Анализ предпосылок предметной области
Введение
Целью курсовой работы является закрепление знаний, полученных пользователями во время изучения дисциплины "Информационные системы и технологии" на втором курсе факультета транспортных систем ХНАДУ.
В процессе выполнения курсовой работы на основе анализа задачи, синтеза знаний, умений предметной области и информационных систем и технологий пользователи самостоятельно по индивидуальным заданиям проектируют базу данных, исследуют и реализуют ее средствами обработки данных. С этой целью пользователям необходимо выполнить следующее:
1) осуществить анализ предметной области;
2) определить модель базы данных и ее структуру;
3) реализовать БД в среде MS Access;
4) построить схему связей в базе данных;
5) создать и исследовать Формы ввода информации в БД;
6) создать запросы с условиями выбора;
7) создать запросы с вычислениями;
8) создать диаграммы по результатам вычислений;
9) создать на основе запросов отчеты.
Выполнение отмеченных заданий требует от пользователей достаточного уровня знаний и навыков, приобретенных при изучении дисциплины "Компьютерная техника и программирование" (первый курс ФТС) и "Информационные системы и технологии" (второй курс ФТС).
Анализ предпосылок предметной области
1.1. В настоящее время на автомобильных дорогах Украины наблюдается повышенная интенсивность движения, что является результатом диспропорции между ростом автомобильного парка и сетью автомобильных дорог. В свою очередь аварийность на транспорте является следствием диспропорции между уровнем подготовки, транспортной культурой участников движения и массовостью профессии водителя.
Рост интенсивности, изменение структуры и скоростных режимов транспортных потоков, неудовлетворительное состояние дорожного покрытия, недостаточная освещенность улиц вызывают рост требований к методам управления дорожным движением и, особенно, к мероприятиям обеспечения максимально возможной безопасности движения.
Управление движением транспорта в критических ситуациях заключается в оперативном влиянии на основные характеристики транспортного потока и его распределении по сетям параллельных маршрутов в зависимости от сложившихся условий движения. Одной из критических ситуаций считается возникновение дорожно-транспортных происшествий (ДТП) - нарушений процесса дорожного движения, вызвавшие ранение или гибель людей, повреждения транспортных средств или дорожных сооружений. Следствием ДТП является ежегодный рост числа человеческих жертв и материальных убытков. Для разработки мероприятий организации дорожного движения с целью снижения количества ДТП необходимо иметь полный объем информации о ДТП, обеспечить хранение, систематизацию, обработку, анализ и оперативную отчетность этой информации.
Учету подлежат все ДТП с участием хотя бы одного транспортного средства, которое находилось в движении и привело к гибели или ранениям людей, повреждений транспортного средства, грузов, дороги, дорожных сооружений, имущества и т. п.
Основу разработки мероприятий по предупреждению ДТП составляют достоверные сведения о них. По существующим правилам учет ДТП выполняется Государственной автоинспекцией (ГАИ); при этом все обстоятельства происшествия регистрируются в учетных карточках ДТП, составленных на основании первичных документов, оформленных дежурной группой ГАИ на месте ДТП.
Статистика ДТП ведется местными органами ГАИ и автотранспортными предприятиями (АТП). В первичных документах ГАИ регистрирует характер ДТП, факторы и обстоятельства ДТП, условия их возникновения, состояние транспортного средства, количество пострадавших, последствия. В свою очередь, АТП должны хранить полную информацию о водителях и периодически ее возобновлять.
1.2. Развитие теоретических основ и технических средств регистрации информации, ее переработки и транспортировки создало предпосылки для разработки компьютерных информационных систем контроля, анализа и прогнозирования безопасности движения. Структурная схема такой информационной системы (системы контроля безопасности движения автотранспорта - СБД) отображена на рис. 1.
Для решения указанной информационной задачи могут быть применены системы управления базами данных (СУБД). На настоящее время наиболее эффективной является составляющая пакета Microsoft Office программа Access, предназначенная именно для создания и обслуживания баз данных, для обеспечения доступа к данным и для их обработки.
