close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Курсовая АСОиУ (2)

код для вставкиСкачать
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики
(технический университет)"
МИРЭА
Факультет ИТ Базовая кафедра № 244
Расчетно-пояснительная записка
к курсовой работе по теме:
Подсистема эксплуатационного обслуживания в ИС СН. Экспертная система по выбору системы управления базой данных.
Студент: Волик Н.В.
Учебная группа: ИТО-2-09
Руководитель: Оганян Г.А.
Допущен к защите: / /
должность подпись /Ф.И.О./
"___" ______________ 2013 г.
Отметка о защите№ п/пДатаРезультатПодпись преподавателя Москва 2013
Содержание
1 Постановка задачи3
2 Назначение и структура объекта проектирования4
4 Представление базы знаний по вариантам выбора СУБД15
5 Выбор и обоснование механизма вывода решения16
6 Программа формирования главного меню17
7 Программная реализация механизма выработки решения18
8 Руководство пользователя разработанной программы20
9 Список использованной литературы21
Приложение А. База знаний на языке OWL22
1 Постановка задачи
1.1 В ходе данной курсовой работы требовалось разработать экспертную систему по выбору системы управления базами данных для подсистемы эксплуатационного обслуживания ИС СН. В настоящее время существует множество СУБД, и выбор зависит от некоторых требований пользователя. К таким требованиями можно отнести поддерживаемую операционную систему, возможность хранения большого количества данных, сертифицированность и т.д. Экспертная система по выбору СУБД поможет разработчику выбрать подходящую под его требования СУБД. Экспертная система задает пользователю вопросы и, на основе ответов на них, извлекает необходимые данные из базы знаний предметной области. В результате работы системы пользователю предлагается подходящая под требования СУБД.
2 Назначение и структура объекта проектирования
2.1 Назначение и основные структурные элементы информационная системы специального назначения
2.1.1 Информационная система специального назначения - система, которая организует хранение и манипулирование информацией о предметной области.
2.1.2 Информационная система специального назначения (ИС СН) выполняет следующие задачи:
* обмен данными с использованием сетей передачи данных;
* организация вычислительного процесса (обеспечения унифицированного взаимодействия приложений) на средствах вычислительной техники в составе ИС СН;
* контроль и управление функционированием программно-аппаратных средств ИС СН (включая мониторинг состава и работоспособности программно-аппаратных средств, обновление версий программного обеспечения);
* создание защищенного, гарантированного хранения и обработки данных на объектах ИС СН.
2.1.3 Основной задачей ИС СН является информатизация процессов управления и интеграция разрозненных территориально-распределенных информационных ресурсов для обеспечения их рационального использования, исключения дублирования, предоставления функционально независимых унифицированных услуг абонентам, применения альтернативных решений при построении телекоммуникационной системы.
2.1.4 Логическая организация ИС СН представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Логическая организация ИС СН
2.1.4.1 Логическая организация ИС СН представляет собой иерархическую структуру, в которой объекты ИС СН подчиняются друг другу согласно иерархии.
2.1.4.2 Главный объект ИС СН подчиняется непосредственно головному объекту системы и находится на втором уровне иерархии ИС СН. Промежуточный объект ИС СН располагается на уровне между ГОП и объектами-исполнителями. Объекты-исполнители являются нижним уровнем иерархии, не имеет подчиненных и таким образом является оконечным элементом в иерархии системы управления.
2.2 Автоматизированный информационно-управляющий комплекс
2.2.1 Автоматизированный информационно-управляющий комплекс (АИУК) устанавливаются на всех объектах ИС СН различных уровней. Автоматизированные информационно-управляющие комплексы соединены между собой локальной вычислительной сетью.
АИУК представляет собой аппаратно-программный комплекс, разрабатывается по единому замыслу, характеризуются цельной архитектурой и комплексным алгоритмом функционирования аппаратных и программных средств, имеет оптимально сбалансированную архитектуру, которая предусматривает возможность наращивания и модернизации аппаратных и программных средств в процессе эксплуатации.
