Разработка системного решения ПАК «Мониторинг метеообстановки»
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВО «ВГТУ»)
Факультет радиотехники и электроники
Кафедра радиоэлектронных устройств и систем
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине Основы проектирования программно-аппаратных комплексов и систем___________________________________________________________________
Тема: Разработка клиентского ПО ПАК «Управление освещением»
Расчетно-пояснительная записка
Разработал(а) студент(ка) _____ ___________Р. Г. Гайдаров
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Руководитель _______________А. И. Сукачев__
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Защищена ___________________ Оценка _____________________________
дата
2020
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВО «ВГТУ»)
Факультет радиотехники и электроники
|
|
|
Кафедра радиоэлектронных устройств и систем
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине Основы проектирования программно-аппаратных комплексов и систем __________________________________________________________________
Тема: Разработка клиентского ПО ПАК «Мониторинг метеообстановки»_________________________________________________________________________________
Студент группы ___РП-162___Гайдаров Руслан Гайдарович________________
Фамилия, имя, отчество
Номер варианта ___6_____________________________________________________
1) Технические условия Запуск клиента, регистрация, авторизация, обмен данными с сервером___________________________________________________
________________________________________________________________________
Содержание и объем работы (графические работы, расчеты и прочее)
________________________________________________________________________
Сроки выполнения этапов _____26.12.20_____________________________________
________________________________________________________________________
Срок защиты курсовой работы __26.12.20____________________________________
Руководитель _________________А.И. Сукачев____________
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Задание принял студент __________Р. Г. Гайдаров_____________
|
|
|
Подпись, дата Инициалы, фамилия
Замечания руководителя
СОДЕРЖАНИЕ
Замечания руководителя. 3
Введение. 5
1 Анализ технического задания. 6
2 Анализ технических решений. 7
2.1 Метеостанция Imeteolabs PWS 500. 7
2.2 Метеостанция Vaisala AWS310. 9
3 Разработка системного решения ПАК «Мониторинг метеообстановки». 13
4 Разработка структурной схемы ПО.. 16
5 Разработка алгоритмов работы ПО.. 18
6 Выбор языка. 20
7 Проектирование ПО.. 22
7.1 Главное окно. 22
7.2 Окно регистрации. 23
7.3 Окно авторизации. 24
7.4 Окно вывода данных. 26
7.5 Разработка и проектирование ПО.. 27
Заключение. 32
Библиографический список. 33
ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 34
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 36
ПРИЛОЖЕНИЕ В.. 38
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. 40
ПРИЛОЖЕНИЕ Д.. 41
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. 42
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж.. 47
ПРИЛОЖЕНИЕ З. 49
Введение
Предметом данной курсовой работы является клиентское ПО для программно-аппаратного комплекса мониторинга метеообстановки. Проектируемый комплекс предназначен для получения информации о температуре, влажности воздуха и давления за пределами помещения. Аппаратный блок должен иметь выход в интернет для соединения с сервером, а клиентское ПО позволяет пользователю получать данные в удобном виде.
|
|
|
Анализ существующих технических решений привёл к выводу о высокой стоимости аналогичных устройств на рынке. Актуальность работы состоит в необходимости разработки более дешёвой альтернативы существующим комплексам. Цель данной курсовой работы – разработать клиентское ПО для ПАК «Мониторинг метеообстановки».
Для достижения этой цели будут выполнены следующие задачи:
- анализ существующих технических решений;
- разработка системного решения программно-аппаратного комплекса;
- разработка структурной схемы и алгоритмов работы программного обеспечения;
- проектирование ПО
В процессе работы программно-аппаратный комплекс не оказывает никаких вредных воздействий на окружающую среду (не происходит выделения вредных веществ, отсутствуют вибрация, шумы и вредные поля), то есть является экологически чистым устройством.
Анализ технического задания
Разработку ПАК целесообразнее всего начать с анализа технического задания. Программно-аппаратный комплекс предназначен для получения информации о температуре, влажности воздуха и давления за пределами помещения за счёт использования соответствующего датчика. В комплексе должна быть реализована регистрация пользователя (только одного пользователя на один идентификатор аппаратного блока) и, соответственно, авторизация.
|
|
|
Для хранения данных пользователей и информации с аппаратного блока необходимо использовать базу данных. Выберем для этого базу данных PostgreSQL как наиболее универсальную и имеющую удобный обозреватель. Клиентами являются микроконтроллер в аппаратном блоке и клиенты на ПК и мобильном устройстве. Клиенты на ПК и мобильном устройстве посылают на сервер запросы и данные пользователя в JSON – формате, а сервер в этом же формате отправляет ответ клиентам. Связь с аппаратным блоком целесообразно сделать односторонней (от аппаратного блока к серверу)
Анализ технических решений
2.1 Метеостанция Imeteolabs PWS 500
Комплексная система IMeteolabs (рисунок 1) предназначена для реализации дистанционного мониторинга экологической и метеорологической обстановки на подопечных объектах. Система может использоваться на любых объектах, где нет возможности прокладывания фиксированных каналов связи, но наличие таковых является предпочтительным.
Удаленный мониторинг метеоданных использует любые линии связи, в том числе интернет, мобильную и спутниковую связь.
