Внешний вид метеостанции Oregon Scientific BAR339P представлен на рисунке 1.4

Рисунок 1.4 - Метеостанция Oregon Scientific BAR339P

Основные технические характеристики метеостанции Oregon Scientific BAR339P представлены в таблице 1.4.

Талица 1.4 – Основные технические характеристики метеостанции Oregon Scientific BAR339P

Наименование	Значения
Измерение температуры	в диапазоне -40 - 60° C
Барометр	есть
Дополнительные функции	прогноз погоды, сохранение температурных значений, часы, будильник, обычный календарь
Выносной датчик	беспроводной (радиус приема 30 м), макс. число датчиков – 1, в комплекте - 1
Передача данных	сбор данных каждые 0.67 мин, частота передачи 433,92 МГц
Питание	автономное/от сети, батареи типа АА
Размеры (ВхШхТ)	109х158х39 мм

Достоинствами метеостанции Oregon Scientific BAR339P являются:

–проектор;
– имеется автономное питание (батарейки).

Недостатками являются:

–недостаточная подсветка часов и проектора;
–проектор отклоняется на небольшой угол.[6]

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ СИСТЕМЕ

2.1 Постановка задачи

В данной курсовой работе необходимо реализовать следующие задачи:

– разработать информационную систему для метеостанции;

–разработать программный код для реализуемого программного приложения;

– сделать отчет о проделанной работе.

2.2 Основные технические требования, предъявляемые к разрабатываемой системе

Основные технические требования, предъявляемые к системе, следующие:

– информационная система должна быть предназначена для сбора, хранения, поиска и выдачи необходимой информации ;

– данная информационная система предназначена для мониторинга данных метеостанции. Все параметры заносятся в базу и на их основе делается прогноз на ближайшее время;

– пользователем информационной системы является инженер метеостанции;

– надежность функционирования системы определяется надежностью функционирования технических средств ПЭВМ и программного обеспечения и должна составлять не менее 10000 часов;

– вероятность безотказной работы технических средств и программного обеспечения должна быть не менее 0,95;

– безопасность при эксплуатации и обслуживания технических средств системы определяется инструкциями по ТБ.

При разработке системы необходимо учитывать такие показатели, как взаимодействие человека с машиной и комфортность условий работы, учесть метеоданные такие как температура, сила ветра, влажность, атмосферное давление, осадки, облачность.

Проектируемая система должна сохранять информацию, которая является крайне важной для метео отдела.

Краткая характеристика системы.

Система должна обеспечивать поддержку и автоматизацию процессов:

–снятия показаний температуры воздуха;

–снятия показаний скорости ветра;

–снятия показаний атмосферного давления;

–снятия показаний влажности;

–снятия показаний осадков;

–определение облачности.

Программа демонстрирует график изменения температуры, силы ветра, влажности, атмосферного давления, осадков и облачности .

Входная информация:

–данные с температурного датчика;

–данные с датчиков ветра;

–данные с датчиков давления;

–данные с датчиков влажности;

–данные с датчиков осадков.

Обработка данной информации, полученной с датчиков, позволяет сделать прогноз на определенный срок, в зависимости от выбора пользователя.

Программа должна быть разработана в среде NetBeans IDE 7.3, с использование языка java.

Для реализации проекта необходимо обеспечить в интерфейсе программы следующие пункты:

–вывести параметры по силе ветра;

–вывести параметры влажности;

–вывести параметры атмосферного давления;

–вывести параметры температуры;

–вывести параметры выпадаемых осадков;

–вывести параметры по облачности;

–сделать прогноз;

–сведения о программе;

–выбор даты.

