Главная Коллекция "Otherreferats" Программирование, компьютеры и кибернетика Разработка интеллектуальной информационной системы мониторинга городских автомобильных парковок

Разработка интеллектуальной информационной системы мониторинга городских автомобильных парковок

Проведение сбора и систематизации информации об аналогах разрабатываемой системы, относящихся к данной проблемной области и имеющихся на рынке. Рассмотрение возможных программных средств для проектирования информационных систем по мониторингу парковок.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 07.08.2018
Размер файла 4,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
"Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Факультет Информационных систем и технологий
Направление 09.03.03 Прикладная информатика
Кафедра Экономических и информационных систем
Выпускная квалификационная работа (бакалаврская работа)
Разработка интеллектуальной информационной системы мониторинга городских автомобильных парковок
Борсукова Е.Н.
Самара 2017
План
Введение
1. Аналитическая часть
1.1 Содержательное описание объекта исследования
1.2 Идентификация проблемной области
1.3 Описание бизнес-процесса
1.4 Сравнительный анализ существующих технологий поиска мест
1.5 Выбор средств проектирования ИС
2. Проектирование информационной системы
2.1 Схема базы данных
2.2 Нейронная сеть
2.3 Функциональное моделирование
2.4 Архитектура системы
2.5 Экранные формы
3. Технико-экономическое обоснование
3.1 Диаграмма Ганта
3.2 Экономическое обоснование информационной системы
Заключение
Введение

Автомобиль - это неотъемлемая часть жизнедеятельности каждого жителя города. За последние несколько лет число автомобилей в городах значительно возросло. Дороги не успевают строиться с такой же скоростью, с какой растет число автовладельцев. Появляется проблема не только с пробками, но и проблема с парковками.

Поиск свободных парковочных мест в больших городах всё чаще приводит к тому, что припарковать, не нарушив какое-нибудь правило, почти невозможно. Жилые дворы, газоны, детские площадки, тротуары забиты автомобилями. Особенно остро эта проблема стоит в Центральном районе города, где спрос на временное хранение автотранспорта огромен и связан с реализацией спроса на трудовые, деловые и культурно-бытовые передвижения. Даже один автомобиль, припаркованный на перегоне улично-дорожной сети в часы пик, создает помехи для автомобилей, вынуждая их перестраиваться и менять скоростные режимы.

Организация стихийных парковок создает серьезные проблемы для участников движения.

- Один автомобиль, поставленный на перегоне улично-дорожной линии, в условиях высоких уровней нагрузки каждый час образовывает помехи для 300-500 автомобилей;

- Автомобиль, припаркованный на магистрали в зоне перекрестка, снижает ее пропускную способность на 150-400 автомобилей в час;

- Сужение проезжей части на одну полосу в условиях высоких уровней загрузки ведет к снижению скорости автотранспортного потока на перегоне с 50-60 км/ч до 35-40 км/ч при сохранении движения по двум полосам и до 25 км/ч при сохранении движения по одной полосе;

В часы пик водитель имеет ограниченное время на поиск вакантного места в центре города. Зачастую приходится сделать множество кругов, прежде чем парковочное место будет найдено. Незанятое место может остаться незамеченным при большом скоплении автомобилей. Кроме того, ситуация на парковке постоянно меняется, и прежде занятые места могут в любой момент освободиться.

Все это обусловило выбрать тему "Разработка интеллектуальной информационной системы мониторинга городских автомобильных парковок".

Объектом исследования данной работы является ИС по поиску свободных мест на парковке.

Целью работы является проектирование информационно-консультационной системы, которая должна содержать всю необходимую информацию о наличии свободных парковочных мест на улицах города, снижения заторов на дорогах, за счет уменьшения "блуждающего" трафика, а так же обеспечивать сбор, хранение и обработку данных

Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:

- Исследовать предметную область разрабатываемой системы;

- Провести сбор и систематизацию информации об аналогах разрабатываемой системы, относящихся к данной проблемной области и имеющихся на рынке;

- Разработать базу данных ИС;

- Разработать функциональную модель системы и алгоритмы обработки данных;

- Разработать интерфейс информационной системы;

- Рассмотреть возможные программные средства для проектирования ИС.

В заключение подведен итог по данной работе, который показал целесообразность реализации данного проекта на рынке.

1. Аналитическая часть

1.1 Содержательное описание объекта исследования

Автомобильная парковка - место стоянки транспортных средств, представляющее собой участок проезжей части автомобильной дороги, улицы населенного пункта или прилегающей к ним территории.

Парковка - неотъемлемая часть жилого, офисного, административного комплексов, а также торгово-развлекательных центров. Сегодня практически для каждого объекта строительства, так или иначе, решается вопрос размещения автомобилей его посетителей.

Все парковки классифицируются по размещению, условию пребывания и виду собственности. Классификации приведены в таблицах 1.1, 1.2 и 1.3.

Таблица 1.1

Классификация парковок по размещению

Притротуарная

On-road

Участок автомобильной дороги общего пользования в пределах полосы земельного отвода для стоянки автомобилей вдоль проезжей части

Площадочная

Off-road

Открытый или закрытый (огражденный) земельный участок, прилегающий к автомобильной дороге общего пользования.

Автопаркинг

Капитальное строение (здание, сооружение) или его часть, специально предназначенное для стоянки транспортных средств.

Таблица 1.2

Классификация парковок по условиям пребывания

Бесплатная

Автостоянка, на которой плата с водителей транспортных средств за пользование данной территорией не взимается.

Платная

Автостоянка, переданная в установленном порядке хозяйствующему субъекту для временного размещения автотранспортных средств и оборудованная специальными электронными системами учета и оплаты.

Таблица 1.3

Классификация парковок по виду собственности

Коммунальная

Автостоянка, организованная городскими властями, принадлежащая городскому хозяйству и переданная в управление в установленном порядке хозяйствующему субъекту-оператору.

