Компьютеризированная система комплексной оценки функционального и психофизического состояния человека

 

Содержание


Введение

. Технологическая часть

.1 Проблемы определения ПФС

.2 Обзор отечественных и зарубежных аналогов проектируемого программного обеспечения

. Основная часть

.1 Анализ и уточнение требований к программному обеспечению

.1.1 Требования к составу выполняемых функций проектируемого программного обеспечения

.1.2 Требования к организации входных данных проектируемого программного обеспечения

.1.3 Требования к организации выходных данных проектируемого программного обеспечения

.1.4 Структура программного взаимодействия

.2 Выбор технологии, среды и языка программирования

.2.1 Выбор технологии программирования

.2.2 Выбор языка программирования

.2.3 Выбор среды разработки

.3 Выбор СУБД

.3.1 Общие требования

.3.2 Обзор СУБД

.4 Информационно-логическое проектирование

.4.1 Функциональная модель предметной области

.4.2 Информационные объекты предметной области

.4.3 Описание сущностей

.4.4 Описание доменов

.4.5 Описание атрибутов

.5 Концептуальное проектирование

.5.1 Определение исходных отношений

.5.2 Описание функциональных зависимостей

.5.3 Нормализация отношений

.5.4 Концептуальная модель данных

.5.5 Концептуальная модель транзакций

.5.6 Разработка алгоритмов контроля целостности и согласованности базы данных

.6 Логическое проектирование

.6.1 Логическая модель данных

.6.2 Проектирование хранимых процедур

.7 Физическое проектирование

.7.1 Физическая реализация базы данных

.8 Проектирование программного обеспечения

.8.1 Проектирование структуры программного обеспечения

.8.2 Разработка функциональной схемы

.8.3 Модульное описание программного обеспечения

.8.4 Описание интерфейсов модулей

.8.5 Спецификация программных модулей

.8.6 Описание идентификаторов

.8.7 Схемы алгоритмов

.9 Проектирование интерфейса пользователя

.9.1 Построение графа диалога

.9.2 Разработка форм ввода-вывода информации

. Исследовательская часть

.1 Объект испытаний

.2 Цель испытаний

.3 Состав и порядок испытаний

.4 Методы испытаний

.5 Результаты проведения испытаний

. Технико-экономическое обоснование выполняемой разработки

.1 Расчет себестоимости программного продукта

.2 Расчет цены программного продукта

.3 Расчет экономической эффективности

. Анализ мероприятий по безопасности жизнедеятельности

.1 Общая характеристика безопасности

.2 Анализ опасных и вредных факторов, воздействующих на сотрудника

.3 Характеристика помещения

.4 Требования к организации рабочего места

.5 Расчет искусственного освещения рабочего места

.6 Оценка электробезопасности помещения и мероприятия по повышению электробезопасности

.7 Оценка пожарной безопасности и мероприятия по ее повышению

.8 Мероприятия по охране труда

Заключение

Список литературы


Введение


При напряженном ритме жизни и постоянном воздействии повреждающих факторов окружающей среды на организм ложится колоссальная нагрузка. Особенно это касается нервной системы, которая регулирует функционирование всех систем органов.

Функционирование всех органов и систем организма зависит от состояния головного мозга, и если его работа нарушается, то это оказывает неблаготворное влияние на весь организм.

Одной из задач современной медицинской диагностики является создание компьютеризированных систем комплексной оценки функционального и психофизического состояния (ПФС) человека. Среди них можно выделить целый класс систем, в которых посредством анализа психофизиологического состояния человека определяется степень его нервной усталости и готовности к выполнению определенного рода работы, уровень риска перед выполнением ответственного задания и т.п.

Подобные системы востребованы, прежде всего, применительно к проблемам определения состояния здоровья и профессиональной пригодности в самых различных социальных, возрастных и профессиональных группах, при оценке психофизической готовности операторов сложных человеко-машинных комплексов. В частности, системы для мониторинга состояния здоровья учащихся и коррекции выявляемых отклонений востребованы самыми различными типами образовательных учреждений, от дошкольных до ВУЗов.

В связи с этим актуальной является разработка единой системы, способной осуществлять анализ текущего состояния человека, диагностировать степень нервной усталости, осуществлять профилактику заболеваний, правильно распределить нагрузку на человека.

Целью данной выпускной квалификационной работы является создание информационной системы мониторинга психофизиологического состояния человека и коррекции выявляемых отклонений.

Ее применение должно позволить провести обследование ПФС значительных и разнородных групп пациентов, предоставить врачу возможности анализа полученных данных, их систематизации и выработки на этой основе индивидуальных программ коррекции, создать программно-технические средства разработки новых методов медицинских исследований ПФС.

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы предполагается решение следующих задач:

)создать базу данных пациентов и результатов обследования ПФС;

2)обеспечить возможность применения достаточно простых способов развития функционала системы;

)создать клиентское приложение для анализа статистики, графического представления результатов и формирования отчетов;

)обеспечить работу системы в сети с возможностью одновременного обследования больших групп пациентов (более 10 человек).

Данный комплекс должен обеспечить проведение мониторинга, углубленных периодических исследований психофизиологического состояния человека, позволит осуществить различную обработку, анализ и представление результатов обследования.

Работа выполнялась в сотрудничестве с факультетом физической культуры и спорта (ФФКиС) ЧГУ и в первую очередь ее результаты предполагают использование системы при решении задач повышения здоровья студентов ЧГУ. Комплекс ориентирован на пользователей, не имеющих специальной подготовки, а также широкий круг обследуемых - дошкольников, школьников, студентов, спортсменов и другие категории обследуемых.

Особый интерес представляет потенциальная научная составляющая данной работы - постоянное накопление статистических данных позволит в дальнейшем отслеживать возможные зависимости, например изменения концентрации внимания у студентов на протяжении периода обучения.

Основные результаты работы, выполненной по теме проекта, докладывались на научных конференциях и опубликованы в открытой печати:

)Компьютеризированная система комплексной оценки психофизиологического состояния человека: 10 Всероссийская научно-техническая конференция "Вузовская наука - региону", 28 февр. 2012 г./ И.П. Левичев, П.Г. Леонов, Е.А. Одинцова, А.Л. Смыслова;

2)Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: II Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием "Молодые ученые - науки о физической культуре и спорте", 25 дек. 2011 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова;

)Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов "Молодые исследователи - регионам", 18 апр. 2012 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова;

)Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: Конкурс инновационных проектов в программе "У.М. Н.И.К.", 19 апр. 2012 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова;

)Информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека: Финал конкурса инновационных проектов в программе "У.М. Н.И.К.", 23 апр. 2012 г./ И.П. Левичев, Е.А. Одинцова.


1. Технологическая часть


.1 Проблемы определения ПФС


Понятие "психофизиологическое состояние" как общенаучная категория применительно к человеческому организму означает совокупность происходящих в нем процессов, а также степень развития и целостности структур организма [1].

В настоящее время не существует какой-либо единой точки зрения на проблему определения ПФС. В значительной мере это связано с тем, что исследование состояний человека является довольно сложной задачей.

Первые проблемы в исследовании ПФС возникают уже в связи с тем, что до сих пор не дано удовлетворительного определения этого понятия, хотя оно часто используется в самом различном смысле и с разной степенью обобщенности.

В психологии общепринятым является представление о ПФС как психических явлениях, отражающих особенности функционирования нервной системы и психики человека в определенный период времени или адаптационного процесса.

Различные авторы неоднократно предпринимали попытки дать научное определение понятия "ПФС" и разработать классификацию состояний. Так, по мнению Н.Д. Левитова, психофизиологическое состояние - это целостная характеристика психической деятельности за определенный период времени, показывающая своеобразие протекания психических процессов в зависимости от отражаемых предметов и явлений действительности, предшествующего состояния и психических свойств личности [2].

Опираясь на данное определение, Н.Д. Левитов предпринял попытку классификации состояний. По его мнению, основными классами состояний являются следующие:

.Состояния личностные и ситуативные. В первых, прежде всего выражаются индивидуальные свойства человека, во вторых - особенности ситуаций, которые часто вызывают у человека нехарактерные для него реакции. То обстоятельство, что психические состояния часто бывают личностными, т. е. выражают ту или другую черту человека, не мешает определять их как временные характеристики психической деятельности.

2.Состояния более глубокие и более поверхностные, в зависимости от силы их влияния на переживания и поведение человека. Страсть как психическое состояние гораздо глубже настроения.

.Состояния, положительно или отрицательно действующие на человека. Такое подразделение особенно важно с практической и, в первую очередь, с педагогической точки зрения. Апатия может служить примером отрицательного состояния, а вдохновение - примером состояния, положительно влияющего на деятельность человека.

.Состояния продолжительные и кратковременные. Так, настроения могут иметь разную продолжительность: от нескольких минут до суток и ряда дней.

.Состояния более или менее осознанные. Например, рассеянность чаще бывает несознательным психическим состоянием, решительность всегда сознательна, утомление может иметь разный уровень осознанности.

Несколько иначе подходит к рассмотрению проблемы состояний Е.П. Ильин. По определению Ильина, психофизиологическое состояние - это целостная реакция личности на внешние и внутренние стимулы, направленная на достижение полезного результата [3].

Таким образом, любое психическое состояние человека оказывается связанным с физиологическими структурами. Учитывая это, подход Ильина приобретает особую привлекательность при рассмотрении психических состояний в рамках общей проблемы адаптации человека.

Данное Ильиным определение психофизиологического состояния предполагает, что оно - причинно обусловленное явление, реакция не отдельной системы или органа, а личности в целом, с включением в реагирование как физиологических, так и психических уровней (субсистем) управления и регулирования, относящихся к подструктурам и сторонам личности.

Итак, психическая сторона состояний находит отражение в виде переживаний и чувств, а физиологическая - в изменении ряда функций, и в первую очередь вегетативных и двигательных. Переживания и физиологические изменения неотделимы друг от друга, т. е. всегда сопутствуют друг другу. Например, усталость, апатия сопровождаются изменением ряда физиологических функций, так же как физиологические признаки определенного состояния сопровождаются чувством усталости, апатии.

В настоящее время известны многочисленные попытки объяснить принципы деятельности механизмов управления и классифицировать функциональные состояния. Согласно современным представлениям, ключевым звеном в структуре общего функционального состояния организма является состояние центральной нервной системы.

Таким образом, единого определения функционального состояния, как и психического состояния, нет, хотя в приведенных выше определениях подчеркивается взаимосвязь функционального состояния и процесса адаптации. Поскольку нет единого определения функционального состояния, то нет и единой классификации функциональных состояний. Тем не менее, целесообразно рассмотреть состояния организма и личности, выделяемые различными исследователями в качестве основных и наиболее общих.

Другой немаловажной проблемой является оперативность диагностики. К примеру, оперативность при выявлении стрессогенных воздействий учебной среды на студентов является ключевым фактором.

В настоящее время тестирование студентов осуществляется с помощью бумажных бланков опроса. Обработка результатов теста, в таком случае, весьма трудоемка, и занимает гораздо больше времени, чем само тестирование.

В связи с этим, специалистами ФФКиС Череповецкого Государственного университета была предложена идея о компьютеризации используемых методик тестирования, которые позволяют объективно оценить психофизическое состояние студентов и, в случае необходимости, принять меры для коррекции выявленных отклонений.


.2 Обзор отечественных и зарубежных аналогов проектируемого программного обеспечения


Проведём обзор существующих программных продуктов, аналогов разрабатываемого программного обеспечения, которое предназначено для мониторинга состояния здоровья учащихся.

