Программное обеспечение для диспетчеризации пожарного гарнизона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Программное обеспечение для диспетчеризации пожарного гарнизона

И.А. Вершков

Самара 2017

Введение

С развитием информационных технологий, компьютер стал неотъемлемой частью нашей жизни. С ним решение многих задач стало значительно проще. В том числе обработка и хранение больших объемов информации. Целью данной работы и является создание клиент-серверного приложения для работы с базой данных пожарного гарнизона.

Актуальность данной темы заключается в том, что в данной момент большая часть информации храниться и передается в аналоговом виде. Из-за этого возникает проблема со скоростью обработки и передачи этой информации. Переход с аналогового хранение данных на цифровую эту проблему решает.

Объект исследования - устройство и работа пожарного гарнизона и способы ее оптимизации.

Предметом исследования в данной работе выступает ввод программного обеспечения для диспетчеризации пожарного гарнизона.

Цель данного проекта - разработка базы данных и программы, с помощью которой диспетчер пожарного гарнизона мог бы работать с этой базой данных.

Перед проектом определен ряд задач:

· Создание базы данных;

· Реализовать функционал для работы с базой данных;

· Создание интерфейса для оптимизации работы диспетчера во время вызова и занесения информации о нем в базу данных.

Для достижения задач проекта необходимо:

1. Изучить устройство пожарного гарнизона;

2. Изучить работу диспетчера непосредственно;

3. Изучить способы взаимодействия приложения с базой данных.

Руководства от Microsoft Developer Network (MSDN) и официальные приказы МЧС стали основными источниками информации при выполнении бакалаврской работы.

В первой главе данной бакалаврской работы будет подробно описываться устройство пожарного гарнизона, вырезки из основных приказов МЧС, в частности противопожарные действия и их порядок. Так же будет подробно рассмотрена работа диспетчера пожарного гарнизона, его основные функции, действия и их порядок во время вызова.

Во второй главе будут описаны процесс выбора средств разработки, сами средства разработки, ER-диаграмма базы данных, блок-схемы программы и ее работа.

программирование серверный пожарный гарнизон

1. Анализ предметной области

1.1 Устройство пожарного гарнизона

Пожарный гарнизон - это совокупность дислоцированных на определенной территории органов управления, подразделений пожарной охраны, научно-исследовательских пожарно-технических учреждений и учебных заведений, иных предназначений для тушения пожаров, противопожарных формирований независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности.

Подразделения пожарной охраны распределяют по городу, и каждой части отводится район выезда так, чтобы машина из расположения части могла доехать до крайней точки своего района выезда за 10 минут. Так же пожары делаться на категории сложности, в зависимости от их размера и очага возгорания. Число этих категорий зависит от размера населенного пункта, в котором гарнизон базируется. В Москве, например, этих категорий 6, в Самаре 5. От категории сложности зависит число машин, которые на пожар выезжают.

В Москве эти категории выглядят следующим образом:

· Вызов №1 Поступило сообщение о задымлении или пожаре. На место вызова выехало 2 отделения на двух основных пожарных автомобилях (автоцистернах). Обнаружен пожар. Приступили к тушению;

· Вызов 1-БИС Подтверждено сообщение о пожаре. При нехватке сил и средств дополнительно запрашиваются в помощь ещё 2 отделений из соседних районов. Задействовано 4 отделения;

· Вызов №2 Подтверждено сообщение о пожаре. При большой площади горения, нехватке сил и средств, отсутствии водоисточников и других проблемах, запрашиваются дополнительно ещё 2 отделения из соседних районов. Задействовано 6 отделений;

· Вызов №3 Подтверждено сообщение о пожаре, сложная обстановка, запрошены дополнительные силы. Обстоятельства, аналогичные вызову № 2. Задействовано 10 отделений;

· Вызов №4 Подтверждено сообщение о пожаре, сложная обстановка, запрошены дополнительные силы. Задействовано 13 отделений;

· Вызов №5 Подтверждено сообщение о пожаре, сложная обстановка, запрошены дополнительные силы. Задействовано 15 отделений/

Так же начальная категория сложности пожара зависит от объекта, на котором происходит пожар, и что является непосредственно источником возгорания. Например, если горит какое-то определенное предприятие, или в многоэтажном доме источником возгорания является подвал, тогда пожару сразу присваивается категория сложности 1-БИС.

Но так как число машин в одном подразделении ограничено обычно 2-3 и эти машины не всегда готовы выехать на вызов по причине занятости на другом вызове или неисправности, а на вызов требуется большее число, в подмогу выезжают машины из других районов. Для того что бы оптимизировать выезд машин, создается расписание выездов. В настоящий момент оно формируется исходя из документа "ПРИКАЗ МЧС РФ ОТ 05.05.2008 N 240 (РЕД. ОТ 11.07.2011) "ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПОРЯДКА ПРИВЛЕЧЕНИЯ СИЛ И СРЕДСТВ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ, ГАРНИЗОНОВ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ И ПРОВЕДЕНИЯ АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ РАБОТ"". В соответствии с данным документом, расписание выездов гарнизона составляется начальником гарнизона пожарной охраны, затем согласовывается с начальником главного управления МЧС данного субъекта Российской Федерации, после утверждается руководителем высшего исполнительного органа государственной власти субъекта Российской Федерации.

