CC BY
33
Сравнительная эффективность подходов к построению глобальной информационно-аналитической системы сбора и
обработки агрометеоданных в АПК Дата: 30/09/2007 Номер: (11) УЭкС, 3/2007
Аннотация: Применение современных информационных технологий позволяет организовать любой информационный процесс (получение, передача, хранение, преобразование, представление информации) с достаточно большим варьированием диапазонов параметров (производительность, надежность, стоимость). В статье рассмотрена задача многокритериальной оценки качества информационной системы на примере глобальной информационной системы сбора и обработки метеоданных в сельском хозяйстве и проведено сравнение эффективности использования различных технологий и подходов.
Abstract: Application of modern information technologies allows to organise any information process (reception, transfer, storage, transformation, information representation) with big enough variation of ranges of parametres (productivity, reliability, cost). In article the problem of an estimation of quality of information system on an example of global information system of gathering and processing of meteodata in agriculture is considered and comparison of efficiency of use of various technologies and approaches is spent.
Ключевые слова: информационно-аналитическая система, обработка данных, эффективность
Keywords: information-analytical system, data processing, efficiency
Рогачев Алексей Фруминович доктор технических наук, профессор
Г агарин Алексей Волгоградская сельскохозяйственная академия
Выходные данные статьи: Рогачев, А.Ф. Сравнительная эффективность подходов к построению глобальной
информационно-аналитической системы сбора и обработки агрометеоданных в АПК / А.Ф.Рогачев, А.Гагарин // Управление экономическими системами: электрон. науч. журн. / Кисловодский институт экономики и права - [Электронный ресурс]. -Киров: ООО "Международный центр научно-исследовательских проектов", 2007. - № 3 (11). - № гос регистрации статьи 0420700034/0018. - Режим доступа к журн.: http://uecs.mcnip.ru.
Оперативное получение агрометеоданных является важной составляющей оптимального управления производственными процессами в сельском хозяйстве (растениеводстве). Применение современных информационных технологий позволяет организовать любой информационный процесс (получение, передача, хранение, преобразование, представление информации) с достаточно большим варьированием диапазонов параметров (производительность, надежность, стоимость). Однако задача построения эффективной информационной системы (ИС) требует учета не только многофакторности автоматизируемых процессов, но и многоакторности (от англ. actor- действующее лицо) - участия в информационных процессах групп лиц с различными требованиями к параметрам ИС.
Рассмотрим задачу многокритериальной оценки качества информационной системы на примере глобальной информационной системы сбора и обработки метеоданных в сельском хозяйстве и сравним эффективность использования различных технологий и подходов.
Поставленную задачу решим в 3 этапа:
• разработка иерархии акторов и критериев оценки ИС;
• описание технологий и подходов к построению глобальных ИС;
• оценка предложенных вариантов построения ИС с точки зрения различных акторов.
Под глобальной ИС будем понимать единое информационное пространство, построенное на различных аппаратных, телекоммуникационных и программных составляющих в территориальном масштабе, требующем использования глобальных сетевых технологий.
Целями создания глобальной ИС сбора и обработки агрометеоданных в сельском хозяйстве являются:
• построения кратко- и среднесрочных метеопрогнозов и корректировка на их основе планов сельскохозяйственных работ (в растениеводстве);
• использование накопленных статистических данных для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур;
• и др.
НИИ
НИИ
Ф сельхозтоваропроизводители
__________________________________
Рис. 1 - Концептуальная схема ИС сбора и обработки агрометеоданных в АПК
Агрометеоданные поступают от метеостанций Минсельхоза РФ (используется подекадная и ежедневная дискретизация) в специализированные научные учреждения (например, ВНИИГиМ), где разрабатываются прогнозы и проводится корректировка планов сельскохозяйственных работ, далее в оперативном режиме информация доводится до сельхозтоваропроизводителей.
Акторами глобальной ИС являются:
• персонал метеостанции;
• разработчики ИС;
• администратор БД;
• служба технической поддержки ИС;
• сотрудники НИИ, занимающиеся составлением прогнозов и планов;
• сотрудники НИИ, занимающиеся предоставлением информации сельхозтоваропроизводителям;
• сельхозтоваропроизводители.
Требования акторов к ИС представлены на рис.2 - рис.8.