АИУК обеспечивает выполнение консолидированных функций на одном средстве вычислительной техники с предоставлением унифицированных сервисов (услуг) в части поддержки инфокоммуникаций, обслуживания баз данных, взаимодействия приложений, обеспечения защищенной обработки информации и управления функционированием объекта в составе ИС СН.
Структура АИУК организована по модульному принципу, что обеспечивает возможность изменения состава технических средств АИУК в зависимости от возлагаемых на него функций и возможность использования его на объектах системы всех уровней управления.
2.2.2АИУК состоит из: * автоматизированных рабочих мест должностных лиц (АРМ ДЛ), предназначенных для решения функциональных задач должностных лиц на основе информации, поступающей обрабатываемой на сервере;
* унифицированного сервера обработки и хранения данных (УСОХД), предназначенного для обеспечения функционирования специального программного обеспечения и баз данных;
* унифицированного сервера инфокоммуникаций в защищенном исполнении (УСИ), предназначенного для приема и передачи протокольных сообщений от АРМ ДЛ;
* коммутатора локальной вычислительной сети (ЛВС), предназначенного для обеспечения связи внутри ЛВС АИУК.
Организационно-техническая структура АИУК представлена на рисунке 2.2. 2.3 Программные средства ИС СН
2.3.1 Программные средства включают:
* общее программное обеспечение;
* общесистемное программное обеспечение;
* специальное программное обеспечение;
* инструментальные средства разработки программного обеспечения.
Рисунок 2.2 - Организационно-техническая структура АИУК
Структура программных средств ИС СН представлена на рисунке 2.3.
Рисунок 2.3 - Структура программных средств ИС СН
2.3.1.1 ОПО представляет собой совокупность программ, предназначенных для организации вычислительного процесса несвязанных с содержательной обработкой информации.
ОПО АИУК включает в себя:
* операционная система (ОС);
* системы управления базами данных (СУБД);
* программный компонент гипертекстовой обработки данных (ПК ГОД).
Операционная система (ОС) - обеспечивает управление аппаратными ресурсами и средствами общесистемного и специального программного обеспечения.
Функционирование программных средств АИУК осуществляется в среде защищенной ОС "AstraLinux Special Edition" РУСБ.10015-01.
ОС AstraLinux Special Edition является сертифицированной ОС по требованиям безопасности. Она предназначена для применения в информационных (автоматизированных) системах в защищенном исполнении, обрабатывающих информацию ограниченного распространения.
Система управления базами данных (СУБД) - комплекс средств в составе общего программного обеспечения, реализующий функции организации и хранения информации, а также доступа к хранимой информации. База данных АИУК управляется СУБД "PostgreSQL" 8.4. PostgreSQL - это объектно-реляционная система управления базами данных. PostgreSQL поддерживает стандарт SQL и позволяет работать с комплексными запросами, внешними ключами, триггерами, представлениями, транзакционной целостностью, мандатным и дискреционным способом разграничения доступа к данным, многоверсионным управлением параллельным доступом и др.
Также, возможности PostgreSQL могут быть расширены путём добавления новых типов данных, функций, операторов, агрегатных функций, индексных методов, процедурных языков.
Комплект программ гипертекстовой обработки данных (КП ГОД) предназначен для обеспечения доступа к гипертекстовым данным расположенным на сервере УСОХД и просмотра этих данных на АРМ ДЛ.
2.3.1.2 Общесистемное программное обеспечение (ОСПО) представляет собой совокупность программных средств, обеспечивающих унифицированную среду и программные интерфейсы для функционирования задач СПО, обеспечивающих:
* гарантированные услуги по защищенному хранению и обработке данных в едином адресном пространстве ИС СН,
* синхронный/асинхронный обмен документами и сообщениями, автоматическую адаптивную маршрутизацию информационных потоков с использованием разнородных транспортных сетей и каналов связи,
* реализация управления средствами коммуникаций на уровне ЛВС;
* наличие управления средствами коллективного пользования (электронная почта, видеоконференция, IP-телефония, табло коллективного доступа);
* управление средствами администрирования информационного обеспечения;
* возможность управления средствами коммуникаций, поддерживающих распределенные приложения, приложения, нуждающиеся в доступе к удаленным данным, и взаимодействие приложений в гетерогенных или гомогенных сетевых средах;
* реализация транзакций, обеспечивающих изменение данных и хранящих "историю" изменений в целях обеспечения возможности восстановления данных в случае невозможности выполнения всего блока операций.
