Размещено на http://www.allbest.ru/

1 СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание предметной области

Степень влияния аварийных ситуаций на экономику страны и её регионов представим на основе статистики ЧС (табл. 1).

Сегодня, проблемы реагирования на аварийные ситуации являются наиболее важными т.к. от каждого возникшего случая и его скорейшего ликвидации зависят жизни людей. Таким образом, возникает потребность в методах, инструментах и, прежде всего, компьютерных программах, позволяющих человеку оперативно находить скорейшие пути ликвидации возникшей опасности среди всех возможных вариантов, для уменьшения статистических данных по числу жертв.

На сегодняшний день существует не так много систем, которые сопровождают процесс ликвидации аварийных ситуаций в каком-либо виде.

Таблица 1. - Статистика чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации за период 2005-2011 гг.

Показатели	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011
ЧС всего, в т.ч., кол-во	2720	2847	2693	2146	424	338	297
природные техногенные биолого-социальные теракты	198 2464 48 10	261 2541 44 1	402 2248 43 -	161 1596 37 -	133 270 21 -	95 199 44 21	65 185 42 5
Количество погибших, чел.	5637	6043	5199	4441	734	680	791
Количество пострадавших, чел.	4945523	8150	27335	7484	2428	2992	23716
Оценка материального ущерба, млн. руб.	5149,6	2347,5	4833,8	1871,0	359,7	333,2	2641,1

Принцип работы ПК заключается в том, что в базе данных имеется список всех вероятных и уже возникающих чрезвычайных ситуаций, с закрепленным за каждой ЧС примерным расходом ресурсов, затраченных на ее ликвидацию. При поступлении информации о возникшей аварийной ситуации, оператор заносит в систему данные по происшествию и степень угрозы (которую определяет согласно количеству возможных и уже имеющихся жертв). Программа показывает оператору перечень необходимых (для ликвидации конкретной аварийной ситуации) ресурсов, а так же выводит на экран имеющиеся в свободном доступе (не задействованные на другой аварийной ситуации) ресурсы (спец.техника, персонал, ископаемые ресурсы, материалы и т.д.), а так же ресурсы, которые по данным системы могут помочь в ликвидации быстрее. Такие как уже выехавшие на другой вызов, и которые должны в скором времени освободиться (по расчетам программы) или завершившие работу ресурсы. Расчет возможности использования освободившихся ресурсов исходит из оценки времени задействования той или иной силы ликвидации на конкретной ситуации, которая заносится в базу специалистами (Пример: пожарная машина на ликвидацию пожара третьей степени расходует 1,5-2 часа).

1.2 Обзор аналогов

Большое количество статей и работ по теме дает понять что тема оценки потребности в ресурсах для ликвидации аварийных ситуаций в наше время является актуальной и востребованной. На предприятиях и в фирмах этому стали уделять большое количество времени. Как показал поиск в сети интернет, существует несколько программ аналогичных теме дипломной работы.

Региональный ЦУКС: Мониторинг безопасности КВО (критически важных объектов)

Предназначен для оценки состояния, соответствия КВО требованиям руководящих документов; мониторинга параметров и прогнозирования ЧС; планирования действий по устранению последствий ЧС; оценки эффективности действий АСФ.

Функции, реализуемые программными модулями

1. Формирование базы данных КВО.

2. Оценка состояния КВО, в т.ч. соответствия КВО требованиям РД.

3. Формирование отчетности по состоянию КВО.

4. Формирование предложений для принятия решений.

5. Мониторинг объектов, параметров ЧС

6. Прогноз ЧС с определением предаварийных и аварийных ситуаций.

7. Отображение на карте всех ЧС в регионе (прогнозируемых и уже происшедших).

8. Обеспечение выбора состава и количества АСФ для устранения ЧС, оптимального планирования действий АСФ.

9. Отображение на рабочем месте схемы и параметров ЧС, действий АСФ по устранению результатов ЧС.

10. Отображение количества, местонахождения и состава АСФ, работающих в регионе.

11. Цветовая и звуковая сигнализация оператору при возникновении (прогнозировании) ЧС в регионе.

12. Детальный анализ параметров ЧС и действий АСФ.

В региональном центре на АРМ оператора регионального центра отображается информация о всех ЧС, происшедших в регионе, параметрах ЧС и местонахождении и действиях АСФ. также собирается оперативная информация о действиях аварийно-спасательных формирований (от комплексов мониторинга и из рапортов командиров АСФ). Эта информация служит для планирования действий АСФ и контроля за ликвидацией последствий ЧС. После ликвидации последствий в центре собираются все рапорта командиров АСФ и осуществляется оценка эффективности действий на основе автоматической обработки рапортов.



Рисунок 1. Региональный ЦУКС: Мониторинг безопасности КВО (критически важных объектов)

Программный комплекс автоматизации работы турфирмы: TurWin MultiPro

Первая версия программы TurWin была разработана компанией “Аримсофт” в 1995 году. За прошедшее время система неоднократно модернизировалась. Ее последняя версия TurWin MultiPro появилась на рынке в 2001 году.

Программный комплекс TurWin MultiPro предназначен для автоматизации деятельности как туроператоров, так и агентств. Он работает как приложение системы управления базами данных (СУБД) Access\ Microsoft. Особая ценность использования TurWin MultiPro, по мнению его разработчиков, заключается в том, что за счёт интеграции ПК с пакетом MS Office в несколько раз повышается эффективность использования персональных компьютеров в локальной сети компании.

Функционально TurWin MultiPro позволяет создавать справочники по любому сегменту турпродукта, формировать сложные групповые и индивидуальные туры (по одной и нескольким странам), составлять схемы расчёта туров по 4 алгоритмам на выбор, автоматизировать оформление заказов. Формирование турпакетов и генерация прайс-листов производятся автоматически в формате MS Excel.