Персонал
метеостанций
выполняемые работы
сбор метеоданных (снятие показаний измерительных приборов) и их ввод в локальную БД; передача данных в центральн/ю БД
требования к ИС
простота интерфейса локальной СУБД; устойчивость лока/ъной СУБД к ошибкам пользователя; простота интерфейса программы передачи данных на сервер;
надежность линии связи с сервером;
наличие альтернативных способ актуализации данных
Рис. 2 - Персонал метеостанций
Рис. 3 - Разработчики ИС
Рис. 4 - Администратор БД
Рис. 5 - Служба технической поддержки ИС
Рис. 6 - Сотрудники НИИ, разрабатывающие прогнозы и планы
Рис. 7 - Сотрудники НИИ, предоставляющие информацию сельхозтоваропроизводителям
Рис.8 - Сельхозтоваропроизводители
Для построения распределенных сетевых приложений используются клиент-серверные технологии, предполагающие разделение функций отображения данных и диалога с пользователем, с одной стороны, и хранения и обработки данных, с другой стороны, между клиентом и сервером. Существуют понятия «тонкий» и «толстый» клиент, при этом «толщина» клиента характеризует степень переноса функциональности сервера на сторону клиента. Тогда «тонким» клиентом является бездисковая рабочая станция без возможности долговременного хранения данных, а «толстым» - клиентская машина, хранящая часть БД, или производящая обработку данных и реализацию бизнес-логики БД.
Таблица 1
Параметры вариантов реализации клиента глобальной ИС
Параметр «Тонкий» клиент «Толстый» клиент
Аппаратное обеспечение бездисковая рабочая станция, устаревшие, low-end ПК mainstream, hi-end ПК, сервер начального уровня
Системное ПО работа в терминальном режиме, клиентские ОС клиентские ОС, серверные ОС
Средства реализации активности на стороне клиента JavaScript, JScript, VBScript, ActiveScript, апплеты Java JavaScript, JScript, VBScript, ActiveScript, апплеты Java, элементы управления ActiveX, отдельная программа
Все средства реализации активности на стороне клиента можно разделить на три группы:
• скриптовые языки (JavaScript, JScript, VBScript, ActiveScript, апплеты Java);
• элементы управления ActiveX;
• отдельное приложение (программа, разработанная на C++, Object Pascal, Visual Basic или другом языке программирования).
Особенности средств реализации активности на стороне клиента
Таблица 2
Скриптовые языки
ActiveX
Отдельное приложение
механизм работы
через ^еЪ-браузер клиента исходный код скрипта запрашивается на ^еЪ-сервере, передается
при открытии ^еб-страницы, содержащей ActiveX, проверяется, не установлена ли уже на клиентской машине
пользователь получает дистрибутив программы любым доступным ему способом, устанавливает на
клиенту, интерпретатор языка выполняет скрипт и результат отображается в окне web-браyзера клиента запрашиваемая версия элемента управления. В противном случае ЛсИгеХ загружается с weЪ-сервера, устанавливается на клиентской машине и запускается клиентской машине и при необходимости запускает программу
функциональность
обработка данных в оперативной памяти, использование cookie, другое взаимодействие с клиентской машиной блокируется и считается вирусной активностью возможности полнофункционального приложения, но решение о загрузке и запуске ЛсИгеХ принимает пользователь максимально возможная
простота обновления
загружаются заново при открытии на клиентской машине ^еЪ-страницы и обновление, соответственно, не требует участия со стороны пользователя решение о загрузке обновленной версии принимает пользователь при открытии на клиентской машине web-страницы необходимы установить обновленную версию программы
наличие надежной линии связи с сервером
необходима необходима необходима для получения данных от сервера, для передачи данных на сервер может использоваться их временное кэширование с отправкой при восстановлении связи
антивирусная безопасность
при заражении сервера (вирусы, заражающие компьютер с использованием скриптовых языков, наиболее распространены) пользователь может по привычке разрешить запуск скрипта и заразить клиентский компьютер при заражении сервера пользователь может по привычке разрешить установку и запуск зараженного АсіігеХ и заразить клиентский компьютер необходимо заражение исполняемого файла приложения или его инсталлятора (в настоящее время вирусы, заражающие исполняемые файлы, слабо распространены)
устойчивость к взлому
исходный код скрипта является общедоступным и может быть использован для выявлении слабых мест в защите ИС исходный код ЛсИгеХ не является общедоступным, для поиска уязвимостей могут быть использованы сетевые шпионы и др. исходный код приложения не является общедоступным, для поиска уязвимостей могут быть использованы сетевые шпионы и др.
скорость работы
медленнее, чем ActiveX медленнее, чем отдельное приложение максимально возможная
Существует подход к написанию клиентской части распределенного приложения с использованием скриптов, называемый AJAX (от Asynchronous JavaScript + XML, http://ajaxphp.packtpub.com). AJAX - это объединение нескольких самостоятельных технологий, совместное использование которых позволяет поднять web-программирование на качественно новый уровень. Для реализации подходов AJAX необходимо использовать:
• стандартные средства отображения страниц, такие как XHTML и CSS;
• динамические средства отображения информации и взаимодействия с пользователем - Document Object Model ;
• стандарты обмена данными и их обработки - XML и XSLT ;
• механизмы асинхронной передачи данных с сервера с помощью XMLHttpRequest ;
• язык для написания AJAX-движка - JavaScript.
AJAX-движок загружается при открытии web-страницы, и дальнейшее взаимодействие клиента с сервера происходит через него с использованием асинхронных XMLHttpRequest. При запросе новых данных с сервера не требуется загрузка новой web-страницы, а требуемые данные передаются AJAX-движку, отвечающему за их корректное отображение в окне браузера на клиентской машине.
AJAX позволяет, загрузив при открытии web-страницы ее интерфейс, в дальнейшем обмениваться с сервером только данными. необходимыми для наполнения этого интерфейса.
Таблица 3
Различия в стандартном и AJAX - подходах к разработке web-страниц
Параметр Стандарт (HTML) AJAX
время загрузки первой страницы меньше больше
время загрузки последующих страниц больше намного меньше
универсальность средств построения интерфейса меньше больше
адекватная реакция на действия пользователя во время получения данных с сервера меньше больше
функциональность меньше больше
простота разработки больше меньше
Таким образом, стандартный подход к разработке web-страниц лучше только при создании простых (небольшое количество и малый объем страниц) сайтов в короткие сроки.
Для реализации активности на стороне сервера (например, удаленная работа с БД) могут быть использованы стандартные средства и расширения сервера (ASP, PHP, Perl, IDC/HTX страницы) или созданы собственные расширения сервера -CGI-программы или ISAPI/NSAPI-библиотеки (DLL).
Таблица 4
Особенности средств реализации активности на стороне сервера
Стандартные расширения сервера CGI ISAPI/NSAPI
механизм работы
клиент отсылает на сервер запрос с именем файла с текстом программы и ее параметрами, на сервере интерпретатор соответствующего языка выполняет запрошенную программу с заданными параметрами и результат ее работы возвращает клиенту (например, в виде #7М£-страницы) клиент отсылает на сервер запрос с именем ехе-файла и его параметрами, на сервере запускается запрошенная программа с заданными параметрами и результат работы программы возвращается клиенту (например, в виде #7М£-страницы) клиент отсылает на сервер запрос с именем о?//-файла и его параметрами, на сервере параметры передаются находящейся в оперативной памяти ^//-библиотеке и результат ее работы возвращается клиенту (например, в виде ЖМЬ-страницы)
функциональность
основная функциональность интерпретирующих языков программирования, используемых для реализации серверной активности, направлена на обработку текста и работу с базами данных максимально возможная максимально возможная
простота обновления
копирование файла на сервер без перезапуска web-сервера копирование файла на сервер без перезапуска web-сервера копирование файла на сервер и перезапуск web-сервера
требуется перезапуск web-сервера при ошибке в программе
нет нет да
устойчивость к взлому
уязвимости в стандартных интерпретаторах языка обычно быстро становятся общеизвестными, и разработчики выпускают обновление, исправляющее ошибку (однако использование старых или необновленных версий служит простым путем для взлома) необходимо отдельное исследование СОТ-программы на уязвимость (время поиска зависит от качества программы, наличия исходного кода программы у взломщика и др.) необходимо отдельное исследование ЮЛР1-библиотеки на уязвимость (время поиска зависит от качества программы, наличия исходного кода библиотеки у взломщика и др.)
скорость работы
минимальная среднее значение, существенным образом зависит от количества запросов максимально возможная
(поскольку на каждый клиентский запрос запускается новая копия программы)
ИС сбора и обработки агрометеоданных в АПК состоит из распределенной базы данных (физически расположенной на серверах НИИ) и набора программ для доступа (в основном, удаленного) к БД. Основными критериями при выборе СУБД являются:
• относительно небольшой (в пределе - сотни мегабайт) объем данных;
• значительная часть клиентов подключается к БД по низкоскоростным каналам связи;
• минимальная стоимость покупки СУБД.
Тогда оптимальным выбором будет одна из бесплатных СУБД (MySQL, InterBase и др.). Программные модули ИС и варианты их реализации представлены на рис. 9 и 10.