Первым наиболее крупным программным продуктом является "Омега-Медицина" (рис.1.1). Данный программно-аппаратный комплекс предназначен для комплексного исследования функционального состояния организма человека. В его функции входят:

-определение в режиме реального времени уровня и резервов сердечно-сосудистой, вегетативной и центральной нервной систем;

-оценка отклонения полученных показателей от нормы;

-контроль функционального состояния пациента;

-формирование комплексного заключения по результатам анализа.


Рисунок 1.1 - Интерфейс программы "Омега-Медицина"


Разработчиком данной программы является ООО "Динамика". Компания "Динамика" занимается разработкой и производством медицинских приборов, позволяющих осуществлять диагностику состояния здоровья. Продукция предприятия активно используется в самых различных областях клинической, практической, спортивной и семейной медицины.

Основной причиной отказа от данной программы является следующее обстоятельство: отсутствует база данных для хранения результатов тестирования, следовательно, заключение формируется однократно и сохраняется только на бумажном носителе.

Следующим аналогом разрабатываемого программного обеспечения является программа "ValeoTest", предназначенная для диагностики и мониторинга основных функциональных, физических и психологических параметров здоровья человека.

Комплекс поддерживает 5 основных режимов:

-регистрация пациента, анкетирование по жалобам и перенесенным заболеваниям, ввод основных его характеристик (артериальное давление, жизненная емкость легких, объем форсированного выдоха, динамометрия, антропометрия);

-выполнение тестирующих процедур;

-занесение данных об индивидуальных особенностях пациента, его образе жизни и действующих на него факторах окружающей среды;

-формирование комплексного заключения для последующей квалифицированной оценки результатов тестирования;

-архивирование и отправка накопленных данных о пациенте по электронной почте в центр приема и обработки.

Программа ValeoTest в отличие от разрабатываемого программного продукта имеет интерфейс, рассчитанный исключительно на опытных пользователей, а также высокую стоимость.

В качестве зарубежного аналога проектируемого программного обеспечения рассмотрим систему "DROMEAS". Данная система предназначена для мониторинга состояния здоровья человека. Система распознает возможные проблемы со здоровьем, формирует медицинские заключения, основываясь на результатах тестов.

Прохождение тестов синхронизировано со снятием физиологических показателей (пульс, давление). Мониторинг физиологических показателей осуществляется посредством датчиков, закрепляемых на теле обследуемого.

Система проводит измерение следующих показателей:

сердечнососудистый ритм;

ЭКГ;

артериальное давление до нагрузки;

артериальное давление после нагрузки;

респираторные показатели;

температура тела;

Анализ показателей возможен как в режиме реального времени, так и после записи в базу данных. Возможно сохранение результатов на переносном компьютере и последующая синхронизация с базой данных.

Потенциальными пользователями системы являются:

спортсмены;

тренеры;

профессиональные медицинские специалисты;

средний медперсонал.

Результаты обзора со сравнением по наиболее важным критериям оформлены в виде таблицы


Таблица 1.1 - Сравнительный обзор систем анализа ПФС

ФункцииОмега-МедицинаValeoTestDromeas1Регистрация физиологических показателей+++2Диагностика ПФС+++3Формирование заключения по результатам теста+++4Сохранение результатов в базе данных--+5Возможность подключения дополнительных диагностических модулей-++6Возможность работы через Интернет--+7Наличие портативной версии--+

Таким образом, рассмотренные аналоги имеют очень ограниченные возможности подключения дополнительных диагностических модулей, не имеют возможности одновременного тестирования больших групп пациентов, а также слишком дороги для использования в бюджетном образовательном учреждении. В связи с этим, актуальной является разработка такой системы, которая бы имела возможность тестирования больших групп пациентов, возможность подключения дополнительных модулей, возможность формирования заключения по результатам обследования и при этом имела низкую стоимость.


2. Основная часть


.1 Анализ и уточнение требований к программному обеспечению


На основе анализа отечественных и зарубежных аналогов, выполненного в предыдущей главе, сформулируем требования к составу выполняемых функций проектируемого программного обеспечения.


2.1.1 Требования к составу выполняемых функций проектируемого программного обеспечения

Программа должна обеспечивать выполнение перечисленных ниже функций:

-тестирование пациентов с помощью заданных методик, т.е. добавление новой методики тестирования осуществляется путем подключения дополнительного диагностического модуля;

-формирование заключения о психофизиологическом состоянии обследуемого;

-сохранение результатов тестирования в базе данных с возможностью последующего анализа;

-формирование отчетов по результатам анализа;

-группировка результатов по ВУЗу;

-группировка результатов по институту;

-группировка результатов по группе;

-группировка результатов по дате тестирования;

-группировка результатов по полу;

-группировка результатов по возрасту;

-просмотр результатов теста конкретного человека;

-возможность сравнения результатов нескольких объектов обследования;

-просмотр личных данных пациентов


.1.2 Требования к организации входных данных проектируемого программного обеспечения

Входными данными будут являться личные данные пациентов, а также числовые значения, полученные в результате проведения тестов. Предполагается хранение всей вводимой информации в базе данных.


.1.3 Требования к организации выходных данных проектируемого программного обеспечения

Полученные результаты тестов программа должна отображать следующим образом:


Рисунок 1.2 - структура отображения результатов тестирования


.1.4 Структура программного взаимодействия

Экранные формы, с которыми работает тестируемый, отличаются от форм, используемых исследователем. Последний будет видеть информацию об обследуемом, результаты тестов и функциональных характеристик, их краткий анализ.

В формах диагностируемого результаты анализа не отображаются. Непосредственно в сами тестовые приложения включена проверка от ввода некорректных данных и случайного удаления информации. До некоторого момента некоторые кнопки и окна не видны. Также существует проверка верности выполнения теста. Это означает, например, если человек отвлекается на значительное время от процедуры диагностики, либо, если дело касается бланков для опроса, выбирает значения наугад, то результаты подобного теста автоматически не засчитываются, выводится сообщение с просьбой повторить задание.

Рассмотрим алгоритм прохождения обследования:

.Проверка наличия учетной записи в базе данных;

2.Если пациент проходит обследование впервые, то сначала осуществляется процедура его регистрации;

.Если человек проходит обследование повторно - ему необходимо лишь авторизоваться в системе;

.Пациент переходит в диагностический модуль;

.Затем в диагностическом модуле пациента выбирает необходимый пакет тестов;

.После этого осуществляется тестирование;

.Проводится предварительная проверка результатов обследования;

.Если они корректны, то записываются в базу данных, если нет - выводится сообщение об ошибке с просьбой проведения повторного тестирования.

.Сохранение результатов в базе данных;

.В итоге формируется заключение по психофизиологическому состоянию человека, прошедшему тестирование.

.Данные выводятся на экран в виде таблиц либо диаграмм.

Структуру программного взаимодействия можно изобразить следующим образом (рис. 1.4).


Рисунок 1.4 - Структура программного взаимодействия системы


2.2 Выбор технологии, среды и языка программирования


.2.1 Выбор технологии программирования

Рассмотрим основные подходы к программированию: объектно-ориентированный и структурный.

При объектно-ориентированном программировании (ООП) программа представляет собой описание объектов, их атрибутов, совокупностей (или классов), отношений между ними, способов их взаимодействия и операций над объектами.

Одним из существенных недостатков данного подхода является сложность формализации предметной области, что вызывает трудности при тестировании и отладке созданного программного обеспечения.

При разработке программного обеспечения было отдано предпочтение структурному подходу к программированию. При данном подходе программа разбивается на отдельные модули, следующие один за другим. У каждого модуля один вход и один выход - законченная конструкция для решения поставленной задачи. Цель создаваемой программы достигается составлением композиции из отдельных модулей, разработанных применительно к поставленной задаче [4].


Рисунок 2.1 - Пример структурного подхода к программированию


Преимущества структурного программирования заключаются в следующем:

-отдельные блоки могут разрабатываться и проходить тестирование независимо от остальной части программы;

-несколько программистов могут работать над разными частями программы независимо друг от друга;

-модули, написанные для одной программы, могут быть использованы в другой;

-существенно упрощается построение программы и её отладка.


.2.2 Выбор языка программирования

Для решения поставленной задачи был выбран язык С++, который является языком высокого уровня и позволяет быстро и эффективно создавать приложения.

К достоинствам данного языка можно отнести:

-поддержка различных стилей и технологий программирования, включая традиционное процедурное программирование и ООП;

-возможность работы на низком уровне с памятью, адресами, портами;

-возможность создания обобщённых алгоритмов для разных типов данных, их специализация и вычисления на этапе компиляции, используя шаблоны;

-кроссплатформенность;

-эффективность. Язык спроектирован так, чтобы дать программисту максимальный контроль над всеми аспектами структуры и порядка исполнения программы;


2.2.3 Выбор среды разработки

Microsoft Visual Studio - линейка продуктов компании Майкрософт, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств. Данные продукты позволяют разрабатывать как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows Forms, а также веб-сайты, веб-приложения, веб-службы [5].Studio включает в себя редактор исходного кода, отладчик исходного кода, отладчик машинного уровня. Остальные встраиваемые инструменты включают в себя редактор форм для упрощения создания графического интерфейса приложения, веб-редактор, дизайнер классов и дизайнер схемы базы данных.Studio является одним из лидирующих продуктов на рынке программных средств, используемых для разработки программного обеспечения. психофизиологический мониторинг пациент статистика

Основной причиной отказа от данной среды разработки является отсутствие абсолютная коммерциализованность продукта. Данная среда наиболее подходит для крупномасштабных коммерческих проектов, а разрабатываемое программное обеспечение на данном этапе является некоммерческим.IDE - свободная интегрированная среда разработки приложений на языках программирования Java, JavaFX, Python, PHP, JavaScript, C++ [6].

Для разработки программ в среде NetBeans и для успешной инсталляции и работы самой среды NetBeans должен быть предварительно установлен Sun JDK.

По качеству и возможностям последние версии NetBeans IDE не уступают лучшим коммерческим средам разработки.

Основной причиной отказа от данной среды разработки являются высокие требования к аппаратному обеспечению. Другими словами, комфортная разработка возможна только на мощном компьютере. Помимо этого, исполняемые модули требуют наличия установленного ПО Sun JDK, что повышает требования к клиентским рабочим местам.

С++ Builder - это продукт Borland International для быстрого создания приложений. Высокопроизводительный инструмент визуального построения приложений включает в себя компилятор кода и предоставляет средства визуального проектрирования.

В С++ Builder также входят локальный SQL-сервер, генераторы отчетов, библиотеки визуальных компонентов, и прочие компоненты, необходимые для профессиональной разработки информационных систем.

С++ Builder производит небольшие по размерам (до 15-30 Кбайт) высокоэффективные исполняемые модули (.exe и.dll) [7]. Таким образом, за счет небольших по размерам и быстро исполняемых модулей требования к клиентским рабочим местам существенно снижаются - это имеет немаловажное значение и для конечных пользователей.

Преимущества С++ Builder по сравнению с аналогичными программными продуктами:

-быстрота разработки приложения;

-высокая производительность разработанного приложения;

-низкие требования разработанного приложения к ресурсам компьютера;

-наращиваемость за счет встраивания новых компонент и инструментов;

-возможность разработки новых компонент и инструментов собственными средствами.


