CC BY
13
Л.П. Волкова, В.Н. Костин, Д.В. Калитин, П.Ю. Панкрушин
КОНЦЕПЦИЯ СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ САПР СТРУГОВЫХ АГРЕГАТОВ И УСТАНОВОК
Рассмотрены изменения в концепциях баз данных для автоматизированного проектирования струговых агрегатов и установок. При объединении процессов проектирования этих двух горных машин в одной автоматизированной системе рассмотрен вопрос о вариантах структуры информационной среды, содержащей параметры, как струговых агрегатов, так и струговых установок. Для возможного использования двух баз данных в рамках одной САПР предлагается создание интегрированной системы с использованием шлюзования баз данных.
Ключевые слова: автоматизированная система, база данных, информационная система, струговые агрегаты, струговые установки, проектирование, шлюз.
В настоящее время остается актуальной задачей добыча угля без постоянного присутствия человека, что в свою очередь связано с необходимостью совершенствования очистных комплексов, автоматизацией технологических операций в забое. И в этой связи особенно перспективной является фронтальная поточная технология выемки угля с применением угледобывающих струговых агрегатов [1]. Несмотря на то, что при такой технологии может достигаться полная механизация основных и вспомогательных процессов, совмещение их во времени и по длине очистного забоя, применение агрегата не всегда возможно при малой мощности пласта. В этом случае целесообразно применение струговых установок с механизированной крепью, которая обеспечивает подачу исполнительного органа на забой.
Для проектирования струговых установок (СУ) была разработана система автоматизированного проектирования (САПР) на основе отраслевых стандартов [2]. Создание САПР СУ позволило проводить параметрический синтез СУ для оптимизации параметров ее работы в конкретных горно-геологических условиях. В последующее время для САПР СУ разрабатывались
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 60-65. © 2017. Л.П. Волкова, В.Н. Костин, Д.В. Калитин, П.Ю. Панкрушин.
новые версии, которые касались как содержательной стороны — прикладных модулей, так и системной стороны — изменения интерфейса между прикладными модулями и базой данных. В представленной работе рассматривается вопрос изменения концепции базы данных для различных версий САПР СУ.
При реализации базы данных (БД) для 1-ой версии была выбрана реляционная СУБД «Access». Передача параметров между БД и прикладными модулями осуществляется системной программой ZAPYSK. Программа ZAPYSK осуществляет запуск прикладных модулей в порядке, заданном пользователем, передавая им входные параметры через запросы из БД и возвращая выходные параметры модулей в БД.
В дальнейшем эта система была дополнена новыми функциями и разработана вторая версия САПР СУ. При проектировании новой версии САПР СУ были изменены схема и механизм передачи данных между прикладными модулями и базой данных. Для снятия ограничений и защиты кода компонентов пользовательского интерфейса при возможной замене СУБД была уменьшена связанность программных компонентов. Все программные компоненты были сгруппированы по уровням, причем каждый уровень приложения отвечает за определенный функционал приложения.
Архитектура интерфейса между прикладными модулями и БД в разработке второй версии САПР СУ приведена в [3]. Она представлена тремя уровнями:
«Уровень хранения данных» представляет собой СУБД, которая хранит информацию об узлах СУ и параметрах этих узлов. Основное изменение, сделанное на этом уровне — это смена файл-серверной СУБД «Access» на клиент-серверную СУБД Microsoft SQL Server 2005 Express.
«Уровень доступа к данными» инкапсулирует способ хранения и доступа к информации. Аналогии этому уровню в старой системе нет.
«Уровень клиента» — это часть приложения, основными задачами которой являются отображение данных пользователю и запуск прикладных модулей для расчета значений параметров узлов струговой установки. Эти задачи реализуются в головной программе, которая предоставляет пользовательский интерфейс для взаимодействия.