В системе предусмотрен контроль загрузки рейсов и отелей с учётом квот мест, организован строгий учёт движения денежных средств, обеспечивается печать основных бухгалтерских документов (счёт, счёт-фактура, приходный кассовый ордер, кассовый отчёт и др.). Существует возможность разграничения доступа пользователей по 4 группам (“администратор”, “бухгалтер”, “менеджер” и “продавец”). Удобно и то, что основные действия менеджеров по оформлению туристов фиксируется в особом журнале событий.

Недавно текущая версия программного комплекса TurWin MultiPro была дополнена возможностями факсимильной и e-mail рассылок, автоматического обмена информацией с пансионатами и санаториями. Также была упрощена работа с программой для турагентств. Менеджерам агентств теперь не требуется, как раньше, вносить в базу данных подробную стоимостную информацию по пакетам операторов. Формирование заявки может быстро производиться только на основе 2-х задаваемых параметров: общей стоимости тура и размера комиссии. В настоящее время систему используют в своей работе около 100 туроператоров и агентств.



Рисунок 2.Программный комплекс автоматизации работы турфирмы TurWin MultiPro

Аппаратно-программный комплекс автоматизированного управления службой такси

Аппаратно-программный комплекс автоматизированного управления службой такси (АПК “АСУ-ТАКСИ”) представляет собой распределенную систему, включающую в свой состав автоматизированные рабочие места Диспетчера, Руководителя, Кассира, Бухгалтера, Механика, Врача и Водителя (на основе специализированных терминальных комплектов, устанавливаемых в автомобиль такси).

Технические характеристики:

АПК “АСУ-ТАКСИ” реализован с применением передовых информационных технологий, в т.ч. технологий облачный вычислений. Гибкая архитектура построения системы позволяет поэтапно проводить автоматизацию предприятия, постепенно наращивать функционал за счет включения необходимых модулей и блоков.

Отсутствие технических ограничений на количество используемых автоматизированных мест позволяет использовать АПК “АСУ-ТАКСИ” для автоматизации мелких (до 50 автомобилей), средних (до 500 автомобилей) и крупных (тысячи автомобилей) таксопарков.

Основными функциями АПК “АСУ-ТАКСИ” являются:

- Автоматизация приема, обработки и распределения заказов;

- Оптимизация распределения срочных заказов между свободными автомобилями;

- Фиксация основных технологических фрагментов выполнения заказов;

- Ускорение обработки заказов за счет использования мобильных компонент;

- Автоматизация административно-хозяйственных работ таксопарка.

Особенности технологии

АПК “АСУ-ТАКСИ” построен по модульному принципу и позволяет гибко менять отдельные фрагменты системы, например, такие как кол-центр, используемое терминальное оборудование и др.

Рисунок 3. АПК “АСУ-ТАКСИ”

Программный комплекс ARIS SCADA

ARIS SCADA - это программный комплекс, предназначенный для создания информационно-управляющих (SCADA) систем автоматизации технологического процесса выработки, передачи и распределения электрической энергии. Применяется на предприятиях электрических сетей, объектах генерации, энергообъектах нефтегазовой промышленности и организации диспетчерских центров управления данными объектами.

Основные функциональные возможности ARIS SCADA:

- сбор и обработка данных от устройств нижнего и среднего уровней автоматизированной системы;

- обмен данными со смежными и вышестоящими системами управления;

- визуализация и мониторинг состояния основного технологического и вспомогательного оборудования энергообъекта, в виде мнемосхем, таблиц и графиков в режиме реального времени;

- организация поля мгновенных (текущих) значений со всеми необходимыми атрибутами (достоверность, ручная блокировка, время последнего изменения и т.п.);

- регистрация аварийных и предупредительных сигналов;

- архивирование полученной информации;

- организация фонового расчета значений. Результаты вычислений складываются в поле мгновенных значений на общих основаниях (т.е. участвуют в архивах, усреднениях, ретрансляции и т.п.);

- разграничения доступа к системе для оперативного персонала и администраторов системы;

- ведение оперативного журнала диспетчера;

- ведение системного журнала;

- формирование отчетных документов (суточная ведомость, графики нагрузок) в XLS-формате;

- организация удаленного WEB-доступа.

Клиент ARIS SCADA предназначен для создания автоматизированных рабочих мест (АРМ) обслуживающего персонала энергообъекта, АРМ удаленных пользователей диспетчерских центров. Программное обеспечение АРМ функционирует под управлением операционных систем Windows 2000 / XP / 7.

Рисунок 4. Мониторинг системы ARIS SCADA

Теперь сравним перечисленные аналоги с помощью сводной таблицы и сделаем выводы.

Название	Разграничение прав доступа к системе	Учет специфики объекта	Визуализация и мониторинг	Возможность задействования ресурса повторно	Цена
ПК оценки потребности в ресурсах для ликвидации аварийных ситуаций	+	+	+	+	15 000 руб.
АПК “АСУ-ТАКСИ”	+	-	-	-	55 000 руб.
ПК “ARIS SCADA”	+	+	+	-	130 000 руб
ЦУКС: Мониторинг безопасности КВО (критически важных объектов)	+	+	+	-	130 000 руб
ПК “TurWin MultiPro”	-	+	+	-	20 000 руб.

Таблица 2 - Сравнительная характеристика существующих систем мониторинга формирования знаний и компетенций

Из таблицы видно, что изучение данной тематики актуально и востребовано, а созданный программный продукт будет востребован. Т.к. программный продукт имеет больший функционал и значительно дешевле своих аналогов.

Учитывая эти факторы, а также наличие мощной поясняющей функции разработанный в ходе проектирования программный комплекс может иметь право на существование

1.3 Основные цели

Цели создания ПК ранжирования объектов можно представить в виде дерева:

Рисунок 4.1 - дерево целей ПК оценки потребности в ресурсах

Дерево задач, изображенное на рисунке 4.2, представляет иерархию работ, выполняемых для достижения поставленных целей.

Рисунок 4.2 - Дерево задач ПК ранжирования объектов

1.4 Модель анализа UML

Эта модель позволит понять, как программный комплекс должен быть спроектирован, какие в нем должны быть части и как они должны взаимодействовать между собой. Основное ее назначение - определить направление реализации функциональности, выявленной на этапе сбора требований и сделать набросок архитектуры системы.

