автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Разработка системы информационных баз данных в области сушки на основе реляционной модели и объектно-ориентированного программирования

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Обзор прикладных пакетов программ в области сушки

1.2. Понятие Баз Данных 11 1.2.1. Модели представления данных

1.3. Типы информационных приложений

1.4. Варианты построения информационных приложений

1.4.1. Типовые компоненты информационных приложений

1.4.2. Файл-серверные приложения

Процесс сушки является одним из наиболее распространенных процессов химической технологии. Это - один из самых энергоемких и сложных процессов, включающий тепло-массообмен с химическими превращениями и механическими воздействием на материал. Для многих производств - это завершающий процесс, определяющий качество готового продукта. Поэтому вопросам проектирования новых и модернизации существующих технологий сушки, организации систем контроля и систем экологического мониторинга за газовыми выбросами и сточными водами уделяется большое внимание. Решение этих вопросов направлено на повышение качества производства, сохранение сырья и энергоресурсов, интенсификацию процесса, решение экологических проблем.

К настоящему времени накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал в области технологии сушки различных продуктов, а также информация по типам сушильного оборудования, системам контроля и экологического мониторинга. В связи с этим возникает проблема систематизации, классификации и структурной упорядоченности накопленных запасов информации в данной области знаний, разработке эффективных инструментов представления знаний, поиска необходимой информации для выбора сушильного оборудования.

В связи с вышесказанным, актуальной задачей является анализ и систематизация знаний в области сушки, и на их основе разработка современной компьютерной системы информационных баз данных, позволяющей представлять данную область знаний; отыскивать, выбирать и хранить информацию, относящуюся к методам и способам сушки, технологиям и оборудованию, методам контроля и автоматизации, а также обеспечения безопасности производства и охраны окружающей среды.

Такая система будет способствовать ускорению темпов проектирования технологических процессов, сокращению времени поиска необходимой технологии и разработке новых высокоэффективных технологий сушки.

Основные научные исследования и сбор информации выполнены в соответствии с проектом Inco-Copernicus TIDTI (№ ERB 1С 15 CT 980817, 1998-2001 гг.), поддержанным Европейской Комиссией и включающим специалистов в области сушки из различных европейских стран: России, Франции, Голландии, Венгрии и Польши.

Основная цель работы заключалась в создании эффективной системы информационных баз данных в области сушки на основе реляционной модели в сочетании с принципом объектно-ориентированного программирования и технологии Internet.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

• сбор, анализ и классификация соответствующей информации.

• разработка общей структуры системы информационных баз данных.

• разработка детальной структуры каждой из баз данных, входящих в систему:

- базы данных по программному обеспечению и существующим моделям процесса сушки;

- базы данных по сушильным технологиям и оборудованию, включающей базу данных по производителям сушилок как у нас в стране, так и за рубежом с основными спецификациями производимого оборудования;

- базы данных по методам контроля и автоматизации процессов сушки;

- базы данных по аспектам и методам безопасности и охраны окружающей среды в сушильной технологии;

• использование принципов объектно-ориентированного программирования и технологии Internet для системы баз данных.

• заполнение системы баз данных соответствующей информацией.

Вышеперечисленные задачи решались в следующем порядке.

В первой главе - литературном обзоре - представлен анализ работ в области построения систем баз данных. Перечислены основные программы, существующие в области сушки, описаны основные модели представления данных, а также способы и средства разработки информационных приложений баз данных.

В соответствии с целью работы и на основании выводов, сделанных в результате анализа литературы, была сформулирована постановка задачи исследования и намечены этапы ее решения.

Вторая глава посвящена описанию разработанной структуры системы информационных баз данных в области сушки «ВАИШ». В этой главе определены подходы к информатизации сушильных технологий; разработаны общие принципы формирования и структура системы, состоящей из четырех основных баз данных; разработаны элементы модели представления знаний, которые объединены в понятийную и терминологическую базы; представлены и описаны блок-схемы алгоритмов баз данных, входящих в систему.