3 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМЫХ БЛОКОВ СИСТЕМЫ

Результат работы программы для информационной системы должен быть представлен в виде интерфейса, на котором расположены следующие блоки системы:

а) вывести параметры по силе ветра. Результатом работы данного блока является график, отражающий зависимость изменения силы ветра со временем.(приложение В);

б) вывести параметры влажности. При выводе параметров влажности появляется график зависимости влажности от времени. (приложение В);

в) вывести параметры атмосферного давления. Результатом работы данного блока также является график, на котором видна зависимость атмосферного давления от времени. (приложение В);

г) вывести параметры температуры. Параметры температуры отражены на графике зависимости температуры от времени. (приложение В);

д) вывести параметры выпадаемых осадков. Данный блок выводит график, в котором отражена зависимость выпадаемых осадков от выбранного времени. (приложение В);

е) вывести параметры по облачности. Вывод параметров по облачности также виден на графике зависимости облачности от времени. (приложение В);

ж) сделать прогноз. Программа выводит прогноз на выбранный день;

з) сведения о программе. В данном блоке собрана информация о программе, как с ней работать, описание работы в целом программы и отдельных блоков. (приложение В);

и) выбор даты. В этом блоке выбирается месяц и день, на который будет осуществляться прогноз погоды. (приложение В).

4 ОПИСАНИЕ ОБЩЕГО АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

В программе реализованы следующие блоки:

–просмотр метеопараметров месяца;

–вывести параметры по силе ветра;

–вывести параметры влажности;

–вывести параметры атмосферного давления;

–вывести параметры температуры;

–вывести параметры выпадаемых осадков;

–вывести параметры по облачности;

–сделать прогноз;

–сведения о программе;

–окно, в котором выводится информация.

При выборе элементов пункта меню появляется соответствующая информация в окне вывода информации.

Программа берет данные с базы данных Oracle, и по ним строит соответствующие графики измеряемых показателей на заданный период.

Чтобы увидеть прогноз погоды, который сделает разрабатываемая информационная система, необходимо выбрать соответствующую дату.

Блок-схема алгоритма приведена на рисунке 4.1.

начало

Входные параметры

Условие введено правильно

Нет

Цикл по БД

да

SQL-запрос

Вывод прогноза

Прогноз

Запрашиваемое свойство объектов

конец

Рисунок 4.1 – Блок-схема

5 СОСТАВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ЕГО ОБОСНОВАНИЕ

В качестве программного обеспечения была выбрана среда разработки NetBeans IDE 7.3, разработка баз данных осуществлена на Oracle.

NetBeans- быстро развивающаяся, бесплатная среда с открытым исходным кодом. Эта среда разработки обладает развитыми средствами для добавления в среду новых возможностей с помощью специальных дополнений к среде - плагинам.

NetBeans отличается самым развитым из имеющихся редактором форм графического интерфейса (GUI) и наиболее развитыми средствами разработки программного обеспечения для мобильных устройств.

Данная среда допускает работу с языками Java, JavaFX, Python, PHP, JavaScript, C, C++, Ruby, HTML, XHTML, CSS и другими, технологиями JSP, EJB, AJAX, JPI, Hibernate, JPI, Spring, Web Services, Struts.

Так же NetBeans поддерживает тестирование с помощью модулей JUnit. Имеет развитые средства UML – проектирования. [1]

Для разработки программ в среде NetBeans должен быть предварительно установлен Sun JDK или J2EE SDK подходящей версии.

Oracle (Oracle Corporation) — американская корпорация, крупнейший в мире разработчик программного обеспечения для организаций, крупный поставщик серверного оборудования. Наиболее известный продукт компании — Oracle Database, выпускаемый компанией с момента своего основания.

Система управления базой данных (СУБД) Oracle представляет собой сложный программный пакет, который состоит из нескольких десятков приложений, каждый из которых включает десятки и даже сотни компонентов. Приложения, созданные в Oracle , будут запускаться на любой платформе с установленной системой Oracle. [2]

Java — объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией SunMicrosystems .

Программы на Java транслируются в байт-код, выполняемый виртуальной машиной Java (JVM) — программой, обрабатывающей байтовый код и передающей инструкции оборудованию как интерпретатор.

Достоинство подобного способа выполнения программ — в полной независимости байт-кода от операционной системы и оборудования, что позволяет выполнять Java-приложения на любом устройстве, для которого существует соответствующая виртуальная машина.

