<pathfill="none"stroke="black"d="M 227 239 L 328 90 L 346 250 L 201

124 L 410 150 L 228 238"/>

Описание основных геометрических фигур (многоугольники, прямоугольники, окружности и т. п.).

Широкий спектр визуальных свойств, которые можно применить к фигурам и путям: окраска, прозрачность, скругление углов и т. д.

Интерактивность. На каждый отдельный элемент и на целое изображение можно повесить обработчик событий (клик, перемещение, нажатие клавиши и т.д), таким образом, пользователь может управлять рисунком (например -- перемещать мышкой некоторые элементы

Анимация и сценарии. С помощью ECMA Script или Java Script можно описывать даже самые сложные сценарии, связанные с математическими вычислениями координат и пропорций фигур. Вместе с интерактивностью и SMIL-анимацией это дает очень широкие возможности для разработчиков веб-графики.

Достоинства формата

Растровое изображение содержит в себе информацию о точках, а векторное -- о фигурах. Здесь показано ключевое преимущество «вектора» над «растром».

Текстовый формат -- файлы SVG можно читать и редактировать при помощи обычных текстовых редакторов. При просмотре документов, содержащих SVG графику, имеется доступ к просмотру кода просматриваемого файла и возможность сохранения всего документа. Кроме того, SVG файлы обычно получаются меньше по размеру, чем сравнимые по качеству изображения в форматах JPEG или GIF, а также хорошо поддаются сжатию.

Масштабируемость -- SVG является векторным форматом. Существует возможность увеличить любую часть изображения SVG без потери качества. Дополнительно, к элементам SVG документа возможно применять фильтры -- специальные модификаторы для создания эффектов, подобных применяемым при обработке растровых изображений (размытие, выдавливание, сложные системы трансформации и др.) В тексте SVG-кода фильтры описываются тегами, визуализацию которых обеспечивает средство просмотра, что не влияет на размер исходного файла, обеспечивая при этом необходимую иллюстративную выразительность.

Широко доступно использование растровой графики в SVG документах. Имеется возможность вставлять элементы с изображениями в форматах PNG, GIF или JPG.

Текст в графике SVG является текстом, а не изображением, поэтому его можно выделять и копировать, он индексируется поисковыми машинами, не нужно создавать дополнительные метафайлы для поисковых серверов.

Анимация реализована в SVG с помощью языка SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language), разработанного также консорциумом W3C. Поддерживаются скриптовые языки на основе спецификации ECMA Script. SVG-элементами можно управлять с помощью Java Script. Применение скриптов и анимации в SVG позволяет создавать динамичную и интерактивную графику. В SVG обеспечивается событийная модель, отслеживаются события (загрузка страницы, изменение ее параметров, события мыши, клавиатуры и др.) Анимация может запускаться по определенному событию (например«onmouseover» или «onclick»), что придаёт графике интерактивность. У каждого элемента есть свои собственные события, к которым можно привязывать отдельные скрипты.

SVG -- открытый стандарт. В отличие от некоторых других форматов, SVG не является чьей-либо собственностью.

SVG документы легко интегрируются с HTML и XHTML документами. Внешний SVG подключаются через тег<object>, значение атрибута data -- имя файла с расширением «.svg», содержащего разметку SVG, type -- MIME-тип, то есть image/svg+xml. Атрибуты width и height определяют размеры области SVG по горизонтали и по вертикали. Элементы SVG совместимы с HTML и DHTML.

Совместимость с CSS (англ. Cascading Style Sheets). Отображением (форматированием и декорированием) SVG элементов можно управлять с помощью таблицы стилей CSS 2.0 и её расширений, либо напрямую с помощью атрибутов SVG элементов.

SVG предоставляет все преимущества XML:

Возможность работы в различных средах.

Интернационализация (поддержка Юникода).

Широкая доступность для различных приложений.

Лёгкая модификация через стандартные API -- например, DOM. SVG поддерживает стандартизированную W3C объектную модель документа DOM, обеспечивая доступ к любому элементу, что даёт широкие возможности по динамическому изменению элементов, их атрибутов и событий.

Лёгкое преобразование таблицами стилей XSLT. Как любой основанный на XML формат, SVG дает возможность использовать для его обработки таблицы трансформации (XSLT). Преобразуя XML-данные в SVG с помощью простого XSL, можно легко получить графическое представление любых данных, например, визуализировать химические молекулы, описанных на языке CML (Chemical Markup Language).

Недостатки формата

SVG наследует все недостатки XML, такие как большой размер файла (впрочем, последний компенсируется существованием сжатого формата SVGZ).

Сложность использования в крупных картографических приложениях из-за того, что для правильного отображения маленькой части изображения документ необходимо прочитать целиком.

