Помощь студентам в учебе
Разработка программных средств микропроцессорных терминалов, предназначенных для работы в составе систем сбора и обработки гидрометеорологической информации
|
Введение 10
1 Обзор литературы 13
2 Объект и методы исследования 15
2.1 Постановка задачи 15
2.2 Исходные требования 19
2.3 Микропроцессорный терминал ВИП-МК 20
3 Проектирование и реализация программного обеспечения 22
3.1 Подходы к архитектуре программного обеспечения 22
3.2 Структура программного обеспечения 26
3.3 Описание программных модулей 28
3.3.1 Модуль межпроцессного взаимодействия 28
3.3.2 Модуль интерфейса пользователя 34
3.3.3 Модуль управления базой данных 42
3.3.4 Модуль обработки данных 45
3.4 Примеры межмодульного взаимодействия 49
Результаты проведенного исследования 56
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 59
4.1 Организация и планирование работ 59
4.1.1 Продолжительность этапов работ 60
4.1.2 Расчет накопления готовности проекта 65
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 66
4.2.1 Расчет затрат на материалы 66
4.2.2 Расчет заработной платы 67
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог 68
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 68
4.2.5 Расчет амортизационных расходов 69
4.2.6 Расчет расходов, учитываемых непосредственно на основе
платежных (расчетных) документов (кроме суточных) 70
4.2.7 Расчет прочих расходов 70
4.2.8 Расчет общей себестоимости разработки 70
4.2.9 Расчет прибыли 71
4.2.10 Расчет НДС 71
4.2.11 Цена разработки НИР 71
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 71
4.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 72
5 Социальная ответственность 78
5.1 Производственная безопасность 78
5.1.1 Вредные факторы 79
5.1.2 Опасные факторы 82
5.2 Экологическая безопасность 86
5.3 Защита в чрезвычайных ситуациях 87
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 90
Заключение 92
Список публикаций студента 94
Список использованных источников 95
Приложение А 98
Приложение Б 110
Приложение В 112
1 Обзор литературы 13
2 Объект и методы исследования 15
2.1 Постановка задачи 15
2.2 Исходные требования 19
2.3 Микропроцессорный терминал ВИП-МК 20
3 Проектирование и реализация программного обеспечения 22
3.1 Подходы к архитектуре программного обеспечения 22
3.2 Структура программного обеспечения 26
3.3 Описание программных модулей 28
3.3.1 Модуль межпроцессного взаимодействия 28
3.3.2 Модуль интерфейса пользователя 34
3.3.3 Модуль управления базой данных 42
3.3.4 Модуль обработки данных 45
3.4 Примеры межмодульного взаимодействия 49
Результаты проведенного исследования 56
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 59
4.1 Организация и планирование работ 59
4.1.1 Продолжительность этапов работ 60
4.1.2 Расчет накопления готовности проекта 65
4.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 66
4.2.1 Расчет затрат на материалы 66
4.2.2 Расчет заработной платы 67
4.2.3 Расчет затрат на социальный налог 68
4.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 68
4.2.5 Расчет амортизационных расходов 69
4.2.6 Расчет расходов, учитываемых непосредственно на основе
платежных (расчетных) документов (кроме суточных) 70
4.2.7 Расчет прочих расходов 70
4.2.8 Расчет общей себестоимости разработки 70
4.2.9 Расчет прибыли 71
4.2.10 Расчет НДС 71
4.2.11 Цена разработки НИР 71
4.3 Оценка экономической эффективности проекта 71
4.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 72
5 Социальная ответственность 78
5.1 Производственная безопасность 78
5.1.1 Вредные факторы 79
5.1.2 Опасные факторы 82
5.2 Экологическая безопасность 86
5.3 Защита в чрезвычайных ситуациях 87
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 90
Заключение 92
Список публикаций студента 94
Список использованных источников 95
Приложение А 98
Приложение Б 110
Приложение В 112
Объектом исследования является микропроцессорный терминал ВИП- МК, используемый в системах сбора и обработки данных.
