Моделирование информационной системы учета местоположения ЛЭП. Методический материал для 11-го класса

 Моделирование информационной системы учета местоположения ЛЭП.

Методический материал для 11-го класса

Настоящий методический материал используется  на уроках информатики в 11-м классе и предназначен для иллюстрации практического применения при моделировании реальных систем. Разработан в развитие темы «Модели оптимального планирования» (Параграф 20 И.Г. Семакин и др., Информатика. 11 класс,М.: Бином, Лаборатория  знаний, 2014)

1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

         В настоящее время на предприятии АО «Ивгорэлектросеть» вся информация о линиях электропередачи хранится на бумажных носителях. В таком виде информацию трудно хранить, обновлять и использовать.

         Для облегчения работы специалистов предприятия было необходимо создать информационную систему учета воздушных и кабельных линий.

Основным пользователем системы являются работники различных отделов АО «Ивгорэлектросеть», имеющие дело с ЛЭП. Система предоставит им возможность быстрого доступа к информации о ЛЭП, видеть местоположение ЛЭП, а так же видеть с какими ЛЭП велись ремонтные работы.

Система должна обеспечивать:

·        введение данных о ЛЭП;

·        отображение географических данных о ЛЭП;

·        изменение состояния актуальности документов;

·        актуализация картографической основы;

·        поиск информации в базе данных по различным критериям (в пределах, содержащихся в базе данных атрибутов) с возможностью отображения информации о найденных в результате поиска объектах, в том числе на электронной карте территории;

С помощью введения ИС, которая хранит всю информацию в базе данных, упрощается работа сотрудников АО «Ивгорэлектросеть», ускоряется процесс получения информации о ЛЭП и других объектов электросеть.

2 АНАЛИЗ НАЗНАЧЕНИЯ ИС

Внедрение ИС приведет к более эффективному взаимодействию, служб и отделов предприятия, ввиду того, что все необходимые данные будут храниться в едином информационном поле. Специалисты и служащие предприятия будут получать актуальную информацию об объектах электросетевого хозяйства, на основании данных, полученных в результате работы с ГИС.

ИС позволит осуществлять контроль о проведение ремонтных и аварийных бригад, что позволит оперативно реагировать на изменение обстановки, при различных технологических нарушениях в работе объектов электросетевого хозяйства.

3 ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ РАЗРАБОТКИ

Необходимо создать информационную систему учета воздушных и кабельных линий электропередачи АО «Ивгорэлектросеть» города Иваново.

Основной целью разрабатываемой системы является упрощение работы сотрудников АО «Ивгорэлектросеть» и предоставление пользователю быстрый доступ к информации о ЛЭП.

Внедрение данной информационной системы приводит к снижению трудозатрат по получению различных данных сотрудниками подразделений, а так же к увеличению эффективности взаимодействия служб и отделов предприятия, т.к. все данные о ЛЭП хранятся в единой базе.

4 ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ

4.1  Требования к системе в целом

4.1.1 Требования к структуре и функционированию системы

 4.1.1.1 Перечень подсистем, их назначение и основные характеристики

Система должна иметь трехуровневую архитектуру (клиентская станция – сервер приложений - сервер базы данных).

В Системе предлагается выделить следующие функциональные подсистемы:

•      Ведение базы воздушных линий электропередач

•      Ведение базы кабельных линий электропередач

•      Ведение базы паспортов ЛЭП

4.1.1.2 Требования к режимам функционирования системы

Для ГИС  определены следующие режимы функционирования:

•                основной режим, в котором подсистемы выполняют все свои основные функции;

•                аварийный режим, в котором одна или все подсистемы не выполняют своих функций.

В основном режиме функционирования системы:

•                клиентское программное обеспечение и технические средства обеспечивают возможность функционирования в течение рабочего дня.

•                серверное программное обеспечение и технические средства серверов обеспечивают возможность круглосуточного функционирования с перерывами на обслуживание;

•                исправно функционирует системное, базовое и прикладное программное обеспечение системы.

Аварийный режим функционирования системы характеризуется отказом одного или нескольких компонент программного и (или) технического обеспечения.

В случае если система перешла в предаварийный режим необходимо:

•      завершить работу всех приложений с сохранением данных;

•      выключить все периферийные устройства;

•      выполнить резервное копирование базы данных.