ОСПО АИУК включает в себя:
- КП "Средства ведения ИЛО", предназначенный для актуализации, поддержки целостности, полноты и непротиворечивости данных в системах: классификации и кодирования информации; нормативно-справочной информации; унифицированных форм документов;
- КП "Видеоконференцсвязь", предназначенный для обеспечения сеансов аудио- и видеосвязи между двумя и более пользователями;
- КП "Эксплуатационное обслуживание", предназначенный для обеспечения целостного и комплексного контроля за функционированием АИУК и эффективным управлением программно-техническими средствами, а также проведения технического обслуживания АИУК без нарушения функционирования и снижения показателей надёжности;
- КП "Система защиты информации", предназначенный для обеспечения защиты от несанкционированного доступа к информации, содержащей конфиденциальные сведения, а также централизованного управления комплексом средств защиты АИУК;
- КП "Система отображения информации коллективного пользования", предназначенный для представления результатов решения оперативных и информационных задач СПО на средствах отображения информации коллективного пользования;
- КП "Средства общесистемной шины", предназначенный для взаимодействия программного обеспечения на основе веб-сервисов;
- КП "Программные средства единого геоинформационного обеспечения ИС СН", предназначенный для обеспечения должностных лиц ИС СН средствами обработки геопространственных данных;
- "Информационно-лингвистическое обеспечение" (ИЛО), включающее в свой состав информационную базу, представляющую собой совокупность баз данных и массивов (массивов документов) ИС СН с оперативной информацией и условно-постоянной информацией.
- КП "База готовых документов", предназначенный для создания и редактирования комплектов документации для технических и программных средств, обеспечивающих формирование и функционирование АИУК в ИС СН;
- КП "Удостоверяющий центр", предназначенный для управления ключами электронно-цифровой подписи должностных лиц ИС СН и обеспечивает автоматизированный контроль выполнения сертификатов в удостоверяющих центрах ИС СН.
2.3.1.3 Специальное программное обеспечение (СПО) включает средства обеспечения информационной деятельности должностных лиц, а также информационно-расчетные задачи, обучающие и др. программные средства, предназначенные для решения функциональных задач автоматизации процессов повседневной и учебной деятельности должностных лиц ИС СН.
СПО АИУК включает в себя:
- КП "Сбора и обработки информации", предназначенный для информационного обеспечения процессов подготовки и принятия решения, а также предоставления обобщенной информации о составе и состоянии объектов ИС СН;
- КП "Экологической обстановки", предназначенный для информационного обеспечения процессов подготовки и принятия решения, а также для предоставления обобщенной информации об экологической обстановке.
2.3.2 Структурная схема КП "Эксплуатационное обслуживание" представлена на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 - Структурная схема КП "Эксплуатационное обслуживание"
Подсистема управления эксплуатационным обслуживанием выполняет следующие функции:
- сбор статистической информации о неисправностях АРМ ДЛ;
- определение и анализ причин возникновения неисправностей АРМ;
- анализ отказоустойчивости АРМ.
3 Анализ систем управления базами данных для подсистемы эксплуатационного обслуживания в ИС СН
3.1 Система управления базами данных - это система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ конечных пользователей.
СУБД позволяют объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определённым критериям и т.п. Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним. Для выбора для использования в подсистеме эксплуатационного обслуживания можно выделить следующие СУБД[1]: Microsoft SQL Server (MS SQL), SQLite, PostgreSQL, Oracle. 3.2 В экспертной системе учитывается следующие критерии, для выбора системы управления базами данных для подсистемы эксплуатационного обслуживания в ИС СН:
- поддерживаемая операционная система;
- поддержка распределенных БД[2];
- возможность хранения большого количества данных[3];
- наличие открытого исходного кода;
- наличие сертификата безопасности[1].