Таблица 1.1 Фрагмент расписания выездов

Часть	№1	№1 Бис	№2	№3
	Привлекаемые подразделения	Расчетное время прибытия к наиболее удаленной точке района выезда, мин.	Привлекаемые подразделения	Расчетное время прибытия к наиболее удаленной точке района выезда, мин.	Привлекаемые подразделения	Расчетное время прибытия к наиболее удаленной точке района выезда, мин.	Привлекаемые подразделения	Расчетное время прибытия к наиболее удаленной точке района выезда, мин.
ПЧ-6	АЦпч-6 АЦпч-6 КПпч-6*	10 10 10	АЦпч-6 АЦпч-6 КПпч-6* АЦпч-5 АЦпч-9 АЦпч-1	10 10 10 17 12 14	АЦпч-6 АЦпч-6 КПпч-6* АЦпч-5 АЦпч-9 АЦпч-1 АЦпч-1 АЦпч-17 АЦпч-4 АЦпч-5 АЦупч АЦпч-9 АЦцткРН АСМпсо	10 10 10 17 12 14 14 20 14 17 20 14 14 14	АЦпч-6 АЦпч-6 КПпч-6* АЦпч-5 АЦпч-9 АЦпч-1 АЦпч-1 АЦпч-17 АЦпч-4 АЦпч-5 АЦупч АЦпч-9 АЦцткп РН АСМпсо АЦпч-3 АЦпч-4 АЦспч-52 АЦспч-55 ОП ПЧ-4 АСМпсс	10 10 10 17 12 14 14 20 14 17 20 14 14 14 19 15 25 25 Ч+120 10
Итог по видам	АЦ-2, КП-1	АЦ - 5, КП-1	АЦ-12, КП-1, АСМ-1	АЦ-18, КП-1, АСМ-2, техника опорного пункта ПЧ-4
Всего	3	6	14	20

Расшифровка: ПЧ - пожарная часть, АЦ - автоцистерна, КП - коленчатый подъемник, АСМ - аварийно-спасательная машина.

Это фрагмент выписки из расписания выездов 6 пожарный части города Самара. То есть, как видно в таблице, на вызовы первой категории выезжают автомобили только самой 6 пожарной части. На вызовы по категории 1 Бис к автомобилям 6 части добавляются машины из еще близлежащих 3 частей. По вызовам категории №2 добавляется еще 8 автомобилей к тем, что должны выезжать по предыдущей категории. Расписание составляется так, чтобы минимизировать время прибытия машины на вызов. Если машина, которая должна была выехать по расписанию по каким-либо причинам не доступна, то тогда машина выселяется исходя из решения штаба пожаротушения.

Действия по тушению пожаров начинаются с момента получения сообщения о пожаре диспетчером пожарной охраной, считаются законченными по возвращении подразделения пожарной охраны на место постоянной дислокации и включают в себя:

· прием и обработку поступившего сообщения о пожаре;

· выезд к месту пожара (вызова);

· разведка места пожара;

· эвакуация людей;

· аварийно-спасательные работы, связанные с тушением пожара;

· развертывание сил и средств;

· локализация возгорания;

· ликвидацию возгорания;

· специальные работы;

· сбор ПТВ (пожарно-технического вооружения) и возвращение к месту своего основного расположения.

Разведка места пожара, аварийно-спасательные работы, развертывание сил и средств, ликвидация горения и специальные работы, руководствуясь решением руководителя тушения пожара и при достаточном количестве сил и средств на месте вызова, выполняются единовременно.

Силами и средствами пожарной охраны являются, личный состав, пожарная техника, огнетушащие средства и средства связи, стоящие на вооружении в пожарной охране.

При тушении пожаров проводятся необходимые действия по обеспечению безопасности людей, спасению имущества, в том числе:

· проникновение в места распространения очага пожара и его опасных проявлений;

· создание условий, препятствующих развитию пожара и обеспечивающих их ликвидацию;

· использование на безвозмездной основе средств связи, транспорта, оборудования;

· ограничение или запрещение доступа к месту пожара, а также ограничение или запрещение движения транспорта и пешеходов на прилегающих к ним территориях;

· эвакуация с мест пожаров людей и имущества.

Непосредственное руководство тушением пожара осуществляется руководителем тушения пожара (РТП) -- прибывшим на пожар старшим оперативным должностным лицом пожарной охраны, который управляет на принципах единоначалия личным составом пожарной охраны, участвующим в выполнении боевых действий по тушению пожара, а также привлеченными к тушению пожара силами. Руководитель тушения пожара отвечает за выполнение боевой задачи, за безопасность личного состава пожарной охраны, участвующего в выполнении боевых действий по тушению пожара, и привлеченных к тушению пожара сил. Руководитель тушения пожара устанавливает границы территории, на которой осуществляются боевые действия по тушению пожара, порядок и особенности указанных действий, а также принимает решения о спасении людей, имущества при пожаре. При необходимости руководитель тушения пожара принимает иные решения, в том числе ограничивающие права должностных лиц и граждан на указанной территории.

Указания руководителя тушения пожара обязательны для исполнения всеми должностными лицами и гражданами на территории, на которой осуществляются боевые действия по тушению пожара.

В момент прибытия к месту пожара, подразделение приступает к боевому развертыванию и разведке очага пожара. Если очаг обнаружен, руководитель тушения пожара сообщает диспетчеру о его площади, нужны ли ему дополнительные силы и средства для успешного выполнения боевой задачи и подразделение приступает к аварийно-спасательным работам и тушению пожара. В первую очередь все силы прибывших подразделений направляются на помощь людям и их эвакуацию, если в этом есть необходимость.

В тушении пожара существуют две основных стадии, это локализация и ликвидация.

Локализация - это когда нет угрозы людям, а имеющихся сил и средств достаточно для ликвидации пожара.

Периоду локализации соответствует время с момента ввода первых сил и средств до момента прекращения распространения пожара.

Ликвидация - это когда горение прекращено и приняты все меры для предотвращения повторного возгорания.

Основным документом, который определяет действия сил противопожарных сил является Приказ МЧС от 31.03.2011 № 156 "Об утверждении Порядка тушения пожаров подразделениями пожарной охраны".

Разнообразие ситуаций, различных условий пожаротушения и множество выполняемых работ потребовали создания различных противопожарных автомобилей. Автомобили делятся на два вида, на основные и специальные пожарные автомобили.

Основными, являются автомобили предназначенные для доставки к месту пожара личного состава, огнетушащих средств, оборудования, выполнении АСР, а так же подаче огнетушащих средств к очагу пожара. Они делятся на два подвида, общего и целевого применения.

Специальными, являются автомобили для выполнения специальных работ на месте пожара.