В отличие от создаваемой в дальнейшем модели проектирования, модель анализа является в большей степени концептуальной моделью и только приближает разработчиков к классам реализации. Эта модель не должна иметь возможных противоречий.

1.4.1 Диаграмма вариантов использования

Диаграмма вариантов использования описывает функциональное назначение системы. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей и актантов взаимодействие которых с системой отображается в виде взаимосвязанных вариантов использования.

Диаграмма вариантов использования разрабатываемой системы представлена на рисунке 3. Система содержит 2 актанта: ответственный за распределение ресурсов и администратор базы данных. Каждый может войти в систему. У ответственного за распределение ресурсов есть возможность формировать отчеты, а так же распределять ресурсы предложенные системой. Администратор обладает правами вести справочную информацию: добавлять, редактировать и удалять сведения справочников и настраивать учетные записи пользователей.

1.4.2 Сценарии вариантов использования.

Вариант использования: “Ведение справочника автотехники”.

Краткое описание: Дает возможность Администратору БД вводить и редактировать информацию базы данных о ресурсах автотехники. Расширяет абстрактный вариант использования: “Ведение справочников ресурсов”.

Актант: Администратор БД.

Предусловия: Компьютер пользователя включён, выполнен вариант использования “Вход в систему” от лица Администратора БД на экране отображается главное меню системы с пунктами “Настройки пользователей”, “Справочники”, “Просмотр БД”, “Справка”, “Выход”.

Основной поток событий:

.Администратор БД выбирает пункт меню “Справочники” и далее в выпадающем списке пункт “Автотехника”

А1. Настройки пользователей

А2.Справка

А3.Выход

А4Просмотр БД

2. Система выводит на экран форму “Автотехника” с полем “Тип автотехники” и кнопками: “Удалить”, “Добавить”, “Отмена”. К полю “Тип автотехники” подключен выпадающий список выбора.

3. Администратор БД нажимает на кнопку “Добавить”

А5.Удалить

А6.Отмена

4.Система выводит на экран форму “Добавление автотехники” с полями для ввода: “Тип автотехники”, “Государственный номер”, “Название”, и кнопками “Сохранить”, “Отмена”. К полю “Тип автотехники” подключен соответствующий справочник в виде выпадающего списка выбора.

5.Администратор БД вводит данные в поля для ввода и нажимает кнопку “Сохранить”. Все поля являются обязательными к заполнению.

6.Система проверяет, все ли поля заполнены и нет ли совпадений с уже имеющимися данными в поле “Государственный номер”, при верно введенных данных сохраняет данные в базе данных и возвращает Администратора БД в главное меню системы. Вариант использования успешно завершается.

А7.Не все поля заполнены

А8.Данные повторяются.

Альтернативы:

А1:Настройка пользователей

А1.1 Администратор БД выбирает пункт меню “Настройка пользователей”. Выполняется вариант использования “Настройка учетных записей пользователей”

А2.Справка

А2.1Администратор БД выбирает пункт меню “Справка”. Выполняется вариант использования “Вызов справки”.

А3.Выход

А3.1 Администратор БД наживает кнопку “Выход”

А3.2 Система закрывает главное меню и осуществляет выход в ОС. Вариант использования завершается.

А4. Просмотр БД

А4.1 Администратор БД нажимает кнопку “Просмотр БД”. Выполняется вариант использования “Просмотр БД”.

А5. Удалить

А5.1 Администратор БД нажимает кнопку “Удалить”.

Выполняется вариант использования “Удаление данных”

А6.Отмена

А6.1 Администратор БД нажимает кнопку “Отмена”

А6.2 Система возвращает Администратора БД на главное меню приложения. Вариант использования завершается.

А7.не все поля заполнены

А7.1 Система выводит на экран сообщение об ошибке с кнопкой “Назад”

А7.2 Администратор БД просматривает сообщение и нажимает кнопку “Назад”

А7.3 Система возвращает Администратора БД к форме “Добавление автотехниики” Выполняется п.5 основной последовательности.

А8.Данные повторяются

А8.1 Система выводит на экран сообщение о том, что данные не уникальны с кнопкой “Выход”

А8.2 Администратор БД просматривает сообщение и нажимает на кнопку “Выход”.

А8.3 Система закрывает главное меню и осуществляет выход в ОС. Вариант использования завершается

Вариант использования: “Управление настройками пользователей”.

Краткое описание: Дает возможность Администратору БД настраивать для каждого пользователя системы свои ограничения прав доступа.

Актант: Администратор БД

Предусловия: Компьютер пользователя включён, выполнен вариант использования “Вход в систему” от лица администратора БД на экране отображается главное меню системы с пунктами “Настройки пользователей”, “Справочники”, “Просмотр БД”, “Справка”, “Выход”.

Основной поток событий:

1. Администратор БД выбирает пункт меню “Настройки пользователей”.

А1. Справочники

А2. Просмотр БД

А3 Справка

А4.Выход

2.Система выводит на экран форму “Настройки пользователей” с полями: “ID пользователя”, “ФИО”, “Должность”, “Доступ” с кнопками “Сохранить” и “Отмена”. Все поля являются доступными для редактирования. К полю “Доступ” подключен выпадающий список выбора должностных ограничений предусмотренных системой.

3. Администратор БД заполняет необходимые поля и нажимает кнопку “Сохранить”.

А5.Отмена

4.Система проверяет, все ли поля заполнены, при верно введенных данных система сохраняет данные в БД и выдает сообщение “Сохранено” с кнопкой “Ок”

А6. Не все поля заполнены

5. Администратор БД просматривает сообщение о сохранении и нажимает кнопку “Ок”.

6. Система возвращается к форме настройки пользователей.

Вариант использования завершен успешно.

