Постановка и разработка алгоритмов задачи редактирования базы данных подсистемы информационного обеспечения автоматизированной системы управления сложным техническим объектом

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

На тему: Постановка и разработка алгоритмов задачи редактирования базы данных подсистемы информационного обеспечения автоматизированной системы управления сложным техническим объектом

Студент группы 30-307Б: Иванов Иван Иванович

Москва 2018 год

Оглавление

• Реферат
• 1. Перечень ключевых слов
• 1.1 Системотехнический анализ АСУСТО
• 1.2 Автоматизированная система управления сложным техническим объектом
• 1.3 Требования к задаче редактирования базы данных
• 1.3.1 Общие сведения
• 1.3.2 Назначение задачи
• 1.3.3 Характеристика объекта автоматизации
• 1.3.4 Требование к аппаратному обеспечению
• 1.3.5 Требования к программному обеспечению
• 1.3.6 Состав и содержание работ по постановке и разработке алгоритма решения задачи
• 1.3.7 Требования к документированию
• 1.3.8 Порядок контроля и приемки задачи
• 1.3.9 Источники разработки
• 2. Специальная часть
• 2.1 Постановка задачи редактирования базы данных
• 2.2 Информационное обеспечение задачи редактирования базы данных
• 2.2.1 Инфологическая модель предметной области
• 2.2.2 Даталогическая модель базы данных
• 2.3 Алгоритмы задачи редактирования базы данных
• 3. Технологическая часть
• 3.1 Технологический процесс обработки информации при решении задачи редактирования базы данных
• 3.2 Инструкция пользователю
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение
• Реферат
• Объектом исследования является подсистема система подсистема информационного обеспечения системы управления сложным техническим объектом.
• В общей части проведен системотехнический анализ процессов функционирования автоматизированной системы, приведено обоснование необходимости разработки программного обеспечения для работы с базой данных.
• В специальной части содержатся постановка и формализация задач редактирования базы данных в подсистеме, приведено описание используемого информационного обеспечения.
• Технологическая часть содержит схему технологического процесса обработки информации.

1. Перечень ключевых слов

Автоматизированная система, сложный технический объект, база данных, система управления базами данных

1.1 Системотехнический анализ АСУСТО

«База данных -- представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчётов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов), систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью электронной вычислительной машины (ЭВМ).»[1]

«Система управления базами данных (СУБД) -- совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.»[2] Наиболее часто встречающиеся СУБД - MySQL, PostgreSQL, SQlite, Oracle. Большинство языков программирования предоставляют универсальный интерфейс для работы с СУБД, не привязанный к какому-то конкретному виду СУБД. В связи с этим будет большой выбор инструмента реализации данной задачи.»[2]

Виды применяемых в АСУ CТО баз данных.

«Все базы данных рассмотренных программных комплексов можно классифицировать по основному признаку - типу, или модели данных и разделить на три категории: тэговые (линейные), иерархические и реляционные. БД этих категорий демонстрируют принципиально разный подход к хранению информации.

· Тэговая база данных состоит из набора объектов (тэгов) - групп данных различных сложных типов, являющихся наборами простых типов.

· Иерархическая (древовидная) БД - «представляет собой иерархию групп данных, в которой на самом верхнем уровне имеется только одна группа, называемая корнем, и все группы, кроме корня, связаны с одним и только одним узлом, находящимся на более высоком по отношению к ним уровне».

· Реляционная БД - классическая модель организации данных в форме логически связанных между собой отношений.

При выборе типа СУБД, что определяет и выбор программного комплекса разработки ДП АСУТО в целом, требуется оценить степень взаимной интегрированности СУБД с другими подсистемами и производительность СУБД для выполнения типовых для проекта операций ввода/вывода, выполнения информационных обменов.»[3]

Был выполнен информационный поиск для нахождения реализованных решений поставленной задачи или аналогичных задач. Были найдены реализации скриптов для создания и редактирования баз данных с использованием различных языковых средств. В каждом отдельном случае логика спроектированных запросов индивидуальна, она зависит от решаемой задачи, однако алгоритм работы не считая запросов - одинаков. Он состоит из выбора пользователем запроса, предоставляемого интерфейсом и получения результатов в виде отредактированной базы данных и вывода на экран и/или сохранения результатов на диске.

