АННОТАЦИЯ 2
Введение 6
1. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И РЕШЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ
КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ человека 8
1.1 Анализ состояния и проблем в велосипедной инфраструктуре 8
1.1.1 Зарубежный опыт в развитии велосипедного движения 8
1.1.2 Российский опыт 12
1.1.3 Проблемы и пути повышения привлекательности велотранспорта .... 13
1.2 Существующие решения в области аналитических систем для
велосипедиста 15
1.2.1 Велокомпьютеры 17
1.2.2 Мотор-колесо 19
1.3 Функциональные требования, предъявляемые к системе 20
1.4 Обоснование необходимости разработки и внедрения системы 21
1.5 Выводы. Цель и задачи работы 24
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 26
2.1 Концептуальная модель взаимодействия модулей 26
2.2 Функциональное моделирование предметной области с
использованием методологии IDEF 27
2.3 Проектирование Базы Данных 30
2.3.1 Создание логической модели данных 30
2.3.2 Создание физической модели данных 31
2.3.3 Выбор системы управления базой данных 33
2.3.4 Аппаратное и программное обеспечение 34
2.3.5 Данные и процедуры 35
2.3.6 Обоснование выбора СУБД Access 36
2.3.7 Реализация базы данных 37
2.4 Построение структуры нейронной сети WTA 38
2.5 Процесс обучения нейронной сети WTA 39
2.6 Описание модели разрабатываемой информационной системы с
использованием методологии UML 42
2.7 Выводы по главе 45
3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 46
3.1 Структура информационной системы 46
3.2 Описание программных модулей системы 47
3.3 Создание первоначальной выборки 51
3.4 Расчет первоначальных весов 53
3.5 Описание интерфейса программы 54
3.6 Выводы по разделу 57
4. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 58
4.1 Виды информационных рисков и методы защиты от них 58
4.1.1 Этапы процесса управления рисками 59
4.1.2 Организация защиты информации 61
4.2 Расчет уровня уязвимости системы контроля усталости водителя и
вероятности возникновения информационных угроз 62
4.2.1 Идентификация угроз 62
4.2.2 Идентификация уязвимостей 62
4.2.3 Расчет уровня уязвимости системы 63
4.3 Выводы по главе 65
5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ 66
5.1 Расчет экономической эффективности системы 66
5.2 Прогноз социально-экономического эффекта для г.Набережные
Челны и государства 67
5.3 Прогноз экологической эффективности 69
5.4 Прогноз улучшения здоровья людей 72
Лучше всего для этих целей подходят виды спорта, тренирующие выносливость, например, езда на велосипеде 72
5.5 Выводы по главе 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
Выпускная квалификационная работа посвящена разработке интеллектуальной системы управления смарт-велосипедом.
Следствием динамичного роста автомобильной отрасли, приводящего к росту автомобилизации, является множество проблем, связанных с воздействием на окружающую среду и на человека. Многие транспортные сети не справляются с потоком автотранспорта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду, в городах появляется смог, негативно сказывающийся на здоровье жителей. Кроме того, использование личного автомобиля приводит к снижению физической активности людей, вызывая рост сердечно-сосудистых и ряда других заболеваний. Для решения этих проблем необходим переход к более эффективным способам перемещений с точки зрения использования дорожного пространства и воздействия на окружающую среду. Во многих странах для решения обозначенных проблем создают инфраструктуру для пешеходов и велосипедистов. Государствами предпринимаются меры для популяризации пешей ходьбы и велотранспорта. Для этого необходимо сделать велосипед доступный для людей различных возрастов, телосложения и физических возможностей.
Цель работы - проектирование «умного» велосипеда, управление которым осуществляется с помощью интеллектуальной системы в зависимости от состояния велосипедиста и внешних условий.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
• Анализ проблем в области использования велотранспорта;
• Анализ способов определения состояния человека в различных условиях, в том числе при езде на велосипеде;
• Изучение особенностей получения данных с датчиков о состоянии человека;
• Изучение особенностей поведения мотора-колеса;
• Разработка алгоритма отклика системы на данные, получаемые с датчиков.
Научная новизна заключается в:
• Разработке метода оценивания состояния велосипедиста во время движения;
• Выявление связи между изменениями состояния велосипедиста, состоянием окружающей среды и дороги;
• Разработке метода предотвращения аварийных ситуаций на дороге связанных с велосипедом.
Анализ существующих решений показал, что имеющиеся системы контроля усталости велосипедиста не могут адекватно оценивать состояние водителя и внешней среды и правильно реагировать на его действия и изменения показателей. Это связано с тем, что не существует систем использующих множество показателей и при этом подключенных к мотор- колесу. В связи с этим, на данный момент является актуальным разработка интеллектуальной системы управления смарт-велосипедом, которая сможет отслеживать, собирать данные, анализировать их и адекватно реагировать на изменение показателей велосипедиста и его состояние, а также на внешние показатели.
В выпускной квалификационной работе разработаны алгоритмы работы системы контроля усталости велосипедиста с применением технологии нейронных обучаемых сетей. Создана база данных для хранения в ней эталонных и текущих показателей. Разработано приложение для смартфонов под управлением операционной системы Android.
В рамках работы были решены следующие задачи:
1. Выполнен анализ существующих решений
2. Произведено функциональное моделирование предметной области с использованием методологии IDEF и UML диаграмм
3. Разработана база данных интеллектуальной системы управления смарт-велосипедом, где хранятся показателя велосипедиста и внешней среды.
4. Проведен анализ информационной безопасности
5. Рассчитана эффективность системы.