.3 Выбор СУБД


.3.1 Общие требования

В качестве хранилища информации предполагается использование базы данных. База данных должна обеспечивать сбор и эффективное хранение большого количества информации с клиентских компьютеров. Предполагаемый объем данных от 5 до 10 Мб в день.

При выборе СУБД было уделено внимание следующим критериям:

-наличие триггеров и хранимых процедур. Хранимая процедура - программа, которая хранится на сервере и может вызываться клиентом. Поскольку хранимые процедуры выполняются непосредственно на сервере базы данных, обеспечивается более высокое быстродействие, нежели при выполнении тех же операций средствами клиента БД [8].

-масштабируемость. При выборе СУБД необходимо учитывать, сможет ли данная система соответствовать росту информационной системы, причем рост может проявляться в увеличении числа пользователей, объема хранимых данных и объеме обрабатываемой информации.

-рейтинг TPC (Transactions per Cent). Для тестирования производительности применяются различные средства, и существует множество тестовых рейтингов. Показатель TPC - это отношение количества запросов обрабатываемых за некий промежуток времени к стоимости всей системы.

-восстановление после сбоев. При возникновении программных или аппаратных сбоев целостность, да и работоспособность всей системы может быть нарушена.

-резервное копирование. В результате аппаратного сбоя может быть поврежден носитель информации и тогда восстановление данных будет невозможно, если не было предусмотрено резервное копирование базы данных. Резервное копирование спасает и в ситуациях, когда происходит логический сбой системы, например при ошибочном удалении таблиц. Существует множество механизмов резервирования данных (хранение одной или более копий всей базы данных, хранение копии ее части, копирование логической структуры и т.д.). Зачастую в систему закладывается возможность использования нескольких таких механизмов.

-откат изменений. При выполнении транзакции применяется простое правило - либо транзакция выполняется полностью, либо не выполняется вообще. Это означает, что в случае сбоев, все результаты недоведенных до конца транзакций должны быть аннулированы. Механизм отката может иметь различное быстродействие и эффективность [8].

-многоуровневая система защиты. Предполагается обработка и хранение личных данных пользователей, поэтому для предотвращения несанкционированного доступа используется служба идентификации пользователей. Уровень защиты может быть различным. Кроме непосредственной идентификации пользователей при входе в систему может использоваться также механизм шифрования данных при передаче по линиям связи.


.3.2 Обзор СУБД

Проведём сравнение популярных СУБД, удовлетворяющих перечисленным в предыдущем пункте критериям.SQL Server - система управления базами данных, разработанная корпорацией Microsoft.

Сервер баз данных Microsoft SQL Server в качестве языка запросов использует Transact-SQL. T-SQL позволяет использовать дополнительный синтаксис для хранимых процедур и обеспечивает поддержку транзакций.

Однако Microsoft SQL Server отличается более высокими, по сравнению с аналогичными СУБД, системными требованиям (табл. 2.1).

Основной причиной отказа от данной СУБД является стоимость продукта - стоимость лицензии Microsoft SQL Server 2008 Standart составляет 123 381руб [9].- свободная система управления базами данных. MySQL является собственностью компании Oracle Corporation и распространяется по лицензии GNU General Public.является решением для малых и средних приложений и используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты.

К основным преимуществам MySQL относятся:

-наличие кэша запросов, который позволяет увеличить скорость обработки;

-гарантированная поддержка до 1000 соединений одновременно [10];

-поддержка ODBC;

-в MySQL реализована система привилегий, что обеспечивает возможность определения полного набора разнообразных привилегий на уровне базы, таблицы и столбца;

-в MySQL используется протокол связи между клиентом и сервером со сжатием данных, что увеличивает производительность системы в условиях низкоскоростных каналов связи.

Таким образом, СУБД MySQL удовлетворяет всем критериям, рассмотренным в п. 2.3.1, и при этом является бесплатной.


Таблица 2.1. Сравнение минимальных системных требований

ТребованиеMSSQLMySQLНеобходимое программное обеспечениеMicrosoft .NET Framework 2.0MySQL ODBC ConnectorОЗУМинимум 512 МБМинимум 192 МБМесто на диске4 Гб свободного места1 Гб свободного местаПроцессорСовместимый с Pentium III или более производительный, минимум 1 ГГц Совместимый с Pentium III или более производительный, минимум 600МГцОперационная системаWindows 2000, XP, 7 (32 bit)Windows 2000, XP, 7 (32 bit)

2.4 Информационно-логическое проектирование


Цель инфологического проектирования - обеспечение наиболее естественных для человека способов сбора и представления той информации, которую предполагается хранить в создаваемой базе данных. Поэтому инфологическая модель данных построена по аналогии с естественным языком. Основными конструктивными элементами инфологических моделей являются сущности, связи между ними и их атрибуты.


.4.1 Функциональная модель предметной области

Функциональная модель предметной области представляет собой совокупность схем и описаний технологической последовательности процедур и действий пользователей проектируемой системы, включая описание задач и запросов [8].

Целью создания такой модели является сбор всех требований, предъявляемых к содержанию и процессу обработки данных потенциальными пользователями.

На рис. 2.1. представлена функциональная модель в форме диаграммы потоков данных (DFD-диаграммы), где отображена программа, а также внешние по отношению к ней сущности - врач, пациент, MS Excel. Врач вводит первоначальные данные (информация о ВУЗе, институте, группе), выбирает предполагаемый набор тестов и задает параметры отчета. После прохождения пациентами теста он получает визуализацию результатов теста, табличные представления полученных результатов. Внешняя сущность MS Excel получает от программы структуру отчёта результатами тестирования.

Рисунок 2.1 - Функциональная модель предметной области


Описание внешних сущностей представлено в табл. 2.2.


Таблица 2.2 - Словарь внешних сущностей для DFD-диаграммы

№НазваниеОписание1ВрачПреподаватель факультета ФКиС ЧГУ2ПациентСтудент ЧГУ3MS ExcelТабличный процессор

Проведем декомпозицию диаграммы (рис. 2.2). Сначала осуществляется запись личных данных пациента в БД, затем пациент проходит тестирование. Происходит предварительная обработка результатов и запись их в БД. Затем врачом задаются параметры отчета, из БД извлекаются необходимые результаты тестирования, происходит их визуализация, либо формирование отчета. Дальнейшая детализация диаграммы не выполнялась.

Спецификации процессов приводятся в табл. 2.3, словарь терминов - в табл. 2.4.


Рисунок 2.2 - Поток данных в программе в нотации DFD


Таблица 2.3 - Спецификации процессов диаграммы потоков данных

№НазваниеОписание1Первичная обработка результатовДанная функция осуществляет обработку результатов в приложении пациента и ставит в соответствие численным значениям эквиваленты текстовых заключений 2Сохранение в базе данныхПосле первичной обработки результаты записываются в базу данных3Визуализация результатовФункция, отображающая в виде диаграммы результаты тестирования4Генерация отчётаФункция, генерирующая отчёт и экспортирующая его в MS Excel

Таблица 2.4 - Словарь терминов для диаграммы потоков данных

№НазваниеОписание1Результаты тестированияРезультаты, полученные пациентами в ходе тестирования (время выполнения теста, количество ошибок)2Личные данныеФамилия, имя, отчество, пол и дата рождения пациентов3Набор тестов Последовательность тестов различной методики4Дополнительные данныеДанные о принадлежности пациента к организации. Вводятся врачом5Параметры отчетаЗадаются желаемые для просмотра критерии группировки результатов 6Обработанные результаты тестированияПредварительно обработанные числовые значения с их текстовыми эквивалентами7Визуализация результатов тестированияПредставление выходных параметров в виде диаграмм8Табличное представление результатовПредставление выходных параметров в табличном виде9Числовые результаты тестированияПредставление отчёта в оперативную память для экспорта в MS Excel

2.4.2 Информационные объекты предметной области

Объект "Пациент". В базе данных необходимо хранить информацию о пациентах, поступающую из формы регистрации и необходимую для прохождения теста:

-идентификатор пациента;

-фамилия;

-имя;

-отчество;

-пол;

-дата рождения.

Объект "Организации". В базе данных необходимо хранить информацию об организациях, к которым относятся пациенты, проходящие тестирование:

-идентификатор организации;

-идентификатор родителя;

-уровень иерархии;

-наименование.

При этом необходимо учесть, что организация может состоять из подразделений, подразделения из отделов и т.д. Другими словами, необходимо принять во внимание иерархическую структуру организации.

Объект "Тесты". В базе данных необходимо хранить информацию о тестах, предлагаемых для определения ПФС:

-идентификатор теста;

-название теста.

Объект "Результаты тестов". В базе данных необходимо хранить информацию о результатах тестирования:

-идентификатор результата;

-идентификатор теста;

-идентификатор даты;

-идентификатор пациента.

Объект "Дата проведения теста". В базе данных необходимо хранить даты проведения тестирования:

-идентификатор даты;

-дата.

Объект "Заключение". Необходимо поставить числовым результатам тестов в соответствие текстовые заключения, основанные на выбранных методиках тестирования:

-Идентификатор заключения;

-Заключение.

Объект "Данные, полученные в ходе тестирования". В базе данных необходимо хранить числовые значения, полученные в ходе тестирования:

-Идентификатор результата;

-Идентификатор заключения;

-Значение.


.4.3 Описание сущностей

Сущность - любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Необходимо различать такие понятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие "тип сущности" относится к набору однородных предметов, событий, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе [8].


Таблица 2.5 - Описание сущностей

Номер п/пПолное наименование сущностиСокращенное наименование сущностиОпределение смысла сущности1ПациентPatientИнформация о пациентах, проходящих тестирование2Пациенты в организацияхPatients_organisationИнформация о принадлежности пациентов к организациям3ОрганизацииOrganizationИнформация об организациях и их структуре4Результаты тестовResultsИнформация о результатах теста5Дата проведения тестаDatesИнформация о дате проведения теста6ТестыTestsИнформация о имеющихся тестах7Заключения в тестахtest_conclИнформация о соответствии заключений определенным тестам8ЗаключенияConclusionИнформация, необходимая для формирования заключения по результатам прохождения теста 9Данные, полученные в ходе тестированияDataКонкретные числовые значения (время выполнения, количество ошибок)

2.4.4 Описание доменов

Доменом является множество допустимых значений атрибута. В проектируемой базе данных предполагается использование следующих доменов (табл. 2.6).


Таблица 2.6. Описание доменов

ШифрНаименованиеОпределениеШаблонПример12345D1ИдентификаторЦелое число 1¸214748364710D2Фамилия, Имя, Отчество, наименование организации, название теста, заключение1¸90 символовИвановD3Пол1 символМD4Уровень иерархииЦелое число 1¸2553D5Дата проведения теста, дата рожденияДата от 01.01.1900ДД.ММ.ГГГГ13.02.1990D6Числовые значения результатов тестаС плавающей точкой, 1¸3.4e38

2.4.5 Описание атрибутов

Атрибутом называется именованная характеристика сущности. Его наименование является уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей [8].

Описание атрибутов проектируемой базы данных приведено в табл. 2.7.


