Дипломная работа: Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«

Факультет Автоматики и вычислительной техники

Кафедра Вычислительной техники и прикладной математики

Специальность 2204 Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем управления

Допустить к защите

Заведующий кафедрой

. / /

«»мая2005г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

На тему: Расчет параметров асинхронного энергосберегающего

электродвигателя

Студента

(фамилия, имя, отчество)

Руководитель/ Леднов Анатолий Викторович/

(подпись, дата)

Задание получил/ Ремизов Юрий Павлович/

(подпись, дата)

2005

РЕФЕРАТ

Тема дипломного проекта: «Расчет параметров асинхронного энергосберегающего электродвигателя».

Ключевые слова: параметр, зависимость, формула, сценарий, путь решения, база данных.

Объект исследования – расчет параметров электродвигателя.

Цель работы – создание компьютерной программы для расчета и исследования энергосберегающего асинхронного двигателя с индивидуальными номинальными данными.

В результате в среде разработки Borland C++ Builder была создана компьютерная программа «Электродвигатель». С помощью инструментальных средств, этой программы проведен расчет параметров асинхронного электродвигателя.

Для работы приложения необходимо наличие интерфейса «Microsoft ActiveX Data Objects» (ADO). Минимальные системные требования Pentium II 300 с 64 мегабайтами оперативной памяти, оперативной памяти операционная система Microsoft Windows.

Разработанный программный продукт рекомендуется для специалистов в области электромашиностроения, электропривода и ремонта электрических машин.

Объем отчета 87 страниц. Отчет содержит 30 таблиц, 22 иллюстрации и одно приложение. В работе использовалось 6 литературных источников.

С ОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

1.1.1 Устройство асинхронных двигателей

1.1.2 Степени защиты асинхронных двигателей

1.1.3 Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

1.3 Реляционные базы данных

1.3.1 Проектирование реляционных баз данных

1.3.2 Язык реляционных баз данных SQL

1.3.3 СУБД dBase и Visual dBase

1.3.4 СУБД Access

1.3.5 Технологии ADO и ODBC

1.4 Интерполяция функций. Приближение Лагранжа

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1 Структура базы данных

2.1.1 Параметры электродвигателя

2.1.2 Зависимости

2.2 Редактор таблиц базы данных

2.3 Ввод формул в программе

2.4 Поиск пути решения

2.5 Работа в программе «Электродвигатель»

2.5.1 Соединение с базой данных

2.5.2 Справочники

2.5.3 Работа с параметрами

2.5.4 Работа с зависимостями

2.5.5 Выполнение расчета параметров

2.5.6 Сценарии расчета

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

3.1 Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте пользователя ПЭВМ

3.2 Мероприятия по улучшению условий труда и техники безопасности на рабочем месте пользователя ЭВМ

3.3 Чрезвычайные ситуации

3.3.1 Общая характеристика пожарной безопасности вычислительного центра

3.3.2 Противопожарные мероприятия. Установки обнаружения и тушения пожаров

4. Анализ технико-экономических показателей и обоснованиие экономической (социально-экономической, социальной) целесообразности принятых в проекте решений

4.1 Обзор рынка

4.2 Выбор организационно-правовой формы предприятия

4.3 Расчет затрат на регистрацию программного продукта

4.4 Расчет затрат на организацию производства

4.5 Расчет заработной платы

4.6 Расчет постоянных и переменных расходов. Цена программного продукта

4.7 Движение денежных средств

4.8 Расчет экономического эффекта

ЗАКЛЮЧЕНИЕСПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Сравнение результатов расчета

ВВЕДЕНИЕ

Проблема сбережения энергии и ее эффективного использования в технологиях, рабочих машинах и их электроприводах стала актуальна для российских товаропроизводителей. Доля энергозатрат на единицу продукции превышает 20% себестоимости, вследствие этого при нерациональном использовании энергии наша продукция становится неконкурентоспособной.

С целью решения проблемы энергосбережения разработано достаточно большое число вариантов энергосберегающих асинхронных двигателей.

При проектировании электропривода существует проблема выбора одного из вариантов исполнения. Кроме того, исследования показывают, что в условиях широкого внедрения частотно-регулируемых асинхронных приводов целесообразно применение ЭАД индивидуально изготовленного для конкретного электропривода.

В расчетах электродвигателей может участвовать от 200 и более различных параметров. В зависимости от особенностей конструкции энергосберегающего электродвигателя набор рассчитываемых параметров, а также алгоритмы их определения могут сильно изменяться.