Третья глава посвящена проектированию структуры баз данных на основе реляционной модели и базовых концепций объектно-ориентированного программирования. Выполнена структуризация данных, построена концептуальная модель данных и разработана логическая модель представления знаний. Развита методика оптимизации работы с базами данных, которая проводится по трем направлениям: оптимизация структуры системы баз данных, оптимизация запросов и оптимизация клиентского приложения. Проведена оптимизация разработанной системы баз данных. Третья глава включает также описание разработанного поискового модуля, входящего в систему баз данных «ВАМБ».

В последней, четвертой главе показаны различные способы реализации системы баз данных. Показаны разработанные однопользовательская архитектура и архитектура «файл-сервер», а также организация доступа к 8 системе баз данных через Интернет на основе архитектуры «клиент-сервер». Разработанная система баз данных «ВАИГО» представлена основными окнами приложений. Описаны несколько примеров по работе с системой баз данных.

Автор выражает глубокую благодарность руководителям работы профессору Меныпутиной Н.В. и профессору Кудре Т. за предоставление ценных материалов, консультации и замечания по диссертации.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведена систематизация и классификация существующей информации в области знаний сушки, разработаны понятийная и терминологическая базы, которые содержат элементы модели представления знаний в данной области.

2. Разработана система информационных баз данных в области сушки, состоящая из четырех основных баз данных и получившая название "BANID: база данных по программному обеспечению и существующим моделям; база данных по сушильным технологиям и оборудованию, включающая базу данных производителей сушильного оборудования; база данных по методам контроля и автоматизации; база данных по аспектам и методам безопасности и охраны окружающей среды. Система предназначена для представления данной области знаний; поиска, выборки и хранения информации. Все базы данных, которые входят в состав системы, в сумме содержат полный набор информации, характеризующей сушильный процесс.

3. На основе реляционной структуры данных разработана логическая модель представления знаний, позволяющая получить полный набор информации, необходимой для организации сушильного процесса.

4. Разработанная система баз данных "BANID" реализована в интегрированной среде программирования Delphi, в которой сочетаются высокопроизводительный компилятор, объектно-ориентированные средства визуального программирования и мощный механизм доступа к базам данных. Система снабжена новым универсальным поисковым модулем, разработанным с учетом принципов объектно-ориентированного программирования и позволяющим одинаково эффективно работать со строковыми и полнотекстовыми таблицами данных. Ведется активное заполнение системы соответствующей информацией.

1. ERGUN: Computer Aided Design of Fluidized Systems. //Рекламный буклет, Do-Loop International Ltd., France, 1996. 4 стр.

2. Kudra T. Software review: WINMETRIC 3.0. A Complete reference program for drying scientists and engineers. //Drying Technology. V. 14, № 3&4.1996.- стр. 951-953.

3. Cook E.M., DRYER 3 Dryer calculations. // Drying Technology. - V. 9, №5.-1997.- стр. 1337-1339.

4. COMPUDRY: Fluid bed dryer control //Рекламный буклет, Shiri & Alkoby Ltd., Israel, 1997. -4 стр.

5. Pakowski L., Program for psychometric and drying computation: DryPAK // Рекламный буклет, TKP OMNIKON, Society of Polish Consultants, 1996.

6. Vector V.l: The KIT for solid particles velocities measurements. // Рекламный буклет. 2 стр.

7. Матасов А.В. Разработка интеллектуальной информационной системы по выбору и расчету сушильного оборудования Drylnf. //Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. Москва. 2000.

8. Kraslawski A., Lyssov I., Kudra Т., Borowiak М., Nystrom L. Case-based reasoning (CBR) for equipment selection using rough sets analysis in adaptation phase. //Proceedings of EUFIT 98, стр. 1636-1640.

9. Вербовецкий А.А. Основы проектирования баз данных. //М.: Радио и связь, 2000, 86 стр.

10. Ульман Д.Д., Уидом Д. Введение в системы баз данных. //М.: Лори, 2000, 373 стр.

11. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. //Изд. 6-е, М.: Вильяме, 2000, 846 стр.

12. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и управление. Пер. с англ. //М. : БИНОМ, 2000, 699 стр.

13. Шумаков П.В. Delphi 3 и создание приложений баз данных. //М.: Нолидж, 1999, 704 стр.

14. Филиппов В.И. Обобщенная модель данных и ее реализация. Программное обеспечение информационных систем. ПШ.\ Наука, 1989. -103 стр.

15. Paredaens J., Kuijpers В. Модели данных и языки запросов в базах пространственных данных / Data models and query languages for spatial databases. //Data and Kkowledge Engineering, № 1-2, 1998, стр. 29-53.

16. Корнеев B.B., Гарев А.Ф., Васютин C.B., Райх В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. //М.: Нолидж, 2000, 351 стр.

17. Саймон А. Стратегические технологии баз данных. //М.: Финансы и статистика, 1999, 478 стр.

18. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. //М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989, 288 стр.

19. Кузнецов С.Д. Объектно-ориентированные базы данных: основные концепции, организация и управление. //Львов, 23-27 сентября 1991.

20. Андреев A.M., Березкин Д.В., Кантонистов Ю.А. Среда и хранилище: ООБД. Обзор по объектно-ориентированным базам данных, включающим средства разработки. //Мир ПК В мире персональных компьютеров. -№4, 1998, стр. 74-81.

21. Перов А., Новые технологии управления полнотекстовыми базами данных. //READ.ME, № 3, 1998, стр. 46-48.

22. Мутушев Д.М. Методы обеспечения доступа к объектно-ориентированным базам данных на основе стандартов реляционных систем. //Диссертация на соискание уч. ст. канд. техн. наук. Москва, 1998, 85 стр.

23. Кодд Э.Ф. Реляционная модель данных для больших совместно используемых банков данных. //СУБД, № 1, 1995.

24. Грабер М. Введение в SQL. //M.: Лори, 2000, 375 стр.

25. Артемьев В.И. Обзор способов и средств построения информационных приложений. //СУБД № 5-6, 1996, стр. 52-67.

26. Дунаев С. Доступ к базам данных и техника работы в сети. //М.: Диалог-МИФИ, 2000,316 стр.

27. Дроган C.B., Копанев A.A., Францев Р.Э. Основы информационных систем. //СПб.: СПГУВК, 1998, 88 стр.

28. Raghavan V.Y., Deogun J.S., Sever H. Специальный тематический выпуск: выявление знаний и разработка информации / Special topic issue: Knowledge discovery and data mining. //J. American Society of Information Science, № 5, 1998, стр. 395-402.

29. Шафрин Ю. Информационные технологии. В 2-х частях. //М.: Лаборатория базовых знаний, 2000, 315 стр.

30. Могилев A.B., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Информатика. //М.: Академия, 1999, 811 стр.

31. Галатенко В., Гвоздев А. Типы и структуры данных в INFORMIX-Universal Server. //СУБД, №3, 1997.

32. Филиппов В.И., Пржиялковский В.В., Шкотин A.B. Инструментальные средства информационного моделирования. //Управляющие системы и машины, №7, 1991.

33. Jajodia S., Kerschberg L. Advanced Transaction Models and Architectures. //George Mason University, 1997, USA, 400 pp.

34. Крисевич B.C., Кузьмич Л.А., Шиф A.M. Экспертные системы для персональных компьютеров: методы, средства, реализации. //Справ, пособие. -М.: Высшая школа, 1990, 197 стр.

35. Поспелов Г.С. Искусственный интеллект — основа новой информационной технологии. //Серия Академические чтения. М.: Наука, 1988, 200 стр.

36. Kumar V., Son S. Н. Database recovery. //The Kluwer international series on advances in database systems 12. 1998, USA, 112 pp.

37. Subrahmanian V.S., Tripathi S.K. Multimedia Information Retrieval. //Multimedia tools and applications, 7:1-2, 1998, USA, 152 pp.

38. Фролов А., Фролов Г. Базы данных в Интернете. //М.: Русская редакция, 2000, 413 стр.