Таблица 2.7 - Описание атрибутов

№ п/пНаименование сущности№ п/пПолное наименование атрибутаСокращенное название атрибутаОпределенностьШифр домена1Пациент1.1Идентификатор пациентаid_pat1D11.2Фамилияlast_name0D21.3Имяfirst_name1D21.4Отчествоfather_name0D21.5Полgender1D31.6Дата рожденияBirth1D52Пациенты в организациях2.1Идентификатор пациентаid_pat1D12.2Идентификатор организацииId1D13Организации3.1Идентификатор организацииId1D13.2Идентификатор родителяid_parent1D13.3Уровень иерархииLevel1D43.4НаименованиеTitle1D24Результаты тестов4.1Идентификатор результатаid_result1D14.2Идентификатор тестаid_test1D14.3Идентификатор датыid_date1D14.4Идентификатор пациентаid_pat1D15Дата проведения теста5.1Идентификатор датыid_date1D15.2Дата проведения тестаDate1D56Тесты6.1Идентификатор тестаid_test1D16.2Наименование тестаName1D27Заключения в тестах7.1Идентификатор тестаid_test1D17.2Идентификатор заключенияid_concl1D18Заключения8.1Идентификатор заключенияid_concl1D18.2Наименование заключенияName1D29Данные, полученные в ходе тестирования9.1Идентификатор результатаid_result1D19.2Идентификатор заключенияid_concl1D19.3Значение 1result_10D69.4Значение 2result_20D69.5Значение 3result_30D69.6Значение 4result_40D69.7Значение 5result_50D69.8Значение 6result_60D69.9Значение 7result_70D69.10Значение 8result_80D6

2.5 Концептуальное проектирование


Концептуальное проектирование имеет целью создания обобщенной точки зрения на информационную систему всех категорий пользователей.

Концептуальная модель информационной системы понимается как формализованное описание элементов данных, их семантических связей и организационной структуры с указанием ограничений целостности и согласованности данных, а также соответствующих алгоритмов контроля. Кроме того, концептуальная модель должна быть ясной, однозначно и просто понимаемой, легко трансформируемой при изменении требований или появлении новых приложений [11].


.5.1 Определение исходных отношений

Связь между отношениями "Пациент" и "Организации" - "многие к одному". Сформировано три отношения - по одному на каждую сущность и одно отношение связи:

-"Пациент" (Идентификатор пациента, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения);

-"Организации" (Идентификатор организации, Идентификатор родителя, Уровень иерархии, Название);

-"Пациенты-Организации" (Идентификатор пациента, Идентификатор организации).

Связь между отношениями "Тесты" и "Заключения" - "один ко многим", поэтому сформировано три отношения - по одному на каждую сущность и одно отношение связи:

-"Тесты" (Идентификатор теста, Наименование теста);

-"Заключения" (Идентификатор заключения, Наименование заключения);

-"Тесты-Заключения" (Идентификатор теста, Идентификатор заключения).

Связь между отношениями "Пациент", "Дата проведения теста", "Данные результатов теста" и "Тесты" - "один к одному", поэтому сформировано пять отношений - по одному на каждую сущность и одно отношение связи:

-"Пациент" (Идентификатор пациента, Фамилия, Имя, Отчество, Пол, Дата рождения);

-"Тесты" (Идентификатор теста, Наименование теста);

-"Дата тестирования" (Идентификатор даты, Дата);

-"Данные результатов теста" (Идентификатор результата, Значение);

-"Результаты теста" (Идентификатор пациента, Идентификатор теста, Идентификатор даты, Идентификатор результата).

Также ключевой атрибут "Идентификатор заключения" отношения "Заключения" включен в качестве неключевого атрибута в отношение "Данные результатов теста".


.5.2 Описание функциональных зависимостей

Определим все имеющиеся функциональные зависимости. Полные функциональные зависимости отношения "Пациент":

-Идентификатор пациента? Фамилия;

-Идентификатор пациента ? Имя;

-Идентификатор пациента ? Отчество;

-Идентификатор пациента ? Пол;

-Идентификатор пациента ? Дата рождения.

Полные функциональные зависимости отношения "Организации":

-Идентификатор организации ? Название организации;

-Идентификатор организации ? Принадлежность.

Полные функциональные зависимости отношения "Тесты":

-Идентификатор теста ? Название теста;

Полные функциональные зависимости отношения "Дата тестирвания":

-Идентификатор даты ? Дата;

Полные функциональные зависимости отношения "Заключения":

-Идентификатор заключения ? Заключение;


.5.3 Нормализация отношений

Нормальная форма - свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, которая потенциально может привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.

Процесс преобразования отношений базы данных к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией. Нормализация предназначена для приведения структуры БД к виду, обеспечивающему минимальную логическую избыточность, и не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение физического объёма базы данных [11].

Для проектирования базы данных было использовано CASE-средство Erwin, которое сочетает графический интерфейс Windows, инструменты для построения ER-диаграмм, редакторы для создания логического и физического описания модели данных и прозрачную поддержку ведущих реляционных СУБД.

ERwin не привязан к технологии какой-либо конкретной фирмы, поставляющей СУБД или средства разработки. Он поддерживает различные серверы баз данных и настольные СУБД, а также может обращаться к базе данных через интерфейс ODBC.

Построенная модель данных была проверена в Erwin Validator на наличие ошибок. В Erwin Validator есть средство ERWin Examiner. С помощью него можно анализировать структуру баз данных с целью выявления недочетов и ошибок проектирования. Ошибки подразделяют на 4 категории:

-ошибки проектирования доменов;

-ошибки индексов и ограничений;

-ошибки нормализации (приведения к 3НФ);

-ошибки связей;

В результате проведения анализа базы данных ошибок нормализации не выявлено, следовательно полученные отношения находятся в третьей нормальной форме.


.5.4 Концептуальная модель данных

Логическую связь полученных отношений поясняет концептуальная модель базы данных, изображенная на рис. 2.3.


Рисунок 2.3 - Концептуальная модель данных


2.5.5 Концептуальная модель транзакций

Транзакция - действие или серия действий, выполняемых пользователем или прикладной программой как единое целое. Транзакции осуществляют доступ к содержимому базы данных или его изменение. Транзакция автоматически начинается с выполнения пользователем и программой первой инструкции SQL [8].

Формальное описание (алгоритмы) запросов представляют собой концептуальную модель транзакций. Часть данных алгоритмов приведена ниже.

-Формирование списка результатов тестирования по группе.


(2.1)


-Формирование списка результатов тестирования по группе с группировкой по дате тестирования.


(2.2)


-Получение полной информации о пациентах.


(2.3)


-Формирование списка результатов тестирования по группе для выбранного теста, с группировкой по полу и/или возрасту.


(2.4)


2.5.6 Разработка алгоритмов контроля целостности и согласованности базы данных

Для обеспечения целостности и согласованности реализованы следующие методы:

-Задание типов данных, позволяющее избежать ввода значений неверного типа. Например, при определении даты рождения задание символа, приведет к возникновению сообщения об ошибке;

-Задание шаблонов ввода, позволяет задать вид информации. При несоответствии вида, вводимой информации, заданной маске, формируется сообщение об ошибке.

-Организация ссылочной целостности, позволяет организовать необходимую логическую связь таблиц. При этом поля, по которым устанавливается связь, должны иметь одинаковый тип. Ссылочная целостность позволяет вводить в поле таблицы только те значения, которые содержатся в соответствующем поле связанной с ней таблицы. Например, пациент не может пройти тест, который не содержится в списке предлагаемых тестов. Также ссылочная целостность позволяет при удалении или изменении записей в родительских таблицах, удалять или изменять записи и в дочерних таблицах соответственно.

-При вводе значений в поле одной таблицы из списка значений поля другой таблицы используется не ручной ввод с клавиатуры, а выбор значений из выпадающего списка, связанного с соответствующими полями таблиц. Например, при заполнении таблицы, содержащей сведения о пациентах для указания организации используется связь с таблицей "Организации", из которой выбираются значения идентификатора организации.

-При вводе значений, которые должны входить в заранее определенный перечень (например, пол - мужской или женский) используется не ручной ввод этих значений их с клавиатуры, а выбор из выпадающего списка.

-При удалении записей запрашивается подтверждение, что исключает непреднамеренное удаление информации из базы данных.


.6 Логическое проектирование


Логическое проектирование состоит из двух взаимосвязанных процессов: проектирования логической модели БД (переформулирование концептуальной модели в терминах конкретной СУБД) и проектирование программ обработки данных. В результате этого этапа разрабатывается логическая схема данных и структурированное описание обрабатывающих программ в терминах языковых средств конкретной системы [11].


2.6.1 Логическая модель данных

Логическая модель данных представляет собой описание инфологической модели данных в терминах конкретной СУБД. Для реализации базы данных выбрана СУБД MySQL. Преобразуем концептуальную модель в логическую, задав типы данных этой СУБД (рис. 2.4)


Рисунок 2.4 - Логическая модель данных


.7 Физическое проектирование


Хранимая процедура - объект базы данных, представляющий собой набор SQL-инструкций, который компилируется один раз и хранится на сервере. Хранимые процедуры позволяют повысить производительность, расширяют возможности программирования и поддерживают функции безопасности данных. Вместо хранения часто используемого запроса, клиенты могут ссылаться на соответствующую хранимую процедуру. При вызове хранимой процедуры её содержимое сразу же обрабатывается сервером [11].

В большинстве СУБД при первом запуске хранимой процедуры она компилируется (выполняется синтаксический анализ и генерируется план доступа к данным). В дальнейшем её обработка осуществляется быстрее.

Для получения необходимой информации, а также желаемой ее группировки были разработаны следующие хранимые процедуры (табл. 2.8).


Таблица 2.8 - Хранимые процедуры

№Наименование хранимой процедурыНазначение1test_vuzПолучение результатов тестирования по ВУЗу для выбранного теста2test_instПолучение результатов тестирования по институту для выбранного теста3test_groupПолучение результатов тестирования по группе для выбранного теста4date_ test_vuzПолучение результатов тестирования по ВУЗу для выбранного теста с группировкой по дате тестирования5date_ test_instПолучение результатов тестирования по институту для выбранного теста с группировкой по дате тестирования6date_ test_groupПолучение результатов тестирования по группе для выбранного теста с группировкой по дате тестирования7info_patientПолучение полной информации о пациентах8sGender_BirthПолучение результатов тестирования по группе для выбранного теста с группировкой по полу и/или возрасту

2.7.1 Физическая реализация базы данных

Физическая реализация базы данных осуществлена с помощью утилиты MySQL WorkBench.

Полученные на этапе концептуального проектирования отношения являются таблицами базы данных.

Производителем СУБД определена структура базы данных в виде отдельных файлов. Каждый файл соответствует таблице базы данных. Таким образом, размер таблицы ограничен предельным размером файла в используемой файловой системе.


.8 Проектирование программного обеспечения


Процесс проектирования программного обеспечения начинается с уточнения его структуры, т. е. определения структурных компонентов и связей между ними. Результат уточнения структуры представлен в виде описания (спецификаций) компонентов.


.8.1 Проектирование структуры программного обеспечения

Структура отражает состав и взаимодействие частей разрабатываемого программного обеспечения.

Проектируемая система для мониторинга психофизиологического состояния человека подразделяется на несколько подсистем:

-подсистема взаимодействия с базой данных;

-подсистема визуализации;

-подсистема генерации отчётов.

Подсистема взаимодействия с базой данных выполняет следующие функции:

-соединение приложения с базой данных;

-получение численных результатов и их группировка по выбранному критерию;

-передача данных в подсистему визуализации;

-обработка исключительных ситуаций;

Подсистема визуализации включает в себя следующие функции:

-настройка визуализации;

-представление результатов в виде диаграмм;

-формирование структуры организаций в виде древовидного списка;

Подсистема генерации отчетов выполняет следующие функции:

-выбор параметров отчёта (данные о группе, данные о тесте);

-выбор критерия группировки: по ВУЗу, по институту, по группе, по дате тестирования, по полу, по возрасту;

-обработка исключительных ситуаций;

-экспорт отчёта в MS Excel.

