CC BY
37
Информационные комплексы и системы
Доломатов М.Ю. Карабел ьская И.В.
Dolomatov M. Yu. Karabelskaya I. V.
кандидат технических наук, аспирант кафедры «Физика»
доктор химических наук, профес- доцент кафедры «Информатика и сор кафедры «Физика» ФГБОУ ИКТ» ФГБОУ ВПО «Уфимский го-ВПО «Уфимский государствен- сударственный университет эконо-ный университет экономики и мики и сервиса», Россия, г. Уфа сервиса», заведующий научноисследовательской лабораторией «Физика электронных процессов и наноматериалов», Россия, г. Уфа
Ковалева Э.А. Kovaleva E.A
кандидат химических наук доцент кафедры «Математика» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Россия, г. Уфа
УДК 004.65:543.42
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИС ПО СВОЙСТВАМ И ЭЛЕКТРОННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ СЛОЖНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ
ОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В статье рассматривается проектирование ИС (информационных систем) по свойствам и электронным характеристикам сложных многокомпонентных органических систем, определены объекты данной ИС, проведен анализ предшествующих работ по данному исследованию многокомпонентных систем с хаосом химического состава: по разработанным базам данных по электронным спектрам углеводородных систем и биологических жидкостей, по ПО (программному обеспечению); приведены блок-схемы ИС по определению физико-химических свойств углеводородных систем по зависимостям цвет - свойство, по исследованию свойств нефтей и нефтяных остатков, дается краткое описание полей БД (базы данных) по биологическим жидкостям. В данной статье определены цель, задачи исследования, научная и практическая новизна предполагаемого проекта.
Ключевые слова: информационные системы, БД (базы данных), БД по спектрам биологических жидкостей, БД по спектрам углеводородных систем, БД по исследованию ФХС нефтей и нефтяных остатков, ИС по свойствам и электронным характеристикам, сложные многокомпонентные системы.
DESIGN OF INFORMATION SYSTEMS ON THE PROPERTIES OF THE ELECTRONIC CHARACTERISTICS OF COMPLEX MULTICOMPONENT
ORGANIC SYSTEMS
The article discusses the design of IS (information systems) on the properties of the electronic characteristics of complex multicomponent organic systems, identifies objects of this IS the analysis of the previous works on the study of multicomponent systems with the chaos of the chemical composition: on the developed databases on electronic spectra of petroleum systems and biologica liquids, software (software), shows the block diagram of IS to determine physical and chemical properties of hydrocarbon systems for dependancies color-propertyto investigate the properties of oils and oil residues, gives a brief description of the database fields (databases) on biological fluids. This article defines the purpose, objectives of the research, scientific and practical novelty of the proposed project.
68
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Data processing facilities and systems
Key words: information systems, DB (database), database on spectra of biological liquids, DB on the spectra of hydrocarbon systems DB research PCP oils and oil residues, IS properties and electronic characteristics, complex multicomponent systems.
Исследование многокомпонентных систем с хаосом химического состава, которые являются стохастическими системами, состав которых распределен по закону случая, является сложной задачей физики, химии и технологии. Знания о свойствах и составе таких систем необходимы для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, технологии разработки нефтяных месторождений и добычи углеводородов. Кроме того, информация об электронной структуре и свойствах компонентов таких систем необходима в молекулярной наноэлектронике, также решении задач, связанных с изучением реакционных способностей органических молекул.
Объектами проектируемой информационной системы (ИС) являются углеводородные многокомпонентные системы, смеси биологически активных соединений, полициклические углеводороды, гетероорганические компоненты сложных молекулярных систем (рис. 1).
Недостатком существующих разработок является их ограниченность определенными системами и закономерностями, а также разрозненностью характеристик информации, которые недостаточно структурированы и систематизированы.
На рис. 2 представлена схема проектируемой ИС по свойствам и электронным характеристикам сложных многокомпонентных органических систем.
Целью представленной работы является проектирование информационной системы по свойствам и электронным характеристикам многокомпонентных органических систем, создание проекта реляционной базы данных с элементами графической, текстовой информации по спектрам и физикохимических свойств многокомпонентных систем на основе системного анализа объектов исследования.
Задачами исследования являются:
1) разработка инфологической (концептуальной) модели базы данных;
2) разработка датологической модели базы данных;
3) разработка алгоритма программы расчета свойств многокомпонентных систем с использованием базы данных (БД) и элементов интеллектуального интерфейса.
В основе системного анализа, общепринятого представления теории систем проектируемая ИС является логическим отображением физической системы - множества электронных состояний, возбуждаемых электромагнитными волнами, ультра-
фиолетовыми, видимыми и инфракрасными в областях спектра.
Системообразующими элементами этих систем являются подсистемы электронных состояний и многокомгонентных систем. Характер спектров многокомпонентных подсистем - непрерывный, а индивидуальных веществ - дискретный. На основе системного анализа разработана инфологическая модель базы данных (БД).
Характер отношения между элементами БД: один - ш многим, многие - ко многим.
Предполагается реализация БД - СУБД (система управления базами данных) в среде Exсel 2007, A^ess 2007, в среде Visual Basic. Разработан алгоритм программы, который включает в себя отдельные процедуры вычисления энергии состояний, энергии средних характеристик квазичастиц, входящих в систему, процедуры вычисления физикохимических свойств систем по корреляции, спектр - свойства, спектр - цвет [4].
Кроме того, имеются программы: блок интеллектуального интерфейса, использующего алгоритм распознавания образов в гильбертовом пространстве, состояний по метрике этого пространства.