Программа клиента Imeteolabs содержит полный инструментарий визуализации метеоданных, других датчиков и приборов учета. Встроенные средства программы дают возможность проводить качественный анализ экологической обстановки и прогнозирование погодных условий.
Облачное построение системы хранения данных предоставляет удаленный доступ к массивам информации любому квалифицированному пользователю.
Рисунок 1 – Структура комплекса Imeteolabs PWS 500
Выполняемые задачи:
- Оперативный сбор информации о погоде на всей территории РФ;
- Снижение погодных рисков и создания условий оперативного реагирования на возможные катаклизмы;
- Построение прогнозов погоды и мониторинг экологической обстановки;
- Прогнозирование засухи, промерзания почвы, стихийных бедствий;
- Обнаружение и предупреждение пожаров;
- Прогнозирование отрезков пути, на которых предвидится затруднение движения;
- Прогнозирование засухи, промерзания почвы, стихийных бедствий;
- Диагностика состояния тепловых сетей;
- Профилактика перегрузок электросетей;
- Взаимодействие оператора с дежурными МЧС и других ведомств при появлении угрозы возникновения чрезвычайной ситуации;
- Оповещение абонентов мобильной связи о возникновении чрезвычайной ситуации;
- Контроль и координация аварийно-восстановительных работ.
Преимуществом использования ПО Siemens является:
- Широта выполняемых функций;
- Возможность работы по всей территории страны;
Недостатки:
- Сложность построения и сопровождения;
- Высокая стоимость;
- Избыточность функционала.
2.2 Метеостанция Vaisala AWS310
Автоматическая метеорологическая станция Vaisala AWS310– это техническое решение, предоставляющее измерения параметров окружающей среды. Поскольку Vaisala AWS310является автономной системой сбора метеоданных, она требует минимального техобслуживания. Дополнительное ПО Vaisala Observation Network Manager NM10позволяет осуществлять удаленный мониторинг и управление метеорологической станцией AWS310. AWS310 можно также настроить для работы в составе существующей системы сбора данных или сети AWS. Vaisala AWS310 подходит для любых решений – от синоптической метеорологии и климатических исследований до гидрологии и городской метеорологии.
Основные преимущества:
- Лучшие варианты предконфигурируемы, возможна пользовательская настройка в соответствии с особыми требованиями;
- Датчики, соответствующие требованиям Всемирной метеорологической организации (ВМО), для обеспечения надежных показаний;
- Удаленное управление конфигурацией;
- Простой удаленный мониторинг состояния сети с помощью дополнительного ПО NM10;
- Большой межкалибровочный интервал;
- Быстрая поставка предконфигурируемых систем.
Недостатки:
- Сложность построения и сопровождения;
- Высокая стоимость;
- Избыточность функционала.
-
Рисунок 2 – Структура комплекса Vaisala AWS310
Таким образом, приведём сравнение рассмотренных готовых технических решений с разрабатываемым ПАК «Мониторинг метеообстановки» и занесём его в таблицу 1.
Таблица 1 – Сводная таблица преимуществ и недостатков вариантов ПАК
| Название | Преимущества | Недостатки | Стоимость комплекта , р |
| Imeteolabs PWS 500 | - широта выполняемых функций; - возможность работы по всей территории страны | - сложность построения и сопровождения; - высокая стоимость; - избыточность функционала | от 189000 до 211000 |
| Vaisala AWS310 | - лучшие варианты предконфигурируемы, возможна пользовательская настройка в соответствии с особыми требованиями; - датчики, соответствующие требованиям ВМО, для обеспечения надежных показаний; - удаленное управление конфигурацией; - простой удаленный мониторинг состояния сети с помощью дополнительного ПО NM10; - большой межкалибровочный интервал; - быстрая поставка предконфигурируемых систем; | - сложность построения и сопровождения; - высокая стоимость; - избыточность функционала | от 160000 до 180000 |
Продолжение таблицы 2
| Разработка программно-аппаратного комплекса мониторинга метеообстановки | - низкая стоимость; - простота реализации; | необходимость разработки комплекса | От 20000 до 30000 |
Разработка системного решения ПАК «Мониторинг метеообстановки»
Для реализации ПАК «Мониторинг метеообстановки» была разработана следующая система. В состав аппаратного блока будут входить микроконтроллер ESP8266 и датчик атмосферного давления, влажности и температуры BME280
Рисунок 3 – Микроконтроллер ESP 8266
Рисунок 4 – Датчик атмосферного давления, влажности и температуры BME280
В качестве клиента микроконтроллер подключается к серверу. На сервере происходит обработка всей необходимой информации, ее хранение и структурирование в БД, отправка клиенту информации о состоянии его подключения и отправка клиенту метеоданных. Связь будет происходить через интернет, поэтому аппаратному блоку необходимо подключение к Wi - Fi. На рисунке 5 представлена структурная схема нашего ПАК.
Рисунок 5 – Структурная схема ПАК «Мониторинг метеообстановки»
При поступлении на сервер данные с аппаратного блока обрабатываются и передаются для хранения в БД. Клиент связывается с сервером и обменивается с ним данными в формате JSON. На рисунке 6 представлена схема взаимодействия между клиентом и сервером в случае успешной авторизации.
Рисунок 6 – схема взаимодействия клиент-сервер
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 134; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!