Альтернативы:

А1.Справочники

А1.1 Администратор БД нажимает кнопку “Справочники”. Выполняется вариант использования

“Ведение справочников”

А2. Просмотр БД

А2.1 Администратор БД нажимает кнопку “Просмотр БД”. Выполняется вариант использования “ Просмотр БД”

А3. Справка.

А3.1 Администратор БД нажимает кнопку “Справка”. Выполняется вариант использования “Просмотр справки”

А4. Выход

А4.1 Администратор БД нажимает кнопку “Выход”

А4.2 Система закрывает главное меню и осуществляет выход в ОС. Вариант использования завершается.

А5.Отмена

А5.1 Администратор БД нажимает кнопку “Отмена”

А5.2 Система возвращает Администратора БД на главное меню приложения. Вариант использования завершается.

А6. Не все поля заполнены

А6.1 Система выводит на экран сообщение об ошибке с кнопкой “Назад”

А6.2 Администратор БД просматривает сообщение и нажимает кнопку “Назад”

А6.3 Система возвращает Администратора БД к форме “Настройка пользователей”

Выполняется п.2 основной последовательности.

1.4.3 Диаграмма сущностных классов

Рисунок 4 - Диаграмма сущностных классов

Классы по своей роли в системе делятся на группы:

- сущностные классы: объекты этих классов представляют собой блоки длительно хранимой информации, используемые для организации баз данных и знаний, файловых систем хранения данных различной логической структуры; в основном в этих классах развит атрибутный раздел, однако имеется небольшое число операций контроля ограничений целостности, как стандартных, так и специфичных для данной предметной области. Диаграмма сущностных классов представлена на рисунке 4.мма сущностных классов представляет собой упрощенную схему данных.

1.4.4 Диаграмма граничных классов

Рисунок 5 - Диаграмма граничных классов

Граничные классы: объекты этих классов реализуют интерфейсы системы с внешней средой и различными пользователями. Диаграмма граничных классов представлена на рисунке 5.

1.4.5 Диаграмма классов управления

Рисунок 6 - Диаграмма классов управления

Класс “Менеджер приложений” - отражает основные функции для организации работы приложения и клиент-серверного взаимодействия.

Класс “Менеджер СУБД” - представляет собой функции для обработки запросов к базам данных.

Класс “Менеджер печати” - представляет собой функции для организации печати данных.

1.4.6 Схема сложного алгоритма

Логику работы модуля ранжирования объектов составляют три основные подпрограммы для расчета места альтернативы в рейтинге. Место состоит из двух чисел - первичного места и вторичного места.

Основные подпрограммы модуля расчета мест:

1. Поиск первичных мест - предназначен для расчета первичных мест, которые считаются из вектора показателей альтернатив. Блок-схема подпрограммы приведена на рисунке 7.

Рисунок 7 - блок-схема алгоритма расчета первичных мест.

2. Поиск вторичных мест - предназначен для расчета вторичных мест, которые считаются из вектора прогрессивности альтернатив. Подпрограмма в челом работает по схожим с поиском первичных мест принципом.

3. Поиск Парето-оптимальных альтернатив - предназначен для поиска Парето-оптимальных альтернатив с векторов показателей.

4. Поиск векторов прогрессивности - рассчитывают вектора прогрессивности для Парето-оптимальных альтернатив

1.4.7 Диаграмма состояний

1.4.8 Логическая структура базы данных

Логическая структура БД представляет собой наиболее детальное представление структуры данных: представляет данные в третьей нормальной форме и включает все сущности, атрибуты и связи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7 - Логическая структура БД

2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.2 Описание архитектуры системы

Разработанный комплекс относится к web - приложениям, представляющих особый тип программ, сконструированных по архитектуре “клиент-сервер”. Особенность их заключается в том, что web -приложение находится и выполняется на сервере - клиент получает только результаты деятельности приложения. Работа приложения базируется на получении запросов от пользователя (клиента), их обработке и вывода результата деятельности. Передача запросов и результатов их обработки происходит через сеть Интернет (рисунок 2.1)[17].

Рисунок 2.1 - Архитектура web-приложения

Выводом на экран результатов запросов, а также получением данных от клиента и их передачей на сервер обычно занимается специальное приложение -- браузер (Google Chrome,Safari, Mozilla, Opera и т. д.). Одной из основных функций браузера является отображение данных, полученных из Интернета, в виде страницы, описанной на языке HTML, а значит, результат, посылаемый сервером клиенту, должен быть представлен на этом языке.

На стороне сервера web-приложение выполняется специальным программным обеспечением (web-сервером), который отвечает за прием запросов клиентов, их обработку, и формирование отчета о работе, в виде страницы, описанной на языке HTML, и передает его клиенту. В нашем случае используется сервер PHP+SQL, который является кроссплатформенным ПО, поддерживает операционные системы Linux, BSD, Mac OS, Microsoft Windows, Novell NetWare, BeOS.

Основными преимуществами Apache являются надёжность и гибкость конфигурации [18]. Он позволяет подключать внешние модули для предоставления данных, использовать СУБД для аутентификации клиентов, модифицировать сообщения об ошибках и т.д. В процессе обработки запроса пользователя web-приложение составляет ответ на основе исполнения программного кода, работающего на стороне сервера, web-формы, страницы HTML, другого содержимого, включая графические файлы. В результате формируется HTML-страница, отправляемая клиенту.

2.2 Обоснование средств разработки

2.2.1 Обоснование выбора ОС

На сервере в качестве операционной системы используется Windows 7.

Windows 7 -- версия компьютерной операционной системы семейства Windows NT, идущая следом за Windows Vista. В линейке Windows NT система имеет номер версии 6.1. Серверная ОС не установлена, из-за отсутствия лицензии на кафедре ПМ и ВТ.

В качестве серверной операционной системы рекомендуется использовать Windows Server 2012. Windows Server 2012 (кодовое имя “Windows Server 8”) -- версия серверной операционной системы от Microsoft. Относится к семейству ОС Microsoft Windows. Была произведена 4 сентября 2012 года на замену Windows Server 2008 R2 как серверная версия Windows 8.