Частная

Автостоянка, организованная негосударственным юридическим лицом, имеющим право пользования в соответствии с целевым назначением.

Если классифицировать автостоянки по размещению в городской застройке, то можно выделить следующие виды:

- В зоне объектов общегородского значения городской застройке (общественные, спортивные, культурные, торговые центры, вокзалы, аэропорты);

- В коммунальных и других нежилых зонах;

- В жилой зоне, в том числе: районные, внутриквартальные, дворовые;

- В зоне городского транспорта (площади, улицы, транспортные развязки, мосты) [8].

Стоянки для кратковременного хранения (продолжительностью от 5 минут до 1 часа) требуются для транспортного обеспечения всех административных, общественных, производственных и других зданий, в зонах отдыха, а также жилой зоне, преимущественно для посетителей (так называемые гостевые стоянки).

Стоянки для временного хранения (продолжительностью от 1 до 8 часов) требуются для транспортного обеспечения торговых, культурных, административных, транспортных и других зданий и сооружений.

Таким образом, парковка - это участок улично-дорожной сети, созданный и оборудованный специально для размещения транспортных средств. программный информационный мониторинг

1.2 Идентификация проблемной области

Потребность на парковки автотранспорта, главным образом, формируется под влиянием планировочных черт города, исторически сложившейся направленности развития селитебных зон непосредственно в периферийных районах города и концентрации мест вложения труда в его центральной составной части.

Резкий прогресс численности парка персональных легковых машин и степени автомобилизации населения, отслеживаемый за последние десятилетия в городах, а также отставание скорости транспортно-градостроительного расширения территории от реальных нужд, сложная планировочная конструкция центральных районов, затрудняющая организации парковки автотранспортных средств на улично-дорожной сети, обострили задачу постоянного и временного хранения автомобильного транспорта.

В настоящий момент проблемы, взаимосвязанные с организацией временных стоянок, затрагивают интересы больше 80% населения. При этом на действия движения автотранспортных потоков существенное воздействие оказывает, прежде всего, система временного хранения транспорта. Нехватка доступных мест постоянного хранения автомобилей влияет на безопасность жизнедеятельности населения (как с точки зрения сохранности автомобиля и его технического состояния, так и безопасности движения) и на экологическую безопасность городской среды (хранение автомобилей на тротуарах, газонах).

Нехватка мест временного содержания оказывает существенное воздействие на условия движения и в большинстве случаев приводит к их регрессу. Особенно остро данная проблема стоит для центральных районов, где спрос на временное хранение автотранспорта взаимосвязан с реализацией спроса на деловые, трудовые и культурно-бытовые продвижения.

Взрывной подъем уровня автомобилизации не мог не отразиться на обеспеченности местами постоянного хранения транспорта.

Из-за недостатка мест для временного хранения автомобилей зачастую водители используют улично-дорожную сеть города, при этом продолжительность парковки занимает от 15-20 минут до нескольких часов.

Наблюдаются случаи временных парковок транспорта с нарушением Правил дорожного движения:

- Автопарковка в зоне действия дорожных знаков, запрещающих автостоянку и остановку;

- Автопарковка непосредственно в зоне пешеходных переходов и перекрестков;

- Автопарковка в зоне остановок общественного автотранспорта;

- Автопарковка с занятием двух полос передвижения.

Организация стихийных парковок имеет серьезные последствия для участников передвижения:

- Один автомобиль, поставленный на перегоне улично-дорожной линии, в условиях высоких уровней нагрузки каждый час образовывает помехи для 300-500 автомобилей, вынуждая их перестраиваться и менять скоростные режимы, что не очень хорошо сказывается на уровне безопасности движения;

- Автомобиль, припаркованный на магистрали в зоне перекрестка, снижает ее пропускную способность на 150-400 автомобилей в час, приводя к значительному росту задержек на перекрестках;

- Сужение проезжей части на одну полосу в условиях высоких уровней загрузки ведет к снижению скорости автотранспортного потока на перегоне с 50-60 км/ч до 35-40 км/ч при сохранении движения по двум полосам и до 25 км/ч при сохранении движения по одной полосе;

- Автопарковка автомобилей в зоне остановок общественного транспорта вынуждает осуществлять высадку и посадку пассажиров на проезжей части. При этом остановившийся автобус или троллейбус блокируют полосу движения, создавая помехи для остального автотранспорта.

В таблице 1.4 рассмотрены проблемные территории, связанные с кратковременным хранением автомобилей [9].

Таблица 1.4

Характеристика проблемных территорий, связанных с кратковременным хранением автомобилей

№

Тип проблемной территории

Характеристика территории

Стоянки автомобилей

Жилые зоны

1

Индивидуальная застройка

А)

Сложившаяся застройка индивидуальными жилыми домами

В условиях сложившейся одноэтажной застройки середины 20 века площадь территории участков как правило не более 200-400 м 2, включая площадь зданий. Линия застройки по улице - плотная.

Стоянки не предусмотрены, автомобили, останавливаются на проездах перед домами.

Б)

Новая застройка индивидуальными жилыми домами

Новая застройка индивидуальными жилыми домами осуществляется на свободных территориях

Стоянки автомобилей предусматривается в пределах участков жилых домов

№

Тип проблемной территории

Характеристика территории

Стоянки автомобилей

2

Жилая застройка секционная

А)

Историческая территория

Застройка сложилась в стесненных условиях исторической планировочной структуры, не рассчитанной на современный уровень автомобилизации, размещение необходимого количества стоянок не было предусмотрено

Стоянки автотранспортных средств, в основном, организуются вдоль проезжей части улиц, затрудняя движение транспорта.

Во дворах стоянок нет. У вновь строящихся зданий предусматривается минимальное количество стоянок, которое не удовлетворяет потребность жителей домов.

