CC BY
108
УДК 528.5: 528.48
В.С. Хорошилов, Т.В. Жежко
СГГ А, Новосибирск
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛИ РЕЛЯЦИОННОЙ БАЗЫ ДАННЫХ В СТРУКТУРЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ МОНТАЖЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ»
Важнейшей задачей проектирования геодезических работ при монтаже технологического оборудования является оптимальный выбор методов и средств измерений. Одним из путей совершенствования технологии проектирования является возможность систематизации достигнутого уровня научного и практического знаний, и хранения накопленных знаний в виде электронных баз данных.
Информационные системы являются многопользовательскими системами по своему определению, а это свойство само по себе требует наличия баз данных, с которыми могут работать пользователи. Прикладные программы также зависят от базы данных. Вывод очевиден сам по себе -надлежащий проект базы данных, который может объединить и поддерживать прикладные программы, является необходимым условием реализации информационной системой предусмотренных функциональных возможностей. Вполне естественно, что проект базы данных необходимо начинать с анализа предметной области и выявления требований к ней отдельных пользователей.
Важнейшей задачей проектирования геодезических работ при монтаже технологического оборудования крупных установок и промышленных комплексов является оптимальный выбор методов и средств измерений. При этом задачи геодезических измерений чрезвычайно разнообразны как по точности, так и методическим особенностям. Для их решения необходимы специальные меры строительного и технологического характера, которые следует предусмотреть на стадии проектирования сооружения. Поэтому дальнейшее совершенствование технологии проектирования геодезических работ должно базироваться на основе систематизации достигнутого уровня научного и практического знаний, и хранения накопленных знаний в виде электронных баз данных.
В течение последних десятилетий реляционная модель (РБД) господствует на рынке ПО баз данных. Ныне действующий стандарт для модели РБД известен как стандарт SQL92, и как следствие возник целый ряд продуктов управления базами данных (СУБД), подавляющее большинство которых соответствует этому стандарту, хотя каждый в своей собственной манере. Предложенная Э.Ф. Коддом реляционная модель данных и инструмент работы с отношениями - реляционная алгебра, позволяют использовать одну или несколько таблиц в качестве ее операндов и продуцировать в результате новую таблицу, т.е. имеется возможность «разрезать» или «склеивать» таблицы. Язык манипулирования данными, позволяющий реализовывать все операции реляционной алгебры - это структурированный язык запросов, и один из наиболее распространённых -
это язык SQL, с помощью которого пользователь указывает, какие данные ему необходимо получить, не уточняя процедуру их получения. С помощью единственного запроса можно соединить несколько таблиц во временную таблицу и вырезать из неё требуемые строки и столбцы.
Основным элементарным типом модели РБД является реляционная таблица, которая состоит из столбцов. Столбцы таблицы могут принимать только атомические значения - структурированные значения или значения коллекций не допускаются. Типы данных, которые хранятся в столбцах, относятся к встроенным или определяемым пользователем типам (доменам). Таблица может содержать произвольное количество строк (или записей). Каждая строка таблицы в реляционных базах данных уникальна, т.е. каждую строку можно рассматривать как единичную запись. Поскольку таблица есть не что иное, как математическое множество, повторяющиеся строки в таблице отсутствуют. Одним из следствий требований к модели РБД, которое состоит в недопустимости дублирования срок, является наличие у каждой таблицы первичного ключа. Ключ - это минимальное множество столбцов (возможно один) таких, что значения в этих столбцах единственным способом идентифицируют одну строку в таблице. Таблица может содержать много подобных ключей, но один из них выбирается как наиболее важный - это первичный ключ. Ключи хранятся в упорядоченном виде, что обеспечивает прямой доступ к записям таблицы во время поиска.
При проектировании реляционной базы данных решается вопрос о наиболее эффективной структуре данных. Основные цели, которые при этом преследуются:
- Обеспечить быстрый доступ к данным в таблицах;
- Исключить ненужное повторение данных, которое может являться причиной ошибок при вводе и нерационального использования дискового пространства компьютера;
- Обеспечить целостность данных таким образом, чтобы при изменении одних объектов автоматически происходило соответствующее изменение связанных с ними объектов.
Процесс проектирования базы данных начинается с проектирования инфологической модели данных, т.е. идентификации сущностей.