Windows Server - ведущая серверная операционная система, на которой базируется работа многих крупнейших центров обработки данных - предоставляет огромный спектр возможностей большим и малым предприятиям по всему миру. Следуя лучшим традициям, Windows Server 2012 включает в себя сотни новых и модифицированных функций, позволяющих преобразовывать ИТ-среды виртуализации и облачных вычислений с целью сокращения расходов на ИТ и увеличения ценности для бизнеса. В Windows Server 2012 реализованы поразительные нововведения в области виртуализации, сетевых технологий, систем хранения данных и удобства работы [19-20].

Пользователь может устанавливать любую ОС на свой выбор. Так как клиенты web-приложения не зависят от какой-либо однозначной и категоричной операционной системы.

Обоснование выбора языка программирования и среды разработки

Обоснование выбора среды разработки

В качестве среды разработки была выбрана NetBeans IDE 8.0.2. NetBeans IDE - бесплатная интегрированная среда разработки с открытым исходным кодом для разработчиков программного обеспечения. Среда предоставляет все средства, необходимые для создания профессиональных десктоп приложений, корпоративных, мобильных и веб-приложений на платформе Java, а также C/C++, PHP, JavaScript, Groovy и Ruby. [21].

Проект NetBeans IDE поддерживается и спонсируется компанией Oracle, однако разработка NetBeans ведется независимым сообществом разработчиков-энтузиастов (NetBeans Community) и компанией NetBeans Org.

По качеству и возможностям последние версии NetBeans IDE не уступают лучшим коммерческим (платным) интегрированным средам разработки для языка Java, таким, как IntelliJ IDEA, поддерживая рефакторинг, профилирование, выделение синтаксических конструкций цветом, автодополнение набираемых конструкций на лету, множество предопределённых шаблонов кода и др.

Обоснование выбора языка программирования

Для серверной части использовался язык PHP, для клиентской HTML, CSS, JS.

В области программирования для сети Интернет PHP -- один из популярных сценарных языков (наряду с JSP, Perl и языками, используемыми в ASP.NET) благодаря своей простоте, скорости выполнения, богатой функциональности, кроссплатформенности и распространению исходных кодов на основе лицензии PHP [22].

Популярность в области построения веб-сайтов определяется наличием большого набора встроенных средств для разработки веб-приложений. Основные из них:

- автоматическое извлечение POST и GET-параметров, а также переменных окружения веб-сервера в предопределённые массивы;

- взаимодействие с большим количеством различных систем управления базами данных (MySQL, PostgreSQL, Oracle (OCI8), Oracle, Microsoft SQL Server, Sybase, ODBC, Ingres II, SESAM, Firebird / InterBase, Paradox File Access, MaxDB и др.);

- автоматизированная отправка HTTP-заголовков;

- работа с HTTP-авторизацией;

- работа с cookies и сессиями;

- работа с локальными и удалёнными файлами, сокетами;

- обработка файлов, загружаемых на сервер;

- работа с XForms.

В настоящее время PHP используется сотнями тысяч разработчиков. Для сравнения ЯП был использован TEOBE index - индекс популярности, полученный компанией TIOBE, которая специализируется в области оценки и отслеживания качества программного обеспечения [23]. По данным исследования PHP входит в десятку самых популярных в мире (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Рейтинг популярности языков программирования

Место апрель 2014	Место апрель 2013	Язык программирования	Рейтинг	Изменение популярности
1	1	C	17.631%	-0.23%
2	2	Java	17.348%	-0.33%
3	4	Objective-C	12.875%	+3.28%
4	3	C++	6.137%	-3.58%
5	5	C#	4.820%	-1.33%
6	7	(Visual) Basic	3.441%	-1.26%
7	6	PHP	2.773%	-2.65%
8	8	Python	1.993%	-2.45%
9	11	JavaScript	1.750%	+0.24%
10	12	Visual Basic .NET	1.748%	+0.65%
11	10	Ruby	1.745%	-0.23%
12	17	Transact-SQL	1.170%	+0.45%
13	9	Perl	1.027%	-1.31%
14	52	F#	0.966%	+0.83%
15	19	Assembly	0.853%	+0.14%

2.2.2 Обоснование выбора СУБД

В качестве системы управления базами данных (СУБД) была выбрана СУБД Access, которая входит в состав пакета прикладных программ (ППП) Microsoft Office.

СУБД Access предназначена для работы на автономном компьютере или в локальной вычислительной сети под управлением операционной системы Microsoft Windows [24]. Access мощные средства подготовки отчетов из БД различных форматов. Поэтому его основное назначение - создание отчетов произвольной формы на основании различных данных и разработка некоммерческих приложений. Она является набором инструментальных средств, предназначенных для создания и эксплуатации информационных систем.

Таблица в Access является основным структурным объектом внутреннего строения БД. В неё включают записи определённого вида. Каждая запись таблицы содержит всю необходимую информацию об отдельном объекте - элементе БД. По многим причинам вводить все данные в одну таблицу нерационально, поэтому в Access предусмотрен механизм создания связанных между собой разных таблиц с различными видами данных. Таблицу Access можно связать с данными, хранящимися на другом компьютере или на сервере.

2.3 Разработка физической структуры БД

Переход от логического к физическому описанию модели включает в себя следующие шаги [25]:

1. Все простые сущности превращаются в отношения, имя сущности переходит в имя отношения.

2. Каждый атрибут становится возможным столбцом с тем же именем. 3. Компоненты уникального идентификатора сущности переходят в первичный ключ отношения.

4. Связи “многие к одному” становятся внешними ключами.

5. В таблицах, построенных на основе ассоциаций, внешние ключи используются для идентификации участников ассоциаций, а в таблицах, построенных на основе характеристик, внешние ключи используются для идентификации сущностей, описываемых этими характеристиками.

6. Разрешение проблемы наличия подтипов.

7. Выполнение шагов по нормализации полученных отношений. Имеющаяся модель находится в третьей нормальной форме.

8. Указание ограничений целостности проектируемой базы данных и краткое описание полученных таблиц и их полей

Физическая структура используемой части существующей БД была дополнена необходимыми таблицами и полями, соответствующими разработанной ранее логической структуры. Представление физической БД представлено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Физическая структура БД

2.4 Описание схем алгоритмов

2.4.1 Схема алгоритма “Формирование страницы web-приложения”

Основным алгоритмом системы является процедура формирования страницы сайта, которая используется при каждом действии клиента. Впервые процедура формирования сайта вызывается при авторизации пользователя, после проверки системой его Логина и Пароля (рисунок 2.2).



Рисунок 2.2 - Алгоритм авторизации

При входе в процедуру передается адрес перехода, категория пользователя и параметры для функциональной обработки. В общем случае, процедура формирования страницы изображена на рисунке 2.3. Стоит отметить, что формирование страницы может происходить по двум направлениям. В случае, когда в базе данных храниться исходный код страницы, то результат запроса просто выводится на экран. Если же в записи стоит отметка о выполнении содержимого, то информация перенаправляется оператору обработки контента с точки зрения php интерпретатора.



Рисунок 2.3 - Алгоритм формирования страницы сайта

Наиболее сложным алгоритмом системы является формирование результатов рейтинга активности школьников, т.к. при расчете учитывается уровень квалификации школьника, посещения персонального журнала, творческий рейтинг и рейтинг достижений, который уже рассчитан в системе ОДАРМОЛ. Расчет каждого рейтинга на схеме вынесено в процедуру.

Введем условные обозначения, используемы в алгоритме:

i - номер школьника i = 1,…,n ;

c1, c2, c3, c4 - весовые коэффициенты, задаются экспертом;

K_i - уровень квалификации i-го школьника;

V_i - рейтинг посещения персонального журнала i-го школьника;

Е_i - творческий рейтинг i-го школьника;

Q_i - рейтинг достижений i-го школьника;

G_i - рейтинг активности i-го школьника;

Схема алгоритма расчета рейтинга активности представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Алгоритм расчёта рейтинга активности

2.5 Разработка программного обеспечения

2.5.1 Описание общей структуры ПК

Web-приложение разработано по шаблону проектирования MVC (Model-View-Controller), который разделяет работу веб-приложения на три отдельные функциональные роли: модель данных (model), пользовательский интерфейс (view) и управляющую логику (controller). Таким образом, изменения, вносимые в один из компонентов, оказывают минимально возможное воздействие на другие компоненты [26].

Модель (Model) представляет собой данные, с которыми оперирует приложение. Это могут быть как данные базы данных, так и любая другая структура данных описывающая некоторые объекты системы и их состояние.

Вид (View) представляет собой компонент системы для отображения состояния модели в понятном человеку представлении. Это могут быть диалоги, формы и другие визуальные и не визуальные средства взаимодействия человека с системой. Вид не изменяет данные напрямую (режим только чтение), данные изменяются при помощи контроллера.

Контроллер (Controller) является средством, при помощи которого пользователи взаимодействуют с системой. Это может быть клавиатура, манипулятор мышь и т. д. А также является управляющим элементом для обмена данными и сообщениями между видом и моделью.

Связка вида и контроллера является интерфейсом пользователя. Причем, если компоненты вида обычно можно повторно использовать в других компонентах системы, то контроллер часто является специфичным для данного конкретного случая.

Модель не зависит ни от вида, ни от контроллера, что позволяет одновременно строить различные интерфейсы пользователя для взаимодействия с одной и той же моделью данных.

2.5.2 Диаграмма последовательности (Sequence Diagram)

Взаимодействия объектов можно рассматривать во времени, и тогда для представления временных особенностей передачи и приема сообщений между объектами используется диаграмма последовательности (рисунок 2.6). На ней изображаются объекты, которые непосредственно участвуют во взаимодействии и не показываются возможные статические ассоциации с другими объектами [11].

Предусловия: Выполнен вариант использования “Авторизация”. На экране главная форма приложения, настроенного на права ответственного за мероприятия с пунктом меню “Планирование мероприятий”.

Основными объектами на этой диаграмме выступают:

Ответственный за мероприятия - активный объект, инициирующий запросы и получающий результаты их обработки.

Форма добавления мероприятий - форма, позволяющая добавлять новое мероприятие.

Менеджер СУБД - формирует запросы к БД.

Рисунок 2.6 - Диаграмма последовательности для варианта использования “Добавление мероприятия”

2.5.3 Диаграмма кооперации (Collaboration Diagram)

Диаграмма кооперации - это альтернативный способ изображения сценария варианта использования. Этот тип диаграмм заостряет внимание на связях между объектами, отображая обмен данными в системе.

Диаграмма кооперации для варианта использования “Добавление мероприятия” представлена на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Диаграмма кооперации для варианта использования “Добавление мероприятия”

2.5.4 Диаграмма деятельности (Activity Diagram)

Диаграммы деятельности используют для моделирования динамических аспектов поведения системы [11]. Как правило, они применяются, чтобы промоделировать последовательные (а иногда и параллельные) шаги вычислительного процесса. С помощью диаграмм деятельности можно также моделировать жизнь объекта, когда он переходит из одного состояния в другое в разных точках потока управления.

Диаграммы деятельности могут использоваться самостоятельно для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования динамики совокупности объектов, но они пригодны также и для моделирования потока управления при выполнении некоторой операции. Если в диаграммах взаимодействий акцент делается на переходах потока управления от объекта к объекту, то диаграммы деятельности описывают переходы от одной деятельности к другой.

Диаграмма деятельности для варианта использования подачи online- заявки представлена на рисунке 2.8.

2.5.5 Диаграмма компонентов (Components Diagram) и реализации классов

Описание программных модулей наиболее целесообразно представит в виде диаграммы компонентов системы по методологии UML.