Б)

Центральные общественно-деловые и коммерческие зоны, в т. ч. зона городского центра, зона обслуживания и деловой активности городского центра.

Территория городского центра совпадает с исторической территорией и сохраняет все ее проблемы и ограничения.

Центр города насыщен значительным объемом административно-деловых и общественных учреждений.

Стоянки автотранспортных средств, в основном, осуществляется перед общественными зданиями и вдоль проезжей части улиц.

Организованных парковок не достаточно.

Г)

Территории подцентров и центров административных районов, зона обслуживания и деловой активности местного значения

В городских подцентрах и центрах административных районов располагается большое количество административно-деловых и торговых учреждений.

Стоянки автотранспортных средств, в основном, осуществляется перед общественными зданиями и вдоль проезжей части улиц.

Организованных парковок не достаточно.

№

Тип проблемной территории

Характеристика территории

Стоянки автомобилей

Д)

Рядовая сложившаяся жилая застройка

Планировочная структура жилых микрорайонов, сложившаяся в конце 20 века не предусматривала обеспечение современного уровня автомобилизации.

В жилых кварталах предусмотрено небольшое количество автостоянок, но оно не удовлетворяет потребность полностью.

Стоянки стихийно организуются вдоль проездов.

Производственно-коммунальные территории

3

Коммунальные зоны, примыкающие к жилой застройке

Территории, в основном заняты производственными и коммунальными предприятиями. Имеют низкий уровень благоустройства.

На территориях коммунальных зон и на территориях, прилегающих к промпредприятиям, достаточного количества стоянок не предусмотрено.

4

Коридоры инженерных коммуникаций

Коридоры создаются вдоль ЛЭП, газопроводов высокого давления, теплотрасс.

В коридорах размещаются открытые платные стоянки

"Неудобные" территории

5

Склоны и русла оврагов, неблагоустроенные долины малых рек

Территории расположены, в основном в водоохранных зонах малых рек, рекреационных территориях, оврагах, не имея необходимого уровня благоустройства и озеленения.

В зеленых зонах размещаются открытые платные стоянки

Ниже приведен график численности автопарка легковых машин.

Рис.1.1 - Численность российского автопарка легковых машин

По графику видно, что с каждым годом количество автомобилей растёт, и нехватка парковочных мест только увеличивается. Нехватка мест влечет за собой множество проблем: искусственное сужение проезжей части из-за многометровых рядов припаркованных автомобилей, ухудшение экологической обстановки, порча газонов и многое другое.

Парковка автомобилей на сегодняшний день является самой сложной задачей для автовладельца во всех городах России. Зачастую очень сложно сразу сориентироваться в выборе свободного парковочного места, при большом скоплении автомобилей. Кроме того, ситуация на парковке постоянно меняется, и прежде занятые места могут в любой момент освободиться.

Поэтому, идея создания информационной системы, в которой будет собрана полная исчерпывающая информация о наличии свободных парковочных мест на улицах города, снижения заторов на дорогах, дорожных знаках становится все актуальнее.

1.3 Описание бизнес-процесса

Диаграмма деятельности - это, непосредственно, блок-схема, показывающая, как поток управления переходит от одной деятельности к другой [10].

Диаграммы деятельности можно использовать для моделирования динамических аспектов поведения системы. Обычно, они применяются, чтобы промоделировать последовательные (а, чаще всего, и параллельные) шаги вычислительного процесса. С помощью диаграмм деятельности можно также моделировать жизнь объекта, когда он переходит из одного состояния в другое в разных точках потока управления. Диаграммы деятельности могут использоваться отдельно, самостоятельно для визуализации, специфицирования, конструирования и документирования динамики совокупности объектов, но они необходимы также и для моделирования потока управления при выполнении некоторой операции. Если в диаграммах взаимодействий акцент делается на переходах потока управления от объекта к объекту, то диаграммы деятельности описывают переходы от одной деятельности к другой. Деятельность (Activity) - это некоторый относительно продолжительный этап выполнения в автомате. В конечном итоге деятельность сводится к некоторому действию, которое составлено из атомарных вычислений, приводящих к изменению состояния системы или возврату значения.

Диаграммы деятельности важны не только для моделирования динамических аспектов поведения системы, но и для построения выполняемых систем посредством прямого и обратного проектирования.

На рисунке 1.2 рассмотрена диаграмма деятельности бизнес-процесса "формирования поиска свободного парковочного места".

Рис.1.2 - Обобщенная схема алгоритма работы

Текстовое описание бизнес-процесса

При открытии приложения загружается стартовая страница. Если пользователь ранее не использовал данное приложение, то ему необходимо зарегистрироваться, если он является старым пользователем, то авторизоваться. При регистрации вводит имя и пароль, заносит данные о себе (фамилия, имя, отчество, номер телефона, электронная почта). После этого создается Личный кабинет и все данные сохраняются. Если пользователь существует в системе, заполняет поля: имя и пароль. Система проводит аутентификацию данных. Если данные введены неверно, то система выводит ошибку и пользователю предоставляется возможность ввести заново. Если данные верны, то они сохраняются и пользователь заходит в Личный кабинет. Далее осуществляется проверка местонахождения, если система неправильно определила, то пользователь может изменить данную информацию. Также система автоматически может присылать оповещения об освободившемся месте на парковке. После необходимых действий с Личным кабинетом, пользователь может просмотреть свободные места, дорожные знаки, чтобы не нарушить правила дорожного движения. Затем он открывает карту и, если ему нужно проложить маршрут к выбранному месту, то система это выполняет. Когда пользователь доехал до назначенного места, он может выйти из приложения. На этом работа программы заканчивается.

1.4 Сравнительный анализ существующих технологий поиска мест

Современные технологии коренным образом изменяют системы управления парковками, что в результате улучшает качество оказания услуг.