Сущность - любой различимый объект, т.е. такой, который мы можем отличить один от другого, и информацию о котором необходимо хранить в базе данных. В нашем случае сущностями могут быть геодезические приборы, методы геодезических измерений, контролируемые геометрические параметры при монтаже технологического оборудования. Необходимо различать такие понятия как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип относится к набору однородных предметов, например, геодезический прибор - это теодолит, нивелир или контролируемая поверхность - плоская, цилиндрическая, криволинейная. Экземпляр сущности относится к конкретному предмету, например, теодолит -2Т2, 4Т30.
Атрибут - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, и в тоже время
может быть одинаковым для конкретного типа сущностей (например, точность и диапазон измерений для различных средств измерений). Атрибуты используются для определения того, какая информация должна быть собрана о сущности.
Связь - ассоциирование двух и более сущностей. Если бы назначение базы данных было только хранение отдельных, не связанных между собой данных, то её структура была бы очень простой. Однако, одно из основных требований к организации базы данных - это обеспечение возможностей отыскания одних сущностей по значениям других, для чего необходимо установить между ними определенные связи.
Одним из вариантов моделирования реляционных баз данных является язык инфологического моделирования «Таблица-связь». В нем сущности изображаются одностолбцовыми таблицами с заголовками, состоящими из имени и типа сущности. Строки таблицы - это перечень атрибутов сущности, а те из них, которые составляют первичный ключ, располагаются рядом и обводятся рамкой. Связи между сущностями указываются стрелками, направленными от первичных ключей или их составляющих. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологической модели базы данных. На рис. 1 представлена инфологическая модель базы данных «Методы и средства геодезического контроля геометрических параметров при монтаже технологического оборудования», разработанная в инструментальной среде управления реляционными базами данных MS Access 2003.
Рис. 1. Инфологическая модель базы данных «Методы и средства геодезического контроля геометрических параметров при монтаже технологического оборудования»
В соответствии с представленной на рис. 1 инфологической схемой данных были разработаны соответствующие структуры таблиц базы данных, фрагмент одной из которых приведен на рис. 2.
Рис. 2. Структура таблицы «Приборы» в базе данных
В соответствии с выше перечисленными концептуальными понятиями, в разработанной базе данных определены: сущности (классы средств
измерений, контролируемые параметры, группы методов геодезических измерений), типы сущностей (геодезические приборы, виды контролируемых поверхностей, методы геодезических измерений), экземпляры сущностей (средства измерений, типы отклонений), атрибуты сущностей (точность, пределы и диапазон измерений), виды связей (один к одному, один ко многим). В качестве примера реализации концептуальных понятий в инфологической модели базы данных на рис. 3 представлен фрагмент базы
Я средства^измерений : іа блица
П марка Класс_прибора подкласс изготовитель I диапазон_измере>| І пр^І
Круговые решетки Дифракционные решетки В приборах типа "Родолит"
+ По схеме Юнга Дифракционные створофиксаторы Однощелевая и двухщелевая ■ МИИГАиК (В. С.Ус 80 - 100 м
+ Лазерный дифракц.створофиксатор Дифракционные створофиксаторы по схеме Юнга М И И ГАи К(Я м б а е е до 100 м + \—!
+ Родолит Дифракционные створофиксаторы Круговая дифракционная реше первые несколько
+ Перекрещивающиеся зоны Зонные пластины Двухмерные М И И ГАи К(Я м б а е е
+ С вертикальными зонами Зонные пластины Одномерные поворотные М И И ГАи К(Я м б а е е
+ Конические зоны Зонные пластины Двухмерные М И И ГАи К(Я м б а е е
+ Круговые зоны Зонные пластины Двухмерные
+ Составные зонные марки Зонные пластины Одномерные поворотные М И И ГАи К(Хо р о ш к
- Индуктивный уровень-модель129-3 Индуктивные уровни Маятникового типа СССР (з. Калибр) + \- 100"
контролируемый_| методы | способы | средство |
Отклонения Электронные Дистанционные измерения положения оборудования Индуктив Автоматизация измерений при выверке ' гор
* р 0 Индуктив
+ Индуктивный уровень-модель129-4 Индуктивные уровни| •" I Маятникового типа СССР (з. Калибр) + \ - 50"
+ Индуктивный уровень-модель152-4 Индуктивные уровни Маятникового типа СССР (з. Калибр) + \ - 50"
+ Индуктивный уровень-модель129-2 Индуктивные уровни Маятникового типа СССР (з. Калибр) + \ - 240" -
Запись: И I ^ 11 44 ► I И !►*! из 254 * | і ►
данных.