Объединяя все структурные схемы в одну, получаем одну общую структурную схему для проектируемой системы мониторинга психофизиологического состояния человека (стр. 51).

Более полное представление о проектируемом программном обеспечении с точки зрения взаимодействия его компонентов между собой и с внешней средой дает функциональная схема.


2.8.2 Разработка функциональной схемы

Функциональная схема - это схема взаимодействия компонентов программного обеспечения. Функциональная схема верхнего уровня соответствует структурной схеме верхнего уровня, т.е. система разбивается на три подсистемы:

-подсистема взаимодействия с БД;

-подсистема визуализации;

-подсистема генерации отчётов.

Ниже приведена функциональная схема (стр. 53), а также описание для каждой из подсистем.

.Подсистема взаимодействия с БД получает информацию из таблиц базы данных путем запроса, проводит их проверку и передает в подсистему визуализации.

2.В ходе выполнения запросов к БД результаты записываются в оперативную память для их дальнейшей обработки подсистемой визуализации и подсистемой генерацией отчетов, а также, при необходимости, отображаются в табличном виде.

.Подсистема генерации отчетов получает от врача или научного сотрудника параметры генерации отчетов, а от системы соединения с базой данных результаты вычислений. Сформированный отчёт, в последствии, экспортируется в MS Excel.


2.8.3 Модульное описание программного обеспечения

Модульное программирование предполагает выделение групп подпрограмм, использующих одни и те же глобальные данные в отдельно компилируемые модули, например, модуль графических ресурсов, модуль подпрограмм вывода на принтер. Связи между модулями при использовании данной технологии осуществляются через специальный интерфейс, в то время как доступ к реализации модуля (телам подпрограмм и некоторым "внутренним" переменным) запрещен [12].

Проектируемая система для мониторинга психофизиологического состояния человека разделяется на несколько модулей:

-модуль взаимодействия с базой данных;

-модуль визуализации;

-модуль генерации отчётов.

Модуль взаимодействия с базой данных осуществляет соединение с базой данных, выполнение запросов на стороне приложения, выполнение хранимых процедур на стороне сервера, получение результирующих наборов данных по результатам запросов, передача наборов данных в модуль визуализации.

Модуль визуализации включает в себя следующие функции:

-представление наборов данных в виде диаграмм;

-задание различных видов отображения диаграмм;

-передача данных в модуль генерации отчетов.

Модуль генерации отчетов выполняет следующие функции:

-задание параметров отчёта;

-генерация отчёта;

-экспорт отчёта в MS Excel.

Вся совокупность модулей представлена на рис. 2.5.


Рисунок 2.5 - Модульная структура программного обеспечения


.8.4 Описание интерфейсов модулей

Интерфейс модуля визуализации содержит функции для построения диаграмм, выбора параметров группировки.

Интерфейс модуля генерации отчёта содержит в себе функции по обработке и экспортированию отчёта в MS Excel.


.8.5 Спецификация программных модулей

Опишем процедуры и функции (табл. 2.9), которые используются в программе. Описание содержит наименование, краткое описание и принадлежность к модулю, т.е. полный функциональный состав программного обеспечения с подробным описанием.


Таблица 2.9 - Описание состава модулей

Наименование модуляНаименование функции ОписаниеМодуль взаимодействия с базой данныхDataModuleCreateФункция, выполняющая чтение из файла параметров соединения с базой данных, а также устанавливающая необходимые параметры компонентов доступа к данным Модуль визуализацииloadTreeФункция, выполняющая формирование древовидной структуры организаций, имеющихся в базе данныхsLevel_oneФункция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по ВУЗуsLevel_twoФункция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по институтуsLevel_threeФункция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по группеdLevel_oneФункция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по ВУЗу с учетом группировки по датеdLevel_twoФункция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по институту с учетом группировки по датеdLevel_three Функция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по группе с учетом группировки по датеchangeTree Функция, осуществляющая запрос результатов для выбранной организацииsQueryФункция, осуществляющая запрос результатов для выбранного теста по выбранной группе с учетом группировки по полу и/или возрастуVisual_SimpleФункция, осуществляющая представление результатов запроса в виде диаграмм, без дополнительной группировкиVisual_AdvancedФункция, осуществляющая представление результатов запроса в виде диаграмм, с возможностью группировки по дате прохождения тестаМодуль генерации отчётаTo_ExcelФункция, экспортирующая отчёт по выбранной группе и выбранному тесту в MS Excel

2.8.6 Описание идентификаторов

Под идентификаторами подразумеваются имена, присваиваемые переменным, константам, типам данных и функциям, используемым в программе.

Идентификатор представляет собой последовательность символов произвольной длины, содержащую буквы, цифры и символы подчеркивания, но начинающуюся обязательно с буквы или символа подчеркивания.

Описание используемых идентификаторов приведено в таблице 2.10.


Таблица 2.10 - Описание идентификаторов

НаименованиеНазначениеТип123tr_idУникальный номер объекта в дереве организацийInttr_lvlУровень вложенности объектаInttest_idИдентификатор тестаIntaИндекс активной вкладкиIntsLowНижняя возрастная границаIntsHighВерхняя возрастная границаIntsGenderПолStringiniЧтение настроек из ini-файлаTIniFileProvХранение параметров настройки соединения с базой данныхStringUserStringDTBStringPRTString

2.8.7 Схемы алгоритмов

Рассмотрим схемы алгоритмов выполнения функций "loadTree", "changeTree", "Visual_Simple", "Visual_Advanced", "To_Excel".

1.Функция "loadTree" предназначена для формирования древовидной структуры организаций, имеющихся в базе данных. Сначала выполняется запрос к базе данных на получение полной информации об организациях. Локальным переменным IDKey, ParentIndex, ItemName, lvl присваивается текущее значение столбцов в результате запроса. Далее в цикле перебираются все строки результата запроса. Если текущий уровень организации является корневым (lvl=0), то создается корень дерева, и ему присваивается имя ItemName. Если же уровень не является корневым, то происходит проверка индекса его родителя (ParentIndex), и в дерево добавляется дочерний элемент. Всем элементам дерева присваиваются уникальные индексы. После просмотра последней строки цикл завершается.

Схема алгоритма для данной функции приведена на стр. 60.

.Функция "changeTree" предназначена для формирования запроса к базе данных для выбранной организации. Выполнение данной функции возможно только если пользователь находится на определенных вкладках. Запрос к базе данных осуществляется в зависимости от выбранной пользователем вкладки и выбранной организации из древовидного списка. Схема алгоритма для данной функции приведена на стр. 61.

3.Функция "Visual_Simple" предназначена для представления результатов запроса в виде диаграмм, без дополнительной группировки результатов. В начале проверяется условие, выбран ли тест и выбрана ли организация. Если тест и организация выбраны, то происходит вызов функции "changeTree". Полученные таким образом результаты запроса представляются в виде диаграммы. Если тест либо организация не выбраны, выдается сообщение об ошибке. Схема алгоритма для данной функции приведена на стр. 62.

.Функция "Visual_Advanced" предназначена для представления результатов запроса в виде диаграмм, но с группировкой результатов по дате прохождения теста. В начале происходит очистка графика, чтобы избежать возможного наложения. Затем происходит первичный запрос к базе данных для получения полного списка заключений по выбранному тесту. После этого происходит вызов функции "changeTree" для получения конкретных числовых значений результатов теста. Далее во внешнем цикле перебираются результаты первого запроса, при этом на график добавляются группы элементов (серии диаграмм), но присвоения числовых значений при этом не происходит. Во внутреннем цикле перебираются результаты запроса, вызванного функцией "changeTree". Проверяется принадлежность числового значения (запрос 2) к заключению (запрос 1). Если значение относится к заключению, то координате Y в серии диаграмм присваивается числовое значение результата теста, а координате X - дата прохождения теста. Схема алгоритма для данной функции приведена на стр. 63.

.Функция "To_Excel" предназначена для экспорта результатов теста по выбранной организации и выбранному тесту в MS Excel. С начала выполняется проверка, установлен ли на компьютере MS Excel. Если не установлен - работа функции завершается. Если установлен, происходит создание документа MS Excel и вызов функции "changeTree". Результаты запроса перебираются в циклах (отдельно столбцы и строки), при этом значения копируются в ячейки документа MS Excel. Схема алгоритма для данной функции приведена на стр. 64.


2.9 Проектирование интерфейса пользователя


Пользовательский интерфейс представляет собой совокупность программных средств, обеспечивающих взаимодействие пользователя с компьютером.

Разрабатываемое программное обеспечение использует интерфейс пользователя со свободной навигацией. Интерфейс со свободной навигацией также называют графическим пользовательским интерфейсом или интерфейсом WYSIWYG.

Данный графический интерфейс поддерживает концепцию взаимодействия с программным обеспечением, осуществляя визуальную обратную связь с пользователем и возможность прямого манипулирования объектами и информацией на экране. Кроме того, интерфейсы данного типа поддерживают концепцию совместимости программ, позволяя перемещать между ними информацию [13].

Выбор был сделан в пользу этого интерфейса по следующим причинам:

-обеспечивает возможность осуществления любых допустимых в конкретном состоянии операций;

-способен изменяться в процессе взаимодействия с пользователем, предлагая выбор только тех операций, которые имеют смысл в конкретной ситуации.

-выбор того или иного действия осуществляется с помощью мыши или клавиатуры.

-2.9.1 Построение графа диалога

На рис. 2.14. представлен граф абстрактного диалога разрабатываемой системы, который представляет собой ориентированный взвешенный граф, каждой вершине которого сопоставлено конкретное изображение на экране или определенное состояние диалога, характеризующееся набором действий.

Дуги, исходящие из вершин, показывают возможные изменения состояний при выполнении пользователем указанных действий.


Рисунок 2.6 - Абстрактный граф диалога проектируемого программного обеспечения


Система может находиться в двух состояниях: ожидания и выполнения процесса. Переход от первого состояния во второе осуществляется посредством выполнения запроса к БД, а обратно посредством перехода на другую вкладку.

Рассмотрим граф диалога для настройки параметров запроса к БД (рис. 2.7). Пользователь изменяет параметры запроса к БД, выбирая соответствующие объекты из списка, желаемую дату тестирования, наименование теста. После того, как выбор параметров закончен, пользователь подтверждает выполнение запроса.


Рисунок 2.7 - Граф диалога для настройки параметров запроса к БД


Граф диалога визуализации представлен на рис. 2.8. Здесь пользователь может выбрать интересующий его способ представления результатов: диаграмма сводных результатов, диаграмма изменения по времени, диаграмма сравнения, табличная форма представления.


Рисунок 2.8 - Граф диалога визуализации


Граф диалога для генерации отчёта (рис. 2.9) показывает возможные варианты действий пользователя. Пользователь может настроить отчёт, получить необходимые данные, экспортировать отчет в MS Excel.


Рисунок 2.9 - Граф диалога для генерации отчёта


.9.2 Разработка форм ввода-вывода информации

Данное программное обеспечение имеет большой набор элементов графического интерфейса: окна, пиктограммы, компоненты ввода-вывода.

Окно - прямоугольная, ограниченная область физического экрана.


Рисунок 2.10 - Окно входа в систему


Окно приложения - главное окно разрабатываемой программы (рис. 2.11), которое имеет фиксированную рабочую область, строку заголовка с кнопками системного меню, кнопками минимизации окна и выхода, графическое меню вкладок (панель инструментов).