В новой версии для взаимодействия головной программы с прикладными модулями разработаны расчетный процессор и загрузчик прикладных модулей. В старой версии, за эти задачи от-
вечала системная программа ZAPYSK. Различие взаимодействия прикладных модулей с БД в 2-х версиях заключается в том, что в первой версии при решении задачи использовался структурный подход в программировании, а во второй — объектно-ориентированный. В этой связи были изменены коды прикладных модулей с добавлением описания соответствующего интерфейса. После переработки кода, прикладной модуль стал динамически подключаемой библиотекой (.dll) [3]. Приложение реализовано в среде Microsoft .NET Framework SP1. Кроме того, было отмечено, что каждый алгоритм имеет свои плюсы и минусы, и поэтому только серия расчетов с использованием указанных версий САПР СУ поможет определить, какая версия наиболее эффективна.
Цель объединения процессов проектирования струговых установок и струговых агрегатов в одной САПР заключается в том, чтобы проектировщик мог проводить сравнительный анализ возможностей этих двух типов горных машин в граничных горно-геологических условиях. Для выбора оптимального варианта работы, в котором может быть реализован наиболее эффективный из них, в этом случае достаточно сравнить варианты по величине теоретической производительности на уровне эскизного проекта.
При реализации САПР СУ и СА на первом этапе было решено использовать одну базу данных (БД) как для параметров СУ, так и для параметров СА [5]. Это решение мотивировалось более быстрым и простым способом реализации задачи. Однако, общее количество параметров, используемых при проектировании СУ, составляет более 300, Общее количество параметров СА при реализации модулей расчета всех узлов агрегата может оказаться еще больше. Поэтому проектирование СУ или СА с единой БД приведет к увеличению времени решения задачи. Несмотря на наличие в концептуальных моделях данных некоторых одинаковых узлов [5], эти две горные машины имеют значительные различия. Это может привести к осложнениям при поиске данных для СУ или СА.
Решением этой проблемы может заключаться в создании для САПР СА и СУ новой структуры, включающей две самостоятельные БД, одну для параметров СУ, а другую — для параметров СА, Такой подход, по нашему мнению, позволит уменьшить время поиска параметров как при решении задачи для СУ, так и для СА. Кроме того, наличие отдельных БД позволит упростить создание новых функциональных программных модулей, как для проектирования СУ, так и для проектирования СА.
В то же время не должно быть усложнения в обращении к БД при вызове параметров со стороны приложения. Такой вопрос можно решить, если эти две БД объединить в одну информационную систему (ИС), другими словами, произвести интеграцию баз данных.
Одним из направлений решения такой проблемы является конструирование программной инфраструктуры с объединением разнородных баз данных. Такой подход может быть реализован созданием шлюзов, работающих с разными БД и позволяющих интегрировать разные БД в единую информационную систему. При использовании шлюзов пользователь может обращаться к любым базам данных, доступным в рамках одной ИС. При этом для него информация о том, где находятся базы данных и в каком формате данные, остается прозрачной [4].
В нашем случае — интеграция баз данных для САПР СА и СУ — решено использовать шлюзование с помощью функции простого стандартного обращения к базам данных (на уровне доступа к данным) для передачи параметров, а затем записи результирующих параметров либо в БД СУ, либо в БД СА. Пользователь интегрированной информационной системы САПР СА и СУ, формирует свой запрос на верхнем уровне клиента, в соответствии с решаемой задачей, при помощи интерфейса, который тоже может усложняться при развитии системы проектирования и в соответствии с расширением поля решаемых задач. Таким образом, пользователь формирует запрос, указывая параметры без указания базы данных, где они находятся, т.е. должен использовать обращение к ИС для получения параметров либо из БД СУ, либо из БД СА.
Итак, функция шлюза должна заключаться в следующем:
• принять запрос на вызов параметров;
• определить базу данных, где находятся параметры;
• составить запрос к соответствующей БД;
• передать параметры в САПР для выполнения расчетов в соответствии с решаемой задачей;
• передать результаты расчетов в соответствующую БД.
На рисунке представлена архитектура шлюзования баз данных в САПР для проектирования СУ и СА.