Чем больше в изображении мелких деталей, тем быстрее растёт размер SVG-данных. Предельный случай -- когда изображение представляет собой белый шум. В этом случае SVG не только не даёт никаких преимуществ, но и даже обладает чрезмерно избыточным по отношению к растровому формату размером. На практике, SVG становится невыгоден уже задолго до того, как изображение дойдёт до стадии белого шума.

Структура документа SVG

Первая строка -- стандартный XML-заголовок, объявление (англ. XML declaration), указывающее версию XML (version) (обычно «1.0») и кодировку символов (encoding):

<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"standalone="no"?>

Во второй и третьей строках должен располагаться заголовок DOCTYPE, определяющий тип документа (англ.Document Type Definitions)DTD:

<!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN"

"http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd">

К сожалению, в некоторых случаях при применении Mozilla Firefoxсо встроенным просмотрщиком SVG содержание объявления DOCTYPE может быть источником ошибок. Имеются рекомендации не использовать декларацию DOCTYPE в SVG версий 1.0. Вместо этого рекомендовано включать атрибут base Profile в корневой элемент<svg>со значением «full».

Если по каким-то причинам декларация DOCTYPE в документе необходима, рекомендовано использовать пустую декларацию, как в примере.

<!DOCTYPE svg [ <!-- ваши данные --> ]>

В четвёртой строке размещается корневой элемент документа с указанием пространства имен SVG.

<svgversion="1.1"

baseProfile="full"

xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"

xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"

xmlns:ev="http://www.w3.org/2001/xml-events"

width="100%"height="100%">

Далее идёт остальной текст документа вложенный в корневой элемент, где собственно располагаются элементы, описывающие содержание кодируемой сцены.

Завершается документ всегда закрытием корневого тега</svg>.

Пример

Простой статичный SVG-документ с контуром квадрата размером 400пикселейи тремя полупрозрачными кругами радиусом 104 пикселей, по центру квадрата, каждый круг смещается от центра квадрата примерно на пол радиуса.

<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"standalone="no"?>

<svg version = "1.1"

baseProfile="full"

xmlns = "http://www.w3.org/2000/svg"

xmlns:xlink = "http://www.w3.org/1999/xlink"

xmlns:ev = "http://www.w3.org/2001/xml-events"

height = "400px" width = "400px">

<rectx="0"y="0"width="400"height="400"

fill="none"stroke="black"stroke-width="5px"stroke-opacity="0.5"/>

<gfill-opacity="0.6"stroke="black"stroke-width="0.5px">

<circlecx="200px"cy="200px"r="104px"fill="red"transform="translate( 0,-

52)"/>

<circlecx="200px"cy="200px"r="104px"fill="blue"transform="translate(

60, 52)"/>

<circlecx="200px"cy="200px"r="104px"fill="green"transform="translate(-

60, 52)"/>

</g>

</svg>

Примечание: Этот код выполняется одинаково в Mozilla Firefox 2.0.0.11 ив Internet Explorer 6.0.2900.2180 (SVG Document Adobe Systems Inc.)

Ещё один пример -- прямоугольник с закруглёнными углами, заполняющий всю область отображения:

<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"standalone="no"?>

<!DOCTYPE svg PUBLIC "-//W3C//DTD SVG 1.1//EN"

"http://www.w3.org/Graphics/SVG/1.1/DTD/svg11.dtd">

<svgversion="1.1"

baseProfile="full"

xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"

xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"

xmlns:ev="http://www.w3.org/2001/xml-events"

width="100%"height="100%">

<rectfill="white"x="0"y="0"width="100%"height="100%"/>

<rectfill="silver"x="0"y="0"width="100%"height="100%"rx="1em"/>

</svg>

SVGZ

Поскольку код SVG занимает довольно много места, была создана «обёртка» SVGZ, когда SVG сжимают с помощью gzip, а полученному файлу присваивают расширение «SVGZ».

SVG хорошо сжимается, поскольку это текстовый XML-документ, имеющий регулярную структуру.

Поддержка в браузерах



Браузер	Версия
Internet Explorer	с 9
Mozilla Firefox	с 1.5по 10.0
Netscape Navigator	9.0
Google Chrome	3.0
Safari	4.0
Opera	с 8.0

Библиотека ez Components

ez Components популярная бибилиотека php-компонентов, включающая в себя большинство компонентов для повседневных задач. Один из этих компонентов ezcGraph, который представляет объектно-ориентированное API для создание графиков. Компонент поддерживает линии, столбики, круговые диаграммы, радар и одометр-диаграммы и может выводить результаты в обоих форматах, как в растровом, так и в векторном. Библиотека eZ Components распространяется под New BSD license и спонсируется eZ systems.

Пример использования библиотеки.