Программные модули ИС
Клиентские
моду/ь сбора и передачи агрометеоданных в НИИ
моду/ь составления планов и прогнозов
моду/ь учета и насгроики предоставляемой сельхозтоваропроизводителям информации
Серверные
г моду;ъ получения V
агрометеоданных
моду/ь доступа к данньм для составления планов и прогнозов
моду/ь доступа к данным о предоставляемой сельхозтоваропроизводителям информации
моду/ь предоставление информации сельхозтоваропроизводителям .._____________________________, *
моду/ъ доступа к данным, предоставляемым сельхозтоваропроизводителям
Рис. 9 - Программные модули ИС
Варианты реализации программных модулей
Клиентские
г Серверные
скриптовые языки стандартные расширения сервера
элементы управления ActiveX
іГ6/-програ№іьі
отдельное приложение
/£4Р/-библиотеки
Рис. 10 - Варианты реализации программных модулей
Произведем оценку вариантов реализации программных модулей ИС по критериям акторов с использованием метода стандартов в рамках метода анализа иерархий [2,6].
Таблица 5
Шкала стандартов
Название стандарта Вес Нормализованный вес
очень низкий (ОН) 1 0,032258065
низкий (Н) 2 0,064516129
средний (С) 4 0,129032258
высокий(В) 8 0,258064516
очень высокий (ОВ) 16 0,516129032
Проведем оценку альтернативных вариантов реализации программных модулей ИС по критериям акторов согласно табл. 6.
Таблица 6
Пересечение множеств критериев акторов и параметров альтернативных вариантов реализации программных модулей
альтернативных вариантов реализации программных модулей
Клиентские Серверные
Акторы модуль сбора и передачи агрометеоданных в НИИ модуль составления планов и прогнозов модуль учета и настройки предоставляемой сельхоз-товаро-производителям информации модуль предостав- ление информации сельхоз- товаро- производи- телям модуль получения агрометео- данных модуль доступа к данным для составления планов и прогнозов модуль доступа к данным о предоставляемой сельхоз-товаро-производителям информации модуль доступа к данным, предоставляемым сельхоз-товаро-производителям
персонал метеостанций + - - - - - - -
разработчики ИС + + + + + + + +
администратор БД - - - - + + + +
служба тех. поддержки + + + + - - - -
сотрудники НИИ, составл. прогнозы и планы - + - - - - - -
сотрудники НИИ, предоставляющие инф. с.-х. - - + - - - - -
сельхозтоваропроизводители - - - + - - - -
Таблица 7
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Персонал метеостанций»
Критерий Варианты реализации альтернатив
скриптовые языки Ас^еХ отдельное приложение
простота интерфейса локальной СУБД С С Н
устойчивость локальной СУБД к ошибкам пользователя С С В
простота интерфейса программы передачи данных на сервер В С С
надежность линии связи с сервером С С В
наличие альтернативных способ актуализации данных ОН ОН С
Нормализованная оценка альтернативы 0,328125 0,265625 0,40625
Таблица 8
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Разработчики ИС» (клиентские модули)
Критерий Варианты реализации альтернатив
скриптовые языки Ас^еХ отдельное приложение
простота разработки (возможность использования существующих технологических решений) ОВ С С
соответствие функционирования глобальной ИС техническому заданию С Н Н
Нормализованная оценка альтернативы 0,625 0,1875 0,1875
Таблица 9
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Разработчики ИС» (серверные модули)
Критерий Варианты реализации альтернатив
стандарт. расширения сервера CGI-программы ISAPI- библиотеки
простота разработки (возможность использования существующих технологических решений) ОВ С С
соответствие функционирования глобальной ИС техническому заданию В С Н
Нормализованная оценка альтернативы 0,631579 0,210526 0,157895
Таблица 10
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Администратор БД»
Критерий Варианты реализации альтернатив
стандарт. расширения сервера CGI-программы ISAPI- библиотеки
совместимость серверной части глобальной ИС с программноаппаратным окружением ОВ С Н
возможность мониторинга параметров центральной БД Н В В
возможность резервного копирования/восстановления данных Н В В
Нормализованная оценка альтернативы 0,344828 0,344828 0,310345
Таблица 11
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Служба технической поддержки ИС»
Критерий Варианты реализации альтернатив
скриптовые языки ActiveX отдельное приложение
встроенные средства поиска неисправностей Н ОН С