1.3. База данных является организованной структурой, используемой для хранения данных, то есть любых сведений о явлениях, процессах, действиях, и т. п. Данные отображают информацию о происшествиях, которые происходят в материальном мире, и, по сути, являются зарегистрированными сигналами, возникшими в результате этих происшествий. Данные становятся информацией после обработки их соответствующими методами. СУБД MS Access содержат в своих структурах не только данные, но и методы (программные коды) их обработки, и поэтому можно утверждать, что эта СУБД предлагает широкий диапазон средств для хранения информации и эффективного управления последней.
 | |||||
| |||||
 |
Рис. 1. Структурная схема базы данных СБД
1.4. Данные, состоящие в определенных отношениях, хранятся в двумерных таблицах; в терминах MS Access (дальше - Access) столбцы названы полями, а строки - записями.
Записи имеют одинаковую структуру, и каждая запись содержит данные об одной сущности (например, о водителе, либо автомобиле, либо документе, и т. п.).
Поля таблицы содержат атрибуты (характеристики) этих сущностей (например, фамилии водителей, их адреса, марки и цены автомобилей). Каждое поле записи содержит одну характеристику сущности и имеет единственный тип данных (например, либо текстовый, либо числовой, либо денежный и т. д.). Все записи таблицы имеют одинаковые поля, но содержат в полях разные значения атрибутов.
Такая модель хранения данных строится на взаимоотношениях между указанными ее составными частями и называется реляционной (от лат. relatio - отношения) моделью данных. Совокупность реляционных таблиц, между которыми могут быть образованы логические связи, составляет логическую структуру реляционной базы данных. Сущности, атрибуты и связи между ними представляют собой фундаментальные понятия информационных систем.
1.5. Для реляционной БД принципиальным является то, что каждый элемент данных нужно хранить только в одном экземпляре. В этом случае считается, что данные нормализованы - из определенной таблицы удалены все повторяемые данные и перенесены в новую таблицу для исключения повторений. Минимизация дублирования данных обеспечивает высокую эффективность БД, поддерживает ее в актуальном и непротиворечивом состоянии и способствует одноразовым (без повторений) вводу и коррекции данных.
Таким образом, реляционная модель данных обладает следующими свойствами:
1) каждая ячейка таблицы представляет собой элемент данных;
2) все поля в таблице однородны, то есть однотипны;
3) каждое поле имеет уникальное название;
4) одинаковые записи в таблице отсутствуют;
5) последовательность записей в таблице произвольная.
Основными свойствами полей таблиц БД являются такие: название, тип и размер (длина данных в конкретном поле).
1.6. Система управления базами данных Access позволяет работать в ее среде, как в индивидуальном режиме, так и в составе локальной или глобальной сетей. При этом Access является средой процедур, в которых предусмотрен ввод пользователем первичной информации с помощью клавиатуры, общения с персональным компьютером в диалоговом режиме, создания тех или иных запросов и получения на их основе вспомогательной информации. Реализованная в среде Access реляционная база данных СБД (рис. 1) содержит общую и служебную информацию о ДТП: данные о водителях, вид нарушения и взыскания, состояние здоровья участников, место, дату и виновных в ДТП, и т. п.
Система позволяет в диалоговом режиме выполнять просмотр информации, редактирование, ввод новых данных, удаление избыточных или устаревших. Среда Access предоставляет возможность анализа информации с помощью свойственных этой среде операций: разнообразных запросов по выбору, запросов по условиям, запросов с вычислениями, вывода любой информации на печатающий устройство в виде отчетов. Вся информация может быть упорядочена по любым признакам. На экран дисплея и на печатающее устройство выводятся запросы сведений с необходимым сочетанием данных. Введенная в базу данных информация может периодически обновляться (например, в конце года).
Сбор информации и ввод данных в компьютер выполняется в процессе производственного функционирования независимо от периодичности и очередности. Обмен информацией можно выполнять пересылкой файлов с помощью сети - локальной или корпоративной.