В качестве основного окна используется форма типа TPagesDlg, что позволяет уменьшить общее количество форм, а также сделать работу более удобной и быстрой за счет использования вкладок.


Рисунок 2.11 - Основное окно программы


Информационное окно - представлено в виде окон сообщения. Окна сообщений предупреждают пользователя о существующей ошибке, о невозможности действия.


Рисунок 2.12 - Окно сообщения при ошибке соединения с базой данных


Рисунок 2.13 - Окно сообщения при отсутствии файла настроек


Рисунок 2.14 - Окно сообщения при неправильном выборе теста


Рисунок 2.15 - Окно сообщения при неправильном выборе объекта анализа


Еще одними элементами графического интерфейса программы являются компоненты ввода-вывода.

Компоненты ввода-вывода перечислены в табл. 2.11.


Таблица 2.11- Компоненты ввода-вывода

КомпонентВнешний видПредназначениеTreeView древовидная нередактируемая структураНавигация по объектам обследованияButton - кнопкаИнициация операцииCheckBox - элемент выбораВыбор или отмена опцийRadioButton - выключательВыбор одного из вариантовDBComboBox - комбинированный списокВыбор одного из нескольких вариантов в спискеTrackBar - односторчный редактор с возможностью увеличения и уменьшения значенияВвод или изменение значенияDBChart - диаграммыВывод результатов тестированияDBGrid - текстовая таблицаОтображение табличных данных


Компоненты для баз данных предоставляют функциональные возможности, которые необходимы для доступа к данным базы данных и управления ими. Связанные между собой, они представляют некоторую иерархическую структуру.

На самом верхнем уровне находятся визуальные управляющие компоненты. Компоненты такого типа лишь отображают на форме посылаемые им данные, не связываясь при этом с физической базой данных.

Из компонентов этого типа в разрабатываемом приложении используются компоненты DBGrid, DBComboBox и DBLookupComboBox.

На самом нижнем уровне структуры компонентов для баз данных находятся невизуальные компоненты доступа к данным. Компоненты такого типа способны устанавливать соединения с физическими базами данных, не обеспечивая при этом визуального отображения данных на форме. Эти компоненты помещаются внутрь приложения и используются для управления базой данных. Из компонентов этого типа в разрабатываемом приложении используются компоненты ADOTable, ADOQuery, ADOStoredProc.

Связанные с данными управляющие элементы могут лишь визуализировать поставляемую им информацию, а компоненты доступа к данным - осуществлять соединение с базами данных и поставлять информацию. Поэтому в разрабатываемом приложении помимо вышеуказанных групп компонентов имеется невизуальный компонент DataSource. Компонент DataSource действует как посредник между одним из компонентов доступа к данным и одним или большим количеством визуальных управляющих элементов. Таким образом, в специальной части был произведен выбор технологии, среды и языка программирования. Осуществлено проектирование базы данных, проектирование программного обеспечения, разработка структурной и функциональной схем.

Разработан интерфейс пользователя, построен графа диалога, созданы формы ввода-вывода.

3. Исследовательская часть


.1 Объект испытаний


В соответствии с требованиями к системе была разработана информационно - экспертная система определения психофизиологического состояния человека. При тестировании проверялась работа, как всей системы, так и её отдельных модулей, а именно: работа модуля взаимодействия с БД, модуля визуализации и работа модуля подготовки отчёта.

Кроме того, объектом тестирования является взаимодействие модулей друг с другом, и взаимодействие программного обеспечения с приложением MS Excel для экспортирования в него отчёта.


.2 Цель испытаний


Целью проведения испытаний является определение работоспособности программы в целом и выявление соответствия выполняемых ею функций, описанных в техническом задании на разработку.

Необходимо проверить логику выполнения команд и ветви условий, а так же правильность ввода данных.

При тестировании блоков проверяется правильность не только того, что функционально выполняет модуль, но и того, как он это делает. Таким образом, при тестировании блоков используется не только функциональное тестирование, но и структурное тестирование.


.3 Состав и порядок испытаний


Порядок проведения испытаний:

1.Прохождение тестирования студентами;

2.Проверка корректной записи результатов тестирования в БД;

.Испытание работоспособности программы на полученном наборе данных;

.Анализ результатов испытания.

В качестве сервера базы данных был использован компьютер следующей конфигурации:

-процессор Intel Core 2 Duo 3 ГГц;

-объем оперативной памяти 4 Гб;

-объём свободного дискового пространства - 320 ГБ;

-LCD монитор с разрешением 1280х 1024;

-клавиатура и манипулятор типа "мышь";

-Операционная система MS Windows 7 Professional;

Сервер базы данных расположен в административном корпусе ФГБОУ ВПО "Череповецкий государственный университет" по адресу: ул. Луначарского, 5, кабинет 112.

Компьютеры, на которые установлено разработанное программное обеспечение, имеют следующую конфигурацию:

-процессор Intel Celeron 2.6 ГГц;

-объем оперативной памяти 2 Гб;

-объём свободного дискового пространства - 250 ГБ;

-LCD монитор с разрешением 1280х 1024;

-клавиатура и манипулятор типа "мышь";

-Операционная система MS Windows 7 Professional;

Разработанное ПО установлено в компьютерном классе (Советский проспект 25, аудитория 27).

Тестирование базы данных проводилось следующим образом:

-установка MySQL Server 5.0;

-загрузка базы данных;

-проверка возможности соединения с базой данных с компьютерами в аудитории.

-прохождение студентами тестов;

-проверка правильности записи результатов теста в БД.

Тестирование программы проводилось следующим образом:

-установка программы на компьютер;

-тестирование модуля взаимодействия с базой данных;

-тестирование модуля визуализации в различных режимах;

-тестирование генерации отчёта.


.4 Методы испытаний


Первоначальное тестирование проводилось по стратегии черного ящика. К тестированию программного обеспечения были привлечены опытные программисты отдела программно-технического обеспечения управления информационных технологий ФГБОУ ВПО ЧГУ.

Целью тестирования по стратегии черного ящика ставится выяснение обстоятельств, в которых поведение программы не соответствует спецификации.

Методом тестирования был выбран метод "предположение об ошибке". При таком методе программист с большим опытом выискивает ошибки без всяких методов, но при этом он подсознательно использует метод предположения об ошибке. Данный метод в значительной степени основан на интуиции. Основная идея метода состоит в том, чтобы составить список, который перечисляет возможные ошибки и ситуации, в которых эти ошибки могли проявиться. Тестовые данные и отклики системы приведены в табл. 3.1.


Таблица 3.1 - Результаты тестирования

Тип функцииВходные данныеРезультатПодключение к базе данныхПодключение к БД на локальном компьютереУспешноПодключение к БД сервереУспешноПодключение к БД с заведомо верными настройкамиУспешноПодключение к БД с заведомо неверными настройкамиСообщение об ошибкеПодключение к БД при отсутствии файла настроекСообщение об ошибкеНавигация по древовидному менюУровень объекта - первыйКорректное продолжение работыУровень объекта - второйКорректное продолжение работыУровень объекта - третийОшибкаВыбор теста и получение результатовТест КаганаОтображение результатов корректноТеппинг тестОтображение результатов корректноТест "зрительная реакция"Некорректное отображение результатовТест "индивидуальная минута"Отображение результатов корректноВыбор группировки по желаемому параметруБез группировкиБез ошибокГруппировка по полуБез ошибокГруппировка по возрастуБез ошибокСравнение двух объектов тестированияОшибкаГруппировка по дате прохождения тестаОшибкаНастройка генерации отчётовВзаимодействие с MS Excel Работа корректнаГенерация отчета без MS ExcelСообщение об ошибкеИзменение настроек отчета Корректно

Все недостатки, выявленные в ходе тестирования, были устранены, поэтому на текущий момент разработанная система функционирует без ошибок, устойчива к некорректным действиям пользователя.

Повторное тестирование проводилось потенциальными пользователями/заказчиком. К тестированию программного обеспечения были привлечены студенты факультета ФКиС.

3.5 Результаты проведения испытаний


В ходе проведения тестовых испытаний модулей системы были выявлены незначительные отклонения в работе системы, которые в дальнейшем были исправлены. Результаты тестирования представлены в табл. 3.2.

По результатам тестов можно сделать следующий вывод: система отвечает требованиям, устойчива к некорректному вводу информации.



Таблица 3.2 - Результаты тестирования модулей

ДатаТестируемый модульТестирование проводилСпособ тестированияНазвание тестаОписание тестаРезультаты тестирования123456728.04.2012Модуль взаимодействия с БДзаказчикручнойСоединение с базой данныхЗапуск приложения с заведомо верными настройками соединенияСоединение с базой данных прошло успешно11.05.2012Модуль визуализациизаказчикручнойТестировалась работа модуля визуализацииПроверялись различные способы отображения результатов тестированияМодуль визуализирует графики в соответствии с полученными результатами12.05.2012Модуль визуализациизаказчикручнойТестировалась работы модуля визуализацииПроверялась корректность отображения при различных параметрах группировкиНеверное отображение результатов при выборе группировки по дате14.05.2012Модуль генерации отчётазаказчикручнойТестирование экспорта отчёта в MS ExcelВыбор настроек, проверка взаимодействия программы с MS ExcelУспешная генерация отчёта и экспорт в MS Excel


4. Технико-экономическое обоснование выполняемой разработки


Для оценки затрат на разработку программного обеспечения и преимущества его установки в сравнении со стоимостью типового внедрения и поддержки комплекса из существующих аналогов необходимо рассчитать следующие показатели:

-себестоимость программного продукта;

-цена программного продукта;

-годовой экономический эффект;

-срок окупаемости.


.1 Расчет себестоимости программного продукта


В себестоимость разработки входят:

-основная заработная плата разработчиков,

-дополнительная заработная плата,

-единый социальный налог,

-затраты на использование машинного времени,

-затраты на носители информации,

-затраты на текущий и профилактический ремонт вычислительной техники,

-прочие эксплуатационные расходы [14].

Себестоимость ПП рассчитывается по формуле (1):


(4.1)


где - себестоимость программного продукта, руб.;



- фонд заработной платы (сумма основной и дополнительной заработной платы), руб.;

- единый социальный налог, руб.;

- затраты на использование машинного времени, руб.;

- затраты на носители информации, руб.;

- затраты на текущий и профилактический ремонт вычислительной техники, руб.;

- прочие эксплуатационные расходы, руб.

Состав разработчиков (примерный): 2 студента-дипломника.

Основная заработная плата каждого разработчика рассчитывается по формуле (2):


(4.2)


где - основная заработная плата, руб.;

- ставка заработной платы, руб.;

- районный коэффициент, руб.;

- время разработки, мес.

Районный коэффициент равен 25% ставки заработной платы.

(руб.).

Дополнительная заработная плата рассчитывается как 12% от основной заработной платы каждого разработчика.

(руб.).

Сумма основной заработной платы и дополнительной заработной платы всех разработчиков составляет фонд заработной платы ():

(руб.).

Ставка единого социального налога () - 35,6% от фонда заработной платы. Она включает в себя:

-ставка сбора в пенсионный фонд (28%),

-ставка сбора в фонд социального страхования (4%),

-ставка сбора в фонд обязательного медицинского страхования (3,6%).

Отдельно отчисляются 0,2% в фонд страхования от несчастных случаев (СНС).

(руб.).

Затраты на использование машинного времени вычисляются по формуле (3):


(4.3)


где - затраты на использование машинного времени, руб.;

- стоимость одного часа машинного времени, руб./ч;

- время использования вычислительной техники, ч.

Стоимость одного часа машинного времени рассчитывается по формуле (4):


(4.4)


где - стоимость одного часа машинного времени, руб./ч;

- покупная цена компьютера, руб.;

- срок службы компьютера, год;

- количество рабочих дней в году;

- время работы компьютера в течение суток, ч;

- стоимость одного кВтч электроэнергии, руб.;

- мощность вычислительной системы, кВт.

Для текущей разработки параметры обеих рабочих машин представлены в таблице 4.1.


Таблица 4.1 - Параметры расчета стоимости одного часа машинного времени для обеих ЭВМ

ПараметрыКомпьютер №1Компьютер №2, руб.1700025000, лет55, дней248248, ч.88, руб.2,952,95, кВт0,040,04, руб/ч1,832,54

(руб./ч);

(руб./ч).

Время использования вычислительной техники рассчитывается по формуле (5):


(4.5)


где - время использования вычислительной техники, ч;

- количество дней разработки ПО;

- время работы компьютера в течение суток, ч.

= 65 дней;

= 8 ч;

(ч).

Тогда затраты на использование машинного времени будут равны:

(руб.) - для ЭВМ №1;

(руб.) - для ЭВМ №2;


(руб.)


- общая сумма.

Затраты на носители информации принимаются в размере 2% от цены вычислительной техники.

(руб.);

(руб.);


(руб.).


Затраты на текущий и профилактический ремонт принимаются в размере 4% от цены вычислительной техники.

(руб.);

(руб.);


(руб.).


Прочие эксплуатационные расходы включают в себя затраты на освещение, отопление, охрану, уборку и текущий ремонт помещений. Они принимаются в размере 10% от стоимости помещения (или его аренды), где происходит разработка программного продукта.

(руб.);

(руб.);


(руб).


Тогда себестоимость программного продукта будет равна:


(руб).


.2 Расчет цены программного продукта


Для определения минимальной цены, ниже которой разработчику будет невыгодно продавать программный продукт, используется формула (5):


(4.6)


где - цена программного продукта, руб.;

- себестоимость программного продукта, руб.;

- норматив прибыли (20%).

Т.о., минимальная цена программного продукта равна:

(руб.).


4.3 Расчет экономической эффективности


Экономический эффект от внедрения комплекса рассчитывается по формуле (6):


(4.7)


где - стоимость типового внедрения и поддержки комплекса из существующих аналогов (на примере комплекса АПК "Омега-М/С");

- стоимость индивидуального внедрения и поддержки разработанного комплекса специально для ЧГУ.

Этапы типового внедрения:

-экспресс-обследование деятельности заказчика, составление технического задания (ТЗ);

-приобретение программы или лицензий на ее использование;

-поставка программного обеспечения, установка, первичное консультирование;

-проведение семинаров, обучение пользователей.

Стоимость типового внедрения и поддержки комплекса из существующих аналогов (на примере комплекса АПК "Омега-М/С") вычисляется по формуле (7):


(4.8)


где - стоимость составления технического задания;

- затраты на приобретение программы;

- стоимость обучения персонала.

Стоимость составления технического задания вычисляется по формуле (8):

(4.9)


где - количество человеко-часов, чч.;

- стоимость человеко-часа, руб.

=20 (чч.);

= 1000 (руб.).

(руб).

Стоимость приобретения АПК "Омега-М/С":

(руб.).

Стоимость обучения персонала (консультационные семинары) определяется по формуле (9):


(4.10)


где - стоимость обучения, руб.;

- стоимость академического часа обучения, руб/ч;

- количество академических часов, ч.

= 85 (руб/ч);

= 50 (ч.).

(руб.).

Т.о., стоимость типового внедрения и поддержки комплекса из существующих аналогов (на примере комплекса АПК "Омега-М/С") будет равна:

(руб.).

Стоимость обработки информации с использованием разработанной системы будет равна:

(руб.).

Экономический эффект от внедрения данного разработанной системы составляет:

(руб.).

Определим срок окупаемости капиталовложений по следующей формуле (10):


(4.11)


где - стоимость компьютера, руб.;

- стоимость программного продукта, руб.;

- экономический эффект, руб.

В связи с тем, что будут использоваться рабочие станции, принадлежащие ЧГУ, то можно принять следующее упрощение руб., тогда


(4.12)


(г).

В результате выполненных расчетов можно сделать вывод, что внедрение данной разработки является экономически выгодным для потребителя, так как годовой экономический эффект составит 157316,11 руб., срок окупаемости менее года.

Краткая характеристика себестоимости информационно-экспертной системы и технико-экономическое обоснование приведены в таблицах 4.2 и 4.3.


Таблица 4.2 - Краткая характеристика себестоимости информационно-экспертной системы

Наименование показателяСумма, руб.Фонд заработной платы, ФЗП64552,00Единый социальный налог, ЕСН22980,51Затраты на использование машинного времени, Змвр2272,40Затраты на носители информации, Зни820,00Затраты на текущий и профилактический ремонт вычислительной техники, Зрем1640,00Прочие эксплуатационные расходы, Зпр180,00Себестоимость программного продукта, Спп92444,91Цена программного продукта, Цпп110933,89

Таблица 4.3 - Технико-экономическое обоснование комплекса по ПФС человека, разработанного специально для ЧГУ

Наименование показателяСумма, руб.Стоимость комплекса, разработанного специально для ЧГУ С2, руб.110933,89Стоимость комплекса из существующих аналогов (АПК "Омега-М/С"), С1, руб.268250,00Экономический эффект, (Э=С12), руб.157316,11Срок окупаемости, Ток, лет.0,71

5. Анализ мероприятий по безопасности жизнедеятельности


.1 Общая характеристика безопасности


Полная безопасность труда человека в производственных условиях определяется тремя факторами: безопасность производственного оборудования, производственного и трудового процессов. Эти составляющие безопасности труда связаны между собой.


.2 Анализ опасных и вредных факторов, воздействующих на сотрудника


Труд оператора ПЭВМ относится к формам труда с высоким нервно-эмоциональным напряжением. Это обусловлено необходимостью постоянного слежения за динамикой изображения, различения текста рукописных и печатных материалов, выполнением машинописных и графических работ. В процессе работы требуется постоянно поддерживать активное внимание.

На пользователей ЭВМ воздействует электромагнитное излучение видимого спектра, крайне низких, сверхнизких и высоких частот. Источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются процессор, монитор, принтер, клавиатура, многочисленные соединительные кабели.

Воздействие ЭМП широкого спектра частот, импульсного характера, различной интенсивности в сочетании с высоким зрительным и нервно-эмоциональным напряжением вызывает существенные изменения со стороны центральной нервной и сердечнососудистой системы, проявляющиеся в субъективных и объективных расстройствах. Работающие чаще всего предъявляют жалобы на головные боли, иногда с тошнотой и головокружением. У них диагностируются неврозы, нейроциркулярные дистании, гипо- и гипертония.

Поражение электрическим током может произойти при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного включения в сеть, к нетоковедущим частям, выполненным из проводящего электрический ток материала, после перехода на них напряжения с токоведущих частей.

Повышенная температура внешней среды связана, прежде всего, с выделением тепла вычислительной техникой и недостаточной вентиляцией помещений, где она установлена.

Кроме перечисленных факторов на рабочем месте операторов могут иметь место шум, нарушенный ионный режим, неблагоприятные показатели микроклимата. В воздухе могут содержаться химические вещества (озон, фенол, стирол, формальдегиды и др.), что наблюдается при установке на малых площадках большого числа компьютеров и несоблюдении требований к организации рабочих мест.

При разработке программного продукта специалисты активно взаимодействуют с ЭВМ, поэтому важной задачей является создание комфортных и безопасных условий труда.

Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.

Для исключения поражения электрическим током запрещается: прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе, класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы.

Запрещается под напряжением очищать от пыли и загрязнения электрооборудование.

Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части.

Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами-техниками с соблюдением необходимых технических требований.

Во избежание поражения электрическим током, при пользовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединенных с землей.

При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать особую осторожность.


.3 Характеристика помещения


В образовательном учреждении согласно требованиям СН 512-78 (Инструкции по проектированию зданий и помещений для ЭВМ) и СанПиН 2.2.2.542-96 (Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным ЭВМ) помещение с ЭВМ располагается на втором этаже. Помещение для ЭВМ оборудовано системами центрального отопления, приточно-вытяжной вентиляции. Высота помещений для расположения ЭВМ - 3 м.

Естественное освещение осуществляется через светопроемы, ориентированные на север. Площадь на одно рабочее место с ПЭВМ составляет более 4 м 2. В залах ЭВМ предусмотрено автоматическое пожаротушение. Включение установок автоматического пожаротушения осуществляется автоматически от извещателей, реагирующих на появление дыма.


.4 Требования к организации рабочего места


При работе на ЭВМ необходимо создать благоприятные условия для труда.

Освещение - недостаточное освещение вызывает уменьшение производительности труда, усиливает утомляемость, увеличивает количество ошибочных действий, могущих привести к браку или несчастному случаю, также может развиться близорукость. Для недопущения возникновения этих факторов необходимо использовать естественное и искусственное освещение.

Микроклимат - отклонения отдельных параметров микроклимата от рекомендованных значений снижают работоспособность, ухудшают самочувствие, и могут привести к профессиональным заболеваниям. Так, при низкой температуре воздуха происходит охлаждение организма, что способствует возникновению простудных заболеваний. При высокой температуре возникает перегрев организма, что ведет к повышенному потоотделению и снижению работоспособности. Специалист теряет внимание, что может стать причиной несчастного случая. Повышенная влажность воздуха затрудняет испарение влаги с поверхности кожи и легких, что ведет к нарушению терморегуляции организма, и к ухудшению состояния человека и снижению работоспособности. При пониженной относительной влажности у человека появляется ощущение сухости слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Скорость движения воздуха также имеет немаловажное значение, при температуре до 35-36 °С оказывает на человека освежающее действие, а при температуре более 40 °С - неблагоприятное.

Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и т.п.

Площадь на одно рабочее место пользователей ЭВМ в офисе должна быть не менее 4,5 кв. м.

Помещения с ЭВМ должны оборудоваться системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляций.

В помещениях, оборудованных ЭВМ, должна проводиться ежедневная влажная уборка и систематическое проветривание после каждого часа работы на ПЭВМ.

Поверхность пола в помещениях эксплуатации ПК должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.

Шумящее оборудование (печатающее устройство, сервера и т.п.), уровни шума которого превышают нормативное, должно размещаться вне помещений с ПЭВМ.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки.

Для наилучшей работы сотрудников требуется организовать рабочее место с соблюдением всех вышеперечисленных условий труда. Для работ по разработке ПО подходит кондиционируемое офисное помещение с благоприятным микроклиматом, условиями освещенности и шумоизоляцией.


.5 Расчет искусственного освещения рабочего места


Естественное освещение должно осуществляться через светопроёмы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) от 1,2% до 1,5%. Рабочие места должны быть расположены так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случае преимущественной работы с документами, допускается применение системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк. Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/кв.м.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ВДТ и ПЭВМ не должна превышать 40 кд/кв.м и яркость потолка, при применении системы отраженного освещения, не должна превышать 200 кд/кв.м.

Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20, показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях - не более 40, в дошкольных и учебных помещениях - не более 25.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ и ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:2 - 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. При устройстве отраженного освещения в производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ПЭВМ. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю.

Для офисного помещения выберем люминесцентные лампы ЛБ-80, имеющие технические характеристики представленные в таблице.


Таблица 5.1 - Технические характеристики ламп ЛБ-80

НаименованиеМощность, ВтТок, АНапряжение, ВГабаритные размеры, ммСветовой поток, лмСрок службы, часDL1LЛампа люминесцентная ЛБ -80800,8799381514,21500520012000

Для лампы ЛБ-80 выберем светильник ЛСП 24. Его технические характеристики представлены в таблице.


Таблица 5.2 - Технические характеристики светильника ЛСП 24

НаименованиеМощность лампы, ВтТип лампКПД, не менее (%)Тип кривой светаГабаритные размеры, ммМасса, не более (кг)LBH1HЛСП 2480ЛБ-8070Д15901905961566,8

Определим количество светильников по формуле:


, (5.1)


где - нормируемая освещенность, лк; - площадь помещения, м²;

- коэффициент запаса; - коэффициент, учитывающий неравномерность освещения поверхностей, расположенных под светильниками и между ними;

- световой поток лампы, лм;

- коэффициент использования светового потока, в долях единицы;

- количество ламп в светильнике.



Светильники будут располагаться в центре потолка.

Определим мощность осветительной установки по формуле 2:


(5.2)


где - мощность лампы, Вт; - количество светильников;

- количество ламп в светильнике.



Мощность осветительной установки составляет 320 Вт.



5.6 Оценка электробезопасности помещения и мероприятия по повышению электробезопасности


В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 под электробезопасностью понимают систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и статического электричества.

Опасность поражения электрическим током характерна тем, что человек не может посредством своих органов чувств обнаружить на расстоянии наличие напряжения, и обнаруживает его в момент поражения. Действие электрического тока на человека может привести к двум видам поражений: электротравма и электроудар.

Согласно ГОСТ 21.1.019-79 электробезопасность электроустановок обеспечивается:

-конструкцией электроустановок;

-техническими способами и средствами защиты;

-организационными и техническими мероприятиями.

По степени опасности поражения человека электрическим током помещения подразделяются на:

-помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;

-помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного или нескольких условий, создающих повышенную опасность;

-особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий: особой сырости, химически активной или органической средой, одновременно двух или более условий повышенной опасности.

Помещение предприятия является помещением без повышенной опасности, но при работе на компьютере возможно поражение разработчика электрическим током. Опасность поражения электрическим током возможна в случае контакта сотрудника с поврежденным кабелем или при пробое высокого напряжения на корпус периферических устройств.

Меры обеспечения электробезопасности сводятся к следующему:

-недопущение прикосновения и приближения на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

-снижение напряжения прикосновения;

-уменьшение продолжительности воздействия электрического тока на пострадавшего.

Все технические меры можно условно разделить на две группы.

Технические защитные меры первой группы обеспечивают защиту от поражения электрическим током обслуживающего персонала в случае прикосновения к токоведущим частям, к ним относятся:

-контроль состояния изоляции электротехнических устройств и участков питающей их сети;

-блокировка и защитные ограждения;

-оптимальное расположение оборудования, обеспечивающее разрывы между токоведущими частями;

-сигнализация безопасности (световая, звуковая), маркировка и предупредительные плакаты;

-защита от перехода высокого напряжения на сторону низкого напряжения;

-применение низких напряжений 42 и 12 В;

-применение индивидуальных защитных изолирующих средств.

Технические меры второй группы обеспечивают защиту от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу электроустановки в случае пробоя изоляции токоведущих частей, к ним относятся:

-защитное заземление;

-защитное отключение;

-двойная изоляция;

-применение разделительных трансформаторов.

Надежная изоляция зависит от многих факторов и обеспечивается применением, определенного ее типа (рабочая, усиленная и двойная), соответствующих изоляционных материалов, рациональной конструкцией электрооборудования, нормальными условиями производственной среды и, наконец, правильной организацией профилактики в процессе эксплуатации.

Как правило, электротехническое оборудование имеет рабочую изоляцию, которая должна выдерживать предельно возможные в условиях эксплуатации механические, электрические и тепловые нагрузки.


.7 Оценка пожарной безопасности и мероприятия по ее повышению


Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором с установленной вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара и воздействия на людей опасных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей.

Пожарная безопасность на предприятиях обеспечивается двумя системами: предотвращения пожара (организационные, технические меры и средства, обеспечивающие невозможность проникновения пожара) и системой пожарной защиты (предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара).

Все рабочие и служащие должны проходить специальную противопожарную подготовку: противопожарный инструктаж (первичный и вторичный) и занятия по пожарно-техническому минимуму по специальной программе.

В производственном помещении необходимо соблюдать следующие правила безопасности:

-проходы, выходы из помещения, доступы к средствам пожаротушения все время свободны;

-оборудование, находящееся в эксплуатации, является исправным и проверяется каждый раз перед началом работы;

-по окончании работ осмотреть помещение, обесточить электросеть, закрыть помещение.

Для обнаружения начальной стадии загорания и оповещения службы пожарной охраны используют системы автоматической пожарной сигнализации.

Мероприятия по пожарной профилактике, которые необходимо проводить на предприятиях разделяются на:

-организационные (правильная эксплуатация машин и транспорта, правильное содержание зданий и территории, противопожарный инструктаж рабочих и служащих);

-технические (соблюдение противопожарных норм и правил при проектировании зданий; устройстве электроснабжения, вентиляции, отопления, освещения; правильное размещение оборудования);

-эксплуатационные (профилактические осмотры, ремонты и испытания технологического оборудования).

В здании предприятия имеется три эвакуационных выхода. Ширину эвакуационного выхода (двери) не менее 0,8 м. На эвакуационных путях устраивают как естественное, так и искусственное аварийное освещение. Ручные углекислотные огнетушители устанавливают в помещениях, оборудованных вычислительной техникой, из расчета один огнетушитель на 40-50м 2 площади, но не менее двух в помещении. Также имеется схема эвакуации при пожаре, а под потолком проведена система пожарной сигнализации.


5.8 Мероприятия по охране труда


Мероприятия по охране труда - запланированная конкретная деятельность организации, направленная на выполнение целей в области охраны труда, определяемых требованиями законодательных и иных нормативных правовых актов, а также политикой организации в области охраны труда; является составной частью системы управления охраной труда (СУОТ), обеспечивает осуществление программ по охране труда.

Различают организационные, санитарные и технические мероприятия.

Организационные мероприятия по охране труда - часть общей системы организации труда и производства - предусмотрены нормативными документами. К ним относятся:

-выполнение требований научной организации труда;

-аттестация и сертификация рабочих мест;

-инструктирование персонала по охране труда;

-профессиональный отбор и организация медицинских осмотров;

-социальное страхование;

-расстановка персонала в соответствии с квалификацией;

-разработка планов ликвидации последствий аварий;

-разработка и выполнение планов осмотра и ремонта оборудования;

-разработка графика уборки рабочих мест и т.п.

Санитарные мероприятия по охране труда разрабатываются в основном на стадии строительного проектирования, обеспечиваются и совершенствуются по мере необходимости в процессе текущей деятельности организации. К ним относятся:

-выполнение требований охраны труда и безопасности при планировании и содержании территории, основных и вспомогательных зданий, складов, отдельных цехов и помещений;

-обеспечение необходимых параметров микроклимата и чистоты воздуха в рабочей зоне (вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха);

-обеспечение качества освещения; обеспечение санитарно-бытовыми помещениями и санитарно-техническими устройствами;

-выполнение требований производственной эстетики и санитарной защиты окружающей среды.

К техническим мероприятиям по охране труда относится обеспечение выполнения требований безопасности к производственному оборудованию, его размещению, трубопроводам и коммуникациям, грузоподъемным и транспортным средствам, техническим средствам защиты персонала, методикам и приборам по контролю параметров среды и уровня опасных и вредных факторов.

Общие мероприятия по охране труда:

-автоматизация и механизация работ;

-дистанционное управление;

-использование управляющих машин;

-блокировка и сигнализация.

-Частные мероприятия по охране труда:

-устройство ограждений;

-экранирование от излучений;

-выполнение требований электробезопасности и т. п.

Затраты на мероприятия по охране труда относят на себестоимость продукции (работ, услуг) в рамках установленных нормативов.

Мероприятия по охране труда в бюджетной организации финансируются за счет средств сметы, выделяемой на ее содержани


Заключение


В результате выполнения выпускной квалификационной работы было разработано программное обеспечение, которое позволяет проводить в кратчайшие сроки мониторинг психофизиологического состояния студентов Череповецкого Государственного университета, осуществлять обработку и графическое представление результатов обследования.

Ее применение позволило провести обследование ПФС студентов Череповецкого Государственного университета, предоставить преподавателям факультета ФКиС возможности анализа полученных данных, их систематизации и выработки на этой основе индивидуальных программ коррекции

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы решены следующие задач:

.создана базы данных пациентов и результатов обследования ПФС;

2.создано программное обеспечение с возможностью применения простых способов развития функционала системы;

.создано клиентское приложение для анализа статистики, графического представления результатов и формирования отчетов;

.обеспечена работа системы в сети и одновременное обследование больших групп пациентов (более 10 человек).

Разработанный комплекс обеспечил проведение мониторинга, углубленных периодических исследований психофизиологического состояния человека, позволил осуществить обработку, и графическое представление результатов обследования.

Основные результаты работы, выполненной по теме проекта, докладывались на научных конференциях и опубликованы в открытой печати.


Список литературы


1.Маклаков А.Г. Общая психология. - Спб.: Питер, 2009. - 592 с.

2.Левитов Н.Д. Психология труда. - М.: Учебно-педагогическое издательство министерства просвещения, 1963.

.Ильин Е.П. Психология. - СПб.: Питер, 2010 - 701 с.

.Павловская Т.А., Щупак Ю.А. Структурное программирование. - СПб.: Питер, 2003 - 240 с.

5.Microsoft Visual Studio [Электронный ресурс].

http://msdn.microsoft.com/ru-ru/vstudio/hh916378.aspx

6.NeatBeans IDE [электронный ресурс].://netbeans.org/features/ide/index.html

.Бобровский С.И. Технологии C++ Builder. - СПб.: Питер, 2010. - 340с.

8.Щегряев Н.А. Лекции по дисциплине "Информационное обеспечение систем управления".

9.Microsoft SQL Server 2008 [электронный ресурс].

http://www.microsoft.com/sqlserver/en/us/product-info/overview-capabilities.aspx

10.MySQL Server 5.5. [электронный ресурс].://dev.mysql.com/doc/refman/5.5/en/features.html

.Дунаев В.В. Базы данных. Язык SQL. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 288 с.: ил.

12.Архангельский А.Я. Программирование в C++ Builder 6.- М.: Бином, 2003. - 1152 с.: ил.

.Архангельский А.Я. Язык C++ в C++ Builder. - М.:ООО "Бином-Пресс", 2009 г.

.Киселева А.В.и др. Экономика предприятия. Учебно-методическое пособие. Череповец: ЧГУ, 2008.

.Ходырев В.В., Щегряев Н.А. Программирование на языке Си. Учеб. пособие. - Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2011 г.


Содержание Введение . Технологическая часть .1 Проблемы определения ПФС .2 Обзор отечественных и зарубежных аналогов проектируемого программного

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