<?php

// set up autoloader

require_once 'ezc/Base/src/ezc_bootstrap.php';

// initialize object

$graph = new ezcGraphBarChart();

// add data points

$graph->data ['Annual rainfall'] = new ezcGraphArrayDataSet(

array(

'2002' => 18234,

'2003' => 16484,

'2004' => 16574,

'2005' => 17464,

'2006' => 19474

));

// render graph

$graph->renderToOutput(500,500);

?>

Библиотека SVG Graph

PHP-библиотека для создания SVG. Она поддерживает создание только линий, столбиков и круговых диаграмм, но позволяет расширенную настройку внешнего вида и цветов. Она позволяет создавать изображения совместимые с SVG 1.1, и поддерживает вывод в большинство современных браузеров. Библиотека распространяется под лицензией LGPL и активно поддерживается Graham Breach.

Вывод: В результате обзора и анализа технологий, языков программирования и СУБД для создания системы был осуществлен выбор наиболее предпочтительных, соответствующих целям и ограничениям задачи.

В качестве серверного языка программирования был выбран язык php версии 5, в котором реализована концпция ООП на достаточно хорошем уровне. Этот скриптовый язык очень распостранен и поддерживается большинством хостинг-провайдеров.

Клиентским языком программирования стал язык JavaScript. Его достоинством является то, что для интерпретации кода, написанного на данном языке не требуется дополнительных средств и ПО. Вся обработка осуществляется встроенными средствами браузера.

СУБД Mysql была выбрана по причине легковесности, хорошей интерграции и выбранным серверным языком, а также высокой распостраненности в области разработки сайтов.

Графический материал, создаваемый системой, формируется с использованием библиотеки ezComponents. По сравнению с конкурентами, она имеет наиболее удобный интерфейс программирования и лучше документирована.

Для формирования Excel файлов используется библиотека PHPExcel. Это единственная на момент написания ПО PHP библиотека для создания и редактирования Excel файлов.

Табличный материал в формате PDF формируется при помощи библиотеки mPDF. Преимуществом этой библиотеки является ее бесплатная лицензия на использование в некоммерческих целях.

3. Разработка и анализ алгоритмического и программного обеспечения

Разработанная система представляет собой совокупность трех крупных компонентов: компонента прогнозирования, компонента сбора данных и компонента новостной ленты.

Каждый из них представлен отдельной страницей сайта. (Рисунок 3.1)

Рисунок 3.1 Обобщенная структура сайта

Основная функциональная нагрузка направлена на компонент прогнозирования, который, основываясь на статистических данных, выполняет расчет прогнозных значений и визуализирует полученные результаты.

В качестве математического метода прогнозирования используется метод трехпараметрического экспоненциального сглаживания временных рядов. Блок-схема работы компонента прогнозирования и метод Винтерса представлена на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 Блок-схема алгоритма прогнозирования с использованием метода Винтерса

Для работы компонента прогнозирования необходимы статистические данные о демографической составляющей региона. Эти данные в систему заносятся путем импорта из EXCEL файла определенной структуры:

Код региона	Год	Численность	Рождаемость	Миграция

Алгоритм разбора Excel файла и импорта данных представлен на рисунке 4.3.

Рисунок 3.3 Блок-схема алгоритма импорта данных их Excel файла

4. Проектирование БД

Основными этапами проектирования базы данных являются: инфологическое и датологическое проектирование. В свою очередь, датологическое проектирование подразделяется на логическое и физическое проектирование.

4.1 Инфологическое проектирование базы данных

Результатом инфологического проектирования является диаграмма вариантов использования. Она описывает функциональное назначение системы или то, что система должна делать. Разработка диаграммы преследует следующие цели:

1. Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области;

2. Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы;

3. Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей;

4. Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Суть диаграммы вариантов использования состоит в следующем. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования. При этом актером или действующим лицом называется любая сущность, взаимодействующая с системой извне. Это может быть человек, техническое устройство, программа или любая другая система, которая может служить источником воздействия на моделируемую систему так, как определит сам разработчик. Вариант использования служит для описания сервисов, которые система предоставляет актеру. Диаграмма вариантов использования может дополняться пояснительным текстом, который раскрывает смысл или семантику составляющих ее компонентов.

Диаграмма 4.1.1 Варианты использования

4.2 Логическое проектирование базы данных

Задача логического проектирования - организация данных, выделенных на предыдущем этапе проектирования в форму принятую в выбранной конкретной СУБД. Таким образом, на данном этапе разрабатываются схема концептуальной модели (логическая схема) и схемы внешних моделей данных о предметной области, пользуясь только теми типами моделей данных и их особенностями, которые поддерживаются этой СУБД.

Результат логического проектирования приведен на диаграмме 4.2.1 в виде IDEF1X диаграммы, разработанной с помощью CASE-средства ERwin.

Диаграмма 4.2.1 Логическая структура базы данных

Для функционирования компонента прогнозирования требуются первичные данные, которые берутся с сайта Федеральной службы государственной статистики из раздела о социально-экономическом развитии регионов Российской Федерации. Таблицей, содержащей первичные данные, является «Демографические показатели». В системе имеется демографическая информация за период с 1991 по 2009 годы.