В данном проекте была поставлена задача, разработать программу, с помощью средств которой пользователь смог бы описать алгоритм расчета параметров асинхронного электродвигателя и произвести вычисления по этому алгоритму. На основе информации о взаимозависимостях между параметрами, полученной от пользователя, программа должна подобрать такую очередность вычислений, которая позволила бы определить запрашиваемый параметр, используя известные значения параметров, в том случае, когда это возможно. Для организации ветвлений и циклов в вычислениях параметров в программе должен присутствовать микроязык описания алгоритмов.

1 ОБЗОРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

Современные трехфазные асинхронные электродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства машин и механизмов, работающих во всех отраслях народного хозяйства.

Об их роли в электроприводе говорит хотя бы то, что из всех выпускаемых в мире двигателей 90% являются трехфазными асинхронными. Эти электрические машины потребляют до 70% всей вырабатываемой электроэнергии, на их изготовление расходуется значительное количество дефицитных материалов, обмоточной меди, изоляции, электротехнической стали и др. В затратах на обслуживание и ремонт всего установленного в стране оборудования более 5% приходится на асинхронные двигатели. Поэтому правильный выбор двигателей, их грамотная эксплуатация и высококачественный ремонт играют важнейшую роль в деле экономии электрической энергии, материальных и трудовых ресурсов.

1.1.1 Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части — статора и вращающейся – ротора.

Статор представляет собой стальной сердечник в виде пустотелого цилиндра, набираемого из отдельных листов электротехнической стали, изолированных между собой лаком. Внутри цилиндра выштампованы пазы, куда укладывают обмотку статора. По устройству статор асинхронного двигателя почти ничем не отличается от статора синхронной машины. Обмотки статоров асинхронной и синхронной машин рассчитывают и выполняют аналогично (рисунок 1.1).

Внутри статора помещается ротор, представляющий собой стальной цилиндр, который набирают из отдельных листов электротехнической стали, покрытых изоляционным лаком.

Рисунок 1.1 – Асинхронные двигатели

Роторы бывают двух типов: короткозамкнутые и фазные.

Рисунок 1.2 – Короткозамкнутый ротор

В пазы короткозамкнутого ротора укладывают обмотку в виде беличьей клетки, выполняемую из медных стержней, которую с торцовых сторон замыкают кольцами, как показано на рисунке 1.2. В двигателях небольшой мощности, до 100 квт, беличью клетку изготовляют путем заливки пазов ротора алюминием под давлением.

Рисунок 1.3 – Короткозамкнутый ротор с алюминиевой литой обмоткой

Беличью клетку от стали ротора не изолируют, так как проводимость проводников обмотки в десятки раз больше проводимости стали. При отливке беличьей клетки из алюминия одновременно отливают и боковые кольца вместе с вентиляционными крыльями (рисунок 1.3).

В пазы фазного ротора укладывают трехфазную обмотку, выполняемую по типу обмотки статора.

Как правило, фазную обмотку ротора соединяют в звезду. При этом концы обмотки соединяют вместе, а начала присоединяют к контактным кольцам, на которые устанавливают щетки, соединенные с пусковым реостатом.

Схемы двигателей приведены на рисунке 1.4. Обмотки двигателя могут быть соединены в звезду или в треугольник.

Рисунок 1.4 Схемы асинхронных двигателей

1.1.2 Степени защиты асинхронных двигателей

Характеристики степеней защиты электрических машин обозначают двумя латинскими буквами IP (International Protection) и двумя цифрами.

Первая цифра (от 0 до 6) характеризует степень защиты персонала от соприкосновения с движущимися или находящимися под напряжением частями, а также от попадания внутрь машины твердых посторонних предметов; вторая (от 0 до 8) – степень защиты от проникновения внутрь машины влаги. Таким образом, открытые машины в которых не предусмотрено никаких мер защиты, обозначаются IP00.

Наиболее распространенными исполнениями машин по степени защиты являются IP22, IP23, IP44, и IP57.

Исполнения IP22 и IP23 соответствуют защите от возможности соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями машины пальцев человека и твердых предметов диаметром более 12,5 мм, а также защите от проникновения внутрь машины капель воды, попадающих под углом не более к вертикали (IP22) или не более (IP23) и продувом воздуха через машину. При этом вентилятор располагается на валу машины, а воздух, проходя внутри корпуса, охлаждает обмотки и сердечники. Двигатели этих исполнений назвали каплезащищенными. Они выполняются с самовентиляцией.

Машины исполнения IP44 защищены от возможности соприкосновения инструментов, проволоки или других предметов, толщина которых не превышает 1мм, с токоведущими частями, а также от попадания внутрь двигателя предметов диаметром более 1 мм.

