Содержание

ВВЕДЕНИЕ ______________________________________________________ 5

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ______________________ 12

1.1. Общие сведения о Хакасском центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ______________________________ 13

1.2. Функционирование отдела агрометеорологических наблюдений 17

1.3. Требования к создаваемому программному средству___________ 19

Выводы ____________________________________________________ 20

2. АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ________________ 27

2.1. Функциональная структура приложения _____________________ 28

2.2. Модель данных архива агрометеорологических телеграмм _____30

2.3. Описание сетевого взаимодействия частей системы ___________ 34

Выводы ____________________________________________________ 37

3. РЕАЛИЗАЦИЯ КЛИЕНТСКОГО ПРИЛОЖЕНИЯ ___________________ 45

3.1. Платформа, среда разработки и технологии программирования __ 45

3.2. Реализация основных модулей клиентского приложения _______ 48

3.3. Разработка пользовательского интерфейса ___________________ 52

Выводы ____________________________________________________ 54

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ___________________________________________________ 60

БИБЛИОГРАФИЯ _________________________________________________ 62

ГЛОССАРИЙ _____________________________________________________ 65

СПИСОК АББРЕВИАТУР __________________________________________ 68

ПРИЛОЖЕНИЯ ___________________________________________________ 69

П.1. Техническое задание_______________________________________ 69

П.2. Руководство пользователя __________________________________ 73

П.3. Документированный листинг программы _____________________ 80

П.4. Описание демонстрационного ролика ________________________97

П.5. Материалы внедрения программы __________________________ 98

Введение

В структуре экономики республики Хакасия сельскому хозяйству отводится значительное место. В этой отрасли занято около 9% работающего населения. К примеру, в 1999 году объем производства продукции сельского хозяйства составил 2180,9 млн. руб. Главными подразделами отрасли являются животноводство и растениеводство. Площадь сельскохозяйственных угодий составляет 1692 тыс. гектаров [1].

Сельское хозяйство особенно чувствительно к изменениям погоды. Формирование урожая и его сбор зависят в значительной степени от метеорологических факторов. Колебания урожая под влиянием погоды достигают и даже превышают 30%. К примеру, в весенне-летний период 1999г. засуха захватила Аскизский, Алтайский, Бейский, Боградский, Усть-Абаканский, Орджоникидзевский, Таштыпский, Ширинский районы. Погибли посевы: яровой сев – 44,3%, зерновые – 53,2% [2].

Потери урожая из-за засушливых условий, излишнего увлажнения, града, заморозков и других явлений могут быть существенно снижены при наличии прогнозов погоды и правильном их учете путем изменения режима орошения, выбора оптимального времени посева или уборки, своевременной обработки пестицидами и т.д. Деятельность аграрного сектора немыслима без использования информации о состоянии погоды, запасов влаги в почве, сельскохозяйственных культур [3].

Обеспечением сельского хозяйства и смежных с ним других отраслей народного хозяйства, органов власти и управления республики агрометеорологической и метеорологической информацией и прогнозами занимается Хакасский Республиканский Центр по Гидрометеорологии и Мониторингу Окружающей Среды, сокращенно Хакасский ЦГМС.

Формированием агрометеорологической продукции занимается отдел Агрометеорологических наблюдений, входящий в состав Центра, на основе информации, полученной из сети метеорологических станций и постов, расположенных на всей территории республики.

Кроме метеорологических станций существует гораздо более многочисленная сеть метеорологических постов, на которых производятся специализированные наблюдения для лучшей оценки распределения некоторых специальных величин.

Станции и посты метеорологической сети производят одновременные (синхронные) наблюдения в 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 ч. по единому - гринвичскому времени (времени нулевого пояса). Результаты наблюдений с трехчасовой дискретизацией немедленно передаются по телефону, телеграфу или по радио в региональные центры по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, где по ним составляются синоптические карты и другие материалы, использующиеся для предсказания погоды. Эти данные пересылаются также в вышестоящую организацию Гидрометцентра России.