1.2 Автоматизированная система управления сложным техническим объектом

АСУ СТО состоит из следующих подсистем: подсистема информационного обеспечения, подсистема наведения, подсистема радиосвязи. См. рис. 1.1.

Подсистема информационного обеспечения состоит из базы данных и прикладного программного обеспечения для обработки информации в базе данных. Состоит из следующих задач: задача обработки данных, собранных подсистемой наведения, заключается в некотором собранных данных, для последующего их применения, задача централизованного хранения информации об СТО, целях, ракетах, запусках, данная задача нужна для анализа и последующего использования этой информации, задача редактирования базы данных, нужна для изменения информации о СТО

Рис 1.1. Схема АСУ СТО

Подсистема наведения обеспечение полёта ракеты согласно траектории, указанной в полётном задании. Подсистема наведения содержит следующие задачи: задача определения расстояния до цели и параметром среды, определяются такие параметры как направление ветра, скорость ветра, расстояние до цели, задача определния параметров запуска, определяются такие параметры как время запуска, угол запуска.

Подсистема радиосвязи обеспечивает передачу информации между СТО и подсистемой информационного обеспечения. Подсистема радиосвязи содержит задачу связи объекта с подсистемой информационного обеспечения. Данные, собранные подсистемой наведения передаются посредством радиосвязи в подсистему информационного обеспечения.

Подсистема информационного обеспечения состоит из следующих задач: задача редактирования базы данных, централизованное хранение информации, обработка данных собранных подсистемой наведения рис. 1.2.

Рис 1.2 схема подсистемы информационного обеспечения

Задача редактирования базы данных содержит следующие функции: добавление данных, то есть добавление в БД новых данных, изменение данных, то есть изменение уже содержащейся в базе данных информации, удаление данных.

Задача централизованного хранения информации об СТО, целях, ракетах, запусках содержит следующие функции: хранение базы данных, создание резервных копий базы данных.

Задача обработки данных, собранных подсистемой наведения содержит следующие функции: вычисление параметров запуска ракет, передача обработанных данных в базу данных.

В задаче редактирования базы данных подсистемы информационного обеспечения есть недоработка, выполнение запросов к СУБД на добавление, изменение и удаление данных пользователи выполняют вручную, для решения этой проблемы я автоматизирую данный процесс.

1.3 Требования к задаче редактирования базы данных.

1.3.1 Общие сведения

Полное название задачи: задача редактирования базы данных подсистемы информационного обеспечения автоматизированной системы управления сложным техническим объектом.

Разработчик: студент кафедры №304 «Вычислительные машины, системы и сети» Московского авиационного института (Национального исследовательского университета) Кулага Александр Иванович

Сроки разработки: 19.03.2018 - 30.05.2018

1.3.2 Назначение задачи

Задача редактирования базы данных подсистемы информационного обеспечения автоматизированной системы управления сложным техническим объектом используется для автоматизации наиболее часто выполняющихся запросов на редактирование к базе данных.

Задача редактирования базы данных содержит следующие функции:

1. Добавление данных

2. Изменение данных

3. Удаление данных

1.3.3 Характеристика объекта автоматизации

Объектом автоматизации является процесс ведения базы данных.

1.3.4 Требование к аппаратному обеспечению

Требования к аппаратному обеспечению компьютера пользователя целиком определяются требованиями установленной на компьютере пользователя версии ОС.

Для операционной системы Windows 7:

· рекомендуется компьютер, оснащенный 32-разрядным (x86) или 64-разрядным (x64) процессором с тактовой частотой 1 гигагерц (ГГц) или выше;

· рекомендуется 1 ГБ ОЗУ и более для 32-разрядной системы или 2 ГБ и более для 64-разрядной системы;

· 16 ГБ для 32- разрядной системы или 20 ГБ для 64-разрядной системы пространства на жестком диске;

· монитор и видеоадаптер Super VGA с разрешением от 800x600;

· графическое устройство DirectX 9 с драйвером WDDM версии от 1.0;

· клавиатура и мышь.

1.3.5 Требования к программному обеспечению

В соответствии с требованиями заказчика, на компьютере пользователя должны быть установлены:

· операционная система семейства Windows

· интерпретатор высокоуровневого языка Python 3.*;

1.3.6 Состав и содержание работ по постановке и разработке алгоритма решения задачи

Постановка и разработка алгоритма решения задачи осуществляется в несколько этапов. Сроки их выполнения приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Этапы выполнения работ по созданию системы.

Наименование этапа	Срок выполнения
Общая часть	19.03.2018
Специальная часть	10.05.2018
Технологическая часть	15.05.2018

1.3.7 Требования к документированию

Должны быть разработаны следующие документы:

­ проектное решение в виде текста пояснительной записки;

­ схемы алгоритмов;

­ руководство пользователя задачи.

1.3.8 Порядок контроля и приемки задачи

Контроль работоспособности и приемки подсистемы осуществляется путем проверки разработанного информационного обеспечения, предоставляемых отделом систем обучения и подготовки персонала АО “ЦНИИАГ”.

1.3.9 Источники разработки

Информационные материалы АО «ЦНИИАГ», информационные материалы кафедры «Автоматизированные системы обработки информации и управления» МАИ, информационные материалы, полученные на этапе предварительного исследования объекта автоматизации, задание на курсовой проект.

автоматизация программный информация алгоритм

2. Специальная часть

2.1 Постановка задачи редактирования базы данных

Задача выполняет следующие функции: добавление данных, изменение данных, удаление данных. Главная экранная форма приведена на рис. 2.1.

Все записи об информации о СТО выводятся на экран в формате: <num> <number> <rnum> <name> <r_readiness> <tar_obj_num> <locked_state> Идентификаторы информационных единиц приведены в таблице 2.1.

Запуск программы происходит посредством набора в командной строке «python3 script.py» и нажатия клавиши “Enter”.

Все запросы к БД происходят посредством обращения к СУБД с помощью системы программирования. Подключение происходит к базе данных по следующими параметрами: ip-адрес 127.0.0.1, порт 5532.

Для получения всех записей о СТО к базе данных происходит запрос на выборку для следующих полей <number> из таблицы оргштатной структуры, <rnum> из таблицы ресурсов, <name> из таблицы карты ракет, <r_readiness> из таблицы ресурсов, <tar_obj_num> из таблицы целей, <locked_state> из таблицы ресурсов.

Для добавления информации программа приглашает пользователя ввести значения и вносит эти значения в поля записи базы данных, содержащие название СТО<name> и имя цели<tar_obj_num>

Для изменения информации происходит запрос на изменение значения поля таблицы ресурсов <ap_id> на -1. В результате этого запроса поле записи <tar_obj_num> изменится на значение «none».

Для удаления информации происходят запросы на изменение следующих данных: Изменение <Missile_id> на -1, удаление значений из полей <r_readiness>, <expended>, <locked_state>, <ap_id>

Алгоритм функции добавления информации в базу данных:

· Запуск программы

· Выполнение запроса к базе данных для получения всех записей о СТО

· Вывод всех полученных записей на экран в экранную форму на рис. 2.1.

· Ввод номера записи из списка с которой будет вестись работа. <userAction> Экранная форма на рис. 2.1.

· Нажатие пользователем клавиши “Enter”

· Ввод команды пользователя о добавлении информации в базу данных. Экранная форма на рис 2.2.

· Нажатие пользователем клавиши “Enter”

· Ввод пользователем имени СТО. <userName> Рис. 2.3.

· Нажатие пользователем клавиши “Enter”

· Ввод пользователем имени цели. <userName> Экранная форма на рис. 2.4.

· Нажатие пользователем клавиши “Enter”

· Выполнение запроса на добавление введенных данных в БД

· Вывод результатов на экран. Экранная форма на рис 2.5.

Алгоритм функции изменения информации в базе данных:

· Запуск программы

· Выполнение запроса к базе данных для получения всех записей о СТО

· Вывод всех полученных записей на экран в экранную форму на рис. 2.1.

· Ввод номера записи из списка с которой будет вестись работа. <userAction> Экранная форма на рис. 2.1.

· Ввод команды пользователя о изменении информации в базе данных. <userCase> Экранная форма представлена на рис 2.2.

· Запрос к базе данных на изменение поля идентификатора цели <ap_id> на -1

· Вывод результатов на экран. Экранная форма на рис 2.5.

Алгоритм функции удаления информации в базе данных:

· Запуск программы

· Выполнение запроса к базе данных для получения всех записей о СТО

· Вывод всех полученных записей на экран. Экранная форма на рис. 2.1.

· Ввод номера записи из списка с которой будет вестись работа. <userAction> Экранная форма на рис. 2.1.

· Нажатие пользователем клавиши “Enter”

· Ввод команды пользователя о удалении информации из базы данных.<userCase> Экранная форма на рис 2.2.