После этого необходимо выполнить комплекс мероприятий по устранению причины перехода в аварийный режим.

4.1.2 Требования к квалификации персонала

К квалификации персонала, эксплуатирующего Систему ГИС, предъявляются следующие требования:

•  конечный пользователь - знание соответствующей предметной области; знания и навыки работы с Web-приложениями;

•  администратор системы - знание методологии проектирования баз данных; знание СУБД; знание языка запросов SQL.

4.1.3 Требования к режимам работы персонала

Система реализуется на персональных компьютерах, поэтому требования к организации труда и режима отдыха при работе с системой должны устанавливаться с учетом этого типа вычислительной техники.

4.2 Показатели назначения

Система должна обеспечивать возможность исторического хранения данных с глубиной не менее 10 лет.

Система должна обеспечивать возможность одновременной работы 10 пользователей.

Время отклика системы для операций навигации по экранным формам системы не должно превышать 5 сек, для операций формирования справок и выписок – не более 10 сек.

Время формирования аналитических отчетов определяется их сложностью и может занимать продолжительное время.

4.3 Требования к эргономике и технической эстетике

Взаимодействие пользователей с ГИС должно осуществляться посредством визуального графического интерфейса (GUI). Интерфейс должен соответствовать современным эргономическим требованиям и обеспечивать удобный доступ к основным функциям и операциям, выполняемым структурными блоками ГИС.

Интерфейс должен быть рассчитан на преимущественное использование манипулятора типа «мышь» либо управление через тач-скрин, т.е. управление в ГИС должно осуществляется с помощью набора экранных меню, кнопок, значков и т.п. элементов. Клавиатурный режим ввода должен использоваться главным образом при заполнении/редактировании текстовых и числовых полей экранных форм.

4.4 Требования по стандартизации и унификации

Разработка системы должна осуществляться с использованием стандартных методологий функционального моделирования: IDEF0, DFD и информационного моделирования IE и IDEF1Х в рамках рекомендаций по стандартизации Р50.1.028-2001 «Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования».

Моделирование должно выполняться в рамках стандартов, поддерживаемых программными средствами моделирования ERWin 4.х и BPWin 4.х. Для работы с БД должен использоваться язык запросов SQL в рамках стандарта ANSI SQL-92.

4.5 Требования к функциям (задачам) системы

ГИС, должна обеспечивать:

•      интеграцию и автоматический обмен данными;

•      ведение книг, разделов, справочников и классификаторов;

•      изменение состояния актуальности документов;

•      возможность самостоятельного создания и редактирования шаблонов отчетов;

•      актуализация картографической основы;

•      возможность выгрузки отчетов в файлы стандартного формата MS Excel (2003), PDF; RTF;

•      поиск информации в базе данных по различным критериям (в пределах, содержащихся в базе данных атрибутов) с возможностью отображения информации о найденных в результате поиска объектах, в том числе на электронной карте территории;

4.6 Требования к лингвистическому обеспечению

При реализации системы должны применяться следующие языки высокого уровня: PHP, SQL и встроенные средства диалогового взаимодействия BI приложения HTML.

Должны выполняться следующие требования к кодированию и декодированию данных: Windows CP1251 для подсистемы хранения данных; Windows CP1251 информации, поступающей из систем-источников.

Для реализации алгоритмов манипулирования данными в системе необходимо использовать стандартный язык запроса к данным SQL и его процедурное расширение.

Для описания предметной области (объекта автоматизации) должен использоваться Erwin.

Для организации диалога системы с пользователем должен применяться графический оконный пользовательский интерфейс.

4.7 Требования к программному обеспечению

СУБД должна иметь возможность установки на ОС Windows XP и более поздние версии.

К обеспечению качества ПС предъявляются следующие требования:

•      функциональность должна обеспечиваться выполнением подсистемами всех их функций.

•      надежность должна обеспечиваться за счет предупреждения ошибок - не-допущения ошибок в готовых ПС;

•      легкость применения должна обеспечиваться за счет применения покупных программных средств;

•      эффективность должна обеспечиваться за счет принятия подходящих, верных решений на разных этапах разработки ПС и системы в целом;

•      сопровождаемость должна обеспечиваться за счет высокого качества документации по сопровождению, а также за счет использования в программном тексте описания объектов и комментариев.