Получаемые со станций и постов агрометеорологические данные представлены в виде телеграмм в коде КН-211 [4] и подвергаются шифровке и расшифровке для уменьшения нагрузки на используемые информационные каналы. На основании расшифрованных данных заполняются специализированные таблицы, в которых информация сгруппирована функционально. При необходимости данные извлекаются из архива и используются в качестве исходных параметров для расчета прогнозов, построения графиков и сравнительных таблиц. Все эти операции производятся исключительно «вручную», что существенно снижает производительность труда, качество выпускаемой информационной продукции и увеличивает сроки ее получения.

В дипломной работе исследована возможность информатизации отдела агрометеорологических наблюдений Хакасского ЦГМС и разработано программное средство, позволяющее расшифровывать телеграммы в формате кода КН-21, структурировано хранить полученные данные и быстро предоставлять к ним доступ, что позволит решить перечисленные проблемы.

Актуальность работы описывается следующими факторами:

1. Потенциальные возможности агропромышленного комплекса республики Хакасия использованы не полностью [5], поэтому важно повышать ее экономическую привлекательность для инвестиций, иметь возможность эффективно планировать экономическую отдачу от вложенных средств.

2. Среднегодовой рост сельскохозяйственного производства в 1999-2001 г.г. в России составил 6,2% [6], и, как следствие, увеличилась потребность в качественной агрометеорологической информации.

3. В последние годы, в связи с общими тенденциями изменения климата, отмечается потепление почти на всей территории России. При этом наблюдается уменьшение количества осадков, особенно существенное в теплые сезоны. Наиболее четко этот тренд прослеживается в азиатском секторе России, где повышается опасность засух и пожаров в лесных массивах [7]. Это заставляет изменять расчетные методы прогнозирования агрометеорологических показателей и повышает роль агрометеорологических прогнозов в предупреждении экономических потерь от опасных явлений.

4. Кроме того, за последнее десятилетие в российском сельском хозяйстве стало меньше техники, меньше применяются удобрения — это приводит к росту зависимости урожая от погоды [8].

5. Информатизация подразделений Хакасского ЦГМС, предприятий и учреждений, которым приходится предоставлять информацию, вынуждает искать пути автоматизации рутинных процессов обработки и передачи информации. В последнее время отсутствие электронной версии агрометеорологических данных осложняет информационное взаимодействие Центра с другими предприятиями и его подразделений между собой.

Целью работы является разработка и внедрение программного обеспечения, позволяющего автоматизировать труд работников Агрономического отдела Хакасского ЦГМС, занятых обработкой агрономических телеграмм, путем выполнения функций по расшифровке, хранению и обработке данных.

Поставлены и решены следующие задачи:

1. проанализированы потоки агрометеорологической информации в Хакасском ЦГМС;

2. построены информационные модели создаваемого программного обеспечения;

3. разработаны структуры базы данных;

4. выбраны технологии реализации проекта;

5. реализована клиентская часть системы;

6. проведено тестирование и отладка ПС;

7. разработана сопроводительная документация к проекту.

Объектом исследования работы является процесс обработки данных агрометеорологических телеграмм в отделе агрометеорологических наблюдений Хакасского ЦГМС, а предметом исследования работы – создание программного средства, позволяющего автоматизировать описанный процесс.

Использованные методы исследования работы включают в себя:

1. сбор и анализ требований к разрабатываемому программному средству путем проведения консультаций с экспертами;

2. анализ существующих методов проектирования информационных систем;

3. методологию функционального моделирования IDEF0 для исследования предметной области и описания структуры разрабатываемого приложения. Методология IDEF0 принята в качестве стандарта: в США – Федеральный стандарт обработки информации IDEF0 (1993) [9]; в России – Государственный стандарт Р50.1.028-2001 (2001);

4. методологию IDEF1X, которая реализует средства инфологического проектирования баз данных [10]. В IDEF1X имеется ясный графический язык для описания объектов и отношений в приложениях, так называемый язык диаграмм "сущность-связь" (ERD);

5. реляционный подход к построению инфологической модели;

6. технологию визуальной разработки приложений;

Гипотеза исследования заключается в том, что внедрение создаваемого программного обеспечения в эксплуатацию увеличит производительность труда сотрудников агрометеорологических наблюдений Хакасского ЦГМС, повысит точность и оперативность агрометеорологических прогнозов и оценок условий вегетации сельскохозяйственных культур.