Демографические данные напрямую связаны с субъектом федерации, поэтому внешний ключ «ид_СФ» находится в таблице «Демографические показатели». Таблица «Расчетные параметры» содержит статистические данные о процентном соотношении количества учеников, находящихся на каждом этапе обучение. Эта информация берется из статистического сборника «Образование Пензенской области». В системе имеются 2 вида пользователей: гость и зарегистрированный пользователь. Типы хранятся в таблице «Тип пользователя». В таблице «Пользователь» хранятся учетные записи зарегистрированных пользователей с указание типа пользователя. Зарегистрированный пользователь имеет возможность добавлять статьи и каналы новостей.

5. Тестирования, верификация и экспериментальная эксплуатация систем. Настройка и отладка компонентов системы

Тестирование системы проводилось на персональном компьютере, удовлетворяющем всем необходимым требованиям программного и аппаратного обеспечения.

Все компоненты (за исключением компонента сбора данных) имеют 2 составные части: административную и публичную. Это предназначено для разделения интерфейсов добавления и редактирования информации от интерфейса просмотра (чтения) информации. Административная часть компонентов доступна только привилегированным пользователям, тогда как публичная часть - всем пользователям системы.

Компонент сбора данных.

Административная часть. Она включает в себя интерфейс для импорта данных из Excel файла (рисунок 5.1.1). Для добавления информации в систему необходимо кликнуть по кнопке «Выберите файл», в появившемся окне указать необходимый файл. Далее необходимо нажать кнопку «импортировать». В ходе импортирования новых данных происходит фильтрация дублирующихся данных, такие данные в БД не заносятся. Эта функциональность реализована на уровне СУБД путем указания группы ключевых полей уникальными в пределах таблицы.

Рисунок 5.1.1 Интерфейс для импорта



5.1 Компонент новостная лента

Административная часть. Так как компонент новостной ленты включает в себя статьи, размещенные непосредственно в системе и внешние rss каналы новостей, то для каждой его составляющих реализован свой интерфейс.

Рисунок 5.2.1 Список статей

Рисунок 5.2.2 Интерфейс редактирования статей



На рисунках 5.2.1 и 5.2.2 изображены интерфейсы редактирования статей. На рисунке 5.2.3 показан интерфейс для редактирования каналов новостей.

Рисунок 5.2.3 Интерфейс редактирования каналов новостей

Публичная часть. Предназначена для отображения новостей, находящихся в локальной БД, а также импорта внешних rss лент. Пользователь системы имеет возможность выбирать интересующие его каналы новостей.

Рисунок 5.2.4 Публичная часть компонента новостей

5.2 Компонент прогнозирования

Административная часть. Для работы компонента прогнозирования необходимы расчетные параметры:

1) Процент выпускников девятого класса относительно числа родившихся в регионе.

2) Процент обучающихся, окончивших 11 классов, относительно обучающихся в 9 классе.

3) Процент учеников, поступающих в НПО после 9 класса.

4) Процент учеников, поступающих в СПО после 9 класса.

5) Процент учащихся, поступающих в СПО после 11 класса.

6) Процент учащихся, поступающих в ВПО после 11 класса.

Данная информация доступна из статистических сборников «Образование Пензенской области».

Расчетные параметры могут корректироваться авторизованным пользователем системы.

Рисунок 5.3.1 Интерфейс редактирования расчетных параметров

Публичная часть. Она предоставляет интерфейс для прогнозирования возможностей системы общего образования и расчета распределения выпускников по уровням образовательных учреждений профессионального образования. На рисунке 5.3.2 представлен конфигуратор запросов. Он включает в себя секцию для выбора объекта расчета, которым могут быть:

1. Количество выпускников общего образования

2. Распределение выпускников школы по учреждениям профобразования.

В следующей секции необходимо выбрать расчетные года.

Заключительным этапом работы с конфигуратором является выбор способа визуализации результатов расчета.

Рисунок 5.3.2 Конфигуратор запроса на построение результатов

На рисунках 5.3.3-5.3.7 представлены примеры представления результатов в различном виде.

Рисунок 5.3.3 Способ представления результатов: Гистограмма

Рисунок 5.3.4 Способ представления результатов: Лепестковая

Рисунок 5.3.5 Способ представления результатов: Секторная

Рисунок 5.3.6 Способ представления результатов: График

Рисунок 5.3.7 Способ представления результатов: HTML и PDF таблицы

Рисунок 5.3.8 Способ представления результатов: Excel таблица



6. Эргономические особенности организации труда при использовании системы сбора статистических данных и прогнозирование возможностей системы общего образования

6.1 Общие сведения

ЭРГОНОМИКА (от греч. еrgon - работа, nomos - закон), комплексная прикладная отрасль науки, занимающаяся изучением человека в производственной среде и проектированием механизмов, изделий и рабочих мест, наиболее удобных для работника. Принято считать, что термин «эргономика» появился в Англии в 1949. В США эта отрасль науки называется «исследование человеческих факторов» (Human Factors), в ФРГ - «антропотехника».