39. Кузнецов С.Д. Доступ к базам данных с использованием технологии WWW. //СУБД, №5-6, 1996.

40. Bouguettaya A., Benatallah В., Elmagarmid А.К. Interconnecting Heterogeneous Information Systems. //The Kluwer international series on advances in database systems 14. 1998, USA, 240 pp.

41. Biswas G., Weinberg J., Li С. Метод концептуальной кластеризации для выявления знаний в базах данных / A conceptual clustering method for Knowledge discovery in databases. //Artificial Intelligence Petroleum Industry. Vol.1 Paris, 1995, стр. 111-139.

42. Elmagarmid A.K. Distributed and Parallel Databases. //An International Journal, Vol. 7, issue 1, 1999, pp. 70-93.

43. Анзер Г., Oracle Power Objects / Визуальное проектирование приложений клиент/сервер для реляционных баз данных. //М.: Фонд актуальной биологии, 1997, 464 стр.

44. Кулаков Ю.А. Компьютерные сети / Выбор, установка, использование и администрирование. //М.: Академия, 1999, 537 стр.

45. Мельников Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях / Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели. //М.: Кудиц-Образ, 1999, 256 стр.

46. Пуха Ю. Объектные технологии построения распределенных информационных систем. //СУБД, №3, 1997.

47. Робачевский А.М. Операционная система UNIX / Учеб. пособие для студентов вузов //BHV-СПб., 1997, 528 стр.

48. Найк Д. Стандарты и протоколы Интернета. //М.: Русская редакция, 2000, 356 стр.

49. Глушков C.B., Ломотько Д.В., Мельников И.В. Работа в сети Интернет. //М.: Аст, 2000, 346 стр.

50. Филиппов В., Кузяков К. Опыт разработки распределенной библиотечной системы на основе Internet. //Индустрия программирования, Москва, 1996, 247 стр.

51. Булах Е.В. Средства доступа к базам данных в Internet и свободно доступная СУБД POSTGRES95. //СУБД, №2, 1997.

52. Копиенко С.А., Чепайкин А.О. Вопросы построения автоматизированной информационной системы с использованием сети Internet. //M.: Интеллектуальная собственность высшей школы, №7, 1996, стр. 61-69.

53. Kennedy A.Y. Интернет и WWW общий справочник / The Internet and World Wide Web - the Rough guide. //London: Rough Guides Ltd., 1998, 455 стр.

54. Бобров Л.К. Мировая индустрия онлайновых баз данных. // Вычислительные технологии, №3, 1997, стр. 7-24.

55. Ланг К., Публикация баз данных в Интернете. //М.: Символ-Плюс, 1998, 475 стр.

56. Александровский А.Д., Создание Web-страниц с использованием FrontPage 98 и JavaScript. //M.: Лайт Лтд., 1998, 366 стр.

57. Грир Т. Сети Интранет. //М.: Ченнел Трейдинг Лимитед, 2000, 356 стр.

58. Замулин A.B. Основные свойства современных языков программирования БД. //Управляющие системы и машины, №7, 1991.

59. Фридман A.JI. Основы объектно-ориентированного программирования на языке Си ++ //М.: Радио и связь, 1999, 208 стр.

60. Райтингер М. Visual Basic 6.0 //М.:Спаррк, 2000, 288 стр.

61. Архангельский А .Я. Разработка прикладных программ для Windows в Delphi 5. //M.: Бином, 1999, 250 стр.

62. Гофман В., Хомоненко А. Работа с базами данных в Delphi. //СПб: БХВ-Санкт-Петербург, 2000, 641 стр.

63. Епанешников A.M., Епанешников В.А. Программирование в среде Delphi. Работа с базами данных. Организация справочной системы. //М.: Диалог-МИФИ, 1998, 400 стр.

64. Науман Ш. Компьютерная сеть / Проектирование, создание, обслуживание. //М.: ДМК, 2000,333 стр.

65. Харитонова И.A. Microsoft ACCESS 2000: разработка приложений. // БХВ-СПб, 2000, 819 стр.

66. Доу К. Руководство Informix-OnLine Dynamic Server. //M.: Лори, 1997, 314 стр.