Выделим основные способы поиска автопарковки при помощи:

1) мобильных устройств и ПК:

а) Офлайн карты

Карты, работающие без доступа к интернету. Это сохраненные фрагменты карт, на которых отображаются названия улиц и другие данные.

Преимущества офлайн-карт:

- Можно просматривать сохраненные офлайн-карты, даже если нет доступа к мобильной сети или Wi-Fi;

- Офлайн-карты позволяют сократить расходы на мобильную связь в том случае, если в ваш тариф не включен безлимитный доступ в Интернет;

- Поиск парковочного места по адресу;

б) Онлайн карты

Карты, работающие с доступом к интернету (Яндекс карты, 2GIS). Интернет-ресурс предоставляет пользователям удобный и интуитивно понятный интерфейс обеспечивающий:

- Поиск парковочного места по адресу, объекту;

- По текущему положению с заданным радиусом поиска.

Информация представляется в текстовом и графическом виде на фоне электронных карт. Кроме этого предоставляется дополнительная информация о стоимости парковочного места и часы работы.

в) Персональные сайты автопарковок

На сайтах обычно указывается подробная информация об автостоянке: стоимость, адрес, контактная информация и т.д.

2) система визуальной навигации, предназначена для упорядочивания организации нахождения и движения автомобилей на территории уличной или подземной автопарковки в соответствии с правилами организации движения транспорта:

а) Информационное табло

Информационное табло, представлено на рисунке 1.3, обеспечивает отображение информации о наличие свободных мест в зонах парковки и направление движения в эти зоны, поступающей от внешнего управляющего сервера по беспроводному каналу связи. Табло устанавливается в помещениях паркинга или на территории открытой парковки на путях движения автомобилей. Табло имеет святящуюся стрелку и трехзначный цифровой индикатор. На табло отображается число свободных мест в направлении указанном стрелкой. Информационное табло обеспечивает уверенное прочтение информации на расстоянии не менее 50 м.

Рис. 1.3 - Информационное табло

б) Светодиодные указатели направления движения (СУНД) - светодиодные стрелки, направление указываемого движения регулируется автоматически по мере занятости парковочных мест в зоне парковки.

3) систем детекции занятости парковочных мест:

а) Беспроводные датчики

В основе этого способа лежит изменение состояния индуктивного поля над проводящим датчиком в результате возникновения над ним массы металла (автомобиля). Система состоит из датчиков, устанавливаемых в асфальт, базовой станции для приема данных и ретрансляторов, увеличивающих зону охвата базовой станции. Они не требуют подключения каких-либо проводов - питание осуществляется от встроенной батареи, которой хватает на пять лет работы, а передача данных происходит по радиоканалу. Датчик самостоятельно принимает решение о наличии\отсутствии автомобиля над ним и передает его по запросу базовой станции. Базовая станция запрашивает данные у датчиков, принимает их и передает данные в компьютер (по интерфейсами USB или Wi-Fi) или другой автоматизированной системе. Радиус приема базовой станции может быть расширен с помощью одного или нескольких ретрансляторов.

Достоинства: высокая степень достоверности, надежность. Недостатки: высокая стоимость оборудования, обслуживания.

Вид беспроводного датчика представлен на рисунке 1.4.

Рис.1.4 - Беспроводной датчик

б) Ультразвуковые детекторы

Датчик обеспечивает ультразвуковую локацию пространства парковочного места и определяет наличие автомобиля. В корпусе датчика, помимо ультразвукового трансмиттера и процессора обработки данных, находятся несколько светодиодов зеленого и красного цвета, отображающих состояние парковочного места и служебные светодиоды, служащие для отладки системы. Датчики устанавливаются над каждым парковочным местом. К датчику подключается выносной индикатор занятости парковочного места, а также, шина питания и обмена данными. Информация от датчиков поступает на сетевой контроллер, где после обработки передается на информационные табло, установленные на въездах и разветвлениях. На табло высвечивается количество свободных мест и направление движения.

Недостатки: сравнительно высокая стоимость. Устанавливается только для закрытых стоянок или автопаркингов. Ультразвуковой детектор представлен на рисунке 1.5.

Рис.1.5 - Ультразвуковые детекторы

На основе вышеизложенной информации проведем сравнительный анализ существующих способов поиска паркомест и предлагаемого решения по критериям: отображение количества свободных мест, точное указание места парковки, актуальность информации, прокладка маршрута до места. На основе анализа сделаем выводы о недостатках и преимуществах предлагаемой системы. В анализе не учтены системы детекции занятости парковочных мест (беспроводной датчик, ультразвуковые детекторы), т.к. у них высокая стоимость.

Для анализа были выделены некоторые параметры, по которым было произведено сравнение. Результаты представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5

Сравнительный анализ

Поиск парковки

Офлайн карты

Онлайн карты

Сайты

парковок

Информ.щиты

Новое решение

Отображение количества мест

-

-

-

+

+

Точное указание места парковки

+

+

+

-

+

Актуальность информации

-

-/+

-/+

+

+

Прокладка маршрута до места

-/+

-/+

-

-/+

+

По результатам сравнительного анализа можно сделать вывод, что существующие способы поиска паркомест имеют ряд недостатков и неудобны для использования.

Выводимый на рынок продукт имеет преимущества относительно конкурентов, потому что в большей степени удовлетворяет всем требованиям потребителей.

Предлагаемое решение позволяет:

- Определение кратчайшего пути до стояночного места.

- Оперативное регулирование транспортного потока.

- Отсутствие необходимости поиска свободного места.

- Экономия топлива.

- Экономия времени.

- Отсутствие стресса неудачи при поиске свободного места.

- Снижение вероятности повреждений транспортных средств.

- Наиболее эффективное использование парковочных площадей.