Наиболее часто встречаемые виды пожарных автомобилей приведены в таблице (табл. 1.2).

Таблица 1.2 Основные виды противопожарных автомобилей

Вид	Основные пожарные автомобили	Специальные пожарные автомобили
	Общего применения	Целевого применения
Автомобили	АЦ - автоцистерна АНР - насосно-рукавный АПП - автомобиль первой помощи АВД - насос высокого давления	АА - аэродромный АП - порошкового тушения АКТ - комбинированного тушения АПТ - пенного тушения АГТ - газового тушения ПНС - насосная станция АГВТ - газоводяного тушения	АЛ - автолестница АЛК - автоподъемник коленчатый АР - рукавный ДУ - дымоудаления ГЗДС - газодымозащитной службы АСА - аварийно-спасательный автомобиль АШ - штабной

1.2 Работа диспетчера

Диспетчер пункта связи пожарной охраны - должностное лицо дежурной смены службы связи пожарной охраны, ЕДДС (ЦУС, ЦППС), а при её отсутствии - дежурный диспетчер (радиотелефонист) подразделения пожарной охраны, осуществляющий приём сообщений о пожарах, авариях, стихийных бедствиях по радио и проводным линиям связи.

В обязанности диспетчера входит:

· Принимать звонки о вызовах пожарной охраны по телефонам 112 или 01;

· Отправлять на место вызова силы и средства, исходя из расписания выездов;

· Направлять по запросу руководителя тушения пожара (РТП) дополнительные автомобили, а также силы жизнеобеспечения (аварийная служба электросетей, газовая служба и т.п.)

· Обеспечивать передислокацию пожарных и аварийно-спасательных расчетов подразделений;

· Знать дислокацию подразделений и районы их выезда, безводные районы, особо важные объекты (на котором при первом сообщение о пожаре высылаются подразделения по повышенному рангу вызова), а также состояние готовности подразделений к выполнению задач;

· По требованию РТП выяснять особенности объекта, на котором происходит пожар;

· Поддерживать связь с пожарными расчетами на месте пожара.

Одним из основных документов в работе диспетчера является "Расписание выезда подразделений пожарной охраны гарнизона для тушения пожаров и проведении аварийно- спасательных работ ".

То есть работа диспетчера выглядит следующим образом: при поступлении вызова на центральный пункт связи диспетчер фиксирует адрес, объект на котором произошло возгорание, телефонный номер заявителя. На основании этих данных диспетчером принимается решение об отправке пожарного подразделения к месту пожара и присвоении категории сложности пожара. Руководствуясь категорией пожара и расписанием выездов, принимается решение об необходимом числе автомобилей. В первую очередь диспетчер связывается с пожарной частью в чьем районе выезда произошел пожар, затем при необходимости, с остальными частями, исходя из расписания выездов. Далее он поддерживает связь с РТП и по запросу передает необходимую информацию об объекте и высылает дополнительные силы и средства. Во время пожара диспетчер документирует все, что происходит во время пожара: переговоры, которые ведет по радиосвязи с подразделением, автомобили, которые высылает к месту пожара, запросы РТП о дополнительной информации или подкрепление, время выезда на пожар и время прибытия на него автомобилей, время локализации и ликвидации и т.д.

Для помощи Руководителю тушения пожаров при решение боевых задач и оперативного их выполнения, в пожарной охране составляются Оперативные Карточки Пожаротушения (детские сады, здания повышенной этажности, поликлиники и т.д.) и Оперативные Планы Пожаротушения (на крупные промышленные предприятия, здания с большим пребыванием людей и т.д.). В условиях современных городов таких объектов тысячи, поэтому диспетчерам пожарных частей приходится держать в памяти все объекты на которые составлены ОКП и ОПП, т.к. в их обязанности входит при поступлении вызова на эти объекты выдавать данные документы начальникам караулов при следовании на пожар.

В оперативные план тушения пожара в обязательном порядке должны быть учтены следующие особенности:

· Степень пожаро-опасности объекта и прилегающих к нему участков, с учетом возможности и скорости распространения по ним пожара;

· Наличие расчетов (ГПС), их дислокация, расписание их выездов, скорость реагирования, оснащенность пожарных расчетов спецтехникой, укомплектованность личным составом;

· Наличие расчетов муниципальной пожарной охраны, расписание их выездов, время прибытия (расчетное), оснащение специальной техникой и онегасящими смесямии веществами, наличие личного состава;

· Существование добровольных расчетов пожарной охраны и степень их оснащенности;

· Места наиболее пожароопасных участков и варианты распространения по ним очагов возгорания;

· Суммарные Запасы огнетушащих веществ на территории предприятия;

· Присутствие на объекте стационарных установок пожаротушения и возможные режимы их функционирования;

· Присутствие на территории объекта и на прилегающих участках пожарного водопровода и других водоисточников;

· Статистика возгораний и реальных аварий с пожаром на конкретном объекте;

· Предложения органов ГПН, подразделений пожарной охраны и администрации объекта, направленные на повышение степени пожарной защищенности;

· Планы зданий и их этажей (Рис 1.1).

Рис 1.1 - Схема 2 этажа детского сада, взятая из ОКП

2. Проектирование и выбор средств разработки

2.1 Проектирование базы данных

Основные определения, связанные с базами данных:

База данных - это информационная модель, позволяющая упорядоченно хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Базы данных бывают различных видов. Энциклопедия технологий баз данных насчитывает свыше 50 видов БД.

Примеры классификации БД по модели данных:

· Иерархическая - база данных основана на древовидной структуре хранения информации. В этом смысле иерархические базы данных очень напоминают файловую систему компьютера;

· Объектно-ориентированные - данные хранятся в виде объектов. С объектно-ориентированными базами данных удобно работать, применяя объектно-ориентированное программирование. Однако, на сегодняшний день такие базы данных еще не достигли популярности реляционных, поскольку пока значительно уступают им в производительности;

· Реляционные - данные собраны в таблицы, которые в свою очередь состоят из столбцов и строк, на пересечении которых расположены ячейки. Запросы к таким базам данных возвращает таблицу, которая повторно может участвовать в следующем запросе. Данные в одних таблицах, связаны с данными других таблиц.