Цель работы - разработка программного обеспечения микропроцессорного терминала ВИП-МК для системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
В процессе исследования были проведены: анализ структуры сети сбора гидрометеорологической информации, обзор форматов передачи гидрометеорологических данных, анализ подходов к проектированию архитектуры программного обеспечения, проектирование модулей системы и разработка алгоритмов решения прикладных задач, определение пропускной способности модуля межпроцессного взаимодействия, интеграция программного обеспечения микропроцессорного терминала.
В результате исследования было разработано программное обеспечение микропроцессорного терминала ВИП-МК для системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики разработанного программного обеспечения: язык
программирования - C++, операционная система - Linux, программа имеет модульную структуру.
Степень внедрения: результаты работы внедрены в проектах компании ООО «Инком».
Область применения: микропроцессорные терминалы в составе систем сбора и обработки гидрометеорологической информации.
В различных отраслях народного хозяйства и военном деле необходимо всесторонне учитывать как текущую гидрометеорологическую обстановку, так и иметь возможность строить прогнозы с заданной степенью достоверности на заданный промежуток времени. Исследованиями в указанной области занимается гидрометеорология — наука о гидросфере и атмосфере Земли.
Составление гидрометеорологических прогнозов должно осуществляться с максимально возможной точностью и оперативностью. Для точного прогнозирования необходимо учитывать целую совокупность факторов, которые выражены во множестве гидрометеорологических параметров, таких как температура воздуха, давление, влажность, скорость и направление ветра и т.п. Для измерения этих параметров используются специальные датчики. Параметры, измеряемые датчиками, проходят необходимую обработку и затем отправляются в центр сбора данных. Обычно такая обработка измеренных параметров заключается в кодировании измеренных параметров в соответствии с национальными и международными гидрометеорологическими стандартами в виде специальных телеграмм. На сегодняшний день для автоматического сбора информации с датчиков, для автоматической или автоматизированной обработки этой информации и для передачи обработанной информации в центр сбора данных часто используются специализированные вычислительные устройства — микропроцессорные терминалы.
При разработке программного обеспечения для микропроцессорных терминалов, предназначенных для работы в составе систем сбора и обработки гидрометеорологической информации, следует учитывать специфику предметной области и ресурсов аппаратного обеспечения. В частности, специфика предметной области заключается в необходимости преобразования данных в специальные метеорологические форматы для их передачи в центр сбора данных, а также в работе с внешними устройствами (датчиками). Особенности аппаратного обеспечения состоят в ограниченном количестве ресурсов микропроцессорного терминала по сравнению, например, с
современными персональными компьютерами. В отличие от современных персональных компьютеров, микропроцессорные терминалы обычно имеют в своем составе несколько стандартных интерфейсов для подключения датчиков: RS232, RS485 и др.
В связи с этим актуальной задачей является разработка программного обеспечения, которое позволило бы автоматизировать процесс обработки и передачи метеорологических данных с учетом вышеописанных особенностей микропроцессорных терминалов. Также к разрабатываемому программному обеспечению предъявляются требования экономии ресурсов микропроцессорного терминала, масштабируемости и устойчивости к сбоям и ошибкам.
Целью диссертационной работы является разработка программного обеспечения микропроцессорного терминала ВИП-МК для работы в составе системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Для достижения цели диссертационной работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучение аппаратных средств и системного программного обеспечения микропроцессорного терминала ВИП-МК.
2. Изучение специфики предметной области.
3. Анализ возможных подходов к архитектуре программного обеспечения.
4. Построение архитектуры программного обеспечения.
5. Определение пропускной способности модуля межпроцессного взаимодействия.
6. Реализация модулей пользовательского интерфейса, обработки данных, управления БД.
Объектом исследования является микропроцессорный терминал ВИП-МК, используемый для работы в составе системы сбора и обработки гидрометеорологической информации. Предметом исследования являются архитектура и алгоритмы программного обеспечения для реализации необходимых функций микропроцессорного терминала, работающего в составе системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Научная новизна заключается в разработанных в процессе исследования алгоритмах и программных модулях, позволяющих решать поставленные перед аппаратно-программным комплексом задачи.
