накопленной информации о функционировании ранее разработанных программ. Так, приводятся данные, что к началу системного тестирования программного средства на каждые 1000 операторов приходится 10 ошибок. Уровень надежности программного средства считается приемлемым для начала эксплуатации, если тому же объему операторов соответствует одна ошибка, то есть:

(1.4)

где - число ошибок в программе;

- число операндов в программе.

Модель Холстеда оценивает количество ошибок в программе после окончания ее разработки по формуле:

, (1.5)

где - коэффициент пропорциональности;

- число операторов и операндов в программном средстве соответственно.

Предложено выражение, связывающее общее число дефектов в программе с характеристиками ее объема в операторах и сложность СОМР, являющейся функцией количества внутренних и внешних связей программных факторов:

(1.6)

Уровень дефектности программного средства связан с интенсивностью потока программных отказов у конкретного пользователя зависимостью:

(1.7)

где - количество операторов в программном средстве, что принципе позволяет оценивать надежность программного средства с помощью эмпирических моделей для прогнозирования состояния ПО на стадиях его разработки или модернизации.

Рассчитаем число ошибок, возникающих до начала эксплуатации программы, разработанной в дипломной работе, по формулам, представленным выше.

В качестве численных значений норм для выбранных показателей надежности устанавливаются следующие значения:

коэффициент пропорциональности для модели Холстеда:

Для формулы (1.4) число ошибок не должно быть больше единицы на каждую тысячу операторов.

Произведем расчеты, которые показали бы, является ли число ошибок допустимым для программы, разработанной в дипломной работе.

Для этого предварительно подсчитаем число операторов и операндов, содержащихся в программе. Мы определили, что число операторов ,а число операндов .

Осуществим расчет числа ошибок в программе по формуле (1.4):



Исходя из полученного результата, можно сделать вывод: так как число ошибок не превышает 1, то для данного числа ошибок уровень надежности ПС является приемлемым.

Рассчитаем число ошибок в программе по методу Холстеда. Следует учитывать, что число ошибок не должно превышать 21.

, тогда

Исходя из полученного результата, можно сделать вывод, что в программе содержится допустимое количество ошибок (не превышает 21).

На основании приведенных выше расчетов, а также допустимых показателей норм надежности ПС, можно сделать вывод, что программа, представленная в дипломной работе, является работающим ПС и что уровень надежности является приемлемым для того, чтобы приступить к эксплуатации разработанного в дипломной работе программного средства.

1.11 Обоснование средств защиты информации от возможных неисправностей и несанкционированного доступа

1.11.1 Защита информации от возможных неисправностей

При использовании каких-либо программных средств всегда необходимо защищать данные от возможных неисправностей: от аварии системы в результате перебоев с электропитанием до более серьезных проблем, например, выхода из строя жёсткого диска.

Рассмотрим возможные причины различных неисправностей системы базы данных и обеспечение защиты данных в каждом случае.

Возможно, наиболее частой причиной нерабочего состояния компьютерной системы является авария системы и сервера. Авария - это неожиданный выход системы из строя. Авария может быть вызвана, если произошли:

а) ошибка программных средств;

б) перебои в электропитании;

в) сбой в работе операционной системы.

Авария экземпляра Oracle не повреждает физические структуры данных. Основная проблема заключается в том, что при аварии экземпляра работа оказывается напрасной и все данные, которые в момент аварии находились в памяти с момента последней записи на диск, теряются. Для восстановления всей работы, выполненной со времени последнего сохранения, нужно иметь соответствующие группы журнала транзакций. Журнал транзакций базы данных - это группа файлов, в которые записываются изменения, внесённые завершенными транзакциями. Во время завершения транзакции Oracle записывает в журнал информацию, достаточную для повторного выполнения транзакций, если необходимо восстановить БД [11].

Второй причиной возникновения неисправностей может быть потеря файла в результате:

а) ошибки пользователя;

б) повреждения или сбоя диска.

Если не подготовиться заранее к такой ситуации, восстановить информацию не удастся. Для восстановления потерянного файла данных нужно иметь резервную копию, содержащую этот файл.