- Простое управление, легкое обслуживание и диагностика системы.

- Сбор статистики по транспортным потокам, просмотр и анализ данных в режиме реального времени.

1.5 Выбор средств проектирования ИС

Под средствами проектирования информационных систем (СПИС) понимают комплекс инструментальных средств, обеспечивающих в рамках выбранной методологии проектирования поддержку полного жизненного цикла (ЖЦ) ИС, который включает в себя, как правило, стратегическое планирование, анализ, проектирование, реализацию, внедрение и эксплуатацию [11].

В общем случае стратегия выбора СП для конкретного применения зависит от следующих факторов:

- Характеристик моделируемой предметной области;

- Целей, потребностей и ограничений будущего проекта ИС, включая квалификацию участвующих в процессе проектирования специалистов;

- Используемой методологии проектирования.

В данной работе для проектирования информационной системы были использованы следующие программные средства.

1) Visual Paradigm for UML - это профессиональный инструмент работы с UML, который поддерживает весь рабочий цикл программы - анализ, ориентированный на объекты, дизайн, конструкцию, тестирование и разработку.

Позволяет вычерчивать все типы классовых диаграмм, просматривать в обратном порядке код, генерировать код с диаграммами и генерировать документацию.

Рассматривая версия продукта, предоставляет следующие возможности:

- Поддерживает UML версии 2.1.

- Обратный инжиниринг на Java, C++, XML Schema, XML, .NET exe/dll, CORBA IDL, XML схем и Python кодов (улучшен).

- Поддерживается EJB Диаграмма - визуализация EJB систем.

- Генерирование кодов - модель в код, диаграмма в код.

- Поддержка ORM - генерирование Java объектов с базы данных.

- Генерируются отчеты и документация в форматах PDF, HTML и Microsoft Word.

- Среда функционирования - Linux, Mac OS X, Windows.

- Реализована возможность отмены/повтора действий пользователя.

- Другие функциональные особенности Visual Paradigm:

a) экспорт диаграмм в JPG, PNG, SVG, EMF, PDF.

b) редактор форм.

c) операции с командной строки.

d) импорт/экспорт XMI файлов.

2) Pencil Project - это бесплатный инструмент с открытым исходным кодом, который можно использовать для разработки веб-прототипов. Pencil имеет коллекцию графических форм, которые можно использовать для создания макетов, начиная с настольных компьютеров и заканчивая мобильными платформами. Коллекция включает формы общего назначения, элементы блок-схем и др.

Pencil Project позволяет также создавать свои собственные шаблоны и прототипы, а также производить стандартные операции: выравнивание, z-порядок, масштабирование, поворот и так далее

Экспорт созданных макетов в различных графических форматах и в формате веб-страницы. Pencil также поддерживает экспорт документа в форматах OpenOffice, LibreOffice, Inkscape SVG и Adobe PDF.

3) MS Visio - это мощная программа, предназначенная для создания технических схем и технологических диаграмм различной сложности и направленности. То есть при помощи её возможно создавать:

- графики проектов;

- принципиальные схемы;

- блочные диаграммы;

- блок-схемы;

- организационные диаграммы;

- планы зданий;

- бизнес-процессы;

- дополнительные фигуры;

- графики и диаграммы;

- различные карты;

- схемы сетевых устройств.

Суть работы заключается в построении желаемых наглядных схем, диаграмм, графиков путём простого перетаскивания нужных фигур в рабочую область (пространство). Эти графически-условные фигуры содержатся в базе данных самой программы Visio. Они упорядочены по определённым категориям и группам, что в свою очередь очень удобно при работе с ними.

4) DBDesigner - это инструмент для визуального проектирования баз данных, позволяющий видеть и управлять всеми связями между таблицами. Это не простой графический редактор для иллюстрации взаимосвязей, это полноценный инструмент для управления базами в визуальном стиле, поддерживающий MySQL, SQLite, Oracle и MSSQL.

Если описать базу данных простыми словами - то это просто набор структурированных данных с внутренними связями и чем больше её размер, тем больше и сложнее может быть её внутренняя архитектура, и тем сложнее разобраться с ней, не имея визуального представления. DBDesigner может в этом деле оказать существенную помощь. Интерфейс программы очень похож на программы для работы с когнитивными картами (mind-map): таблицы выглядят как отдельные блоки, записи которых связаны линиями со стрелочками (указывающими тип связи) с другими таблицами или блоками. Также есть возможность проводить реверс-инжиниринг для изучения структур готовых БД.

2. Проектирование информационной системы

2.1 Схема базы данных

Базой данных называют организованные данные, которые:

1) Подлежат долговременному хранению на внешних запоминающих устройствах ЭВМ;

2) Содержат информацию о сравнительно небольшом (фиксированном) количестве классов объектов, однако количество экземпляров в каждом классе может быть огромным;

3) Относятся к одной прикладной области, содержащей множество приложений (задач) [12].

Схема базы данных - совокупность отношений с установленными связями и ограничениями целостности.

Для информационной системы будем использовать реляционную базу данных.

Под реляционной базой данных понимается совокупность таблиц, прошедших процедуру нормализации - разбиения логически связанной информации по отдельным отношениям.

Отношения обладают следующими свойствами:

- Каждый элемент таблицы - один элемент данных;

- Каждый кортеж таблицы - данные об одном экземпляре объекта предметной области;

- Все элементы поля имеют одинаковый тип и длину;

- Каждое поле имеет уникальное имя;

- Одинаковые строки в таблице отсутствуют;

- Порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Проектирование базы данных обычно начинается с построения ее концептуальной схемы, на которой реляционные таблицы представлены в виде классов (сущностей), а логические соединения между таблицами изображены линиями, имитирующими двунаправленные или однонаправленные отношения между сущностями. Данная схема представлена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 - Структура базы данных

База данных состоит из десяти таблиц. Рассмотрим каждую из них подробнее.