Классификация БД по степени распределенности:

· Централизованные, они же сосредоточенные: БД полностью храниться и поддерживается на одном компьютере;

· Распределенные БД - составные части, исходя из различных критериев, расположены в разных узлах сети.

Распределенные БД так же делятся на четыре подвида:

· Неоднородная: фрагменты БД в различных узлах сети поддерживаются с помощью более одной СУБД;

· Однородная: все фрагменты БД в разных узлах поддерживаются с помощью единственной СУБД;

· Фрагментированная, она же секционированная: данные распределены с помощью метода фрагментирования;

· Тиражированная: данные распределены методом тиражирование.

SQL (Structured Query Language - Структурированный язык запросов) - язык управления базами данных для реляционных баз данных. Сам по себе SQL не является Тьюринг-полным языком программирования, но его стандарт позволяет создавать для него процедурные расширения, которые расширяют его функциональность до полноценного языка программирования.

SQL создавался как простой стандартизированный способ извлечения и управления данными, содержащимися в реляционной базе данных. Позднее он стал сложнее, чем задумывался, и превратился в инструмент разработчика, а не конечного пользователя. В настоящее время SQL (по большей части в реализации Oracle) остается самым популярным из языков управления базами данных, хотя и существует ряд альтернатив.

SQL состоит из четырех отдельных частей:

1. язык определения данных (DDL) используется для определения структур данных, хранящихся в базе данных. Операторы DDL позволяют создавать, изменять и удалять отдельные объекты в БД. Допустимые типы объектов зависят от используемой СУБД и обычно включают базы данных, пользователей, таблицы и ряд более мелких вспомогательных объектов, например, роли и индексы;

2. язык манипуляции данными (DML) используется для извлечения и изменения данных в БД. Операторы DML позволяют извлекать, вставлять, изменять и удалять данные в таблицах. Иногда операторы select извлечения данных не рассматриваются как часть DML, поскольку они не изменяют состояние данных. Все операторы DML носят декларативный характер;

3. язык определения доступа к данным (DCL) используется для контроля доступа к данным в БД. Операторы DCL применяются к привилегиям и позволяют выдавать и отбирать права на применение определенных операторов DDL и DML к определенным объектам БД;

4. язык управления транзакциями (TCL) используется для контроля обработки транзакций в БД. Обычно операторы TCL включают commit для подтверждения изменений, сделанных в ходе транзакции, rollback для их отмены и savepoint для разбиения транзакции на несколько меньших частей.

Следует отметить, что SQL реализует декларативную парадигму программирования: каждый оператор описывает только необходимое действие, а СУБД принимает решение о том, как его выполнить, т.е. планирует элементарные операции, необходимые для выполнения действия и выполняет их. Тем не менее, для эффективного использования возможностей SQL разработчику необходимо понимать то, как СУБД анализирует каждый оператор и создает его план выполнения.

Система управления базой данных (СУБД) - совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.

СУБД бывают трех видов: файл-серверные, клиент серверные и встраиваемые.

Файл-серверные СУБД располагают свои файлы данных централизовано на файл-сервере. Доступ происходит посредствам локальной сети. Синхронизация происходит при помощи файловых блокировок. Преимуществом данной архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера. Но при этом недостатками являются: проблема по обеспечению надежности, высокой доступности, безопасности, потенциально высокая загрузка сети. Применяются в локальных приложениях. На сегодняшний день данная технология является устаревшей и не пригодной для больших информационных систем. Примерами таких СУБД являются: Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro, VisualFoxPro.

Клиент-серверные СУБД располагается на сервере вместе с БД и предоставляют доступ непосредственно к БД в монопольном режиме. Все клиентские запросы на обработку данных обрабатываются клиент-серверной СУБД централизованно. Преимущества и недостатки зеркальны файл-серверным СУБД. То есть ее недостатком является повышенные требования к серверу, но при этом проще обеспечить высокую надежность, безопасность и доступность, меньшая нагрузка локальной сети, а также удобство централизованного управления. Примеры: MS SQL Server, IBM DB2, Oracle Database, MySQL, PostgreSQL.

Встраиваемая СУБД - СУБД, которая является частью другого продукта, не требующая отдельной установки. Такие СУБД используются для локального хранения информации приложения и не предназначена для использования несколькими пользователями в сети. Физически такие СУБД чаще всего являются подключаемыми библиотеками. Доступ к данным со стороны приложения может происходить через SQL либо через специальные программные интерфейсы. Примеры: MS SQL Server Compact, SQLite, OpenEdge.

Используемая в проекте БД является реляционной. Для реализации БД была выбрана клиент-серверная СУБД по нескольким причинам. В проекте требуется возможность обращаться к БД нескольким диспетчерам, то есть требуется поддержка нескольких пользователей. Так же, так как программа создается для структуры МЧС, для нее важны такие характеристики, как надежность, доступность и безопасность.

Поэтому выбор пал на MS SQL Server 2012. Эта СУБД используется для работы с базами данных размером от персональных до крупных баз данных масштаба предприятия. MS SQL Server использует язык запросов Transact-SQL (T-SQL). T-SQL - это расширение языка SQL, которое создали совместными усилиями Microsoft и Sybase. SQL приобрел следующие возможности:

· управляющие операторы;

· локальные и глобальные переменные;

· различные дополнительные функции для обработки строк, дат, математики и т. п.;

· поддержка аутентификации Microsoft Windows.

Так же преимуществом данной СУБД является ее плотная интеграция со средой разработки проекта - Visual Studio 2012, которая так же является продуктом Microsoft.

2.2 Семантическое моделирование базы данных

Семантическое моделирование представляет собой моделирование структуры данных, опираясь на смысл этих данных. В качестве инструмента семантического моделирования используются различные варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship).

Основные понятия диаграмм сущность-связь (ER-диаграмм) являются: сущность, атрибут, экземпляр, ключ и связь.