Вторая цифра 4 обозначает, что машина защищена от попадания внутрь корпуса брызг любого направления. Такие машины называют закрытыми. В большинстве случаев они имеют наружный обдув. Охлаждающий воздух при этом прогоняется вдоль наружной поверхности оребренного корпуса с помощью вентилятора, установленного вне корпуса на выступающем конце вала, но закрытого кожухом.

Для специальных целей выпускаются электродвигатели с более высокой степенью защиты, например IP57. В этом исполнении машина защищена от попадания пыли внутрь корпуса и может работать будучи погруженной в воду.

1.1.3 Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

При подаче трехфазного напряжения на зажимы статорной обмотки в магнитной системе двигателя возникает вращающееся магнитное поле с полюсами , эквивалентное полю постоянного магнита.

Для рассмотрения принципа действия двигателя условно заменим вращающееся магнитное поле статора полем постоянного магнита, который будем вращать по часовой стрелке, а короткозамкнутую обмотку ротора – одним короткозамкнутым витком, закрепленным на осях с возможностью вращения. Это изображено на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Принцип действия асинхронного двигателя

В момент запуска двигателя, когда ротор неподвижен, а внешнее магнитное поле начало вращаться, силовые линии этого поля пересекают обмотки ротора и наводят в ней ЭДС, направление которой можно определить, используя правило правой руки.

Так как ЭДС возникает в замкнутом витке, то под ее действием пойдет электрический ток, практически совпадающий по фазе с ЭДС.

Проводник же с током, находящийся в магнитном поле, будет из него выталкиваться в направлении, определенном правилом левой руки.

Если применить это правило, то окажется, что верхний проводник выталкивается из поля вправо, а нижний – влево, т.е. электромагнитные силы, приложенные к неподвижному ротору, создают пусковой момент, стремящийся повернуть ротор в направлении движения магнитного поля.

Когда электромагнитный момент, действующий на неподвижный ротор, превышает тормозной момент на валу, ротор получает ускоренное движение в направлении вращения магнитного поля двигателя.

По мере возрастания частоты вращения ротора относительная разность частот сокращается, вследствие чего уменьшаются величины ЭДС и тока в проводниках ротора, что влечет за собой соответствующее уменьшение вращающего момента.

Процессы изменения ЭДС, тока, момента и частоты вращения ротора прекратятся, как только наступит устойчивое равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора, и тормозным моментом (моментом сопротивления), создаваемым производственным механизмом, который приводится в движение электродвигателем. При этом ротор машины будет вращаться с постоянной частотой , а в короткозамкнутых контурах его обмотки установятся токи, обеспечивающие создание вращающегося момента, равного моменту тормозному.

Таким образом, принцип работы асинхронных двигателей основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, которые наводятся этим полем в проводнике ротора. Очевидно, что возникновение токов в роторе и создание вращающегося момента возможны лишь при движении проводников ротора относительно магнитного поля машины, т.е. при наличии разности частот вращения магнитного поля статора и ротора .

Магнитное поле статора и ротора асинхронного двигателя вращаются в пространстве с разной частотой: частота оси вращения ротора двигателя всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора. С этим связано название машины: асинхронный двигатель.

При анализе работы асинхронной машины часто пользуются безразмерным параметром , называемым скольжением и определяемым разностью частот вращения магнитного поля статора и ротора , выраженной в относительных единицах (отнесенной к ):

(1.1)

Скольжение — основная переменная величина асинхронной машины, от которой зависит режим ее работы. Величина скольжения асинхронных двигателей составляет примерно . Скольжение может быть определено также в процентах.

1.2 Расчет параметров асинхронного электродвигателя

Алгоритм расчета традиционного асинхронного двигателя представлен на рисунке 1.6. В блоках 1,2,3 вводятся исходные данные, предварительно определяются размеры магнитопровода, вычисляются параметры обмотки статора, проверяется магнитная индукция в воздушном зазоре . Если больше допустимой , уменьшают предварительную длину сердечника статора . Определяют уровень линейных нагрузок . Если уровень линейных нагрузок превышает допустимый уровень (блок 4), то переходят в блок 3 для перерасчета магнитного потока. В блоке 5 определяются геометрические размеры пазов статора, тепловая нагрузка статора. Если полученное значение тепловой нагрузки превышает допустимое значение более чем на 10%, выбирается проводник большего диаметра с учетом соответствующего уменьшения плотности тока . В Блоках 7,8,9,10 осуществляется расчет параметров короткозамкнутого или фазного ротора, электрических параметров обмоток, намагничивающего тока.