Таблица 2.1 "Парковка" содержит всю информацию о парковке для информирования водителей.

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Парковки

INTEGER

Первичный ключ таблицы

ID_Карты парковки

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Карта парковки"

ID_Водителя

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Водитель"

ID_Дорожных знаков

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Дорожные знаки"

ID_Свободного места

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Свободные места"

Время парковки

TIME

Время парковки

Зона

TEXT

Описание зоны парковки

Стоимость

INTEGER

Информация о стоимости

Таблица 2.2 Карта парковки

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Карты парковки

INTEGER

Первичный ключ таблицы

Описание

TEXT

Описание карты парковки

Фото

BLOB

Фотография карты парковки

Таблица 2.3 "Водитель" хранит все информацию о человеке, управляющим транспортным средством.

Таблица 2.3 Водитель

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Водителя

INTEGER

Первичный ключ таблицы

Фамилия

VARCHAR

Фамилия водителя в системе

Имя

VARCHAR

Имя водителя

Отчество

VARCHAR

Отчество водителя

Номер телефона

INTEGER

Номер телефона водителя

Адрес

VARCHAR

Адрес проживания

Таблица 2.4 Автомобиль

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Автомобиля

INTEGER

Первичный ключ таблицы

ID_Водителя

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Водитель"

ID_Модели

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Модель"

Государственный номер

INTEGER

Государственный номер автомобиля

Свидетельство о регистрации

TEXT

Содержит информацию о данных автомобиля

Таблица 2.5 "Модель" содержит конкретную информацию о конструкции транспортного средства.

Таблица 2.5 Модель

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Модели

INTEGER

Первичный ключ таблицы

Класс

VARCHAR

Класс автомобиля

Марка

VARCHAR

Марка автомобиля

Таблица 2.6 "Дорожные знаки" хранит информацию о техническом средстве безопасности дорожного движения, устанавливаемым у дороги для сообщения определённой информации участникам движения.

Таблица 2.6 Дорожные знаки

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Дорожных знаков

INTEGER

Первичный ключ таблицы

Название

VARCHAR

Название дорожного знака

Описание

TEXT

Описание дорожного знака

Таблица 2.7 "Район месторасположения" представляет данные о том месторасположении, где находится автомобиль.

Таблица 2.7 Район месторасположения

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Района

INTEGER

Первичный ключ таблицы

ID_Дорожных знаков

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Дорожные знаки"

Название

VARCHAR

Название района нахождения

Таблица 2.8 "Свободные места" содержит описание свободных мест на парковке.

Таблица 2.8

Свободные места

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Свободного места

INTEGER

Первичный ключ таблицы

Количество

INTEGER

Количество свободных мест

Описание

TEXT

Описание свободных мест

Таблица 2.9 "Маршрут" показывает оптимальный путь, как добраться до свободного места на парковке

Таблица 2.9 Маршрут

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Маршрута

INTEGER

Первичный ключ таблицы

ID_Свободного места

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Свободные места"

Описание

TEXT

Описание маршрута

Таблица 2.10 "Прибытие в местоназначение" содержит всю информацию о месте, в которое прибыл автомобиль.

Таблица 2.10 Прибытие в местоназначение

Атрибут

Тип данных

Содержание

ID_Прибытия в местоназначение

INTEGER

Первичный ключ таблицы

ID_Свободного места

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Свободные места"

ID_Маршрута

INTEGER

Внешний ключ таблицы

Ссылка на таблицу "Маршрут"

Название

VARCHAR

Название местоназначения

2.2 Нейронная сеть

Нейронные сети (НС) - интеллектуальные системы, в основе построения которых лежит имитационная деятельность человеческого мозга.

Отметим то, что в настоящее время развитие сферы информационных технологий становится все более актуальным и сейчас общество активно применяет достижения области ИТ во всех сферах своей жизни. В итоге, потребности в новых технологиях увеличиваются. Однако, прежние алгоритмы, применяемые в информационных процессах, теряют пригодность для решения новых задач. В существующих алгоритмах присутствует ряд недостатков, которые необходимо решить, чтобы построить новые технологии, которые в дальнейшем будут удовлетворять потребностям общества.

Рассмотрим недостатки существующих алгоритмов:

1) Ограниченная сфера применения.

2) Объемные затраты вычислительной мощности.

3) Высокая уязвимость.

4) Строгие ограничения при построении моделей.

5)Отсутствие прикладной гибкости.

Рис.2.2 - Нейронная сеть

Данные проблемы позволяет решить математическая модель искусственных нейронных сетей, которая формирует алгоритм для решения поставленных задач. Несмотря на то, что появление было в середине XX века, ее актуальность преобладает и сегодня. Обратимся к рис. 2.2, на котором представлена модель искусственной нейронной сети.

Здесь мы наблюдаем совокупность ячеек (нейронов) и связей (синапсов). В каждой ячейке проходят индивидуальные операции, связанные с данными, которые могут храниться только в этой ячейке. Когда через ячейку проходит поток информации, промежуточные данные, необходимые для операций этой ячейки сразу стираются, что позволяет сократить объемы вычислительных ресурсов при выполнении алгоритма и сократить количество возможных уязвимостей. В качестве входных сигналов представлены: администратор, пользователь, дорожные знаки. Выходным сигналом является свободное место на парковке. Стоит отметить и то, что все известные проблемы можно решить с помощью единого алгоритма, внедряя минимум операций на различных участках алгоритма данной модели. Также рассмотрим важный элемент, наличие которого решает остальные проблемы - синапс. Синапсы имеют параметр - вес. Данный параметр определяет приоритет данных, полученных из предыдущей ячейки, из которой он выходит. Инициализация значения приоритета для каждой группы данных позволяет наиболее верно определять другие скрытые взаимосвязи между объектами, а также, в ходе задачи влиять на них. В итоге, мы получаем модель, которая способна обучаться решать множество задач. В ходе работы данной модели синапсы могут менять свое направление, например, в случае повреждения данных. Это делает систему стабильной и в большей степени отказоустойчивой. Немаловажно и то, что множества синапсов связаны с нейронами таким образом, что поставленная задача выполняется максимально быстро.