67. Горев А. Разработка приложений в Microsoft Visual FoxPro 3.0. //M.: Эдэль, 1996, 392 стр.

68. Петчетт К. CGI/Perl: создание программ для WEB. //M.: СПАРРК, 1999, 622 стр.

69. Ким Вон. Технология объектно-ориентированных баз данных. // Открытые системы, №4, 1994.

70. Йордон Э. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании //М.: Лори, 1996, 265 стр.

71. Вон Ким, Жорж Ф. Гарза, Брюс Грэхэм. Пути развития объектно-реляционных технологий баз данных. //СУБД, № 4, 1996.

72. Моррис С. Объектно-ориентированное программирование. //М.: Enter Феникс, 1997, 352 стр.

73. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. //М.: Наука, 1976. 298 стр.

74. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. //М.: Химия, 1976, 464 стр.

75. Mujumdar's Practical Guide to Industrial Drying. Principles, Equipment and New Developments. Edited by S. Devahastin. //Exergex Corporation, 2000, 187p.

76. Кафаров B.B., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. //М., Высшая школа, 1991, 400 стр.

77. Pang S. and Haslett A.N. The application of mathematical models to the commercial high-temperature drying of softwood lumber. //Drying Technology. Vol. 13, Numbers 8 & 9, 1995, pp. 1635-1674.

78. Комиссаров Ю.А., Глебов М.Б., Гордеев JI.C., Вент Д.П. Химико-технологические процессы. Теория и эксперимент. //М.: Химия, 1999, 358 стр.

79. Szentmarjay Т. et al. Control of drying process in mechanically spouted bed dryer. //Drying Technology, Vol. 14, Numbers 3 & 4, 1996, pp. 501-512.

80. Кафаров B.B., Ветохин B.H. Основы автоматизированного проектирования химических производств. //М.: Наука, 1987, 623 стр.

81. Roques М.А. Environmental and safety issues in drying. //Drying'96 -Proceedings of the 10th International Drying Symposium (IDS'96), Poland, 30 July-2 August 1996, vol. A, pp. 61-72.

82. Фридман А.Л. Основы объектно-ориентированной разработки программных систем. //Серия "Прикладные информационные технологии". М.: Финансы и статистика. 2000г. 191 стр.

83. Байков В.Д. Интернет: поиск информации и продвижение сайтов. //БХВ Санкт-Петербург, 2000г., 288 стр.

84. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. //М.: Конкорд, 1992, 519 стр.

85. Аткинсон М., Бансилон Ф., ДеВитт Д., Диттрих К., Майер Д., Здоник С. Манифест систем объектно-ориентированных баз данных. //СУБД, № 4, 1995.

86. Вейд А. Стандарты объектных запросов. //СУБД, № 4, 1996.

87. Мутушев Д.М. Система доступа к БД с объектной моделью данных. //Вычислительный центр РАН, Москва, 1998.

88. Мутушев Д.М. Реализация расширения объектной модели ODMG в среде реляционных СУБД. //Программирование, №3, 1998, МАИК "Наука".

89. Codd E.F. A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. //Commun. ACM 13, №6, 1990, pp. 377-387.

90. Won Kim. Object-Oriented Databases: Definition and Research Directions. //IEEE Trans. Data and Knowledge Eng.-2, №3.-1990.

91. Francois Bancilhon. Object, Relational, Object-Relational & Relational-Object. //Object Currents #4, 1996, SIGS Publications, Inc., New York, NY, USA.

92. Jose Meseguer and Xiaolei Qian. A Logical Semantics for Object-Oriented Databases. //SIGMOD Record, June 1993.

93. Jay Mellman. Object Databases on the Web. Web Techniques Magazine. http://www.webtechniques.com/features/sep96/mellman.shtml

94. Andrew Girow. Binary Relations Approach to building Object Database Model. //Object Currents #11, 1996, SIGS Publications, Inc., New York, NY, USA.