Структура базы данных
2.1. Во время выполнения своих служебных обязанностей работники ГАИ и АТП информацию о ДТП записывают на первичных носителях (бумажных, электронных, компьютерных) с целью последующей обработки информации. В дальнейшем эти записи о ДТП, а также сведения о водителях и другую информацию распределяют по определенным таблицам; в данном случае рассматриваются такие шесть таблиц:
1) Информация - учет водителей АТП;
2) Нарушения - данные о нарушениях водителей АТП;
3) Учет ДТП - информация о ДТП;
4) Коды нарушений - коды видов нарушений;
5) Коды АТП - коды видов взысканий руководством АТП;
6) Коды ГАИ - коды видов взысканий работниками ГАИ.
Указанные таблицы составляют базу данных СБД - организованную структуру, предназначенную для хранения и обработки информации с помощью СУБД Access. Последняя состоит из комплекса программных средств, предназначенных для создания компьютерной структуры базы данных, наполнения ее содержанием, редактирования, отображения данных, отобранных по определенному критерию, их упорядочения, оформления и последующего вывода на печатающее устройство или пересылку по каналам связи.
В таблицах 1 - 6 приведены примеры всех полей одной записи каждой из таблиц базы данных СБД. Эти примеры помогают пользователю найти, понять и реализовать собственный вариант.
В первых строках примеров предоставлена сквозная нумерация всех полей всех таблиц базы данных СБД (для ориентации при выборе пользователями собственных вариантов).
Во вторых строках приведены названия (заглавия) всех полей (столбцов) всех таблиц базы данных СБД.
В третьих строках отображены записи (содержание ячеек) каждого поля всех таблиц.
В четвертых строках расположены пояснения относительно содержания каждого поля каждой таблицы.
Таблица 1. "Информация"
| № | ФИО | №_таб | №_ак | Д_рожд |
| Иванов Г. П. | 27.06.1927 | |||
| Табличный код водителя | Фамилия и инициалы водителя | Табельный номер | Номер автоколонны | Дата рождения |
Таблица 1. "Информация" (продолжение)
| Нац | Образ | Стаж | Кл | Д_раб |
| Украинец | Среднее | 31.10.1955 | ||
| Нацио- нальность | Образование | Общий стаж работы водителем | Класс водителя | Дата зачисления на работу |
Таблица 1. "Информация" (продолжение)
| №_удост | Кем_выд | Ав_шк. | Д_мед |
| ААД 809990 ВСД | ГАИ Кировограда | г. Одесса | 10.02.1992 |
| Номер удостоверения водителя | Кем выдано удостоверение | Место окончания автошколы (курсов) | Дата медицинского осмотра |
Таблица 1. "Информация" (продолжение)
| Д_экз | №_экз | Оц_экз | Адрес | ФИО_жены |
| 11.10.1992 | Харьков, ул. Чкалова, 3б, кв. 52 | Иванова О. Г. | ||
| Дата экзамена | Номер экзамена- ционного билета | Экзаменацион- ная оценка | Домашний адрес | Фамилия и инициалы жены |
Таблица 1. "Информация" (продолжение)
| Раб_жены | Д_взыск | Д_аннул | ИО |
| База культторга | 07.07.1993 | 07.10.1993 | Георгий Петрович |
| Место работы жены | Дата наложения взыскания | Дата снятия взыскания | Имя и отчество водителя |
Таблица 2. "Нарушения"
| №_таб | Д_нар | Вр_нар | Тип_тс | №_тс |
| 15.11.1992 | 22.45 | ГАЗ 53 | 54-76 | |
| Табельный номер водителя | Дата нарушения | Время нарушения | Тип транспорт- ного средства | Номер транспортного средства |
Таблица 2. "Нарушения" (продолжение)
| М_нар | Код_Д | Реестр | Код_А | Код_нар |
| г. Кировоград | ГАИ | |||
| Географическое название места нарушения | Код взыскания ГАИ | Организация регистрации нарушения | Код взыскания АТП | Код вида нарушения |
Таблица 3. "Учет ДТП"
| №_таб | Зд_в | Д_дтп | Тип_тс | №_тс |
| Трезвый | 09.01.1989 | КАМАЗ | 76-12м | |
| Табельный номер водителя | Состояние здоровья водителя | Дата ДТП | Тип транспортного средства | Номер транспортного средства |
Таблица 3. "Учет ДТП" (продолжение)