· Нажатие пользователем клавиши “Enter”

· Запрос к базе данных на удаление записи об СТО

· Вывод результатов на экран. Экранная форма на рис 2.5.

Таблица 2.1 Таблица идентификаторов

Идентификатор	Тип	Наименование
Connect_params	Структура	Данные для подключения к базе данных
num	Целочисленный	Номер записи
number	Целочисленный	Идентификатор СТО
rnum	Целочисленный	Идентификатор изделия
Ap_id	Целочисленный	Точка прицеливания
name	Текстовый	Имя изделия
r_readiness	Целочисленный	Готовность СТО
tar_obj_num	Целочисленный	Имя цели
Locked_state	Логический	Состояние замка
Missile_id	Целочисленный	Идентификатор элемента СТО
expended	Целочисленный	Состояние изделия
ap_id	Целочисленный	Идентификато цели
goOn	Целочисленный	Флаг, показывающий надо ли продолжать работу программы
userAction	Целочисленный	Номер команды пользователя о выборе записи
userCase	Целочисленный	Номер команды пользователя о выборе действия над записью
userName	Текстовый	Хранит имя, ввведенное пользователем
Table[]	Целочисленный массив	Массив хранящий записи об СТО для вывода на экран
Row[]	Целочисленный массив	Буфер для хранения одной записи из table
conn	Объект	Содержит информацию о подключении к базе данных
indexList[]	Целочисленный массив	Список номеров записей об СТО
isError	Целочисленный	Флаг, показывающий верную ли пользователь ввел команду
lay	Текстовый	Переменная для замены bool значений из базы данных на текст при выводе на экран

В программе используется следующая экранная форма:

Рис. 2.1 главная форма

Рис. 2.2. форма выбора действия над записью



Рис. 2.3. форма выбора имени СТО

Рис. 2.4 форма выбора имени цели

Рис 2.5. форма выбора дальнейших действий

2.2 Информационное обеспечение задачи редактирования базы данных

2.2.1 Инфологическая модель предметной области

На рисунке 2.6. представлена инфологическая модель предметной области базы данных

Рис 2.6 Инфологическая модель предметной области

Таблица 2.2 Таблица сущностей и атрибутов

Сущность	Атрибут
Крата целей	идентификатор точки прицеливания
	номер цели
	номер точки прицеливания
Ресурсы	Идентификатор объекта
	Номер изделия
	Точка прицеливания
	ID изделия
	Готовность изделия
	Состояние замка
	Состояние изделия
Карта ракет	идентификатор ракеты
	имя изделия
Оргштатная структура	Уникальный идентификатор элемента в оргштатной структуре
	Уникальный идентификатор вышестоящего элемента
	Номер элемента
	тип элемента

2.2.2 Даталогическая модель базы данных

На рис 2.7. представлена даталогическая модель базы данных:

Рис 2.7. Даталогическая модель базы данных

Таблица 2.3 Таблица полей

Поле	Идентификатор	Тип
Таблица tar map
идентификатор точки прицеливания	apid	Целочисленный
номер цели	tarObjNum	Целочисленный
номер точки прицеливания	apNum	Целочисленный
Таблица resources
Идентификатор объекта	id	Целочисленный
Номер изделия	rnum	Целочисленный
Точка прицеливания	apId	Целочисленный
ID изделия	missileId	Целочисленный
Готовность изделия	rReadiness	Логический
Состояние замка	lockedState	Логический
Состояние изделия	expended	Целочисленный
Таблица map_missiles
идентификатор ракеты	id	Целочисленный
имя изделия	name	Текстовый
Таблица org_reg_struct
Уникальный идентификатор элемента в оргштатной структуре	id	Целочисленный
Уникальный идентификатор вышестоящего элемента	parent_id	Целочисленный
Номер элемента	number	Целочисленный
тип элемента	type	Текстовый

2.3 Алгоритмы задачи редактирования базы данных

Алгоритм представлен на рисунке 2.8

Данный алгоритм описывает задачу редактировани базы данных, после подключения к базе данных и ввода пользователем необходимых данных происходит запрос к базе данных на изменение, добавление или удаление данных, далее пользователю задается вопрос хочет ли он продолжить работу, если нет, то программа завершает работу, если да- то алгоритм повторяется.