Нейронная сеть накапливает экспериментальные знания и представляет их для последующей обработки. Под знанием понимается хранимая информация или модели, используемые для интерпретации, предсказания и реакции на внешние события. Знания поступают в НС от пользователей и используются в процессе обучения. Администратор должен осуществлять контроль над системой, чтобы у пользователя не было затруднений с поиском свободного места на парковке с помощью мобильного приложения. Для накопления знаний применяются связи между нейронами. Они представляются в самой структуре нейронной сети с помощью ее состояния активации. Каждый нейрон сети потенциально может быть подвержен влиянию всех остальных ее нейронов. Как следствие, существование нейронной сети непосредственно связано с контекстной информацией.

Процесс накопления знаний и опыта происходит только органическим путем, в результате постепенных процессов обучения. Для того чтобы начали появляться реальные знания и опыт, нужно время, проведенное в работе и тренировках, нужны пробы и ошибки.

Выделим преимущества, которыми обладает нейронная сеть:

1) Самообучаемость - главное преимущество нейронных сетей. При отсутствии информации о ходе решения поставленной задачи, нейронная сеть способна сама сформировать и реализовать алгоритм, который позволит решить данную задачу. Это возможно благодаря выявлению и учету скрытых взаимосвязей между всеми параметрами (факторами), участвующих в задаче.

2) Быстродействие - реализация алгоритмов происходит очень быстро, за счет особенностей построения модели возможно использование массового параллелизма обработки информации.

3) Отказоустойчивость - в случае ошибки или повреждения данных производительность нейронной сети изменится незначительно, особенности хранения информации предполагают независимость в хранении и извлечении из памяти значений.

Однако, такая сложная и относительно новая модель (в плане применения) не может не иметь недостатков.

Недостатки модели ИНС:

В некоторых случаях работа алгоритма не заканчивается успешно, сталкиваясь с тупиковыми случаями.

Для обучения нейронной сети необходимы данные, полученные в ходе реальной ситуации, демонстрируемой большое количество раз.

1) Техническая реализация (объемно - габаритные интегральные схемы) для алгоритма труднодоступна в настоящее время.

2) Последовательность выполнения действий нейронной сети во многих случаях неоднозначна.

Внедрение алгоритма модели искусственных нейронных сетей для разработки мобильного приложения (информационных технологий) позволит значительно ускорить развитие. Нейронные сети находят применение в медицине, производстве, метеорологии, геологии, в сфере безопасности и в сфере прогнозирования. Не обходится без технологий с алгоритмом нейронной сети и в процессах распознавания отпечатков пальцев, а также в процессах распознавания и преобразования голосовых сигналов. Искусственная нейронная сеть способна оказывать существенное влияние и на культуру, являясь основой создания искусственного интеллекта, аналогичному интеллекту человека. Нейронные сети позволяют реализовать любой требуемый для процесса нелинейный алгоритм управления при неполном описании объекта управления. Несмотря на свои недостатки, обусловленные относительно небольшим сроком применения, нейронная сеть имеет большое значение для сферы информационных технологий, в частности, для мобильного приложения.

2.3 Функциональное моделирование

Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) - представляет собой общецелевой язык визуального моделирования, который разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем.

Общие принципы моделирования сложных систем:

- Принцип абстрагирования: в модель включать только те аспекты проектируемой системы, которые имеют непосредственное отношение к выполнению системой своих функций или своего целевого предназначения.

- Принцип многомодельности: никакая единственная модель не может с достаточной степенью адекватности описывать различные аспекты сложной системы.

- Принцип иерархического построения моделей сложных систем: процесс построения модели необходимо рассматривать на разных уровнях абстрагирования или детализации в рамках фиксированных представлений.

Набор диаграмм для моделирования:

- Диаграммы вариантов использования (use case diagrams) - для моделирования бизнес-процессов организации (требований к системе);

- Диаграммы классов (class diagrams) - для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними;

- Диаграммы поведения системы (behavior diagrams):

- Диаграммы состояний (statechart diagrams) - для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое;

- Диаграммы деятельностей (activity diagrams) - для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования или моделирования деятельностей;

-Диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) - для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами.

Существуют два вида диаграмм взаимодействия:

· Диаграммы последовательности (sequence diagrams);

· Диаграммы кооперации (collaboration diagrams);

- Диаграммы реализации (implementation diagrams):

- Диаграммы компонентов (component diagrams) - для моделирования иерархии компонентов (подсистем) системы;

-Диаграммы развертывания (deployment diagrams) - для моделирования физической архитектуры системы [12].

Диаграмма вариантов использования

Диаграмма вариантов использования является исходным концептуальным представлением или концептуальной моделью системы в процессе ее проектирования и разработки.

Разработка диаграммы вариантов использования преследует цели:

- Определить общие границы и контекст моделируемой предметной области на начальных этапах проектирования системы.

- Сформулировать общие требования к функциональному поведению проектируемой системы.

- Разработать исходную концептуальную модель системы для ее последующей детализации в форме логических и физических моделей.

- Подготовить исходную документацию для взаимодействия разработчиков системы с ее заказчиками и пользователями.

Базовые элементы:

- Вариант использования - определяет последовательность действий, которые должны быть выполнены проектируемой системой при взаимодействии ее с соответствующим актером.

- Актер - представляет собой любую внешнюю по отношению к моделируемой системе сущность, которая взаимодействует с системой.

Диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 2.3.