простота установки и настройки ОВ В ОН
возможность удаленной установки и настройки В С ОН
Нормализованная оценка альтернативы 0,577778 0,288889 0,133333
Таблица 12
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Сотрудники НИИ, разрабатывающие прогнозы и планы»
Критерий Варианты реализации альтернатив
скриптовые языки ActiveX отдельное приложение
минимизация времени выборки данных С В В
возможность экспорта данных в форматы других программ ОН Н ОВ
возможность пошагового построения планов и прогнозов С С С
возможность настройки (создания новых) алгоритмов планирования и прогнозирования В Н С
Нормализованная оценка альтернативы 0,261538 0,246154 0,492308
Таблица 13
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Сотрудники НИИ, предоставляющие информацию
сельхозтоваропроизводителям»
Варианты реализации альтернатив
Критерий скриптовые ActiveX отдельное
языки приложение
возможность ведения учета С С С
потребителей информации
возможность автоматического извлечения/обновления предоставляемых данных ОН ОН ОВ
настройка параметров шаблонов извлечения данных С С ОВ
Нормализованная оценка альтернативы 0,166667 0,166667 0,666667
Таблица 14
Оценка вариантов реализации альтернатив по критериям актора «Сельхозтоваропроизводители»
Критерий Варианты реализации альтернатив
скриптовые языки ActiveX отдельное приложение
наличие альтернативных способов получения информации ОН ОН С
возможность диалога с сотрудниками НИИ В С С
простота интерфейса ОВ В С
Нормализованная оценка альтернативы 0,5 0,26 0,24
Теперь произведем выбор вариантов реализации для каждого программного модуля с учетом оценок по критериям акторов (табл. 7-14). Будем считать, что веса акторов равны. Результаты сверток векторов приоритетов альтернатив приведены в табл. 15-16.
Таблица 15
Итоговые оценки вариантов реализации альтернатив (клиентские программные модули)
скриптовые языки ActiveX отдельное приложение
модуль сбора и передачи агрометеоданных в НИИ 0,51030096 0,247338 0,242361
модуль составления планов и прогнозов 0,48810537 0,240848 0,271047
модуль учета и настройки предоставляемой сельхозтоваропроизводителям информации 0,45648158 0,214352 0,329167
модуль предоставление информации сельхозтоваропроизводителям 0,56759262 0,245463 0,186944
Таблица 16
Итоговые оценки вариантов реализации альтернатив (серверные программные модули)
стандарт. расширения сервера CGI-программы ISAPI-библиотеки
модуль получения агрометеоданных 0,488203 0,277677 0,23412
модуль доступа к данным для составления планов и прогнозов 0,488203 0,277677 0,23412
модуль доступа к данным о предоставляемой сельхозтоваропроизводителям информации 0,488203 0,277677 0,23412
модуль доступа к данным, предоставляемым сельхозтоваропроизводителям 0,488203 0,277677 0,23412
По результатам проведенных исследования можно сделать вывод, что оптимальными технологиями для создания информационно-аналитической системы сбора и обработки агрометеоданных в АПК являются скриптовые языки программирования для клиентской и стандартные расширения сервера для серверной частей.
Литература:
1. AJAX Whiteboard [Электронный ресурс] / Packt Publishing, 2006. - Режим доступа: http://ajaxphp.packtpub.com, свободный. - Загл. с экрана.
2. Андрейчиков, А.В. Анализ, синтез, планирование решений в экономике [Текст] / А.В. Андрейчиков, О.Н. Андрейчикова - М.: Финансы и статистика, 2000. - 368 с.
3. Гагарин, А.Г. Решение задач управления сельскохозяйственным производством методом анализа иерархий [Текст] /
А.Г. Гагарин // Научный вестник. Экономические и социальные науки. Вып. 3 / Волгогр. гос. с.-х. акад. - Волгоград, 2004. - С. 53-54.
4. Гагарин, А.Г. Эффективность корпоративных сетей в АПК на основе Интернет-технологий [Текст] / А.Г. Гагарин // Вестник АПК. - 2003. - №12. - С. 12-13.
5. Рогачев, А.Ф. Информационно-экономическое обеспечение инновационно-консультационной службы АПК: препринт [Текст] / А.Ф. Рогачев, А.Г. Гагарин. - Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2005. - 24 с.
6. Саати, Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий: Пер. с англ. / Т. Саати - М.: Радио и связь, 1989.- 316 с.
№ гос регистрации статьи 0420700034/0018
Это статья Электронный научный журнал "Управление экономическими системами"
http://uecs.mcnip.ru
ЦКЬ этой статьи: http://uecs.mcmp.m/modules.php?name=News&ffle=article&sid=85