Практическая значимость результатов магистерской диссертации заключается в применении результатов работы для автоматизации сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Цель работы - разработка программного обеспечения микропроцессорного терминала ВИП-МК для системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
В процессе исследования были проведены: анализ структуры сети сбора гидрометеорологической информации, обзор форматов передачи гидрометеорологических данных, анализ подходов к проектированию архитектуры программного обеспечения, проектирование модулей системы и разработка алгоритмов решения прикладных задач, определение пропускной способности модуля межпроцессного взаимодействия, интеграция программного обеспечения микропроцессорного терминала.
В результате исследования было разработано программное обеспечение микропроцессорного терминала ВИП-МК для системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики разработанного программного обеспечения: язык
программирования - C++, операционная система - Linux, программа имеет модульную структуру.
Степень внедрения: результаты работы внедрены в проектах компании ООО «Инком».
Область применения: микропроцессорные терминалы в составе систем сбора и обработки гидрометеорологической информации.
В различных отраслях народного хозяйства и военном деле необходимо всесторонне учитывать как текущую гидрометеорологическую обстановку, так и иметь возможность строить прогнозы с заданной степенью достоверности на заданный промежуток времени. Исследованиями в указанной области занимается гидрометеорология — наука о гидросфере и атмосфере Земли.
Составление гидрометеорологических прогнозов должно осуществляться с максимально возможной точностью и оперативностью. Для точного прогнозирования необходимо учитывать целую совокупность факторов, которые выражены во множестве гидрометеорологических параметров, таких как температура воздуха, давление, влажность, скорость и направление ветра и т.п. Для измерения этих параметров используются специальные датчики. Параметры, измеряемые датчиками, проходят необходимую обработку и затем отправляются в центр сбора данных. Обычно такая обработка измеренных параметров заключается в кодировании измеренных параметров в соответствии с национальными и международными гидрометеорологическими стандартами в виде специальных телеграмм. На сегодняшний день для автоматического сбора информации с датчиков, для автоматической или автоматизированной обработки этой информации и для передачи обработанной информации в центр сбора данных часто используются специализированные вычислительные устройства — микропроцессорные терминалы.
При разработке программного обеспечения для микропроцессорных терминалов, предназначенных для работы в составе систем сбора и обработки гидрометеорологической информации, следует учитывать специфику предметной области и ресурсов аппаратного обеспечения. В частности, специфика предметной области заключается в необходимости преобразования данных в специальные метеорологические форматы для их передачи в центр сбора данных, а также в работе с внешними устройствами (датчиками). Особенности аппаратного обеспечения состоят в ограниченном количестве ресурсов микропроцессорного терминала по сравнению, например, с
современными персональными компьютерами. В отличие от современных персональных компьютеров, микропроцессорные терминалы обычно имеют в своем составе несколько стандартных интерфейсов для подключения датчиков: RS232, RS485 и др.
В связи с этим актуальной задачей является разработка программного обеспечения, которое позволило бы автоматизировать процесс обработки и передачи метеорологических данных с учетом вышеописанных особенностей микропроцессорных терминалов. Также к разрабатываемому программному обеспечению предъявляются требования экономии ресурсов микропроцессорного терминала, масштабируемости и устойчивости к сбоям и ошибкам.
Целью диссертационной работы является разработка программного обеспечения микропроцессорного терминала ВИП-МК для работы в составе системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Для достижения цели диссертационной работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучение аппаратных средств и системного программного обеспечения микропроцессорного терминала ВИП-МК.
2. Изучение специфики предметной области.
3. Анализ возможных подходов к архитектуре программного обеспечения.
4. Построение архитектуры программного обеспечения.
5. Определение пропускной способности модуля межпроцессного взаимодействия.