Новизна работы заключается во внедрении современных технологий обработки и хранения данных в существующие информационные процессы без значительного функционального изменения, что должно сказаться на легкости внедрения программного средства в эксплуатацию.

С точки зрения практической значимости проекта можно отметить, что разрабатываемое программное обеспечение позволит автоматизировать работу отдела Агрометеорологических наблюдений Хакасского ЦГМС. Также оно может быть использовано для нужд обработки и хранения сведений в рамках любых пунктов агрометеорологических наблюдений и обработки данных на территории России, работающих по стандарту телеграмм КН-21: метеостанции, агрометеорологические посты, центры по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, региональные управления Гидрометцентра России. Кроме того, данная разработка может использоваться в образовательных и научных целях в НИИ, институтах, техникумах и других учреждениях, деятельность которых связана с агрономией и агрометеорологией.

На обсуждение и защиту выносятся:

1. актуальность и целесообразность создания программного средства, его способность поднять эффективность работ по расшифровке агрометеорологических телеграмм;

2. функциональная модель программы;

3. алгоритм расшифровки телеграмм в коде КН-21;

4. интерфейс программы;

5. описание перспектив развития системы.

Реализация результатов работы.

Данная работа находится в стадии тестирования и опытной эксплуатации в Государственном Учреждении «Хакасский ЦГМС».

Апробация работы.

Материалы выпускной работы докладывались и обсуждались с начальником и сотрудниками отдела агрометеорологических наблюдений, руководством Хакасского ЦГМС. В ходе ежемесячного семинара работников Хакасского ЦГМС в декабре 2001 г. было принято решение о реализации данной разработки. С пятнадцатого мая 2002г. программа запущена в опытную эксплуатацию.

Состав дипломной работы.

Дипломная работа состоит из реферата, введения, трех разделов, заключения, списка литературы, включающего 30 наименований и пяти приложений. Общий объём работы – 100 страниц, основной текст занимает 62 страницы, рисунки – 17 страниц, список литературы – три страницы, приложения – 38 страниц.

Во введении поставлена задача исследования, описана актуальность темы дипломной работы, цели и задачи работы, предмет и методы исследования, апробация работы, гипотеза, практическая ценность, научная новизна работы.

В первом разделе проведено исследование предметной области. Изучены информационные потоки в Хакасском ЦГМС, описано место разработанного проекта в системе общего информационного взаимодействия предприятия и состав выполняемых программной функций.

Во втором разделе приведены результаты проектирования программного обеспечения, приводятся функциональная и информационно-логическая модели, выбрана технология сетевого взаимодействия клиентской и серверной части проекта.

В третьем разделе описываются этапы реализации клиентской части проекта: обоснование выбора методов и средств разработки приложения, а также программной и аппаратной платформы его функционирования. Описаны основные алгоритмы и пользовательский интерфейс программы.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты, полученные в дипломной работе, определены предложения по расширению функциональности и клиентского приложения АРМа агрометеоролога.

В приложениях представлены: техническое задание проекта, руководство пользователя клиентского приложения АРМа агрометеоролога, документированный листинг программы, описание демонстрационного ролика и материалы внедрения программы.

Список литературы

1. Экономика республики Хакасия. Сельское хозяйство. [http://www.khakasia.ru/gallery/gallery.jsp?id=415&l=r&pg=1].

2. МЧС РОССИИ, Агентство по мониторингу и прогнозированию ЧС (ВНИИ ГОЧС). «Сводно-аналитическай прогноз чрезвычайных ситуаций на территории Российской Федерации на 2002 год».

3. Я.М. Бодягин. «Программа сохранения и повышения плодородия земельных ресурсов, как одно из основных направлений восстановления сельского хозяйства Республики Хакасия». [http://agrostation.narod.ru/], 2002.

4. Нормативно-производственное издание. «Код для составления декадных и ежедневных агрометеорологических телеграмм КН-21»/Под ред. Л В. Ковель – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1988.

5. Сельское хозяйство республики. [http://www.khakasia.ru], 2002.