| М_дтп | Код_дтп | Время_дтп | ДТП |
| Ул. Чкалова | 13.15 | Наезд на пешехода | |
| Название Места ДТП | Код вида ДТП | Время ДТП | Описание ДТП |
Таблица 3. "Учет ДТП" (продолжение)
| Повр_А | Ущерб (грн) | В_в | Код_Г | Код_А |
| Не виновен | ||||
| Количество поврежденных автомобилей | Материальный ущерб | Виновность водителя | Код взыскания ГАИ | Код взыскания АТП |
Таблица 4. "Коды нарушений"
| Код_нар | Вид_нар |
| Управление транспортом в нетрезвом состоянии |
Таблица 5. "Коды взысканий АТП
| Код | АТП |
| Взыскание отсутствует |
Таблица 6. "Коды взысканий ГАИ"
| Код | ГАИ |
| Взыскание отсутствует |
2.2. В таблице 7 (см. лаб. раб. № 6) выбрать и записать вариант пользователя в соответствии с двумя последними цифрами зачетной книжки. Также необходимо в соответствии с таблицами 8 - 10 и вариантом пользователя составить дополнительные таблицы с пояснениями сокращенных названий полей.
Таблица 8. Пример записи варианта задания
| Две последние цифры номера зачетной книжки | Поля таблицы "Информация" | Поля таблиц "Иформация" и "Нарушения" | Поля таблиц "Информация" и "УчетДТП" |
| 1-й запрос | 2-й запрос | 3-й запрос | |
| 1, 2, 3, 14 | 1, 2, 3, 26 | 1, 2, 3, 36, 44 |
Таблица 9. Пример записи пояснения названий персонифицированных полей
| № | ФИО | №_таб |
| Табличный код водителя | Фамилия и инициалы водителя | Табельный номер |
Таблица 10. Пример записи пояснения названий личных полей в запросах
| №_ак | Д_нар | Д_дтп | Ущерб (грн) |
| Номер автоколонны | Дата нарушения | Дата ДТП | Материальные убытки |
2.3. Компьютерная база данных, составными элементами которой являются определенные объекты вместе с данными, в среде Access хранится в файле типа .mdb. При создании или открытии такого файла на экран выводится главное окно базы данных (рис. 2; 6), которое является центром управления ее функционирования. В области заголовка (рис. 2; 1) этого окна отображаются название и формат базы данных.
При подведении указателя мыши к любому инструменту на панелях инструментов окна (рис. 2; 2) среды Access или окна базы данных на экран выводится название инструмента (кнопки). На панели инструментов окна БД расположенные кнопки операций с объектами; основными из них являются такие:
1) Открыть - вызывает на экран существующий объект;
2) Конструктор - способствует обращению к режиму изменения построения существующих объектов или создания новых;
3) Создать - используется для начала создания объектов;
4) Удалить - применяется для удаления элементов;
5) Крупные значки, Мелкие значки, Список, Таблица - инструменты изменения формата составляющих объектов.
Названия окон БД и ее объектов…j
Панель Стандартная.......k
Главные команды…l
Панель объектов БД…m
Окно формы........................n
Главное окно БД.........................o
Ярлыки выбора режимов.......................p
Окно таблицы...................................................q
Окно отчета................................................................r
Рис. 2. Окна базы данных в среде Microsoft Access.
В окне базы данных в поле справа располагаются ярлыки (рис. 2; 7) выбора режимов создания объектов. Обращение к этим режимам выполняется нажатием ЛК мыши на ярлыке.
Особого внимания заслуживает Мастер - специальная программа, помогающая в решении какой-либо задачи или в создании объекта определенного типа. Эта программа способствует выполнению рутинной работы за несколько минут вместо нескольких часов при использовании других методов. Программа Мастер задает вопросы о содержании, стиле и формате объекта, а затем создает этот объект без вмешательства пользователя. В Access имеется около сотни мастеров, предназначенных для проектирования баз данных, приложений, таблиц, форм, отчетов, графиков, элементов управления и свойств.