Реализация интеграции баз данных осуществляется на основе стандарта ODBC (Open Database Connectivity) [4], являющегося программным интерфейсом API (Application Programming Interface) доступа к базам данных. ODBC позволяет программам, работающим в среде Windows, взаимодействовать (посредством
Архитектура шлюзования в САПР СА и СУ
операторов языка SQL) с различными СУБД. ODBC-драйверы обрабатывают вызовы функций, передают операторы SQL СУБД и возвращают результаты в приложение.
Интерфейс ODBC универсален и отделяет чисто прикладную, содержательную сторону приложений (электронные таблицы, статистический анализ, деловая графика) от собственно обработки и обмена данными с СУБД. Основная цель ODBC — сделать взаимодействие приложения и СУБД прозрачным, не зависящим от особенностей используемой СУБД.
Блок управления обрабатывает запрос пользователя и определяет базу данных, содержащую те или иные запрашиваемые данные, и вызывает соответствующие драйверы.
Разделение параметров струговой установки и стругового агрегата на две базы данных, с одной стороны, а с другой стороны, интеграция этих БД в одну информационную систему с помощью шлюзования, по нашему мнению, приведет к созданию оптимального варианта работы САПР при проектировании двух горных машин — стругового агрегата и струговой установки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Волкова Л. П., Костин В. Н., Панкрушин П. Ю. Моделирование режимов работы струговых агрегатов и установок в САПР // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2015. — № 1. — C. 251—257.
2. Волкова Л.П., Разумов М.В., Костин В.Н. Создание САПР струговых установок на базе отраслевых методик, теоретических и экспериментальных исследований // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2001. — № 12.
3. Волкова Л. П., Костин В. Н., Медноногов А. И., Панкрушин П. Ю. Автоматизация проектирования струговых установок // Информационная математика. — 2009. — № 1 (7).
4. Шлюзы как средство интеграции баз данных: http://www.osp.ru/ os/1999/02/179696/
5. Волкова Л.П., Костин В.Н., Панкрушин П.Ю. Концептуальная модель базы данных САПР струговых агрегатов и установок // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 5. ti^
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Волкова Людмила Петровна1 — кандидат технических наук, доцент, e-mail: Volkova_LP@mail.ru,
Костин Виталий Николаевич1 — кандидат технических наук, доцент, e-mail: iitem1@yandex.ru,
Калитин Денис Владимирович1 — кандидат технических наук, доцент, Панкрушин Петр Юрьевич1 — преподаватель, 1 НИТУ «МИСиС».
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 1, pp. 60-65. L.P. Volkova, V.N. Kostin, D.V. Kalitin, P.Yu. Pankrushin THE CONCEPT OF DATABASE STRUCTURE FOR CAD PLOW AGGREGATES AND INSTALLATIONS
This article discusses changes to database concepts for computer-aided design plow units and installations. At association these two mining machines designing processes in a single automated system addressed the issue of variants of the information environment structure containing parameters such as plough aggregates and plough installations. For the possible use of two databases within a single CAD proposes the creation of an integrated system with sluicing databases.
Key word: automated system, database, information system, plough aggregates, plough installations, design, sluice.
AUTHORS
Volkova L.P.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: Volkova_LP@mail.ru,
Kostin V.N.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: iitem1@yandex.ru,
Kalitin D.V.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Pankrushin P.Yu.1, Lecturer,
1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia. REFERENCES
1. Volkova L. P., Kostin V. N., Pankrushin P. Yu. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2015, no 1, pp. 251—257.
2. Volkova L. P., Razumov M. V., Kostin V. N. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2001, no 12.
3. Volkova L. P., Kostin V. N., Mednonogov A. I., Pankrushin P. Yu. Informatsionnaya matematika. 2009, no 1 (7).
4. Shlyuzy kak sredstvo integratsii baz dannykh, available at: http://www.osp.ru/os/ 1999/02/179696/
5. Volkova L. P., Kostin V. N., Pankrushin P. Yu. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2016, no 5.
UDC 822.3. 338.3