Сущность - любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных.

Атрибут - поименованная характеристика сущности.

Экземпляр - это конкретный представитель данной сущности. То есть для сущности машина, экземпляром сущности будет конкретный автомобиль, например, автоцистерна, расположенная в 1 части. Каждая сущность должна быть уникальна. Часто бывает, что сущности похожи по всем атрибутом, кроме ключа. Например, две одинаковые модели автомобилей АЦ, обе расположены в одной части, но у обоих будет свой уникальный идентификатор (id).

Сущность на ER-диаграмме представляется прямоугольником с именем в верхней части. В прямоугольнике перечисляются атрибуты сущности, при этом атрибуты, составляющие уникальный идентификатор сущности (он же ключ), подчеркиваются. Пример сущности на рис. 2.1.

Рис 2.1 - Сущность

Первичный ключ (primary key) - это атрибут или группа атрибутов, однозначно идентифицирующая экземпляр сущности.

Первичный ключ имеет следующие свойства:

· Уникальность. Два экземпляра не должны иметь одинаковых значений возможного ключа. То есть для сущности пожар, адрес в качестве первичного ключа не подходит, так как в одном здании пожар может произойти не один раз.

· Компактность. Сложный возможный ключ не должен содержать ни одного атрибута, удаление которого не приводило бы к утрате уникальности. Например, если бы ключом был адрес, время возгорания и ранг, то удаление из ключа ранга никак не повлияло бы на его уникальность. Таким образом ключ адрес, время возгорания и ранг не является компактным. Чаще всего ключом является уникальный номер, идентификатор (id).

Сущности связаны друг с другом по средствам отношений (связей). Связи отображены в виде линий. Связи бывают трех видов (рис. 2.2):

Рис 2.2 - Виды связей

· Один к одному. Чаще всего означает, что на самом деле мы имеем одну сущность по ошибке разделенную на две;

· Один ко многим. Наиболее часто используемый вид связи. Сущность со стороны "один" является родительской, а сущность со стороны "много" следовательно дочерней;

· Многие ко многим. Как правило такой тип связи является временным и в будущем делится на две связи один ко многим.

В случае данного проекта примером временной связи многие ко многим может служить связь пожара и машин (рис. 2.3).



Рис 2.3 - Связь двух сущностей многие ко многим

Но так как каждая сущность представляет собой таблицу, в который конкретный экземпляр сущности является строкой, а атрибутами являются столбцы. При этом в одной ячейке может хранится только одна переменная, такая связь не позволяет нам правильно заполнить базу данных. Поэтому ее следует разбить на две сущности один ко многим. В проекте было принято решение добавить между пожаром и машиной рапорт, который хранит в себе идентификаторы и пожара и машины. Таким образом, если нам понадобиться узнать какие точно машины были на пожаре, тогда будет возможность сделать кросс-табличный запрос, который выведет нам необходимые нам машины. Как это выглядит на ER-модели - рис. 2.4

Рис 2.4 - Связь трех сущностей

Так же связи еще бывают разные по модальности, а именно связь должна существовать и связь может существовать (Рис 2.5).

Рис 2.5 - виды модальности связей

В базе данных проекта все связи относятся к первому типу.

Для базы данных, используемой в проекте было в итоге определено пять сущностей: часть, машина, рапорт, дом, вызов. Как видно из диаграммы, мы имеем части. Дома привязаны к частям, согласно району выезда. К каждой части привязаны машины. При получении вызова, мы отправляем на него машины, которые потом оставляют рапорта с данными о времени получения сигнала о выезде и времени отзыва с него. ER-модель - рис. 2.6

Рис 2.6 - ER-диаграмма проекта

2.3 Выбор язык программирования

Задачи, которые стоят при реализации проекта, никак не ограничивают выбор языка программированная. Поэтому для их выполнения подходят языки - С#, C++, Java. Исходя из того, что на компьютере уже имелась Visual Stuido 2012, выбор пал именно на нее. Язык программирования был выбран C# в связи с наличием большего опыта его использования, чем C++.

C# (произносится си шарп) -- объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 1998--2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft.NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.
C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. Язык имеет статическую типизацию, поддерживает полиморфизм, перегрузку операторов (в том числе операторов явного и неявного приведения типа), делегаты, атрибуты, события, свойства, обобщённые типы и методы, итераторы, анонимные функции с поддержкой замыканий, LINQ, исключения, комментарии в формате XML.

Переняв многое от своих предшественников -- языков C++, Pascal, Модула, Smalltalk и, в особенности, Java -- С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ не поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).

Особенности языка

C# разрабатывался как язык программирования прикладного уровня для CLR и, как таковой, зависит, прежде всего, от возможностей самой CLR. Это касается, прежде всего, системы типов C#, которая отражает BCL. Присутствие или отсутствие тех или иных выразительных особенностей языка диктуется тем, может ли конкретная языковая особенность быть транслирована в соответствующие конструкции CLR. Так, с развитием CLR от версии 1.1 к 2.0 значительно обогатился и сам C#; подобного взаимодействия следует ожидать и в дальнейшем (однако, эта закономерность была нарушена с выходом C# 3.0, представляющего собой расширения языка, не опирающиеся на расширения платформы.NET). CLR предоставляет C#, как и всем другим.NET-ориентированным языкам, многие возможности, которых лишены «классические» языки программирования. Например, сборка мусора не реализована в самом C#, а производится CLR для программ, написанных на C# точно так же, как это делается для программ на VB.NET, J# и др.

Стандартизация

C# стандартизирован в ECMA (ECMA-334) и ISO (ISO/IEC 23270). Известно как минимум о трёх независимых реализациях C#, базирующихся на этой спецификации и находящихся в настоящее время на различных стадиях разработки:Mono, начата компанией Ximian, продолжена её покупателем и преемником Novell, а затем Xamarin. dotGNU и Portable.NET, разрабатываемые Free Software Foundation.