2.4. Таблицы являются основными и важнейшими объектами базы данных; структуру таблиц образуют поля (столбцы) и записи (строки).
Перед вызовом на экран (рис. 2; 4) составляющих любого объекта следует пометить этот объект (в данном случае Таблицы) нажатием на его названии ЛК мыши. Вызов на экран составляющей объекта Таблицы (например, таблицы Информация, рис. 2; 8), выполняется в главном окне базы данных (рис. 2; 6) двойным нажатием ЛК мыши ярлыке этой таблицы.
Каждая таблица имеет следующие характеристики:
1) название поля - средство обращения к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию названия полей используются в качестве заглавий столбцов таблиц);
2) тип поля - тип данных, которые содержатся в данных полях;
3) размер поля - определяет количество символов в поле;
4) формат поля - способ форматирования данных в поле;
5) маска ввода - фиксированная форма, в которой вводятся данные в ячейку поля (средство автоматизации ввода данных).
2.5. Определенные поля отдельных таблиц базы данных могут быть соединены для образования связей между таблицами. Таблицы вместе со связями составляют схему данных (рис. 3). БД из связанных таблиц называются реляционными базами данных.
Существует несколько типов возможных связей между таблицами. Наиболее распространенными являются связи "один ко многим" и "один к одному". Связь между таблицами создается по общим полям. На стороне "один" поле должно быть ключевым, особенностью которого является единственное (без повторений) определение каждой записи в таблице; то есть на стороне "один" должно выступать уникальное ключевое поле. На стороне "много" может быть несколько записей с одинаковыми значениями в ключевых полях. За исключением связанного поля, данные ни в одном из других полей не должны повторяться. Подобная организация представления данных имеет такие преимущества:
1) эффективность - не нужно хранить повторяющиеся сведения, например, фамилию, имя и отчество;
2) управление- продуманная структура данных, которые не содержат повторяющихся сведений, что ускоряет обновление, удаление и добавление данных;
3) точность - отсутствие повторений снижает возможность возникновения ошибок; введенные один раз данные правильно отображаются во всей базе данных;
4) сохранность данных - добавление или удаление полей или записей в отдельных таблицах не вызывает изменений целостной структуры базы данных.
2.6. Формы (рис. 2; 5 и рис. 4) являются средством ввода данных.
В формах можно разместить специальные элементы управления (счетчики, списки, переключатели, и т. п.) для автоматизации ввода информации. Преимущества форм раскрываются в том случае, когда происходит ввод данных с бумажных бланков. Для этого форму создают графически подобной бланку с целью оптимизации работы оператора: снижения его усталости и предотвращения появления печатных ошибок.
Рис. 6. Пример формы базы данных
2.7. Запросы являются объектами для выбора данных из таблиц и представления их в удобном виде (рис. 7).
Рис. 7. Пример запроса на выбор
С помощью запросов выполняются поиск данных, их сортировка и фильтрация, преобразование данных по определенным алгоритмам, создание новых таблиц, их автоматическое наполнение импортированными из других источников данными, вычисления по табличным данным.
Особенностью запросов является то, что с их помощью выбирают данные из базовых таблиц и создают результирующую таблицу, а данные базовых остаются неприкосновенными.
При сохранении информации в базовых таблицах упорядоченность записей отсутствует, а нумерация записей в поле Счетчик в первичных таблицах выполняется автоматически в очередности ввода записей. Если необходимо видеть данные, отсортированные или отфильтрованные по любым параметром, можно использовать соответствующий запрос.
2.8. Отчеты (рис. 2; 9 и рис. 8) являются структурами, которые предназначены для вывода данных на экран и на печатающее устройство.
В связи с этим в отчетах используются специальные мероприятия для группировки выводимых данных и специальные элементы оформления, характерные для печатных документов (верхний и нижний колонтитулы, номера страниц, и т. п.).
Рис. 8. Пример отчета по запросу к базе данных.