95. Carlson D. Object-Oriented Web Servers. //Object Magazine #5, 1997, SIGS Publications, Inc.

96. POET Technical Reference White Paper. Why Use an ODBMS? A Comparison Between Relational and Object Oriented Databases for Object Oriented Application Development, http://www.poet.com/toovsre.htm

97. Reed P. Using ODBC to Access Nontabular Data. //DBMS online Magazine #4, 1996, Miller Freeman, Inc.

98. Francois Bancilhon. ODMG and the ODMG-93 Standard. //Object Currents #5, 1996, SIGS Publications, Inc., New York, NY, USA.

99. Kim F. UniSQL's Next-Generation Object-Relational Database Management System. Object Currents #5, 1996, SIGS Publications, . Inc., New York, NY, USA.

100. Цуканов В.А., Меньшутина Н.В., Кудра Т. Определение стабильности гидродинамики для фонтанирующего слоя инертных частиц. //12-й Международный симпозиум по сушке, г. Нордвикерхаут, Нидерланды, 2000 г.

101. Цуканов В.А., Меньшутина Н.В., Гончарова С.В. Разработка базы данных по сушильному технологиям и оборудованию.118

102. Международный симпозиум АСНЕМА'2000, г. Франкфурт-на-Майне, Германия, 2000, стр. 73-74.

103. Цуканов В.А., Менынутина Н.В., Гончарова C.B. Разработка системы баз данных в области сушки. //12-й Международный симпозиум по сушке, г. Нордвикерхаут, Нидерланды, 2000 г.

104. Цуканов В.А., Менынутина Н.В. Система баз данных в области сушки. //14-й Международный конгресс по химическим и инженерным процессам (CHISA'2000), г. Прага, Чехия, 2000, стр. 179.1. УТВЕРЖДАКк\

105. Проректор, ni/^at ч ной pä6o re{ X О. ^¿/-Щп '-;•)> I1 )1. УД Üiei^^^^KEHHA^^1. УТВЕРЖДАЮ»

106. Президент НП «Гильдия предприятий коммунального1. АКТвнедрения системы информационных баз данных для организации процесса сушки твердых отходов

107. Разработанная система информационных баз данных применяется для организации процесса сушки твердых отходов.

108. Экономический эффект от внедрения системы информационных баз данных на НП «Гильдия предприятий коммунального хозяйства» составит 150 тыс. руб./год.

109. Данный акт не является основанием для материального вознаграждения.

110. От НП «Гильдия предприятий коммунального хозяйства»: Председатель Совета Директоров .Челноков В.В.

111. От РХТУ им. Д.И. Менделеева: проф. кафедры КХТП, д.т.н.1. Меныпутина Н.В.аспирант кафедры КХТП1.iy^j^ Цуканов В.А. нач. отдела выч. центра1. ЛУ\ Матасов A.B.1. ТВЕРЖДАЮ»

112. Государственный НИИ тивов и особо чистых «ИРЕА», проф. д.т.н.июня1. Рябёнко Е.А. 2000 г.1. АКТвнедрения программного обеспечения системы информационных баз данных в области сушки

113. Разработанное программное обеспечение системы баз данных применяется для поиска информации по математическим моделям, оборудованию и технологиям в области сушки химических реактивов.

114. Экономический эффект от использования программного обеспечения системы информационных баз данных на ФГУП «Государственный НИИ химических реактивов и особо чистых химических веществ «ИРЕА» составит 170 тыс. руб./год.

115. Данный акт не является основанием для материального вознаграждения.

116. От ФГУП «ГосНИИ хим. реактивов и ос. чист. хим. веществ «ИРЕА»: Зав. отделом разработки автомати зированных систем, проф., д.т.н.

117. Бессарабов A.M. Вед. науч. сотр. отд. разработки автас^атизир. систем, к.т.н. ( Чистовалов С.М.

118. От РХТУ им. Д.И. Менделеева: Проф. кафедры КХТП, д.т.н.

119. Меньшутина Н.В. Аспирант кафедры КХТПj'/j/fy Цуканов В.А. Ст.науч!сотр^кафедры КХТП Гончарова C.B.