Диаграмма компонентов - диаграмма, на которой изображены типы компонентов и зависимости между ними [11]. Компонент - часть физической реализации системы, которая имеет законченную функциональность и реализует один или несколько интерфейсов. Интерфейс - дескриптор для видимых операций класса данного компонента, не раскрывающий его внутреннюю структуру. Интерфейсы тоже представляют собой классы и могут иметь операции и обмениваться сообщениями.

Во многих средах разработки модуль или компонент соответствует файлу.

Пунктирные стрелки, соединяющие модули, показывают отношения взаимозависимости, аналогичные тем, которые имеют место при компиляции исходных текстов программ. Основными графическими элементами диаграммы компонентов являются компоненты, интерфейсы и зависимости между ними.

Диаграмма компонентов разрабатываемой системы отображена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 -Диаграмма компонентов системы

2.5.6 Описание интерфейса программы

Система реализована как web - приложение, поэтому следует учитывать простые правила создания пользовательского интерфейса.

Минимализм -- это концепция в дизайне, по которой интерфейсы строятся только на самых важных элементах. Такие веб-сайты обычно получаются простыми и интуитивно понятными для пользователя.

Все страницы сделаны в едином стиле. Страница разделена на области: “шапка”, модульная лента (меню) и рабочая область. Меню системы предоставляет пользователю выбор действий. Меню формируется в зависимости на чьих правах прошла авторизация пользователя.

В строке состояния, расположенной перед меню выводятся пользовательские данные.

программный база данные интерфейс

2.5.7 Диаграмма развертывания

Диаграмма развёртывания - диаграмма, на которой изображается конфигурация для работающих узлов и экземпляров компонентов, а также объектов, которые на них существуют [11].

Она применяется для представления общей конфигурации и топологии распределенной программной системы и содержит распределение компонентов по отдельным узлам системы.

Кроме того, диаграмма развертывания показывает наличие физических соединений - маршрутов передачи информации между аппаратными устройствами, задействованными в реализации системы.

Диаграмма развертывания системы представлена на рисунке 2.10.

Рисунок 2.10 -Диаграмма развертывания

2.6 Выбор технических средств и ресурсный анализ

2.6.1 Расчет необходимого объема внешней памяти

Проведём расчёт необходимой внешней памяти, воспользовавшись формулой (2.1):

; (2.1)

где - объем необходимой внешней памяти;

- объем внешней памяти, необходимый операционной системе;

- объем внешней памяти, необходимый для доп. ПО;

- объем внешней памяти, требующихся для размещения СУБД;

- объем внешней памяти, необходимый программе;

- объем внешней памяти для максимального заполнения файлов, требующихся для размещения данных.

Учитывая, что требования к клиенту и серверу различны, следует рассчитать два значения: для сервера и для клиента.

Сервер

Для расчёта примем, что программа функционирует в операционной системе Windows Server 2012, которой необходимо внешней памяти.

В качестве СУБД используется MS Access 2003 .

В качестве дополнительного ПО выступает web-сервер Apache портативной версии. Apache занимает 35 Мб. Также установленный модуль PHP занимает 70Мб.

Для расчета объема хранимых данных предположим наихудший случай: система будет функционировать 3 года (за это время она морально устареет и будет заменена либо доработана). Расчет данных на 3 года представлен в таблице 2.3

Таблица 2.3 - Расчет объема данных

Имя таблицы БД	Размер записи, байт	Максимальное количество записей	Итого, байт
1	2	3	4
personal	824	100000	82400000
resource	6452	1000	6452000
material	16	5000	80000
danger	34	5000	170000
tech	108	4500	486000
Итого:	-	-	89588000

85 Мбайт;

= 16384+ 5 + 180+ 105 + 85 16759Мб;

Клиент

Считаем, что клиент работает под управлением ОС Windows 7 Home Basic. Для работы ему больше ничего не требуется, кроме браузера Internet Explorer, который входит в поставку операционной системы, поэтому

2.6.2 Расчет необходимого объема оперативной памяти

Проведем расчет необходимого объема ОЗУ, воспользовавшись формулой (2.2):

;	(2.2)

где - объем необходимой оперативной памяти;

- объем оперативной памяти, необходимый операционной системе;

- объем оперативной памяти, необходимый для дополнительного ПО;

- объем оперативной памяти, требующихся для размещения СУБД;

- объем оперативной памяти, необходимый программе;

- объем оперативной памяти, необходимый данным.

Сервер

По экспериментальным данным и данным разработчиков имеем следующие требования к оперативной памяти:

= 512Мб+64Мб+ 1500Мб + 34Мб= 2110Мб;

Клиент

В данном случае объём данных программы - это память, расходуемая браузером для отображения данных полученных с сервера.

Таким образом, общий объём оперативной памяти, необходимый для работы пользователей:

2.6.3 Расчет времени реакции системы

Расчет времени реакции системы должен показать оценку быстродействия системы. Временем реакции системы по какой-либо функции является время от момента начала запроса на выполнение этой функции внешним источником запросов до момента окончания формирования результата по данной функции.

В данной работе ставится задача определения основных динамических параметров и конфигурации, при которых будет обеспечено требуемое время реакции системы (ВРС) на запрос удаленных пользователей (УП). Взаимодействие удаленных пользователей с сервером системы осуществляется через глобальную сеть Интернет.

Таким образом, общее время реакции системы на выполнение запроса будет рассчитываться по формулам 2.3 - 2.11:

; (2.3)

; (2.4)

; (2.5)

; (2.6)

; (2.7)

; (2.8)

; (2.9)

; (2.10)

, (2.11)

где - время вывода результатов браузером на экран, примем 0,5 сек;

- общее время передачи данных между УП и сервером;

- время передачи данных от УП к серверу;

- время передачи данных от сервера к УП;

- объем данных, передаваемых от УП к серверу, примем 1Кб;

- объем данных, передаваемых от сервера к УП, в байтах;

- время соединения с сервером, примем 0,3 сек;

- время обработки сервером запроса от УП;

- время построения запроса сервером, зависит от принятого запроса от УП, примем = 0,05 сек;

= 0,006 сек - время позиционирования головок дискового накопителя;

= 0,001 сек - время считывания физического блока в дисковом накопителе;

= 1250 - средний объем таблицы в байтах;

- количество таблиц, обрабатываемых в запросе, примем = 4;

- объем блока физического носителя в байтах, примем = 4Кб;

= 1000 - количество операций высокого уровня, необходимых для формирования результата;

- среднее количество тактов машинных команд на одну операцию, для большинства случаев можно принять = 60;

= 3*10⁹ - тактовая частота процессора, Гц.