В России идеи эргономики сформировались еще в конце 19 в. в связи с исследованиями И.М. Сеченова, В.М. Бехтерева, В.Н. Мясищева. Советские ученые Н.А. Бернштейн, C.Г. Геллерштейн, Н.М. Добротворский, Н.В. Зимкин, Н.А. Эппле и др. в 1920-1930-х одними из первых в мировой практике осуществили прикладные работы в этой области.

Второе рождение эргономики в России произошло в начале 1960-х. В эти годы в мире стали образовываться национальные эргономические ассоциации и общества. В 1961 была создана Международная эргономическая ассоциация - International Ergonomic Association (IEA).

К началу 21 в. выделились три главных направления в эргономике:

- эргономика физической среды, изучающая вопросы, связанные с анатомическими, антропометрическими, физиологическими и биомеханическими аспектами труда человека.

- когнитивная эргономика, связанная с психическими процессами, влияющими на взаимодействие человека и других элементов системы.

- организационная эргономика, рассматривающая вопросы, связанные с работой социо-технических систем: кооперация, управление групповыми ресурсами, разработка проектов и т.д.

6.2 Характеристика условий труда разработчика системы сбора статистических данных и прогнозирования возможностей системы общего образования

Научно-технический прогресс внес серьезные изменения в условия производственной деятельности работников умственного труда. Их труд стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственной, эмоциональной и физической энергии. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха.

В настоящее время компьютерная техника широко применяется во всех областях деятельности человека. При работе с компьютером человек подвергается воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов: электромагнитных полей (диапазон радиочастот: ВЧ, УВЧ и СВЧ), инфракрасного и ионизирующего излучений, шума и вибрации, статического электричества и др. [7]

Работа с компьютером характеризуется значительным умственным напряжением и нервно-эмоциональной нагрузкой операторов, высокой напряженностью зрительной работы и достаточно большой нагрузкой на мышцы рук при работе с клавиатурой ЭВМ. Большое значение имеет рациональная конструкция и расположение элементов рабочего места, что важно для поддержания оптимальной рабочей позы человека-оператора.

В процессе работы с компьютером необходимо соблюдать правильный режим труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках.

6.3 Эргономика физической среды

Окраска и коэффициенты отражения

Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения.

Источники света, такие как светильники и окна, которые дают отражение от поверхности экрана, значительно ухудшают точность знаков и влекут за собой помехи физиологического характера, которые могут выразиться в значительном напряжении, особенно при продолжительной работе. Отражение, включая отражения от вторичных источников света, должно быть сведено к минимуму. Для защиты от избыточной яркости окон могут быть применены шторы и экраны [8].

В зависимости от ориентации окон рекомендуется следующая окраска стен и пола:

окна ориентированы на юг: - стены зеленовато-голубого или светло-голубого цвета; пол - зеленый;

окна ориентированы на север: - стены светло-оранжевого или оранжево-желтого цвета; пол - красновато-оранжевый;

окна ориентированы на восток: - стены желто-зеленого цвета;

пол зеленый или красновато-оранжевый;

окна ориентированы на запад: - стены желто-зеленого или голубовато-зеленого цвета; пол зеленый или красновато-оранжевый.

В помещениях, где находится компьютер, необходимо обеспечить следующие величины коэффициента отражения: для потолка: 60…70%, для стен: 40…50%, для пола: около 30%. Для других поверхностей и рабочей мебели: 30…40%.

Освещение

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Существует три вида освещения - естественное, искусственное и смешанное (естественное и искусственное вместе) [9].

Естественное освещение - освещение помещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений. Естественное освещение характеризуется тем, что меняется в широких пределах в зависимости от времени дня, времени года, характера области и ряда других факторов.

Искусственное освещение применяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечить нормированные значения коэффициента естественного освещения (пасмурная погода, короткий световой день). Освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным, называется совмещенным освещением.

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. Рабочее освещение, в свою очередь, может быть общим или комбинированным. Общее - освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно или применительно к расположению оборудования. Комбинированное - освещение, при котором к общему добавляется местное освещение.

Согласно СНиП II-4-79 в помещений вычислительных центров необходимо применить систему комбинированного освещения.

При выполнении работ категории высокой зрительной точности (наименьший размер объекта различения 0,3…0,5мм) величина коэффициента естественного освещения (КЕО) должна быть не ниже 1,5%, а при зрительной работе средней точности (наименьший размер объекта различения 0,5…1,0мм) КЕО должен быть не ниже 1,0%. В качестве источников искусственного освещения обычно используются люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которые попарно объединяются в светильники, которые должны располагаться над рабочими поверхностями равномерно [8].