Научной новизной предполагаемого проекта является решение задачи создания БД (базы данных) на основе общехимического подхода к сложному веществу как к системам, хаосу химического состава.
Кроме того, в существующие алгоритмы разрабатываемой программы заложены новые физические закономерности, неизвестные ранее в оптике и спектроскопии.
Практической новизной системы являются возможности расчета комплекса физико-химических свойств (ФХС) таких сложных систем, как нефть, нефтепродукты, биологические жидкости, по информации об их спектрах. Это позволяет получать сведения о важнейших для практики свойствах систем в минимальные сроки.
Определенные работы в этом направлении были проведены ранее: разработана база данных по электронным спектрам углеводородных систем [1], база данных по спектрам биологических жидкостей [2] и программа для расчета физико-химических свойств нефти и высококипящих фракций по цветовым характеристикам [3].
На рис. 3 приведена блок-схема ИС по определению физико-химических свойств углеводород-
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
69
Информационные комплексы и системы
ных систем по зависимостям цвет - свойства.
На рис. 4 приведена блок-схема ИС исследования свойств нефтей и нефтяных остатков в условиях производства.
В СУБД MicroSoft Access была создана специализированная база данных по электронным спектрам систем крови, плазмы и сыворотки человека [2]. Объекты базы данных: спектры поглощения систем крови, плазмы и сыворотки в УФ-, видимой и ближ-
ней ИК-областях электромагнитного излучения.
Отличительной особенностью данной базы было использование данных электронной феноменологической спектроскопии.
Краткое описание соответствующих полей БД приведено в таблице (см. стр. 72).
БД используют для системного анализа здорового и патологического состояния организма человека по схеме, изображенной на рис. 5 (см. стр. 71).
Рис. 1. Схема объектов проектируемой информационной системы
70
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Data processing facilities and systems
Рис.4. Блок-схема ИС исследования ФХС
нефтей и нефтяных остатков по цветовым Рис. 5. Блок-схема ИС исследования ФХС нефтей и нефтяных характеристикам остатков по цветовым характеристикам
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
71
Информационные комплексы и системы
Таблица
Краткое описание соответствующих полей БД
Наименование полей Назначение записи Примечание
Код Порядковый номер строки записи
Номер, объект Порядковый номер больного в соответствующей группе (или донора). Также дается название объекта, по которому приводятся данные Объекты: кровь, плазма и сыворотка
Дата Дата отбора анализа
X, Y и Z Координаты цвета по стандартной системе МКО (Международный комитет по освещению, 1964 год) Координаты в трехмерном цветовом пространстве; Y-светлота
ИСО Интегральная сила осциля-торов в интервале длин волн от 240 до 800 нм с шагом 20 нм Определяющий параметр поиска
X, Y и Z Координаты цветности по стандартной системе МКО Интегральные цветовые характеристики
К длина волны 180 Коэффициент поглощения при длине волны 180 нм Точки для построения спектральной кривой и данные для расчета параметров идентификации
200, ..., 1080 Коэффициенты поглощения при соответствующей длине волны
Список литературы
1. Свидетельство об официальной регистрации базы данных для ЭВМ № 2005620293. Исследование свойств и идентификации многокомпонентных органических систем в УФ-, видимой и ближней ИК-области спектра [Текст] / М.Ю. Доло-матов, Л.А. Доломатова, А.В. Маврин. - 2005.
2. Свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2008620340. Электронные спектры крови человека и ее компонентов [Текст] / Н.В. Калашченко, С.В. Дезорцев, В.И. Никуличева. -Заяв. 09.07.2008. - Зарегистр. 09.09.2008. - БИ № 10.
3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Расчет физикохимических свойств углеводородных систем по зависимостям спектр - свойства и цвет - свойства [Текст] / М.Ю. Доломатов, ГУ. Ярмухаметова, Л.А. Доломатова, Р.Р. Гареев. - Заяв. № 2008614324. - Зарегистр. 10.09.2008.
4. Доломатов М.Ю. Фрагменты теории реального вещества: от углеводородных систем к галактикам [Текст] / М.Ю. Доломатов. - М.: Химия, 2005. - 208 с.
References
1. Svidetel'stvo ob oficial'noj registracii bazy dannyh dlja JeVM №2005620293. Issledovanie svojstv i identifikacii mnogokomponentnyh organicheskih sistem v UF-, vidimoj i blizhnej IK-oblasti spektra [Tekst] / M.Yu. Dolomatov, L.A. Dolomatova, A.V. Mavrin. - 2005.
2. Svidetel'stvo ob oficial'noj registracii bazy dannyh № 2008620340. Elektronnye spektry krovi cheloveka i ee komponentov [Tekst] / N.V. Kalashchenko, S.V. Dezorcev, V.I. Nikulicheva. - Zajav. 09.07.2008. -Zaregistr. 09.09.2008. - BI № 10.
3. Svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlja JeVM. Raschet fiziko-himicheskih svojstv uglevodorodnyh sistem po zavisimostjam spektr-svojstva i cvet-svojstva [Tekst] / M.Yu. Dolomatov, G.U. Jarmuhametova, L.A. Dolomatova, R.R. Gareev. -Zajav. № 2008614324. - Zaregistr. 10.09.2008.
4. Dolomatov M.Yu. Fragmenty teorii real'nogo veshhestva: ot uglevodorodnyh sistem k galaktikam [Tekst] / M.Yu. Dolomatov. - M.: Himija, 2005. - 208 s.
72
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