5       АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

У разрабатываемой системы существуют аналоги.

Мною было найдено приложение ГИС Электросеть. ГИС Электросеть  - это дополнительный модуль для Дубль ГИС  - бесплатного электронного справочника с карами городов. ГИС Электросеть расширяет возможности Дубль ГИС, создавая схемы электрических сетей на карте. Схема связывается питающими линиями электропередач с объектами на карте. Так же можно получить списки потребителей для любого объекта схемы и данные об электроснабжении зданий.

Кроме этого, в программе есть возможности

·        быстрого поиска объектов на схеме,

·        просмотра спутниковых снимков выбранного участка карты,

·        одновременного редактирования схемы разными пользователями

Но у этой системы есть и недостатки. Главный из них – ограниченный период бесплатного использования данного модуля. А так же в ГИС Электросеть нет паспортной информации об объектах электросетевого хозяйства.

         У ООО «Датум Групп» имеется своя геоинформационная система, которая позволяет:

·        планировать расширение сети новыми объектами

·        планировать выполнение строительно-монтажных и пусконаладочных работ

·        подготавливать энергообъекты к прогнозируемому возникновению опасных погодных явлений и принимать оперативные решения при их возникновении

·         анализировать ситуацию и принимать решения на основе данных из всех систем предприятия

·        выгружать отчетность по сетям в стандартизированном виде «на лету»

Из преимуществ можно выделить: веб-доступ и приложение работает на мобильных устройствах.

Из недостатков: невозможно работать с системой в офлайн режиме, так как она являются web-приложением. Не всегда есть доступ к сети, а работу с данными нужно поддерживать в любое время.

6 ОБЗОР ДОСТУПНЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ

При реализации системы могут применяться следующие языки высокого уровня: С#, Java, C/C++.

Для реализации алгоритмов манипулирования данными в подсистеме хранения данных необходимо использовать стандартный язык запроса к данным SQL, а для создания базы данных и написание запросов – Microsoft SQL Server.

Для описания предметной области (объекта автоматизации) может использоваться программное обеспечение Visual Paradigm for UML и CA ERwin Data Modeler.

Для разработки приложения может использоваться такая среда программирования, как Microsoft Visual Studio для языка программирования C#, и Netbeans, Eclipse IDE, либо IntelliJ IDEA – для языка программирования Java.

7 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ

Система будет рассматриваться  как прикладное приложение, которое направлено на выполнения конкретных задач пользователя и на непосредственное взаимодействие с ним. В качестве инструментов реализации будут использоваться те, инструменты, которые были изучены в процессе обучения:

Для анализа и моделирования предметной области применяется среда CA ERwin Data Modeler и Visual Paradigm for UML. Первая система будет использоваться для построения инфологической модели базы данных. Данное CASE-средство для проектирования и документирования баз данных позволяет наглядно отображать сложные структуры данных, ERwin имеет упрощенную структуру, которой было достаточно для создания данной системы. Среда Visual Paradigm необходима для построения диаграмм последовательности и вариантов использования системы, и была выбрана потому что ее функционала хватает для построения необходимых диаграмм на языке UML.

Язык программирования C# был выбран для разработки данной системы, т.к. он является полностью объектно-ориентированным языком, наследником языков C/C++, сохраняя лучшие черты этих популярных языков программирования, но при этом являясь более простым и надежным. Также большую роль при выборе языка играло наличие большого перечня подключаемых к C# библиотек, ускоряющих и упрощающих программирование системы.

Среда Microsoft Visual Studio является наиболее распространенной средой программирования, для данного языка, с широкими возможностями. Кроме того, она является бесплатной для индивидуальных разработчиков.

РСУБД MS SQL Server 2008 была выбрана на основании следующих признаков:

o       важнейшим преимуществом данной РСУБД является возможность бесплатного ее использования;

o       представляет собой идеальную платформу данных для создания небольших серверных приложений;

o       полностью интегрируется с другими продуктами, входящими в серверную инфраструктуру;

Краткое описание документа:

Настоящий методический материал используется на уроках информатики в 11-м классе и предназначен для иллюстрации практического применения при моделировании реальных систем. Разработан в развитие темы «Модели оптимального планирования» (Параграф 20 И.Г. Семакин и др., Информатика. 11 класс,М.: Бином, Лаборатория знаний, 2014)