На основе этих данных вычислим время реакции системы:

Полученное время реакции системы (5,344 сек.), соответствует нормам времени для диалогового режима (до 30 сек.).

2.6.4 Требования к комплексу технических средств

Согласно проведенным выше расчетам можно сделать вывод о технических требованиях:

Сервер:

- процессор класса AMD или Pentium с тактовой частотой 2 ГГц и выше;

- объем оперативного запоминающего устройства 2 ГБ и выше;

- жесткий диск со свободным пространством не менее 17 Гб;

- видеокарта может быть любой, т.к. нет требований к производительности видеосистемы.

Клиент:

- процессор определяется требованиями ОС. Windows 7 Home Basic это процессор с тактовой частотой 233 МГц и выше;

- объем оперативного запоминающего устройства 1 ГБ и выше;

- жесткий диск со свободным пространством не менее 15Гб;

- видеокарта может быть любой, т.к. нет требований к производительности видеосистемы.

2.7 Компьютерная безопасность и защита информации

Информационной безопасностью называют меры по защите информации от неавторизованного доступа, разрушения, модификации, раскрытия и задержек в доступе. Информационная безопасность включает в себя меры по защите процессов создания данных, их ввода, обработки и вывода.

Информационная безопасность гарантирует, что достигаются следующие цели [27]:

- конфиденциальность критической информации;

- целостность информации и связанных с ней процессов (создания, ввода, обработки и вывода);

- доступность информации;

- учет всех процессов, связанных с информацией.

Основными средствами защиты базы данных и информации на сервере являются:

- аутентификация;

- авторизация, разделение прав доступа;

- шифрование диска с помощью BitLocker.

Благодаря использованию данных средств только аутентифицированные пользователи могут войти в систему. Только пользователи, имеющие достаточные права (администраторы) могут обращаться к важным компонентам системы. Шифрование диска с помощью функции BitLocker позволяет сохранить данные на жестком диске недоступными для злоумышленников даже при его физическом отключении от сервера.

2.7.1 Аутентификация

Аутентификация - процедура проверки подлинности. Один из способов аутентификации в компьютерной системе состоит во вводе пользовательского идентификатора и пароля - некой конфиденциальной информации [28]. Достоверная (эталонная) пара логин-пароль хранится в специальной базе данных.

Обычно аутентификация имеет следующий общий алгоритм:

- субъект запрашивает доступ в систему и вводит личный идентификатор и пароль;

- введенные уникальные данные поступают на сервер аутентификации, где сравниваются с эталонными;

- при совпадении данных с эталонными, аутентификация признается успешной.

Базовая аутентификация - самый простой способ ограничения доступа к веб-документам. Основное преимущество - простота реализации и использования [29].

Механизм аутентификации включается в тот момент, когда браузер запрашивает у сервера защищенный документ, не предоставляя при этом данных для идентификации. В ответ на такой запрос сервер посылает заголовок и предлагает способ для идентификации. Браузер формирует окно, в котором предлагается пользователю ввести логин и пароль. После ввода данных браузер отправляет новый запрос на сервер, в который он добавляет строку для аутентификации.

Персональные данные не передаются в явном виде. Вместо этого они кодируются по технологии Base64.

У механизма базовой аутентификации существует целый ряд особенностей. Прежде всего, это кэширование данных браузером. Делается это для "облегчения" работы пользователя, нет необходимости повторно вводить свои данные, с другой стороны это может привести к перехвату персональных данных.

Так же стоит отметить простоту работы базовой аутентификации с прокси серверами. Благодаря простоте она легко проходит через прокси сервер.

2.7.2. Авторизация

Авторизация - предоставление определённому лицу или группе лиц прав на выполнение установленных действий; а также процесс проверки (подтверждения) данных прав при попытке выполнения этих действий.

В информационных технологиях с помощью авторизации настраиваются и реализуются права доступа к ресурсам и системам обработки данных.

Авторизацию не следует путать с аутентификацией: аутентификация -- это установление подлинности лица, а авторизация -- предоставление этому лицу некоторых прав.

Разделение прав доступа в системе позволяет только ограниченному кругу лиц пользоваться важными компонентами системы.

На рисунке 2.6 представлена реализация процесса авторизации в системе.



Рисунок 2.6 - Реализация авторизации в системе

На рисунке 2.7 представлена реализация разграничений ролей пользователей.



Рисунок 2.7 - Реализация разграничения ролей пользователей

Для того, что указать каким пользователям доступен данный компонент в системе, достаточно прописать в контроллере обращение к коду, что показано на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Права доступа

2.7.3 Шифрование диска с помощью BitLocker

На сервере, на котором находится система, установлена операционная система Windows 7, в связи с этим рассмотрим вопрос о шифровании диска с помощью BitLocker.

Шифрование диска BitLocker - это возможность защиты данных, доступная в Windows Server 2008 R2 и в некоторых выпусках Windows 7 [30]. Интеграция BitLocker в операционную систему противодействует угрозам кражи или уязвимости данных, защищая от потери, кражи или неправильного списания компьютеров.

Данные на потерянном или украденном компьютере уязвимы для несанкционированного доступа, выполняемого либо с помощью программного средства взлома, либо путем подключения жесткого диска компьютера к другому компьютеру. Шифрование BitLocker помогает предотвратить несанкционированный доступ к данным, повышая уровень защиты файлов и системы. Также помогает сохранить недоступность данных при списании или повторном использовании компьютеров.

...