6. Журнал "Русский фокус" №37, 24 декабря-30 января 2002.

7. Глобальное потепление: Доклад Гринпис / Под ред. Дж. Леггета. Перевод с англ. -М.: МГУ, 1993. -272 с.

8. Петухи поют первыми, или хорошие вести с полей. Дмитрий Булгаков [http://www.agroforum.ru/], 2001.

9. INTEGRATION DEFINITION FOR FUNCTION MODELING (IDEF0). Draft Federal Information Processing Standards Publication 183, 1993, December 2 [http://www.idef.com/download/idef1x.pdf].

10. INTEGRATION DEFINITION FOR INFORMATION MODELING (IDEF1X). Draft Federal Information Processing Standards Publication 184, 1993, December 21 [http://www.idef.com/download/idef1x.pdf].

11. А.Г. КУРЬЯН, П.С. СЕРЕНКОВ, К.Т.Н. Использование IDEF0 для описания и классификации процессов в рамках системы качества МС ИСО семейства 9000 версии 2000. – Минск: [www.orientsoft.ru], 2001.

12. Методика обследования предметной области [http://www.mista.ru/ index.php]

13. ПОСТАНОВЛЕНИЕ 14.02.2001 № 3/1 "О деятельности Росгидромета в 2000 году и задачах на 2001 год"

14. Бабаян Б.А., Пентковский В.М. Языковая модель системной поддержки модульного программирования. -М., 1985 (Препр. ИТМ и ВТ АН СССР; No 7).

15. Дэвид А. Марка и Клемент МакГоуэн «Методология структурного анализа и проектирования SADT”. [http://www.interface.ru]

16. Разработка инфологической модели и создание структуры реляционной базы данных [http://www.stu.ru/inform/praktika/Pweb4/40.php], 2000.

17. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем А.М. Вендров, "Argussoft Co" [http://www.infocity.kiev.ua/], 2001.

18. Введение в базы данных. (c) Зеленков Ю.А. //Центр Интернет ЯрГУ, 1997 г.

19. Геннадий Верников. Cтатья «Основы методологии IDEF1X». [http://www.interface.ru/], 2001.

20. Серверы корпоративных баз данных. В.З. Шнитман, С.Д. Кузнецов, информационно-аналитические материалы [http://insa.arminco.com/Programming/ Documentation/Corporate_DBs_servers/cit.php], 2000.

21. Сергей Маклаков. Переход к технологии клиент-сервер с помощью CASE-средств Computer Associates. [www.interface.ru], 2000.

22. Алексей Федоров, Наталия Елманова. Введение в базы данных. Журнал «Компьютер пресс», 2000 - №4.

23. Вон Халл Б. Настольная книга разработчика реляционных баз данных. - Addison-Wesley Publishing Company, 1989.

24. Базы данных: достижения и перспективы на пороге 21-го столетия /Под ред. А. Зильбершатца, М. Стоунбрейкера и Д. Ульмана //Системы управления базами данных. – 1996. - № 3.

25. Стив Тейксейра, Ксавье Пачеко. Borland Delphi 4. Руководство разработчика:. Пер. с англ. – К.; М.; СПб.: Издательский дом «Вильямс», 1999. – 912с.: ил. – Парал. тит. англ., уч. пос.

26. Сергей Трепалин, УКЦ Interface Ltd. КомпьютерПресс #1 2001 Профессиональная разработка приложений с помощью Delphi 5.

27. Особенности работы с Microsoft SQL Server в Delphi 5 (Часть 1) Анатолий Тенцер/"КомпьютерПресс", №6-2001.

28. Сергей Трепалин, УКЦ Interface Ltd. КомпьютерПресс #3 2001 Профессиональная разработка приложений с помощью Delphi 5.

29. Мамаев Е., Вишневский А. М22 Microsoft SQL Server 7 для профессионалов – СПб: Издательство «Питер», 2000. – 896с.

30. Сергей Трепалин, УКЦ Interface Ltd. КомпьютерПресс #2 2001 Профессиональная разработка приложений с помощью Delphi 5.

Примечания:

Примечаний нет.