Список графических символов(согласно ГОСТ 19.701-90):

A1- Терминатор. Начало работы программы

B1-Подключение к базе данных

C1- Ручная операция. Пользователь вводит номер записи

D1- Ручная операция. Пользователь вводит операцию

Рис. 2.8

A2- Решение. Проверка является ли введенная операция операцией добавления информации в бд

B2- Решение. Проверка является ли введенная операция операцией добавления информации в бд

C2- Решение. Проверка является ли введенная операция операцией добавления информации в бд

D2- Если же пользователь хочет завершить работу, то происходит закрытие подключений к БД

F2- Закрытие подключения к базе данных

G2- Терминатор. Окончание работы программы.

A3 - запрос на добавление информации

B3 - запрос на изменение информации

С3 - запрос на удаление информации

3. Технологическая часть

3.1 Технологический процесс обработки информации при решении задачи редактирования базы данных

Список графических символов(согласно ГОСТ19.701-90):

На вход поступает документ представленный на таблице 3.1., содержащий необходимую для работы информацию, далее принимаются команды пользователя, происходит запрос к базе данных, и информация о выполненом запросе выводится на экран

B1- Данные поступают из документа на вход. Документ описан в таблице 3.1

B2- Ввод данных. Экранная форма представлена на рисунке 2.1

A2- вывод информации о введенных командах. Экранная форма представлена на рисунке 2.2

B3-База данных

B4- Процесс. Вывод результатов на экран. Экранная форма представлена на рисунке 2.5.

B5-Вывод на экран результатов запроса.

C2- Ручная операция. Ввод команд для выбора действия

Описание входного документа: документ содержит в себе таблицу со следующими полями (Табл. 3.1.)

Рис 3.1

Табл. 3.1 Входной документ

Номер записи	Действие над записью	Номер действия	Данные

3.2 Инструкция пользователю

· Если на компьютере не установлен python версии 3 и более, скачать его с официального сайта python.org

· Для запуска программного обеспечения запустить командную строку в директории с проектом и выполнить команду python3 script.py

· Далее следовать подсказкам в консоли, перед каждым приглашение к вводу будут выводиться варианты действий пользователя, пронумерованные в порядке возрастания.

На следующих рисунках представлен пример работы программы на примере дабавления информации в базу данных:

Входной документ содержит следующую таблицу:

Таблица 3.2

Номер записи	Действие над записью	Номер действия	Данные
2	Добавление информации	1	Name1, name2

В данной инструкции под словом «Ввод» подразумевается что пользователь должен нажать клавишу команды и далее нажать клавишу “Enter”

При запуске программы в экранной форме требуется ввести номер записи с которой будет вестись работа, тоесть 2, см рис 3.2.

Далее требуется ввести 1 для выбора добавления информации см рис 3.3., и в следующих приглашениях ввести данные для добавления см рис 3.4. и рис 3.5. Далее для завершения работы программы вводим 2 см рис 3.6

Рис 3.2 приглашение к вводу номера записи

Рис 3.3 приглашение к вводу номера команды



Рис 3.4 приглашение к вводу имени СПУ

Рис 3.5 приглашение к вводу имени цели



Рис 3.6 Приглашение к выбору следующих действий

Заключение

В данной работе приведена разработка алгоритма задачи редактирования базы данных подсистемы информационного обеспечения автоматизированной системы управления сложным техническим объектом.В рамках работы проведен системотехнический анализ процессов функционирования автоматизированной системы управления сложным техническим объектом. Так же приведено описание функционирования АСУ СТО, в рамках которой было сформулировано техническое задание.

В специальной части описаны алгоритмы редактирования базы данных, проведена формализация задачи.

В технологической части приведен технологический процесс обработки информации в подсистеме, а также инструкции пользователя подсистемы.

Список использованных источников

1. «Базы данных. Учебник для вузов.» 6-е издание, дополненное, “КОРОНА-Век” А.Д. Хомоненко, В.М. Цыганков, М.Г. Мальцев. - 32с - ISBN 978-5-7931-0527-9

2. Хабрахабр - [Б. м. : б. и.]

3. «Теория систем управления» М.: Высш. шк., 2006., Л.Д. Певзнер 2002г 43с

Приложение 1

Листы графического материала

П1.1. Функциональная структура АСУ СТО



П1.2. Схема алгоритма



П 1.3. Технологический процесс обработки информации



П1.4. Инфологическая модель предметной области



П 1.5. Даталогическая модель БД

Размещено на Allbest.ru

...