Критерий "поддерживаемая операционная система" важен, т.к. зачастую в системах, и, в частности, в подсистеме эксплуатационного обслуживания уже выбрана ОС, и переход на другую не возможен или затруднителен. Наличие открытого исходного кода позволяет в дальнейшем сертифицировать готовую программу, использующую СУБД с открытым исходным кодом.
4 Представление базы знаний по вариантам выбора СУБД
5 Выбор и обоснование механизма вывода решения 5.1 Механизм вывода решений в экспертной системе представляет собой последовательный опросе пользователя с последующей фильтрацией возможных решений согласно данным ответам. Экспертная система предлагает пользователю следующие вопросы:
- необходимая поддерживаемая операционная система;
- необходима ли поддержка распределенных БД;
- необходимое количество хранимых данных;
- необходим ли открытый исходный код;
- необходимо ли наличие сертификата безопасности.
5.2 После того, как пользователь ответит на все вопросы, экспертная система предложит определённую, в соответствии с ответами пользователя, систему управления базой данных, описанную в пункте 3.
5.3 Такой метод приемлем по следующим причинам: - параметры искомых технологий известны с большой точностью; - вопросы, задаваемые пользователю, не имеют других трактовок и всегда имеют точный ответ; - такой алгоритм выбора прост в реализации и поддержке. 6 Программа формирования главного меню
6.1 Главное окно программы представлено на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 - Главное окно программы
Главное окно состоит из следующих компонентов: текстовое поле с вопросом, варианты ответов в виде кнопок, при нажатии на одну из которых совершается переход к следующему вопросу, список СУБД, удовлетворяющих требованиям, а также кнопки "Загрузить базу знаний" и "Выход".
6.2 После ответа на очередной вопрос проверяется список СУБД, и удаляются те, которые не удовлетворяют требованиям пользователя.
7 Программная реализация механизма выработки решения
7.1 Основные программные средства
7.1.1 Экспертная система реализована языке C#[4]. Это - объектно-ориентированный язык программирования. C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java. С#, опираясь на практику их использования, исключает некоторые модели, зарекомендовавшие себя как проблематичные при разработке программных систем, например, C# в отличие от C++ поддерживает множественное наследование классов (между тем допускается множественное наследование интерфейсов).
7.2 Язык веб-онтологий OWL
7.2.1 OWL (англ. Web Ontology Language) - язык описания онтологий для семантической паутины. Язык OWL позволяет описывать классы и отношения между ними, присущие веб-документам и приложениям. В основе языка - представление действительности в модели данных "объект - свойство". OWL пригоден для описания не только веб-страниц, но и любых объектов действительности. К сильным сторонам OWL можно отнести ориентированность на независимую распределенную разработку онтологии[5]. Синтаксис языка таков, что любой класс, экземпляр или свойство можно доопределить независимо от того, как они были определены изначально. Процесс доопределения не требует какого-либо согласования с автором исходного определения и может осуществляться без изменения документа, где зафиксировано исходное определение (т.е. в отдельном документе). Таким образом, знания об экземплярах, классах и свойствах могут накапливаться и уточняться постепенно, с участием большого числа людей.
7.3 Описание реализации механизма выработки решения
7.3.1 Программа состоит из одного окна. В данном окне отображается текст вопроса, варианты ответов в виде кнопок, список СУБД, удовлетворяющих требованиям, а также кнопки "Загрузить базу знаний" и "Выход". После ответа на очередной вопрос проверяется список СУБД, и удаляются те, которые не удовлетворяют требованиям пользователя. После ответа пользователя на последний вопрос в списке подходящих СУБД остается решение, подходящее под все требования пользователя, если такое имеется.
8 Руководство пользователя разработанной программы
8.1 Чтобы запустить программу, необходимо выполнить файл ExpSysApplication.exe. После запуска открывается главное окно программы, представленное на рисунке 6.1.
8.2 Для начала работы необходимо загрузить базу знаний, нажав на соответствующую кнопку.
8.3 После этого предлагается ответить на несколько вопросов для выбора СУБД, после каждого из которых список возможных СУБД будет уменьшаться. 8.4 После ответа на последний вопрос в списке подходящих СУБД остается решение, подходящее под все требования пользователя, если такое имеется.
8.5 Для выхода из программы необходимо нажать кнопку "Выход".