Требования к освещенности в помещениях, где установлены компьютеры, следующие: при выполнении зрительных работ высокой точности общая освещенность должна составлять 300лк, а комбинированная - 750лк; аналогичные требования при выполнении работ средней точности - 200 и 300лк соответственно.

Кроме того все поле зрения должно быть освещено достаточно равномерно - это основное гигиеническое требование. Иными словами, степень освещения помещения и яркость экрана компьютера должны быть примерно одинаковыми, т.к. яркий свет в районе периферийного зрения значительно увеличивает напряженность глаз и, как следствие, приводит к их быстрой утомляемости.

Параметры микроклимата

Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата - создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой.

Вычислительная техника является источником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температуры и снижению относительной влажности в помещении. В помещениях, где установлены компьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. В санитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости от времени года, характера трудового процесса и характера производственного помещения (см. табл. 6.1) [7].

Объем помещений, в которых размещены работники вычислительных центров, не должен быть меньше 19,5м³/человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену. Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры, приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.1

Параметры микроклимата для помещений, где установлены компьютеры

Период года	Параметр микроклимата	Величина
Холодный	Температура воздуха в помещении Относительная влажность Скорость движения воздуха	7…24°С 40…60% до 0,1м/с
Теплый	Температура воздуха в помещении Относительная влажность Скорость движения воздуха	23…25°С 40…60% 0,1…0,2м/с

Таблица 6.2

Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры

Характеристика помещения	Объемный расход подаваемого в помещение свежего воздуха, м3 /на одного человека в час
Объем до 20м3 на человека 20…40м3 на человека Более 40м3 на человека	Не менее 30 Не менее 20 Естественная вентиляция

Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы (рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда и отдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха, отопительная система).

Шум и вибрация

Шум ухудшает условия труда оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т. д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ (А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере [9].

В табл. 6.3 указаны предельные уровни звука в зависимости от категории тяжести и напряженности труда, являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности.

Таблица 6.3

Предельные уровни звука, дБ, на рабочих местах

Категория напряженности труда	Категория тяжести труда
	I. Легкая	II. Средняя	III. Тяжелая	IV. Очень тяжелая
I. Мало напряженный	80	80	75	75
II. Умеренно напряженный	70	70	65	65
III. Напряженный	60	60	-	-
IV. Очень напряженный	50	50	-	-

Уровень шума на рабочем месте математиков-программистов и операторов видеоматериалов не должен превышать 50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах - 65дБА. Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации в помещениях вычислительных центров может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы.

Электромагнитное и ионизирующее излучения

Большинство ученых считают, что как кратковременное, так и длительное воздействие всех видов излучения от экрана монитора не опасно для здоровья персонала, обслуживающего компьютеры. Однако исчерпывающих данных относительно опасности воздействия излучения от мониторов на работающих с компьютерами не существует и исследования в этом направлении продолжаются [7].

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены в табл. 6.4.

Максимальный уровень рентгеновского излучения на рабочем месте оператора компьютера обычно не превышает 10мкбэр/ч, а интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного излучений от экрана монитора лежит в пределах 10…100 мВт/м².

Таблица 6.4

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96)

Наименование параметра	Допустимые значения
Напряженность электрической составляющей электромагнитного поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора	10В/м
Напряженность магнитной составляющей электромагнитного поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора	0,3А/м
Напряженность электростатического поля не должна превышать: для взрослых пользователей для детей дошкольных учреждений и учащихся средних специальных и высших учебных заведений	20кВ/м 15кВ/м

Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соблюдать регламентированные режимы труда и отдыха.

6.4 Эргономические требования к рабочему месту

Проектирование рабочих мест, снабженных мониторами (видеотерминалами), относится к числу важных проблем эргономического проектирования в области вычислительной техники.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места программиста должны быть соблюдены следующие основные условия: оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места и достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения.

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположению документов на рабочем месте (наличие и размеры подставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элементов рабочего места [10].

Главными элементами рабочего места программиста являются стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление программиста. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Моторное поле - пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук - это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости:

ДИСПЛЕЙ размещается в зоне а (в центре);

СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в предусмотренной нише стола;

КЛАВИАТУРА - в зоне г/д;

«МЫШЬ» - в зоне в справа;

СКАНЕР в зоне а/б (слева);

ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);

ДОКУМЕНТАЦИЯ: необходимая при работе - в зоне легкой досягаемости ладони - в, а в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

На рис. 6.2 показан пример размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе программиста.

1 - сканер, 2 - монитор, 3 - принтер, 4 - поверхность рабочего стола,

5 - клавиатура, 6 - манипулятор типа «мышь».

Для комфортной работы стол должен удовлетворять следующим условиям [10]:

высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;

конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей).

высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах 680-760мм. Высота поверхности, на которую устанавливается клавиатура, должна быть около 650мм.

Большое значение придается характеристикам рабочего кресла. Так, рекомендуемая высота сиденья над уровнем пола находится в пределах 420-550мм. Поверхность сиденья мягкая, передний край закругленный, а угол наклона спинки - регулируемый.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, между монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях, когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиатуры может быть равным [11].

Положение экрана определяется:

расстоянием считывания (0,6…0,7м);

углом считывания, направлением взгляда на 20 ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

Должна также предусматриваться возможность регулирования экрана:

по высоте +3 см;

по наклону от -10 до +20 относительно вертикали;

в левом и правом направлениях.

Большое значение также придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя видеотерминала следующие:

голова не должна быть наклонена более чем на 20,

плечи должны быть расслаблены,

локти - под углом 80…100,

предплечья и кисти рук - в горизонтальном положении.

Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура находится слишком высоко, а документы - низко, некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног.

В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура; должны быть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры и экрана, а также подставка для рук [10].

Существенное значение для производительной и качественной работы на компьютере имеют размеры знаков, плотность их размещения, контраст и соотношение яркостей символов и фона экрана. Если расстояние от глаз оператора до экрана дисплея составляет 60…80 см, то высота знака должна быть не менее 3мм, оптимальное соотношение ширины и высоты знака составляет 3:4, а расстояние между знаками - 15…20% их высоты. Соотношение яркости фона экрана и символов - от 1:2 до 1:15 [7].

Во время пользования компьютером медики советуют устанавливать монитор на расстоянии 50-60 см от глаз. Специалисты также считают, что верхняя часть видеодисплея должна быть на уровне глаз или чуть ниже. Когда человек смотрит прямо перед собой, его глаза открываются шире, чем когда он смотрит вниз. За счет этого площадь обзора значительно увеличивается, вызывая обезвоживание глаз. К тому же если экран установлен высоко, а глаза широко открыты, нарушается функция моргания. Это значит, что глаза не закрываются полностью, не омываются слезной жидкостью, не получают достаточного увлажнения, что приводит к их быстрой утомляемости.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда.

6.5 Организационная эргономика

Как уже было неоднократно отмечено, при работе с персональным компьютером очень важную роль играет соблюдение правильного режима труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках [7].

В табл. 6.5 представлены сведения о регламентированных перерывах, которые необходимо делать при работе на компьютере, в зависимости от продолжительности рабочей смены, видов и категорий трудовой деятельности с ВДТ (видеодисплейный терминал) и ПЭВМ (в соответствии с СанПиН 2.2.2 542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ»).

Таблица 6.5

Время регламентированных перерывов при работе на компьютере

Категория работы с ВДТ или ПЭВМ	Уровень нагрузки за рабочую смену при видах работы с ВДТ	Суммарное время регламентированных перерывов, мин
	Группа А, количество знаков	Группа Б, количество знаков	Группа В, часов	При 8-часовой смене	При 12-часовой смене
I	до 20000	до 15000	до 2,0	30	70
II	до 40000	до 30000	до 4,0	50	90
III	до 60000	до 40000	до 6,0	70	120

Примечание. Время перерывов дано при соблюдении указанных Санитарных правил и норм. При несоответствии фактических условий труда требованиям Санитарных правил и норм время регламентированных перерывов следует увеличить на 30%.

В соответствии со СанПиН 2.2.2 546-96 все виды трудовой деятельности, связанные с использованием компьютера, разделяются на три группы:

группа А: работа по считыванию информации с экрана ВДТ или ПЭВМ с предварительным запросом;

группа Б: работа по вводу информации;

группа В: творческая работа в режиме диалога с ЭВМ.

Эффективность перерывов повышается при сочетании с производственной гимнастикой или организации специального помещения для отдыха персонала с удобной мягкой мебелью, аквариумом, зеленой зоной и т.п.

6.6 Расчет освещенности

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

Обычно искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ [9]:

по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету;

обладают более высоким КПД (в 1,5-2раза выше, чем КПД ламп накаливания);

обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 15м², ширина которой 5м, высота - 3 м. Воспользуемся методом светового потока [8].

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

, где

F - рассчитываемый световой поток, Лм;

Е - нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300Лк;

S - площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 15м²);

Z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,1…1,2 , пусть Z = 1,1);

К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае К= 1,5);

n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (Р_С) и потолка (Р_П)), значение коэффициентов Р_С и Р_П были указаны выше: Р_С=40%, Р_П=60%. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

, где

S - площадь помещения, S = 15 м²;

h - расчетная высота подвеса, h = 2.92 м;

A - ширина помещения, А = 3 м;

В - длина помещения, В = 5 м.

Подставив значения получим:

Зная индекс помещения I, по таблице 6 [8] находим n= 0,22

Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых F = 4320 Лк.

Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:

N - определяемое число ламп;

F - световой поток, F = 33750 Лм;

F_л- световой поток лампы, F_л = 4320 Лм.

При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами.

6.7 Расчет уровня шума

Одним из неблагоприятных факторов производственной среды в ИВЦ является высокий уровень шума, создаваемый печатными устройствами, оборудованием для кондиционирования воздуха, вентиляторами систем охлаждения в самих ЭВМ.

Для решения вопросов о необходимости и целесообразности снижения шума необходимо знать уровни шума на рабочем месте оператора.

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников [9]:

где L_i - уровень звукового давления i-го источника шума;

n - количество источников шума.

Полученные результаты расчета сравнивается с допустимым значением уровня шума для данного рабочего места. Если результаты расчета выше допустимого значения уровня шума, то необходимы специальные меры по снижению шума. К ним относятся: облицовка стен и потолка зала звукопоглощающими материалами, снижение шума в источнике, правильная планировка оборудования и рациональная организация рабочего места оператора.

Уровни звукового давления источников шума, действующих на оператора на его рабочем месте представлены в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Уровни звукового давления различных источников

Источник шума	Уровень шума, дБ
Жесткий диск	40
Вентилятор	45
Монитор	17
Клавиатура	10
Принтер	45
Сканер	42

Обычно рабочее место оператора оснащено следующим оборудованием: винчестер в системном блоке, вентилятор(ы) систем охлаждения ПК, монитор, клавиатура, принтер и сканер.

Подставив значения уровня звукового давления для каждого вида оборудования в формулу, получим:

L_?=10·lg(10⁴+10^4,5+10^1,7+10¹+10^4,5+10^4,2)=49,5 дБ

Полученное значение не превышает допустимый уровень шума для рабочего места оператора, равный 65 дБ (ГОСТ 12.1.003-83). И если учесть, что вряд ли такие периферийные устройства как сканер и принтер будут использоваться одновременно, то эта цифра будет еще ниже. Кроме того при работе принтера непосредственное присутствие оператора необязательно, т.к. принтер снабжен механизмом автоподачи листов.

Вывод:

В данном разделе дипломной работы были изложены требования к рабочему месту разработчика системы сбора статистических данных и прогнозирования возможностей системы общего образования. Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу. На основании изученной литературы по данной проблеме, были указаны оптимальные размеры рабочего стола и кресла, рабочей поверхности, а также проведен выбор системы и расчет оптимального освещения производственного помещения, а также расчет уровня шума на рабочем месте. Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня, повысит как в количественном, так и в качественном отношениях производительность труда программиста, что в свою очередь будет способствовать быстрейшей разработке и отладке программного продукта.



7. Бизнес-план разработки автоматизированной обучающей системы с функцией контроля знаний

7.1 Резюме

Существует множество различных центров дистанционного образования, которые помогают студентам получать знания, находясь у себя дома за компьютером.

Основные проблемы, с которыми сталкиваются обучающиеся студенты - это контроль собственных знаний. Результаты своей подготовки студенты получают в виде результатов тестирования, но это только цифры, процент усвоенных знаний, не более.

Путь решения данной проблемы - разработать автоматизированную обучающую систему с функцией контроля знаний, основной функцией которой будет выдача студенту учебных материалов, необходимых ему для полного усвоения знаний на основе результатов тестирования.

Разработанную информационную систему также нужно экономически обосновать, что было сделано в данном разделе пояснительной записки.

Были вычислены такие экономические показатели, как: величина чистой дисконтированной стоимости ЧДС > 0, значение индекса доходности ИД > 1, рентабельность проекта - 83%. Это позволяет сделать вывод о том, что вложение инвестиций в разработку данного проекта является экономически целесообразным.

7.2 Характеристика разработки

Были разработаны компоненты для выполнения следующих функций системы:

1) Организация пользовательского web-интерфейса АС;

2) Разработка структуры базы данных АС обработки заказов с учетом требований поддержки целостности данных;

3) Обработка и представление результатов тестирования;

4) Проведение тестирования;

5) Размещение лекционных материалов.

В программной реализации предусмотрены:

1) Поддержка архитектуры «Клиент-Сервер»;

2) Наличие дружественного интерфейса;

Поддержка браузеров Opera, Mozilla Firefox, MSIE и других.

Главная цель была достигнута, а именно: разработаны компоненты ИО и ПО автоматизированной системы, которая позволит хранить и обрабатывать результаты тестирования, представлять информацию для анализа студентам в удобном виде, распределять заказы по интересующим тематикам и исполнителям с возможностью оповещения, отслеживать этапы прохождения заказов и представлять данные в заданной форме.