Как и большинство языков программирования высокого уровня C# имеет набор элементов. К элементам относятся:
Алфавит - включает буквы (буквы латинского алфавита от a до z и от A до Z, а также знак подчеркивания), цифры (арабские цифры от 0 до 9), специальные символы (+ - * / =,<>:=.: ; и др.), пробелы, зарезервированные слова. C# имеет множество зарезервированных слов. Зарезервированные слова - это английские слова, указывающие компилятору на необходимость выполнения определенных действий.

Идентификаторы - слова, которыми программист обозначает любой другой элемент программы, кроме идентификатора, комментария и зарезервированного слова. Идентификаторы в C# могут состоять из латинских букв, арабских цифр и знака подчеркивания.

Константы - целые, вещественные, шестнадцатеричные числа, логические константы, символы, строки символов, конструкторы множеств и признак неопределенного указателя null.

Выражения - константы, переменные, обращения к функциям, соединенные знаками операций и скобками.
Операции: унитарные (~), мультипликативные (*, /, &, |), аддитивные (+, -), отношения (==, !=, <=, >=, <, >).

2.4 Выбор среды разработки

Средой разработки проекта был выбран Visual Studio 2012, так как разработчиком этой среды является разработчик выбранного языка C#.

Microsoft Visual Studio 2012 -- это набор инструментов для создания программного обеспечения: от планирования до разработки пользовательского интерфейса, написания кода, тестирования, отладки, анализа качества кода и производительности, развертывания в средах клиентов и сбора данных телеметрии по использованию. Эти инструменты предназначены для максимально эффективной совместной работы; все они доступны в интегрированной среде разработки (IDE) Visual Studio.

Visual Studio можно использовать для создания различных типов приложений, от простых приложений для магазина и игр для мобильных клиентов до больших и сложных систем, обслуживающих предприятия и центры обработки данных.

По умолчанию Visual Studio обеспечивает поддержку C#, C и C++, JavaScript, F# и Visual Basic. Visual Studio хорошо работает и интегрируется со сторонними приложениями, например Unity и Apache Cordova, с помощью расширений Набор средств Visual Studio для Unity и инструментов Visual Studio для Apache Cordova соответственно. Вы также можете самостоятельно расширить Visual Studio, создав собственные инструменты для выполнения специализированных задач.

Основы среды IDE

На следующем рисунке показана интегрированная среда разработки (IDE) Visual Studio с открытым проектом и окном обозревателя решений для навигации по файлам проекта, а также окном Team Explorer для перемещения в системе управления версиями и отслеживания рабочих элементов. Указанные функции в заголовке окна более подробно описываются на рис. 2.7.

Рис 2.7 - Основы среды IDE

Поиск и получение справки

Панель быстрого запуска, показанная ниже, дает возможность быстрого поиска команд, инструментов, функций и других компонентов Visual Studio, если вам неизвестно сочетание клавиш или расположение меню. Просто введите название нужного компонента, и на панели быстрого запуска появится ссылка на него.

MSDN -- это веб-сайт технической документации Майкрософт; страница, которую вы читаете прямо сейчас, находится на сайте MSDN. В Visual Studio можно нажать клавишу F1, чтобы перейти на страницу справки MSDN для активного окна. Кроме того, можно нажать клавишу F1 в редакторе кода, чтобы перейти на страницу справки MSDN для API или ключевого слова, в котором в данный момент находится курсор. Например, в файле C# можно поместить курсор в любом месте или в конце объявления System.String и нажать клавишу F1, чтобы перейти на страницу справки MSDN по String.

Персонализация среды IDE

Имеется возможность настроить макет окна среды разработки наиболее удобным образом. Любое окно в любое время можно закрепить, открепить или скрыть, кроме того, редактор можно запускать в полноэкранном режиме. Вы можете создавать и сохранять различные настраиваемые макеты окон и работать только с теми окнами, которые требуются в определенном контексте. Например, можно создать полноэкранный макет, чтобы на экран выводился только редактор кода. Кроме того, можно создать разные макеты для отладки и для операций команды. Для получения дополнительной информации см. Настройка макетов окон.

Можно настроить Visual Studio различными способами и переносить параметры при работе на нескольких компьютерах. Для получения дополнительной информации см. Персонализация среды IDE.

Сочетания клавиш предусмотрены практически для всех функций, и их также можно настроить. Чтобы создать новое сочетание клавиш, введите на панели быстрого запуска "Клавиатура", чтобы открыть диалоговое окно клавиатуры. После этого можно нажать клавишу F1, чтобы перейти на страницу справки MSDN, если требуются дополнительные сведения о параметрах. Дополнительные сведения см. в статье Сочетания клавиш по умолчанию в Visual Studio.

Проектирование пользовательского интерфейса

Конструктор -- это удобный инструмент, который позволяет создавать пользовательский интерфейс без написания кода. Можно перетаскивать элементы управления пользовательского интерфейса, такие как поля со списками, календари и кнопки, из панель элементов в рабочую область конструирования, представляющую окно или диалоговое окно. Можно изменять размер и расположение элементов без написания кода. Конструкторы включены для всех типов проектов, имеющих пользовательский интерфейс.

Если проект содержит пользовательский интерфейс на основе XAML, конструктор по умолчанию -- Blend для Visual Studio, сложный графический инструмент, эффективно работающий в среде Visual Studio. Элементы конструктора представлены на рис. 2.8.

Рис 2.8 - Элементы конструктора

Элементы конструктора подробно описаны в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Элементы конструктора

№	Элемент
	Представление конструктора. Содержит визуальную структуру документа. В этом представлении можно рисовать и изменять объекты на поверхности разработки.
	Навигатор. Позволяет быстро перемещаться между режимом редактирования шаблона, режимом редактирования стиля и областью редактирования объекта для выбранного объекта.
	Масштаб. Служит для изменения масштаба поверхности разработки и объектов на ней.
	Элементы управления поверхности разработки. Эти элементы управления (Показать сетку привязки, Привязывать к линиям сетки и Включить/отключить привязку к линиям привязки) служат для задания параметров привязки. Привязку удобно использовать для выравнивания объектов друг относительно друга или для их равномерного распределения на поверхности разработки.
	Правка Редактор кода. Служит для работы с кодом XAML, C#, C++ или Visual Basic вручную.