9 Список использованной литературы
9.1 Базы данных: модели, разработка, реализация, Карпова Т.С., 2002, Изд. Питер, 304 стр.
9.2 Разработка распределенных приложений баз данных, Баженова И. Ю., 2008, Изд. МГУ им. М. В. Ломоносова, 201 стр.
9.3 Эффективная работа с СУБД, Горев А., Ахаян Р., Макашарипов С., 2006, Изд. Питер, 704 стр.
9.4 Язык программирования C# 2010 и платформа .NET 4, Эндрю Троелсен, 2011, Изд. Вильямс, 1392 стр.
9.5 Эволюция выразительных способностей языка OWL, И. В. Трофимов (электронный ресурс), 2011.
Приложение А. База знаний на языке OWL
<?xml version="1.0"?> <rdf:RDF xml:base="http://www.owl-ontologies.com/test.owl" xmlns="http://www.owl-ontologies.com/test.owl#" xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#" xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" > <owl:Ontology rdf:about=""/> <owl:Class rdf:ID="OperationSystemProp"/> <OperationSystem rdf:ID="true" text="Linux"/> <OperationSystem rdf:ID="false" text="Windows"/> <owl:Class rdf:ID="DistribDBProp"/> <DistribDB rdf:ID="true" text="Да"/> <DistribDB rdf:ID="false" text="Нет"/> <owl:Class rdf:ID="ObjectsCountProp"/> <ObjectsCount rdf:ID="small" text="<2 млрд"/> <ObjectsCount rdf:ID="large" text=">2 млрд"/> <owl:Class rdf:ID="OpenSourceProp"/> <OpenSource rdf:ID="true" text="Да"/> <OpenSource rdf:ID="false" text="Нет"/> <owl:Class rdf:ID="SafetyCertProp"/> <SafetyCert rdf:ID="true" text="Да"/> <SafetyCert rdf:ID="false" text="Нет"/> <owl:Class rdf:ID="technology"/> <owl:ObjectProperty rdf:ID="OperationSystemProp"> <rdfs:domain rdf:resource="#OperationSystem"/> </owl:ObjectProperty> <owl:ObjectProperty rdf:ID="DistribDBProp"> <rdfs:domain rdf:resource="# DistribDB"/> </owl:ObjectProperty> <owl:ObjectProperty rdf:ID="ObjectsCountProp"> <rdfs:domain rdf:resource="# ObjectsCount"/> </owl:ObjectProperty> <owl:ObjectProperty rdf:ID="OpenSourceProp"> <rdfs:domain rdf:resource="# OpenSource"/> </owl:ObjectProperty> <owl:ObjectProperty rdf:ID="SafetyCertProp"> <rdfs:domain rdf:resource="# SafetyCert"/> </owl:ObjectProperty> <technology rdf:ID="MS SQL"> <OperationSystemProp rdf:resource="#false"/> <DistribDBProp rdf:resource="#true"/> <ObjectsCountProp rdf:resource="#large"/> <OpenSourceProp rdf:resource="#false"/> <SafetyCertProp rdf:resource="#false"/> </technology>
<technology rdf:ID="SQLite"> <OperationSystemProp rdf:resource="#true"/> <DistribDBProp rdf:resource="#false"/> <ObjectsCountProp rdf:resource="#small"/> <OpenSourceProp rdf:resource="#true"/> <SafetyCertProp rdf:resource="#false"/> </technology> <technology rdf:ID="PostgreSQL"> <OperationSystemProp rdf:resource="#true"/> <DistribDBProp rdf:resource="#false"/> <ObjectsCountProp rdf:resource="#large"/> <OpenSourceProp rdf:resource="#true"/> <SafetyCertProp rdf:resource="#true"/> </technology> <technology rdf:ID="Oracle"> <OperationSystemProp rdf:resource="#true"/> <DistribDBProp rdf:resource="#true"/> <ObjectsCountProp rdf:resource="#large"/> <OpenSourceProp rdf:resource="#false"/> <SafetyCertProp rdf:resource="#false"/> </technology> </rdf:RDF>
2
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
73
Размер файла
14 416 Кб
Теги
асоиу, курсовая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа