ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1 — Предпроектный анализ 6
1.1 Описание области применения 6
1.2 Описание предметной области 11
1.3 Анализ создаваемой системы 18
Глава 2 — Проектирование «ГИС «Construct Assistant»» 23
2.1 Концептуальное моделирование 23
2.2 Объектно-ориентированное проектирование 27
2.3 Проектирование схемы данных 32
Глава 3 — Реализация геоинформационной системы «Construct Assistant» 38
3.1 Инструментарий для разработки 38
3.2 Руководство пользователя 39
3.3 Расчёт надёжности системы 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
В настоящее время все более острой проблемой стала проблема с жильем. В России ЖКХ (Жилищно-коммунальное хозяйство) превратилось в серьезную социальную проблему. С 1991 года практически прекратился капитальный ремонт жилого фонда страны, что привело к острой нехватке жилья, соответствующего нормам и потребительским требованиям для значительной части населения. Проблема жилья имеет несколько важных аспектов:
1. Недостаток жилья (количественный аспект);
2. Несоответствие структуры жилого фонда демографической структуре семей (структурный аспект);
3. Несоответствие существующего жилья требованиям к качеству (качественный аспект). [3]
Согласно официальным данным с сайта администрации Санкт-Петербурга за 2021 год было введено в эксплуатацию более 70 тысяч квартир. Однако не все жилые здания соответствуют таким строительным нормам и правилам, как СП 54.13330.2016 «ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ МНОГОКВАРТИРНЫЕ», а также СП 55.13330.2016 «ДОМА ЖИЛЫЕ ОДНОКВАРТИРНЫЕ». Это увеличивает риск несчастных случаев, связанных с неправильным проектированием жилых домов.
Объектом исследования настоящей работы является экспертная система, благодаря которой производится исправление отклонений в постройке жилых зданий на начальных этапах для предотвращения несчастных случаев, связанных с неправильным проектированием жилых зданий.
Предметом исследования являются факторы постройки жилого здания, в зависимости от которых изменяется проектирование как отдельного взятого жилого домов, так и инфраструктуры, необходимой для полноценного проживания.
Целью данного исследования является разработка экспертной системы под названием "Construct Assistant", которая поможет исправить дефекты в строительстве жилых зданий на ранних этапах для предотвращения несчастных случаев, связанных с неправильным проектированием.
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Теоретический и практический анализ экспертных систем, используемых при проектировании жилых зданий.
2. Анализ исходных данных проекта.
3. Создание удобного интерфейса для пользователя.
4. Исследование методов построения экспертных систем.
5. Разработка экспертной системы, которая будет использоваться при строительстве жилых зданий.
Представленная информационная система позволяет:
• Работать с картами местности, полученными из космических снимков.
• Учитывать атмосферные условия для заданной местности.
• Отслеживать влияние атмосферных условий на ограничения строительства.
• Генерировать рекомендации для строительства в заданной местности.
• Создавать отчеты о работе с заданной местностью.
Методы, стандарты и технологии, используемые в данном исследовании:
• Сравнительный анализ аналогичных систем для проектирования жилых зданий на рынке.
• Планирование разработки систем с применением подхода SWOT.
• Моделирование системы с помощью UML-диаграмм.
• Технологии баз данных и управления ими.
• Применение ГИС-технологий.
В ходе практической части исследования были использованы следующие
инструменты:
• Язык программирования Python
• Фреймворки: psycopg2, PyQt5, folium, MatPlotLib, Plotly
• Система управления базами данных PostgreSQL
В данной работы были проведены следующие шаги: предварительный анализе, проектирование, реализация и технико-экономическое обоснование. В ходе анализа предметной области и аналоговых систем были выявлены положительные и отрицательные стороны представляемой геоинформационной системы (ГИС) для выбора места строительства здания. Это позволило эффективно приступить к разработке объектно-ориентированному проектированию (ООП). ГИС технологии использовались для решения задач проектирования здания и выбора подходящего места для строительства, что способствует более эффективному процессу строительства.
В результате анализа предметной области были разобраны ключевые понятия и основные аспекты модернизации этапа проектирования, особенно с использованием ГИС. Анализ аналоговых систем выявил недостатки существующих ИС и позволил улучшить их в новой разработанной ГИС. Постановка целей и задач работы способствовала структурированию процесса проектирования ГИС, а SWOT-анализ помог достичь максимальной эффективности разрабатываемой ИС.
Применение экспертной системы с ГИС позволяет автоматизировать необходимые вычисления, связанные с условиями атмосферы, а визуализация местности на карте помогает принимать оперативные решения по корректировке процесса строительства. Такое преобразование экспертных данных в адаптированном виде с визуализацией входных и выходных данных решает проблему извлечения знаний из неформализованных источников и позволяет использовать данные о климате в режиме реального времени. Этот подход также помогает уменьшить возможность ошибки по причине человеческого фактора, что положительно влияет на качество проектирования.
В ходе работы были разработаны концептуальная модель, база знаний, диаграмма вариантов использования, диаграмма классов и схема базы данных. Диаграммы классов и модели вариантов использования позволили визуализировать ГИС и предотвратить возникновение ошибок при взаимодействии компонентов системы. Каждая диаграмма и модель были тщательно рассмотрены с учетом негативных аспектов, выявленных в аналогичных системах.
Разработка ГИС была успешно реализована и представлена в виде приложения с различными вариантами использования интерфейса. Также были проведены технико-экономическое обоснование и варианты обработки, хранения и восстановления базы данных.
Таким образом, в работе были выполнены все по ставленные задачи, такие как теоретический и практический анализ, анализ исходных данных, разработка удобного интерфейса и создание экспертной системы, были выполнены. Предложенное решение может быть применено в организациях, занимающихся строительством зданий, особенно в компаниях с филиалами в разных городах. Применение такого подхода обеспечивает централизованное управление и снижает влияние человеческого фактора