Написание, навигация и понимание кода

Если вы являетесь разработчиком, вероятно, большую часть времени вы будете работать с окном редактора. Visual Studio включает редакторы для языков C#, C++, Visual Basic, JavaScript, XML, HTML, CSS и F#, а также сторонние подключаемые редакторы (и компиляторы) для многих других языков.

Отдельные файлы можно изменить в текстовом редакторе, последовательно выбрав Файл | Открыть | Файл. Чтобы изменить файлы в открытом проекте, щелкните имя файла в обозревателе решений. Код выделяется цветом. Для настройки цветовой схемы введите "Цвета" на панели быстрого запуска. Одновременно можно открыть большое число окон текстового редактора в виде вкладок. Кроме того, можно выполнить разбиение индивидуально для каждого окна. Текстовый редактор также можно запустить в полноэкранном режиме (рис. 2.9).

Рис. 2.9 - Текстовый редактор

Текстовый редактор включает много интерактивных функций (если они требуются) и функций повышения производительности, помогающих ускорить написание кода. Функции различаются в зависимости от языка, и необязательно использовать их все (введите "Редактор" на панели быстрого запуска, чтобы включить или отключить функции). Некоторые распространенные возможности повышения производительности приведены ниже.

Рефакторинг включает такие операции, как интеллектуальное переименование переменных, перемещение выделенных строк кода в отдельную функцию, перемещение кода в другие расположения, изменение порядка параметров функции и т. д.

IntelliSense -- это общий термин для набора очень популярных функций, отображающих сведения о типах в коде непосредственно в редакторе и в некоторых случаях автоматически создающих небольшие отрывки кода. По сути IntelliSense представляет собой базовую документацию, встроенную в редактор, что избавляет от необходимости поиска информации о типах в отдельном окне справки. Функции IntelliSense зависят от языка. Дополнительные сведения: IntelliSense для Visual C#, Visual C++ IntelliSense, IntelliSense для JavaScript, Возможности IntelliSense в Visual Basic. На следующем рисунке показаны некоторые функции IntelliSense в действии (рис. 2.10).

Рис. 2.10 - Функции IntelliSense

Волнистые линии предупреждают об ошибках или потенциальных проблемах в коде в режиме реального времени по мере ввода, что позволяет исправлять их немедленно, не дожидаясь обнаружения ошибок во время компиляции или выполнения. Если навести указатель мыши на волнистую линию, на экран будут выведены дополнительные сведения об ошибке. Кроме того, в поле слева может появляться значок лампочки с предложениями по устранению ошибки (рис. 2.11).

Рис. 2.11 - Пример волнистых линий и лампочки

Закладки позволяют быстро переходить к определенным строкам в файлах, с которыми вы работаете.

В контекстном меню текстового редактора можно вызвать окно Иерархия вызовов для отображения методов, которые вызываются методом или вызывают метод, в котором установлен курсор.

CodeLens позволяет находить ссылки на код, изменения кода, связанные ошибки, рабочие элементы, проверки кода и модульные тесты -- все это, не выходя из редактора. Дополнительные сведения см. в разделе Поиск изменений кода и других журналов.

Окно Показать определения позволяет просмотреть определение метода или типа в окне редактора, не покидая текущий контекст. Это окно теперь поддерживает и XAML-код.

Пункт контекстного меню Перейти к определению позволяет перейти непосредственно к тому месту, где определена функция или объект. Другие команды навигации также доступны по щелчку правой кнопкой мыши в редакторе.

Связанный инструмент, обозреватель объектов, позволяет исследовать сборки.NET или среды выполнения Windows в системе, просматривая содержащиеся в них типы,а также методы и свойства в этих типах (рис 2.12).

Рис 2.12 - Обозреватель объектов

Подключение к облачным службам и базам данных

В окне обозревателя серверов в Visual Studio отображаются ресурсы для всех учетных записей, управляемых в рамках учетной записи персонализации (той, с которой вы вошли в систему), включая экземпляры SQL Server, учетные записи Azure, Salesforce.com, Office 365 и веб-сайтов (рис. 2.13).

Рис. 2.13 - Обозреватель серверов

Visual Studio включает набор средств Microsoft SQL Server Data Tools (SSDT), которые используются для сборки, отладки, обслуживания и рефакторинга баз данных. Можно работать с проектом базы данных или напрямую с подключенным экземпляром базы данных (локально или удаленно).

Обозреватель объектов SQL Server в Visual Studio позволяет просматривать объекты баз данных так же, как в среде SQL Server Management Studio. Обозреватель объектов SQL Server позволяет выполнять простые действия по администрированию базы данных и проектированию, включая редактирование данных в таблицах, сравнение схем и выполнение запросов с помощью контекстных меню прямо в окне обозревателя. Набор SSDT также содержит специальные типы проектов и инструменты для разработки решений SQL Server 2012 Analysis Services, Reporting Services, решений бизнес-аналитики на базе Integration Services (рис. 2.14).

Рис. 2.14 - Обозреватель объектов SQL Server

2.5 Используемые технологии

Стоит упомянуть о технологии.NET Framework.

NET Framework -- программная платформа, выпущенная компанией Microsoft в 2002 году. Основой платформы является общеязыковая среда исполнения Common Language Runtime (CLR), которая подходит для разных языков программирования. Функциональные возможности CLR доступны в любых языках программирования, использующих эту среду.