Другой важной особенностью технологии Java является гибкая система безопасности благодаря тому, что исполнение программы полностью контролируется виртуальной машиной. [3]

Внутри Java существуют несколько основных семейств технологий:

– Java SE — JavaStandardEdition, основное издание Java, содержит компиляторы, API, JavaRuntimeEnvironment; подходит для создания пользовательских приложений, в первую очередь — для настольных систем;

– Java EE — JavaEnterpriseEdition, представляет собой набор спецификаций для создания программного обеспечения уровня предприятия;

– Java ME — JavaMicroEdition, создана для использования в устройствах, ограниченных по вычислительной мощности, например в мобильных телефонах, КПК, встроенных системах;

– JavaFX — технология, являющаяся следующим шагом в эволюции Java как RichClientPlatform; предназначена для создания графических интерфейсов корпоративных приложений и бизнеса;

– JavaCard — технология предоставляет безопасную среду для приложений, работающих на смарт-картах и ​​других устройствах с очень ограниченным объемом памяти и возможностями обработки.

На сегодняшний день платформа Java привлекла более 9 миллионов разработчиков программного обеспечения. Она используется во всех главных сегментах индустрии, а также в широком диапазоне устройств, компьютеров и сетей.

Универсальность, эффективность, портативность платформ и безопасность технологии Java делают эту технологию идеальным выбором для сетевых вычислений. [4]

6 ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ СТРУКТУР ДАННЫХ

В программе реализованы следующие структуры : Meteo.java , DB_Connect.java , Meteodannie.java .Рассмотрим каждую из них подробнее.

Meteo.java

DB_Connect q = new DB_Connect(); - экземпляр класса для подключения БД

meteodannie p = new meteodannie(); - экземпляр класса для вывода формы

DB_Connect.java

Connection con; - свойство класса

Statement st; - свойство класса

ResultSet rs; - свойство класса

public void connect() - функция для создания подключения

String driver = "sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"; - подключение драйвера

("c://meteostanciya.accdb","username", "password"); - путь к БД

String sql = "select Data from DAY where id_day = days"; - SQL-запросы

String age = rs.getString("Age"); - авторизация к БД

Meteodannie.java

public meteodannie() { - конструктор по умолчанию

private void jButton1ActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) { - обработчики событий

.createXYLineChart("Сила ветра", "дни с 1.06.13 по 7.06.13", "сила ветра (м/с)", xyDataset, PlotOrientation.VERTICAL, true, true, true); - функция для занесмения данных

JFrame frame = new JFrame("Известные параметры силы ветра"); - экземпляр класса новой формы

private void jButton7ActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) { - обработчик событий для построения прогнозов

private void jButton8ActionPerformed(java.awt.event.ActionEvent evt) {

- обработчик событий для справочной информации.

7 РАЗРАБОТКА, ОТЛАДКА И ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОЙ СИСТЕМЫ

Программа разработана в среде NetBeans IDE 7.3, окно среды представлено на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 - NetBeans IDE 7.3

Создан проект meteo, в котором расположены файлы Meteo.java, DB_Connect.java, Meteodannie.java, представленные на рисунке 7.2

Рисунок 7.2 - Файлы Meteo.java, DB_Connect.java, Meteodannie.java

Структура данных в базе.

Данные о дне недели и дате содержатся в таблице DAY (рисунок 7.3)

Рисунок 7.3 - Таблица DAY

Данные о направлении и силе ветра(в м/с) содержатся в таблице wind.Таблица wind представлена на рисунке 7.4

Рисунок 7.4 - Таблица wind

Данные о влажности (в %) содержатся в таблице humidity.Таблица humidity представлена на рисунке 7.5

Рисунок 7.5 - Таблица humidity

Данные о давлении (в мм.рт.ст) содержатся в таблице pressure.Таблица pressure представлена на рисунке 7.6

Рисунок 7.6 - Таблица pressure

Данные о температуре (в гр.С) содержатся в таблице temperature. Таблица temperature представлена на рисунке 7.7

Рисунок 7.7 – Таблица temperature

Данные о количестве выпадаемых осадков (в мм.) содержатся в таблице osadki. Таблица osadki представлена на рисунке 7.8

Рисунок 7.8 - Таблица osadki

Данные об облачности содержатся в таблице oblachnost. Таблица oblachnost представлена на рисунке 7.9

Рисунок 7.9 - Таблица oblachnost

Схема данныхпредставлена на рисунке 7.10

Рисунок 7.10 - Схема данных

8 ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

С точки зрения теории информации, ИС как среда передачи сообщений между взаимодействующими элементами системы управления характеризуется величиной пропускной способности, формально выражаемой в виде энтропии:

(1)

где X – множество состояний системы, на котором определена случайная величина x с вероятностями реализации:

(2)

где i=1,…,M номера состояний.

Выражение (1) есть лишь частный случай более общего понятия количества информации в системе yотносительно системы x:

I( y : x ) = H( y ) - H ( y \ x ) (3)

где H ( y \ x ) – условная энтропия

(4)

(4) - условные вероятности. Здесь во вложенной сумме узнаётся (1), а во внешней – вычисление математического ожидания. Ещё основоположник этой теории Клод Шеннон определил, что в выражении (3) условная энтропия «отвечает» за «шумы» в самом широком смысле этого слова.

Условная энтропия представлена на рисунке 8.4.

Рисунок 8.4 - Иллюстрация условной энтропии

Таким образом, используя приведенные выше формулы, найдем производительность ИС.

Возьмем количество состояний системы равное 7.

Подставляя данные разработанной ИС, получим производительность системы равной 5. [7]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе были решены поставленные задачи, а именно:

–разработана информационная система для метеостанции;

–разработан программный код для данного программного приложения;

–сделан отчет о проделанной работе.

Изучены основные аспекты языка java, работа с языком в среде NetBeans IDE 7.3.

Также организовали взаимодействие java с базами данных oracle.

Работа с графическими библиотеками дала результат разработки графического интерфейса, в котором реализованы блоки меню, позволяющие сделать сбор данных, занести их в базу данных, произвести обработку полученных данных.

И ,собственно, результатом работы программы информационной системы для метеостанции является прогноз погоды на заданный срок.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Монахов В., Язык программирования Java и среда NetBeans/ В.Монахов – СПб.: БХВ-Петербург, 2009. – 720с.

2 Перри Джеймс, Пост Джеральд, Введение в Oracle / Пер. с англ – ООО «И.Д.Вильямс»(Москва), 2006 – 704с.

3 Хорстманн, К, Java2/ Тонкости программирования/ К.Хорстман - СПб.: Питер, 2000. – 56с.

4 Макконнел, С, Совершенный код/ С.Мкконнел - СПб.: НиТ, 2001. – 122с.

5 Метео энциклопедия [Электронный ресурс]. 2013. – Режим доступа: http://meteorologist.ru

6 Домашние метеостанции [Электронный ресурс]. 2013. – Режим доступа: http://market.yandex.ru/

7 Издательская группа «ДиС» [Электронный ресурс]. 2013. – Режим доступа: http://www.dis.ru/library .

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Листинг программы, реализующий разработанный алгоритм функционирования ИС

Meteo.java

package meteo;

/**

*

* @author 1

*/

import javax.swing.JFrame;

import org.jfree.chart.ChartFactory;

import org.jfree.chart.ChartPanel;

import org.jfree.chart.JFreeChart;

import org.jfree.chart.plot.PlotOrientation;

import org.jfree.data.xy.XYDataset;

import org.jfree.data.xy.XYSeries;

import org.jfree.data.xy.XYSeriesCollection;

public class Meteo {

/**

* @param args the command line arguments

*/

public static void main(String[] args) {

DB_Connect q = new DB_Connect();//экземпляр класса для подлюч БД

meteodannie p = new meteodannie();//экземпляр класса для вывода формы

p.show();

}

}

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Интерфейс программы и результаты ее работы

Главное окно представлено на рисунке В.1

Рисунок В.1 - Главное окно

График силы ветра представлен на рисунке В.2

Рисунок В.2 - График силы ветра

График влажности представлен на рисунке В.3

Рисунок В.3 - График влажности

График атмосферного давления представлен на рисунке В.4

Рисунок В.4 - График атмосферного давления

График температуры представлен на рисунке В.5

Рисунок В.5 - График температуры

График осадков представлен на рисунке В.6

Рисунок В.6 - График осадков

График облачности представлен на рисунке В.7

Рисунок В.7 - График облачности

Вывод прогноза погоды представлен на рисунке В.8

Рисунок В.8 - Прогноз погоды

Вывод сведений о программе представлен на рисунке В.9

Рисунок В.9 Сведения о программе