Итак, основные средства защиты базы данных от возможных неисправностей - это резервное копирование базы данных и журнал транзакций Oracle. Регулярное и частое копирование позволяет восстанавливать файлы, потерянные в результате ошибки пользователя или сбоя диска. В случае если в восстановленном файле не учтена работа, выполненная теми транзакциями, которые были завершены после создания этой резервной копии, Oracle просматривает журнал транзакций и повторяет всю работу.

1.11.2 Защита информации от несанкционированного доступа

Задача защиты информации от несанкционированного доступа является общесистемной и не входит в блок данной подзадачи. На уровне клиентского приложения несанкционированный доступ к информации предотвращён аутентификацией пользователей, то есть требованием ввода личного пароля при входе в систему.

Доступ к базе данных напрямую имеет только владелец схемы system СУБД Oracle. Чтобы установить соединение со схемой Oracle, необходимо знать пароль этой схемы, который хранится в словаре данных Oracle. Для того чтобы повысить секретность пароля, он хранится в кодированном формате. Не существует способа узнать пароль по закодированному значению.

Следовательно, получить доступ к схеме, может только владелец схемы, администрирующий подсистему. Кроме него, непосредственный доступ к объектам схемы (таблицам, процедурам, и т.д.) имеет администратор СУБД Oracle.

Для обеспечения безопасности администратор СУБД Oracle может вести регистрационный контроль подсистемы напоминания, который позволяет:

а) регистрировать успешные и безуспешные попытки доступа к таблицам и виртуальным таблицам;

б) избирательно контролировать различные типы операций;

в) управлять уровнем записи в регистрационный журнал.

На физическом уровне файлы базы данных хранятся в закодированном виде.

ВЫВОДЫ

В ходе дипломной работы была изучена методика прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций c выбросом сильнодействующих опасных веществ. Рассмотрены основные характеристики проблемы и задача прогнозирования в составе ТП ПИАС ЧС. Были рассмотрены методы проектирования логической и физической моделей базы данных, нормализация базы данных до третьей нормальной формы.

Для решения поставленной задачи было выполнено:

а) построена функциональная модель (SADT, нотация DFD) элементов подсистемы напоминания;

б) построена логическая и физическая модель (ERD, нотация IDEF1X) БД для данной работы;

в) разработана серверная часть подсистемы, реализована на СУБД Oracle 8i;

г) разработана клиентская часть подсистемы напоминания в среде программирования Delphi 5.

Результаты дипломной работы могут быть использованы в работе органов исполнительной власти (МинЧС и его подразделения)

Таким образом, задачи дипломной работы выполнены.



ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Петров Э.Г.,

2. Оссовский С.В. Обработка информации с помощью нейронных сетей. - М.: Финансы и статистика., 2002. - 280 с.

3. Kohonen T. Self-Organizing Maps. Berlin: Springer, 1995. - 173 pages.

4. Krцse B., Patrick van der Smagt. An introduction to neural networks. Amsterdam: The University of Amsterdam, 1996. - 332 pages.

5. Hartigan, J. A. Clustering algorithms. New York: Wiley, 1975. - 329 pages.

Эйзен С., Афифи А. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ.- М.: Мир,1982.-488 с.

В.И. Лямец. Методы статистического анализа. Учебное пособие

подсистема чрезвычайный ситуация база данный



2. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

2.1 Анализ условий труда в машинном зале ВЦ

Программное обеспечение АРМ ”подсистемы визуализации зоны поражения в составе ИАС «ЧС»” разрабатывалось на ЭВМ типа IBM PC/AT, установленных в вычислительном центре. Параметры помещения данного отдела следующие:

1. габариты помещения: длина - 6, ширина - 3 (площадь S = 18 м²);

2. высота помещения H = 3,5;

3. этажность здания - 2;

4. этаж - первый;

5. количество работающих - 2;

6. источник питания: трёхфазная четырёхпроводная сеть с глухозаземлённой нейтралью, частотой переменного тока 50 Гц и напряжением 220/380 В.

Из описанных выше параметров помещения следует, что помещение отдела соответствует нормам по площади (не менее 4,5 м²) и объёму пространства (не менее 15 м³) на одного работающего согласно правил охраны труда [7].