Архитектура.NET

Программа для.NET Framework, написанная на любом поддерживаемом языке программирования, сначала переводится компилятором в единый для.NET промежуточный байт-код Common Intermediate Language (CIL) (ранее назывался Microsoft Intermediate Language, MSIL). В терминах.NET получается сборка, англ. assembly. Затем код либо исполняется виртуальной машиной Common Language Runtime (CLR), либо транслируется утилитой NGen.exe в исполняемый код для конкретного целевого процессора. Использование виртуальной машины предпочтительно, так как избавляет разработчиков от необходимости заботиться об особенностях аппаратной части. В случае использования виртуальной машины CLR встроенный в неё JIT-компилятор «на лету» (just in time) преобразует промежуточный байт-код в машинные коды нужного процессора. Современная технология динамической компиляции позволяет достигнуть высокого уровня быстродействия. Виртуальная машина CLR также сама заботится о базовой безопасности, управлении памятью и системе исключений, избавляя разработчика от части работы.

Архитектура.NET Framework описана и опубликована в спецификации Common Language Infrastructure (CLI), разработанной Microsoft и утверждённой ISO и ECMA. В CLI описаны типы данных.NET, формат метаданных о структуре программы, система исполнения байт-кода и многое другое.

Объектные классы.NET, доступные для всех поддерживаемых языков программирования, содержатся в библиотеке Framework Class Library (FCL). В FCL входят классы Windows Forms, ADO.NET, ASP.NET, Language Integrated Query, Windows Presentation Foundation, Windows Communication Foundation и другие. Ядро FCL называется Base Class Library (BCL). Все они представлены на рисунке ниже (рис. 2.15)

Рис. 2.15 - Стек технологий.NET Framework

В двух формах будет реализован функционал просмотра и редактирования базы данных при помощи DataGridView.

DataGridView - отображает данные в настраиваемой сетке. В программе данные будут загружаться в виде таблиц.

Связь программы и базы данных осуществляется по средствам ADO.NET.

ADO.NET -- это набор классов, предоставляющих службы доступа к данным программистам, которые используют платформу.NET Framework. ADO.NET имеет богатый набор компонентов для создания распределенных приложений, совместно использующих данные. Это неотъемлемая часть платформы.NET Framework, которая предоставляет доступ к реляционным данным, XML-данным и данным приложений.

От других API ADO.NET отличает то, что она не взаимодействует с системами управления базами данных напрямую. Вместо этого используются поставщики данных (data provider), которые инкапсулируют механизм работы с конкретной СУБД. Такой подход очень гибок, позволяет создавать адаптеры для любой СУБД и полностью использовать её особенности.

Функционально классы ADO.NET делятся на два уровня, а именно подключенный и отключенный.

На подключенном уровне работа с БД ведется через объекты подключения, объекты чтения данных и поставщика данных предназначенного для нужной СУБД. Провайдеры реализуют свои версии объектов, которые составляют этот уровень. К таким объектам относятся: Command, DataReader, DataAdapter, Connection. Объекты чтения данных предоставляют поток данных. Открытие и закрытие подключения к БД полностью возлагается на программиста.

Другие классы составляют отключенный, он же автономный уровень. Так как после извлечения их в память, при помощи DataSet, работа с ними может осуществляться и без подключения к БД.



Рис. 2.16 - Схема работы ADO.NET

Так как мы выбрали СУБД от MS SQL Server, то основной класс, который мы будем использовать, это System.Data.SqlClient. Для отображения и редактирования таблиц в базах данных используется SqlConnection, SqlCommandBulder, SqlDataAdapter и DataSet.

Перечень основных классов для взаимодействия с базой данных:

· SqlConnection - Представляет открытое подключение к базе данных SQL Server. Объект SqlConnection представляет уникальный сеанс для SQL Server источника данных.В систему клиента и сервера базы данных является эквивалентом сетевого подключения к серверу. SqlConnectionиспользуется совместно c SqlCommand и SqlDataAdapter для повышения производительности при подключении к Microsoft SQL Server базы данных;

· DataSet - Представляет кэш данных в памяти. Является основным компонентом архитектуры ADO.NET;

· SqlDataAdapter - Представляет набор команд данных и подключение к базе данных, которые используются для заполнения DataSet и обновления базы данных SQL Server. SqlDataAdapter, Используется в качестве моста между DataSet и SQL Server для извлечения и сохранения данных;

· SqlCommandBuilder - Автоматически создает однотабличные команды, используемые для согласования изменений, внесенных в DataSet, со связанной базой данных SQL Server.

2.6 Блок-схемы программы

Программа имеет три формы, со своей определенной задачей.

Первая форма создана для работы с базой данных. Ее блок-схема на рис. 2.17.

Рис 2.17 - Блок схема формы работы с БД

Алгоритм работы таков: Изначально загружается таблица из базы данных, которая указана в комбинированном списке. После этого в программе имеется 7 опций.

1. Выбор отображаемой таблицей. По средствам выбора в комбинированном списке нужной таблицы. Сразу после выбора составляется запрос и по средствам ADO.NET его результат выгружается в память. После из памяти он помещается в таблицу в интерфейсе программы.

2. Поиск по базе данных. Имеется два поля для задания запроса на поиск. Одно является текстовым полем, в который указывается требуемое значение атрибута. И комбинированный список, в котором выбирается столбец, в котором будут проверятся совпадения. Так же, как и в предыдущем случае, для запроса используется имя таблицы. И из этих трех переменных, после внесение в них данных и нажатия кнопки "Найти" составляется запрос, который выводится по тому же алгоритму, по которому происходил выбор таблиц.

3. Изменить значение в таблице. Производится клик по необходимой ячейке и вводится нужное ее значение. После этого изменения сохранятся в DataSet, то есть в памяти.

4. Добавить строку. После нажатия на кнопку "Добавить" в DataGridView будет добавлена одна строка, в которую можно вносить данные по средствам предыдущей опции. Данные так же идут в память;

5. Удалить строку. После нажатия на кнопку "Удалить", из DataGridView будут удалены все выделенные в нем строки. Данные так же идут в память;

6. Сохранить изменения. Так как прошлые три опции производят операции с данными в памяти, они не влияют на содержимое базы данных на сервере. Для того что бы эти изменения сохранились, необходимо нажать кнопку "Сохранить". После этого данные в памяти начинают сравниваться с данными из базы данных. Все измененный данные будут переносится из памяти в базу данных.

...