6. Реализация модулей пользовательского интерфейса, обработки данных, управления БД.
Объектом исследования является микропроцессорный терминал ВИП-МК, используемый для работы в составе системы сбора и обработки гидрометеорологической информации. Предметом исследования являются архитектура и алгоритмы программного обеспечения для реализации необходимых функций микропроцессорного терминала, работающего в составе системы сбора и обработки гидрометеорологической информации.
Научная новизна заключается в разработанных в процессе исследования алгоритмах и программных модулях, позволяющих решать поставленные перед аппаратно-программным комплексом задачи.
Практическая значимость результатов магистерской диссертации заключается в применении результатов работы для автоматизации сбора и обработки гидрометеорологической информации.
В рамках данной магистерской диссертации были исследованы вопросы,
связанные с разработкой ПО для микропроцессорного терминала ВИП-МК,
который используется для работы в составе системы сбора и обработки
гидрометеорологической информации.
В данной работе приведено описание основных стандартов кодирования
гидрометеорологической информации. Был рассмотрен стандарт КН-01 SYNOP,
являющийся национальным аналогом международного стандарта FM 12-IX
SYNOP. В соответствии с требованиями кодирование гидрометеорологических
данных ведется по описанным стандартам.
Для реализации данного ПО были рассмотрены два подхода к
построению архитектуры ПО: монолитный и модульный. По результатам
проведенного анализа данных подходов было установлено, что наиболее
подходящим решением является модульная архитектура. При построении
архитектуры учитывались особенности аппаратного обеспечения (ограниченные
ресурсы микропроцессорного терминала), а также особенности работы с
внешними устройствами. В работе приведено описание основных программных
модулей, а именно: модуля межпроцессного взаимодействия, модуля
пользовательского интерфейса, модуля управления базой данных, модуля
обработки данных. Помимо принципов объектно-ориентированного
программирования были внедрены основные принципы парадигмы событийноориентированного программирования.
Помимо разработки программных модулей было проведено измерение
пропускной способности модуля межпроцессного взаимодействия. В результате
анализа полученных результатов было установлено, что пропускной
способности данного модуля достаточно, чтобы осуществлять передачу данных
в ЦСД, а также между модулями.
В ходе разработки ПО и проектирования архитектуры было установлено,
что модульный подход является наиболее подходящим выбором, так как каждый
модуль — это независимая программа. Данное свойство ПО позволяет9
связанные с разработкой ПО для микропроцессорного терминала ВИП-МК,
который используется для работы в составе системы сбора и обработки
гидрометеорологической информации.
В данной работе приведено описание основных стандартов кодирования
гидрометеорологической информации. Был рассмотрен стандарт КН-01 SYNOP,
являющийся национальным аналогом международного стандарта FM 12-IX
SYNOP. В соответствии с требованиями кодирование гидрометеорологических
данных ведется по описанным стандартам.
Для реализации данного ПО были рассмотрены два подхода к
построению архитектуры ПО: монолитный и модульный. По результатам
проведенного анализа данных подходов было установлено, что наиболее
подходящим решением является модульная архитектура. При построении
архитектуры учитывались особенности аппаратного обеспечения (ограниченные
ресурсы микропроцессорного терминала), а также особенности работы с
внешними устройствами. В работе приведено описание основных программных
модулей, а именно: модуля межпроцессного взаимодействия, модуля
пользовательского интерфейса, модуля управления базой данных, модуля
обработки данных. Помимо принципов объектно-ориентированного
программирования были внедрены основные принципы парадигмы событийноориентированного программирования.
Помимо разработки программных модулей было проведено измерение
пропускной способности модуля межпроцессного взаимодействия. В результате
анализа полученных результатов было установлено, что пропускной
способности данного модуля достаточно, чтобы осуществлять передачу данных
в ЦСД, а также между модулями.
В ходе разработки ПО и проектирования архитектуры было установлено,
что модульный подход является наиболее подходящим выбором, так как каждый
модуль — это независимая программа. Данное свойство ПО позволяет9