Необходимо провести анализ системы “человек - машина - среда” и определить перечень потенциально опасных и вредных факторов.

Сначала необходимо рассмотреть систему Ч-М-С как единое целое. Входной информацией для данной системы является информация о состоянии предмета труда (ПТ) и управляющая информация из вышестоящей системы (плановые задания, инструкции и др.). Выходом системы являются результаты труда. В процессе функционирования системы изменяется ее внутреннее состояние. С точки зрения охраны труда одним из важных элементов внутреннего состояния системы - является здоровье людей, работающих в системе.

В дальнейшем, под системой “человек” будем понимать работающих за компьютерами программистов.

Первый этап анализа системы Ч-М-С - ее декомпозиция. Следует выделить подсистему “человек”, а затем систему Ч-М-С рассмотреть как составленную из двух составляющих: “человек” (Ч), “машина” (М) и “среда” (С). Основные взаимодействия между этими частями: влияние Ч на среду (путем обмена химическими веществами и тепловыделением в процессе жизнедеятельности); влияние среды и непосредственно машины на человека; поток информации о состоянии машины и среды; управляющие воздействия на машину.

При анализе этих связей между элементами системы можно выделить следующее: «человек» функционально вступает одновременно как несколько элементов системы Ч-М-С, каждый из которых берет участие в своих связях и играет в системе свою роль. Поэтому необходимо разделить элемент “человек” на три функциональные части.

Следует обозначить Ч1 - человек управляющий машиной, главным образом для выполнения основной задачи системы - разработки выходного продукта, а так же обеспечения возможности этой разработки.

Ч2 - человек, который рассматривается с точки зрения его непосредственного воздействия на окружающую среду (тепло- и влаговыделение, потребление кислорода и т.д.).

Ч3 - человек, который рассматривается с точки зрения его психофизиологического состояния под влиянием факторов, воздействующих на него в процессе разработки. Именно этот элемент изучается с позиции охраны труда и смежных с ней дисциплин.

Состояние именно этого элемента системы Ч-М-С - входной пункт процесса декомпозиции, которая производится.

Аналогично элемент “машина” делим на составляющие: М1 выполняет основную технологическую функцию, М2 - влияние на окружающую среду.

Декомпозиция данной системы приведена на рисунке 2.1. Связи, возникающие в данной системе, описаны в таблице 3.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1 - Модель системы «Человек-Машина-среда»

Таблица 2.1

Содержание связей системы «Человек-Машина-Среда»

Номер связи	Наименование связи	Смысл связи
1	Ч1-М1	Влияние человека на работу машины (управление техникой)
2	М1-П	Влияние машины на предмет труда (производство программного продукта машиной)
3	Ч1-П	Производство человеком предмета труда
4	П-М1	Информация о состоянии предмета труда, управляемая машиной
5	М2-С	Воздействие машины на окружающую среду (тепло, ионизирующие излучение)
6	С-Ч1	Влияние окружающей среды на действия человека (на качество работы)
7	С - Ч3	Влияние окружающей среды на состояние организма человека (влияние микроклимата и шума на здоровье человека)
8	Ч1-Ч3	Влияние действия человека на его психофизиологическое состояние
9	М1-Ч1	Влияние машины на человека (информация о состоянии машины, обрабатываемая человеком, и о предмете труда)
10.1 10.2	С - М1 С - М2	Влияние окружающей среды на работу машины
11	Ч2 - С	Влияние человека как биологического объекта на среду
12	Ч3- Ч1	Влияние психофизиологического состояния человека на качество его работы
13	Ч1-Ч2	Влияние действий, выполняемых человеком, на его физиологическое состояние
14	Человек	Взаимодействие людей между собой

Проведём оценку факторов производственной среды и трудового процесса (Таблица 2.2). Таблица 2.2 Оценка факторов производственной среды и трудового процесса