Рис.2.3 - Диаграмма вриантов использования

Данная диаграмма вариантов использования описывает действия администратора с информационной системой и пользователя. Так, из построенной диаграммы видно, что Администратор инициирует различные варианты использования: Контроль за системой, Отслеживание базы данных и так далее. Пользователь также может инициировать варианты использования, например, Изменение информации в профиле, Поиск свободного места, Просмотр дорожных знаков и т.д. Рассмотрим подробнее смысл отношения варианта использования "include". Он состоит в том, что Отслеживание БД включает в себя редактирование, добавление и удаление данных, Авторизация включает ввод имени и пароля, а Регистрация - ввод данных о себе.

Диаграмма классов

Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования.

Диаграмма классов состоит из множества элементов, которые в совокупности отражают декларативные знания о предметной области.

При этом отдельные компоненты этой диаграммы могут образовывать пакеты для представления более общей модели системы. Если диаграмма классов является частью некоторого пакета, то ее компоненты должны соответствовать элементам этого пакета, включая возможные ссылки на элементы из других пакетов.

Классы - это базовые элементы любой объектно-ориентированной системы. Классы представляют собой описание совокупностей однородных объектов с присущими им свойствами - атрибутами, операциями, отношениями и семантикой.

В рамках модели каждому классу присваивается уникальное имя, отличающее его от других классов. Если используется составное имя, то имя класса должно быть уникальным в пакете.

Атрибут - это свойство класса, которое может принимать множество значений. Множество допустимых значений атрибута образует домен. Атрибут имеет имя и отражает некоторое свойство моделируемой сущности, общее для всех объектов данного класса. Класс может иметь произвольное количество атрибутов [14].

Операция - реализация функции, которую можно запросить у любого объекта класса. Операция показывает, что можно сделать с объектом. Исполнение операции часто связано с обработкой и изменением значений атрибутов объекта, а также изменением состояния объекта.

Диаграмма классов представлена на рисунке 2.4.

Рис.2.4 - Диаграмма классов

Класс "Парковка" включает в себя следующие атрибуты: время, зона, стоимость, окончание. Также он включает операции: добавить, редактировать, удалить. Класс "Карта парковки" включает в себя следующие данные - описание, фотографию карты парковки и операции: добавить, редактировать, удалить. Класс "Дорожные знаки" - это сущность с атрибутами: название, описание дорожных знаков и операциями: добавить, редактировать, удалить. Класс "Парковка" связан отношением композиции с классом "Дорожные знаки". Это значит, что части не могут выступать в отрыве от целого, т.е. с уничтожением целого уничтожаются и все его составные части. Класс "Район месторасположения" содержит атрибут: название и операции: добавить, редактировать, удалить. Класс "Свободные места" содержит атрибуты: количество, описание и операцию: обновить. Класс "Свободные места" связан с классом "Парковка" отношением агрегации. Отношение агрегации имеет место между несколькими классами в том случае, если один из классов представляет собой сущность, которая включает в себя в качестве составных частей другие сущности. Класс "Маршрут" содержит такие атрибуты как: описание, фото и операции: добавить, редактировать, удалить. Класс "Прибытие в местоназначение" имеет атрибут: название и операции: добавить, редактировать, удалить. Класс "Водитель" включает следующие атрибуты: фамилия, имя, отчество, номер телефона, адрес и операции: добавить, редактировать, удалить. Класс "Автомобиль" - это сущность с атрибутами: государственный номер, свидетельство о регистрации и операциями: добавить, редактировать, удалить. Класс "Автомобиль" связан с классом "Водитель" отношением композиции. Класс модель имеет атрибуты: класс, марка и операции: добавить, редактировать, удалить.

Диаграмма последовательности

Диаграмма последовательности системы (system sequence diagram) является схемой, которая для определенного сценария варианта использования показывает генерируемые внешними исполнителями события, их порядок, а также события, генерируемые внутри самой системы. Назначение данной диаграммы - отображение событий, передаваемых исполнителями системе через ее границы.

Диаграмма последовательности должна быть создана для типичного хода событий вариантов использования, а при необходимости и для наиболее существенных альтернативных последовательностей. С помощью данной диаграммы производится построение модели взаимодействия субъектов и объектов.

Диаграммы отображают типы объектов, взаимодействующих при исполнении прецедентов, сообщения, которые они посылают друг другу, и любые возвращаемые значения, ассоциированные с этими сообщениями. Прямоугольники на вертикальных линиях показывают "время жизни" объекта. Линии со стрелками и надписями названий методов означают вызов метода у объекта.

Сообщения появляются в той последовательности, как они показаны на диаграмме - сверху вниз. Если предусматривается отправка сообщения объектом самому себе, то стрелка начинается и заканчивается на одной "линии жизни".

На диаграммы может быть добавлена управляющая информация: описание условий, при которых посылается сообщение; признак многократной отправки сообщения; признак возврата сообщения. На рисунке 2.5 представлена диаграмма последовательности системы.

Рис 2.5 - Диаграмма последовательности

Для того чтобы войти в систему, пользователь должен ввести имя и пароль, затем в подсистеме авторизации проходит проверка данных, проверка наличия пользователя в базе данных. Если данные введены успешно, то производится аутентификация пользователя в системе и пользователь успешно входит в систему. После этого пользователь, по необходимости, вводит информацию о местонахождении, внося какие-либо изменения в подсистему контроля парковки, на что получает сообщение об успешном введении данных.

Если требуется, то система отправляет пользователю оповещение об освободившемся месте на парковке. Далее пользователь выбирает карту парковки. Также в системе может просмотреть свободные места и дорожные знаки, то есть информацию о парковке. После чего пользователь имеет возможность выбрать маршрут. С помощью определения местоположения, выбрать оптимальный маршрут и добраться до местоназначения.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены