Проектування системи прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу

Проектування системи прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу

 

 

за 1 семестр 2016/2017 н.р.

студента групи КЕМ-105 С

Інституту фізики, математики, економіки та інноваційних технологій

 

Курилишина Миколи

 

Науковий керівник

доцент, кандидат педагогічних наук

Ших Надія Василівна

 

1. Допущено до захисту

«____»_________2016 р. Науковий керівник ____________ _______________

підпис прізвище, ім’я

2. Оцінка захисту _________

«____»__________ 2016 р. Члени комісії ____________ __________________

підпис прізвище, ім’я

_________ ______________

підпис прізвище, ім’я

_________ ______________

підпис прізвище, ім’я

 

Дрогобич 2016

Зміст

Вступ. 3

1. Аналіз предметної області 5

1.1. Джерела отримання гідрометеоінформації 5

1.2. Особливості збору даних і представлення інформації в системах моніторингу і прогнозування погодних умов. 13

1.3 Опис функціональних вимог до системи. 14

2. Дані в систему повинні надходити автоматизовано із погодних сайтів. 15

1.4 Опис засобів реалізації 15

2. Аналіз предметної області 19

2.1. Діаграма варіантів використання. 19

2.2.Функціональна схема. 20

2.3. Діаграма потоків даних. 20

2.4. ER-діаграма. 21

2.5. Схема структури даних. 21

2.6. Логічна модель. 22

Висновки. 25

Перелік використаної літератури. 26

 

Вступ

Найпростішим і найпоширенішим способом дізнатися прогноз погоди є метеосайти, головною перевагою яких є вичерпна інформація про погоду (температура, тиск, вологість, опади, сила і напрям вітру, UV-випромінювання, магнітні бурі та ін.), представлена в максимально зручній і наочній формі. Багато сайтів пропонують також погодинний прогноз протягом доби і довгострокові прогнози (в основному до місяця часу).

У мережі Інтернет можна знайти десятки різних метеосайтів, кожен з яких обіцяє користувачам найточнішу і достовірну інформацію про погодні умови. Однак, як і у випадку з традиційними прогнозами в газетах або по телевізору, такі передбачення часто бувають неточними. Для того, щоб отримати більш-менш достовірну інформацію про погодні умови доводиться співставляти дані декількох погодних сайтів. Саме тому актуальним є проектування і розробка системи моніторингу погодних умов, яка дозволяла б автоматизовано отримувати і опрацьовувати дані із десятка різних джерел.

Метою курсової роботи є проектуваннясистеми прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу.

Об'єктом є процеси проектування комп’ютерних систем.

Предметом є методи і засоби проектування системи прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу.

Завдання курсового проекту:

- дослідити предметну область, зокрема: здійснити огляд найбільш популярних погодних сервісів мережі Інтернет, проаналізувати особливості представлення інформації про погоду;

- визначити функціональні вимоги, які повинна реалізовувати система прогнозування та моніторингу погоди;

- вибрати засоби реалізації;

- спроектувати систему прогнозування та моніторингу погодних умов: побудувати діаграму варіантів використання, діаграму потоків даних, ER-діаграму, схему структури даних БД.

Практична цінність курсового проекту полягає в тому, що володіння інформацією про погодні умови та загальні тенденції зміни погодних показників є завжди актуальним.

Структура роботи. Робота складається із вступу, двох розділів, висновків і переліку використаної літератури. Обсяг основної частини 26 сторінок.

Аналіз предметної області

Опис функціональних вимог до системи

На основі аналізу предметної області визначено наступні функціональні вимоги до системи:

1. Система повинна забезпечувати прогнозування і моніторинг наступних первинних погодних параметрів по м. Дрогобичу:

- швидкість і напрямок вітру;

- температура;

- барометричний тиск;

- вологість повітря.

Опис засобів реалізації

Для програмної реалізації я планую використовувати Borland C ++ Builder і СКБД Access.

Borland C ++ Builder дає можливість створювати програми, які можуть працювати як з однокористувацький базами даних (БД), так і з серверними СУБД, такими як Sybase, Oracle, Informix, MS SQL Server, Interbase, DB2, а також з ODBC-джерелами. Набір даних в C++ Builder є об'єктом, який представляється набором записів. Кожен із записів складається із полів та вказівника для цього запису. Набір даних може повністю відповідати реальній фізичній таблиці чи результату запиту, а також представляти деяку частину таблиці чи об'єднаних між собою кількох таблиць [5].

Набір даних в C++ Builder є нащадком абстрактного класу TDataSet. Наприклад, класи TQuery, TTable і TStoredProc, які розміщені на вкладці палітри компонентів доступу до даних, є нащадками TDBDataSet, який, в свою чергу, є нащадком TDataSet. TDataSet містить всі необхідні ресурси для гнучкого управління таблицями і/або запитами, забезпечуючи відкриття таблиць, виконання запитів і переміщення по рядках.

Розглянемо основні компоненти, які використовуються для роботи із базою даних.

Компонент DataSource є зв’язуючою ланкою між компонентами TDataSet (TTable, TQuery, TStoredProc) та елементами управління даними, які використовуються для відображення даних на формі. Компоненти TDataSet керують зв'язками з бібліотекою Borland Database Engine (BDE), а компонент DataSource керує зв'язком із інформаційними полями в компонентах даних.

У програмних додатках, які використовують бази даних, компонент DataSource, зазвичай зв'язаний з відповідним компоненом TDataSet (TTable або TQuery) або із одним чи кількома компонентами представлення даних (DBEdit, DBGrid або ін.). Для зв'язку із компонентами TDataSet і DataControls використовуються відповідні властивості та події [5].

Найпростішим способом роботи із таблицями баз даних є використання компонента TTable, який забезпечує доступ до фізичної таблиці БД.

Об'єкти класу TField є властивостями об'єкта TDataSet. Об'єкт TField володіє декількома властивостями, які дають змогу встановити чи повернути значення відповідного поля (AsInteger, AsString, AsFloat, AsBoolean). Найчастіше застосовуються властивості Text (рядок тексту, що виводиться у пов'язаний із цим полем елемент) та FieldName, тобто назва поля БД.

За допомогою Fields Editor можна утворити статичний список полів таблиці, які будуть у подальшому додані до опису класу форми. При першому використанні для компонентів із групи TDataSet: TTable чи TQuery, список їх полів генерується динамічно, тобто у процесі виконання програми. Значення представляють наявні стовпці таблиць чи результати SQL-запиту. Під час проектування програми можна визначити і згодом модифікувати статичний список компонентів Field за допомогою Fields Editor. При зміні колонок хасобами Fields Editor для кожного поля, включеного у TDataSet, з’являються об'єкти TField, які потім можна побачити за допомогою інспектора об'єктів та в подальшому використовувати їх властивості і методи в додатках [5].

Компонент TDBGrid використовується для табличного відображення рядків даних для компонентів TTable чи TQuery. Також за допомогою TDBGrid можна додавати, видаляти, та редагувати дані в БД із програмного додатка. В основному DBGrid застосовують комплексно із DBNavigator, але є можливість використовувати й інші елементи інтерфейсу, додавши в їх обробники подій методи First, Last, Next, Prior, Insert, Delete, Edit, Append, Post, Cancel TTable даного компонента [5].

Візуальне представлення таблиці (наприклад, написи в заголовках стовпців) можна змінити через редактор властивостей Columns Editor. Щоб викликати Columns Editor достатньо вибрати потрібну опцію за допомогою контекстного меню компонента DBGrid або через колонку значень напроти властивості Columns в інспекторі об'єктів.

Іншим способом є створення статичного набору компонентів TField для отримання контролю над характеристиками DBGrid чи інших компонентів. За допомогою компонента типу TField, користувач може задати ширину, формат, маску, розташування, мітку для відображення в DBGrid та будь-які інші характеристики для кожного поля із набору даних,.

Для полів Float, Integer і Date визначена властивість DisplayMask. Вона може бути використана, наприклад, для форматування даних в компоненті DBGrid чи будь-якому іншому компоненті із Data Controls. Так, екранний формат дд-мм-рррр може бути створений для полів типу дата.

Деякі компоненти TField (наприклад, TStringField) мають властивість EditMask, яку можна задати, здійснивши ввід даних в DBGrid чи інші компоненти Data Controls. Щоб задати властивість EditMask треба встановити компонент поля в інспекторі об'єктів та вибрати її. Після цього буде відображена діалогова панель вводу EditMask. Для перевірки результату роботи редагування, достатньо ввести потрібне значення у поле Test Input [5].

Запит в C ++ Builder - це об'єкт, який представляє собою набір даних. Зазвичай для створення запиту використовується компонент TQuery - нащадок абстрактного класу TDataSet. Компонент TQuery, як і компонент TTable, має всі властивості компонента TDataSet. Як і у випадку з компонентом TTable, компонент TDataSource керує взаємодією між Data Controls і TQuery компонентом. Зазвичай програма має один компонент DataSource для кожного компонента TQuery [5].

Візуальним засобом для побудови запитів, які базуються на SQL є візуальний конструктор запитів (VQB). Запити будуються покроково, шляхом послідовного додавання виразів, таблиць, полів і відношень, до забезпечення отримання необхідного результату. Візуальний конструктор запитів можна викликати, вибираючи компонент TQuery і натискаючи праву кнопку миші, після чого з'являється контекстне меню, з якого слід вибрати опцію Query Builder.

Аналіз предметної області

Рис.11 Діаграма варіантів використання

Ще користувач може обрати представлення прогнозу, наприклад із всіх сайтів і середні дані по всіх, або дані із вибраних користувачем сайтів і середні дані по них, короткостроковий чи довгостроковий прогноз і переглянути прогноз. За потреби ці дані можна роздрукувати.

Також користувач може вибрати спосіб представлення даних моніторингу із всіх сайтів і середні дані по всіх, або дані із вибраних користувачем сайтів і середні дані по них, в тому числі за певний період та по окремих показниках (температура, вологість і т.д.). Крім перегляду даних за потреби користувач може їх роздрукувати.

 

Функціональна схема

Функціональна схема виглядає так:

Рис.12 Функціональна схема

 

Діаграма потоків даних

Діаграма потоків даних має такий вигляд:

Рис.13 Діаграма потоків даних

 

ER-діаграма

ER-діаграма показує основні сутності системи і зв’язки між ними [3]:

Рис.14 ER-діаграма

Схема структури даних

На рисунку показано схему структури даних БД:

Рис.15 Схема структури даних

Логічна модель

Таблиця «Сайт» містить інформації про сайти, з яких будуть отримуватись дані про погоду.

Таблиця «Сайт»

ID_сайту (РК)	Ціле число	NOT NULL
URL	Символьний рядок	NOT NULL
Логотип	Графічне поле	NOT NULL

Таблиці «Хмарність», «Опади», «Напрям вітру», «Пора доби» містять довідкову інформацію по хмарності («переважно ясно», «мінлива хмарність», «переважно хмарно», «похмуро»), опадах («без опадів», «короткочасний дощ», «сильний дощ», «сніг»), напряму вітру («північний», «північно-східний», «східний», «південно-східний», «південний», «південно-західний», «західний», «північно-західний») і порі доби («ранок», «обід», «вечір», «ніч»).

Таблиця «Хмарність»

ID_хмарності (РК)	Ціле число	NOT NULL
Вид_хмарності	Символьний рядок	NOT NULL
Рис_хмарності	Графічне поле	NOT NULL

Таблиця «Опади»

ID_опадів (РК)	Ціле число	NOT NULL
Вид_опадів	Символьний рядок	NOT NULL
Рис_опадів	Графічне поле	NOT NULL

Таблиця «Напрям вітру»

ID_напряму (РК)	Ціле число	NOT NULL
Вид_напряму	Символьний рядок	NOT NULL
Рис_напряму	Графічне поле	NOT NULL

Таблиця «Пора доби»

ID_пори (РК)	Ціле число	NOT NULL
Пора_доби	Символьний рядок	NOT NULL
Рис_пори	Графічне поле	NOT NULL

Основна таблиця «Погода» зберігає дані про погодний сайт, звідки вони отримані, дату для якої зроблений прогноз, числові значення температури, відносної вологості, атмосферного тиску, швидкості вітру та додаткову інформацію про хмарність, опади і напрям вітру.

Таблиця «Погода»

ID_погоди (РК)	Ціле число	NOT NULL
ID_сайту (FК)	Ціле число	NOT NULL
Дата прогнозу	Дата	NOT NULL
Пора_доби (FК)	Ціле число	NOT NULL
Температура	Ціле число	NOT NULL
ID_хмарності (FК)	Ціле число	NOT NULL
Відносна_вологість	Ціле число	NOT NULL
ID_опадів (FК)	Ціле число	NOT NULL
Швидкість_вітру	Ціле число	NOT NULL
ID_напряму (FК)	Ціле число	NOT NULL

 

Висновки

Розробка системи прогнозування і моніторингу погоди по м. Дрогобичу є дуже актуально. Під час роботи над курсовим проектом я дослідив предметну область, здійснив огляд найбільш популярних погодних сервісів мережі Інтернет, проаналізував особливості представлення інформації про погоду, визначив функції, які повинна реалізовувати система прогнозування та моніторингу погоди: автоматизоване отримання даних із погодних сайтів, збереження метеоданих по м. Дрогобичу, візуалізація даних щодо прогнозу погоди і моніторингу, автоматизований друк звітів по прогнозуванню і моніторингу. Вибрано і описано засоби реалізації.

Була спроектована система прогнозування та моніторингу погодних умов: побудована діаграма варіантів використання, функціональна схема, діаграма потоків даних, ER-діаграма, схема структури даних БД.

Проектування системи прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу

 

 

за 1 семестр 2016/2017 н.р.

студента групи КЕМ-105 С

Інституту фізики, математики, економіки та інноваційних технологій

 

Курилишина Миколи

 

Науковий керівник

доцент, кандидат педагогічних наук

Ших Надія Василівна

 

1. Допущено до захисту

«____»_________2016 р. Науковий керівник ____________ _______________

підпис прізвище, ім’я

2. Оцінка захисту _________

«____»__________ 2016 р. Члени комісії ____________ __________________

підпис прізвище, ім’я

_________ ______________

підпис прізвище, ім’я

_________ ______________

підпис прізвище, ім’я

 

Дрогобич 2016

Зміст

Вступ. 3

1. Аналіз предметної області 5

1.1. Джерела отримання гідрометеоінформації 5

1.2. Особливості збору даних і представлення інформації в системах моніторингу і прогнозування погодних умов. 13

1.3 Опис функціональних вимог до системи. 14

2. Дані в систему повинні надходити автоматизовано із погодних сайтів. 15

1.4 Опис засобів реалізації 15

2. Аналіз предметної області 19

2.1. Діаграма варіантів використання. 19

2.2.Функціональна схема. 20

2.3. Діаграма потоків даних. 20

2.4. ER-діаграма. 21

2.5. Схема структури даних. 21

2.6. Логічна модель. 22

Висновки. 25

Перелік використаної літератури. 26

 

Вступ

Найпростішим і найпоширенішим способом дізнатися прогноз погоди є метеосайти, головною перевагою яких є вичерпна інформація про погоду (температура, тиск, вологість, опади, сила і напрям вітру, UV-випромінювання, магнітні бурі та ін.), представлена в максимально зручній і наочній формі. Багато сайтів пропонують також погодинний прогноз протягом доби і довгострокові прогнози (в основному до місяця часу).

У мережі Інтернет можна знайти десятки різних метеосайтів, кожен з яких обіцяє користувачам найточнішу і достовірну інформацію про погодні умови. Однак, як і у випадку з традиційними прогнозами в газетах або по телевізору, такі передбачення часто бувають неточними. Для того, щоб отримати більш-менш достовірну інформацію про погодні умови доводиться співставляти дані декількох погодних сайтів. Саме тому актуальним є проектування і розробка системи моніторингу погодних умов, яка дозволяла б автоматизовано отримувати і опрацьовувати дані із десятка різних джерел.

Метою курсової роботи є проектуваннясистеми прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу.

Об'єктом є процеси проектування комп’ютерних систем.

Предметом є методи і засоби проектування системи прогнозування та моніторингу погодних умов по м. Дрогобичу.

Завдання курсового проекту:

- дослідити предметну область, зокрема: здійснити огляд найбільш популярних погодних сервісів мережі Інтернет, проаналізувати особливості представлення інформації про погоду;

- визначити функціональні вимоги, які повинна реалізовувати система прогнозування та моніторингу погоди;

- вибрати засоби реалізації;

- спроектувати систему прогнозування та моніторингу погодних умов: побудувати діаграму варіантів використання, діаграму потоків даних, ER-діаграму, схему структури даних БД.

Практична цінність курсового проекту полягає в тому, що володіння інформацією про погодні умови та загальні тенденції зміни погодних показників є завжди актуальним.

Структура роботи. Робота складається із вступу, двох розділів, висновків і переліку використаної літератури. Обсяг основної частини 26 сторінок.

Аналіз предметної області