Факторы производственной среды и трудового процесса	Значение фактора(ПДК, ПДУ)	3 класс - опасные и вредные условия, характер труда	Продолжительность действия фактора (% за смену)
	Норма	Факт.	1ст	2 ст	3 ст
1. Шум, дБ	<50	40				85
2. Неионизирующие излучения радиочастотного диапазона, В/м	25	10				85
3. Рентгеновское излучение, мкР/ч	100	24				85
4. Микроклимат: - температура воздуха, 0С	23-25	24				85
- скорость движения воздуха, м/с	<0,1	0,1				85
- относительная влажность, %	40-60	60				85
5. Освещение - естественное, %	2	2				85
- искусственное, лк	300-500	301				40
6. Тяжесть труда - мелкие мтереотипные движения кистей и пальцев рук (количество за смену), тыс.	40	35				85
- рабочая поза (пребывание в наклонном положении в течении смены)	25%	Нет
7. Напряжённость труда а) внимание-продолжительность сосредоточения (в % от продолжительности смены)	75%	75%				80
б) напряжённость анализаторов - зрение (категория работ)	Высок. точн.	Высок. Точн.

По степени опасности поражения электрическим током зал относится к классу помещений c повышенной опасностью, так как имеется возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкциям здания, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, с другой.

Категория помещения по взрыво- и пожарной опасности согласно СHиП 2.0902-85: пожароопасное В (наличие твердых сгораемых веществ и материалов). Соответственно предусматривается один эвакуационный выход шириной 1.5 м и высотой 2.2 м.

Сотрудники вычислительного центра сталкиваются с воздействием многих вредных производственных и физических опасных факторов согласно ГОСТ 12.0.003-74. К вредным и опасным факторам следует отнести следующие специфические для вычислительного центра факторы:

a) физические:

недостаток естественного света;

недостаточная освещённость рабочей зоны;

- повышенное значение напряжения в электрических цепях, замыкание которых может произойти через тело человека. Персональные компьютеры и вспомогательные устройства (принтер, стабилизаторы переменного напряжения) питаются от сети переменного тока напряжением 220 В; кроме того, в мониторах и блоках питания компьютеров имеются постоянные и импульсные напряжения 300 В, 800 В, 25 кВ. Случайное попадание этих напряжений на металлические нетоковедущие части, к которым может прикоснуться человек, может привести к поражению человека электрическим током;

повышенный уровень электромагнитных излучений от мониторов персональных ЭВМ, который является вредным производственным фактором;

повышенная или пониженная температура рабочей зоны;

повышенный уровень статического электричества.

повышенный уровень шума (от систем вентиляции, персональных компьютеров, стабилизаторов переменного напряжения и матричных печатающих устройств);

б) психофизиологические (нервно-психические перегрузки):

умственное перенапряжение;

монотонность труда;

эмоциональные перегрузки.

Доминирующим вредным фактором в нашем случае является повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, проведём расчёт защитного зануления.

2.2 Мероприятия и технические средства по обеспечению безопасности труда в вычислительном центре

Анализ травматизма среди работников отдела показывает, что в основном несчастные случаи происходят от воздействия электрического тока.

Электрооборудование вычислительного центра относится к установкам с напряжением до 1000 В. К обслуживанию электрооборудования допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское обследование. От работников требуется знание оборудования и особенностей его обслуживания, а также правил техники безопасности, уровень которых определяется квалификационной группой по технике безопасности (не ниже III для электриков, II - для программистов и операторов ЭВМ).

Согласно ГОСТ 12.1.030-81 в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В применяется зануление, так как защитное заземление не обеспечивает достаточно надежную защиту. В помещении необходимо проложить шину зануления в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81, соединенную с заземленной нейтралью сети.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль, не более 4 Ом. Шина зануления доступна для осмотра.

Целью расчета зануления является определение минимального сечения нулевого провода, обеспечивающего условие срабатывания защиты. Схема зануления приведена на рисунке 3.2.

Алгоритм расчета зануления:

Определение требуемого однофазного тока короткого замыкания

,(3.1)

где - номинальное фазное напряжение сети, В;

- полное сопротивление петли фаза-ноль, Ом;

- полное сопротивление обмоток трансформатора тока короткого замыкания, Ом.

Срабатывание плавкой вставки или автоматического выключателя обеспечивается, если

,(2.2)

гдеI_n - номинальный ток срабатывания плавкой вставки или автоматического выключателя;

Рисунок 2.2 - Схема зануления

K =1.4 для автоматических выключателей с номинальным током до 100А;

Пусковой ток нагрузки равен:

=I n=,(2.3)

Где n-коэффициент нагрузки, n=2.5;

N - суммарная потребляемая мощность;

U - напряжение в сети;

У нас U=220В, N=0.5кВт*2=1кВт, тогда

.

По формуле (2.2) вычислим ток короткого замыкания:

(можно взять 20А),

Определим полное сопротивление петли “фаза-ноль”

;(2.4)

Значение Z_т берется из таблицы значений полных сопротивлений питающего трансформатора тока короткого замыкания, для нашего случая Z_т=0,26 Ом.

Подставив значения получим

10,913 11Ом.

Определим сопротивление нулевого R₀ и фазного проводников R_ф из соотношения

,(2.5)

где - суммарное активное сопротивление фазного и нулевого проводников, Ом;

X_n - индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводников, Ом*км;

Индуктивным сопротивлением фазного и нулевого проводников можно пренебречь, так как проводка выполнена из аллюминия, тогда

R₀₌ R_ф==5.5 Ом.

Определим минимальное сечение нулевого провода, обеспечивающего условие срабатывания защиты по формуле:

,(3.6)

где - удельное электрическое сопротивление алюминия,

=2,8 10^-8 Ом*м.

Примем =200 м, тогда окончательный результат:

мм²

Итак, для обеспечения условия срабатывания защиты необходимо взять нулевой провод сечением 1 мм ².

Защитное отключение представляет собой быстродействующую защиту, обеспе- чивающую автоматическое отключение электроустановки от сети при возникновении в ней опасности поражения человека током. Принцип работы устройства защитного отключения заключается в постоянном контроле некоторой входной величины, связанной с пара-метрами электробезопасности, сравнение ее с нормативной и отключении контролируемой электроустановки от сети при превышении входной величиной нормативной. Эффективность систем защитного отключения определяется их быстродействием (время отключения не должно превышать 0,1-0,2 (с). Для обеспечения безопасности работ в отделе также проводятся мероприятия по проверке изоляции токоведущих частей, которые включают в себя измерение сопротивления и испытание повышенным напряжением. Сопротивление изоляции находится в пределах 0,5 (МОм) (500 КОм) между фазой и нулем и фаза-фаза. Согласно ГОСТ 12.1.030-81 ССТБ контроль изоляции проводится не реже одного раза в год при отключенном напряжении среды. Для работников предусмотрены такие организационные мероприятия по технике безопасности, как в проведении инструктажей по вопросам охраны труда, то есть детальное ознакомление и обучение по правилам безопасных приемов и методов работы, применению средств защиты, оказанию первой помощи пострадавшему.

А также:

- оформление работы нарядом или устным распоряжением;

- допуск к работе;

- надзор во время работы;

- вывешивание предупредительных плакатов и знаков безопасности.

Согласно ДНАОП 0.04-4.12-94 осуществляется проведение следующих инструктажей:

- вводный инструктаж, который проводится со всеми вновь принятыми на работу, независимо от их квалификации, представляет собой ознакомление с правилами внутреннего распорядка отдела, основными опасностями, правилами пожарной безопасности; инструктаж проводится службой охраны труда, факт инструктажа фиксируется в журнале вводного инструктажа;

- первичный инструктаж, который проводится на рабочем месте перед началом работы, проводится руководителем НИЛ, факт инструктажа фиксируется в журнале первичного инструктажа, ознакамливает с инструкциями по охране труда, безопасными приемами работы, схемой эвакуации при пожаре;

- повторный инструктаж - инструктаж, который проводится на рабочем месте вместе со всеми работниками один раз в полугодие по программе первичного инструктажа в полном объеме, факт проведения его фиксируется в журнале регистрации первичного инструктажа.

В случае необходимости проводят внеплановый инструктаж (при введении нового оборудования, при перерывах в работе более, чем на 30 дней) и целевой инструктаж (при выполнении работником работ, не связанных с их основными обязанностями)

2.3 Производственная санитария и гигиена труда

Для профилактики травматизма при работе в вычислительном центре предусматривается контроль за соблюдением норм и правил по охране труда.