Рис. 3. Фрагмент базы данных, реализующий связь концептуальных понятий
С помощью языка запросов SQL пользователь указывает, какие данные ему необходимо получить, не уточняя процедуру их получения. В результате с помощью единственного запроса, на основании визуальной информации можно извлечь нужные данные из одной или нескольких таблиц, соединить несколько таблиц во временную таблицу и вырезать из неё требуемые строки
и столбцы и т.д. Фрагмент выборки по типу контролируемого параметра и выбранных средств измерений представлен на рис. 4.
9 классы, средств : таблица ЕЕ 'X
ру1асс_(редст О
► - Кдоимпош
¡контролируемый п;' н*тоды способы СреДОТВВ РЕКОМЕНДАЦИИ |*
□ ПАРНОГО ви1нрГ.ПЗь.|Я ППО-11 Г\ . .■¡МГ-иДугтся ДЛЯ :■ Омгри Г|>: лр.ПИуСННе /|ми.:1п
□ плос гае оптнко-ме жаничес те Прямого визирования П ПС-11 Реиомендувгсндля ЙОНТрОЛЯ ПрЧМОЕИНЕЙНПСТИ
плоские ПЛОС(.цн С.ПТнкО-и&лЯЯЙчеСкне П|НмО(& «НЭИрМИмЯ П(1ЛМрГ0 йи?||рр№кНЯ ППС-11 ППС-11 Р^менА^СЯ ДЛЯ ч)игр(лЯ 1р4ч№1нрйч04'ч Г'- ■ .'МГ иДуЯСЯ ДЛЯ кЧМрОЛЯ |-1|_ ЧМО." .'||-|й'11|Л . -
| Зпнк И 1 || ГШЩ 1>*1 ю
Рис. 4. Фрагмент выборки средства измерений по типу контролируемого
параметра
Для удобства выборки, ограничения объема информации, отображаемой на экране и представления её в требуемом виде, используются формы. С помощью мастера можно создать форму, поместив в нее поля исходной таблицы, расположенные в соответствии с одним из заранее созданных шаблонов. С помощью конструктора форм можно создавать формы любой степени сложности. Форма позволяет правильно вводить информацию и проверяет, нет ли ошибок. Для удобства пользователей форма, как правило, за один раз отображает поля только одной записи. Форма отчёта выбранных средств измерений представлена на рис. 5.
т сродства измерении!
марка подкласс кзготовишо. д>сапазох_юмереюа1 точюсть южр^юст _^|1
► | Мюротсмскоп 11СССР СЛОМО) | Прямо« испроюап до 30 м |.(0.01 *1. \ 200)мня, 1. - ,*|
I "Асшкм" 1 ! г? I 1 | ФРГ |0 ■ 1000 мм ![♦ 4-0.015-0,025 мм |
1 "Бит»" ^ Г руттп 1 Т | США (Пр*сюо< Иккртшаи 1 ' Ы к 1
__ :
1 "Вгоод" | ОждогооряямАТкаа« | ;Шя*?аиркл 10 - 800 мм II» X- 0,010 -0.020 мм |
“Г*р-ги*р" ^1; Д1 ух ю9ордю«4Тэаьот |ТЪо х 120 км )♦ 4-0,013-0.023 мм |
["Г*х»ти*р* ■ 2 | Джу^КООрХКМАГКЭкШ | США ^455 х 453 мм ] О - 0.035 - 0.060 мм | „
I Запись: Н | 1 мм \ т 25-*
Рис. 5. Форма отчёта для выбранных средств измерений в результате SQL
запроса
Подводя итоги, отметим следующее. Проектирование базы данных является очень ответственным моментом при проектировании информационной системы. Неудовлетворительный проект базы данных нельзя компенсировать другими средствами, включая качественную разработку приложений; поэтому к процессу моделирования инфологической модели базы данных следует относиться очень тщательно, выдерживая все требования к проектированию баз данных.
© В.С. Хорошилов, Т.В. Жежко, 2005