Если магнитная индукция в спинке ротора превышает допустимые значения, то уменьшается высота паза ротора . В блоках 11 и 12 проверяются на допустимые значения коэффициент насыщения магнитной цепи и коэффициент рассеяния статора . Если и при этом , то определяют э. д. с. холостого хода , где – коэффициент сопротивления статора. При отличии от значения э. д. с. более чем на 3% повторяют расчет намагничивающего тока при магнитных индукциях , , , , , измененных пропорционально отношению . В блоке 13 происходит расчет рабочих и пусковых характеристик, тепловой расчет, расчет массы двигателя.

1.3 Реляционные базы данных

Реляционная модель данных была предложена Е.Ф.Коддом (Dr. E.F.Codd), известным исследователем в области баз данных, в 1969 году, когда он был сотрудником фирмы IBM. Впервые основные концепции этой модели были опубликованы в 1970 г.

Реляционная база данных представляет собой хранилище данных, содержащее набор двухмерных таблиц. Набор средств для управления подобным хранилищем называется реляционной системой управления базами данных (РСУБД). РСУБД может содержать утилиты, приложения, сервисы, библиотеки, средства создания приложений и другие компоненты.

Любая таблица реляционной базы данных состоит из строк (называемых также записями) и столбцов (называемых также полями).

Строки таблицы содержат сведения о представленных в ней фактах (или документах, или людях, одним словом, — об однотипных объектах). На пересечении столбца и строки находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных.

Данные в таблицах удовлетворяют следующим принципам:

· Каждое значение, содержащееся на пересечении строки и колонки, должно быть атомарным (то есть не расчленяемым на несколько значений).

· Значения данных в одной и той же колонке должны принадлежать к одному и тому же типу, доступному для использования в данной СУБД.

· Каждая запись в таблице уникальна, то есть в таблице не существует двух записей с полностью совпадающим набором значений ее полей.

· Каждое поле имеет уникальное имя.

· Последовательность полей в таблице несущественна.

· Последовательность записей также несущественна.

Несмотря на то, что строки таблиц считаются неупорядоченными, любая система управления базами данных позволяет сортировать строки и колонки в выборках из нее нужным пользователю способом.

Поскольку последовательность колонок в таблице несущественна, обращение к ним производится по имени, и эти имена для данной таблицы уникальны (но не обязаны быть уникальными для всей базы данных).

1.3.1 Проектирование реляционных баз данных

При проектировании базы данных решаются две основных проблемы:

· Каким образом отобразить объекты предметной области в абстрактные объекты модели данных, чтобы это отображение не противоречило семантике предметной области и было по возможности лучшим (эффективным, удобным и т.д.)? Часто эту проблему называют проблемой логического проектирования баз данных.

· Как обеспечить эффективность выполнения запросов к базе данных, т.е. каким образом, имея в виду особенности конкретной СУБД, расположить данные во внешней памяти, создание каких дополнительных структур (например, индексов) потребовать и т.д.? Эту проблему называют проблемой физического проектирования баз данных.

В случае реляционных баз данных трудно представить какие-либо общие рецепты по части физического проектирования. Здесь слишком много зависит от используемой СУБД.

Классический подход, предполагает, что процесс проектирования производится в терминах реляционной модели данных методом последовательных приближений к удовлетворительному набору схем отношений. Исходной точкой является представление предметной области в виде одного или нескольких отношений, и на каждом шаге проектирования производится некоторый набор схем отношений, обладающих лучшими свойствами. Процесс проектирования представляет собой процесс нормализации схем отношений, причем каждая следующая нормальная форма обладает свойствами лучшими, чем предыдущая.

Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Примером набора ограничений является ограничение первой нормальной формы - значения всех атрибутов отношения атомарны.

В теории реляционных баз данных обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм:

· первая нормальная форма (1NF);

· вторая нормальная форма (2NF);

· третья нормальная форма (3NF);

· нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF);

· четвертая нормальная форма (4NF);

· пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (5NF или PJ/NF).

Основные свойства нормальных форм:

· каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;

· при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.

В основе процесса проектирования лежит метод нормализации, декомпозиция отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме, в два или более отношения, удовлетворяющих требованиям следующей нормальной формы.

Наиболее важные на практике нормальные формы отношений основываются на фундаментальном в теории реляционных баз данных понятии функциональной зависимости.

В отношении R атрибут Y функционально зависит от атрибута X (X и Y могут быть составными) в том и только в том случае, если каждому значению X соответствует в точности одно значение Y: R.X (r) R.Y.

Функциональная зависимость R.X (r) R.Y называется полной, если атрибут Y не зависит функционально от любого точного подмножества X.

Функциональная зависимость R.X  R.Y называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости R.X  R.Z и R.Z  R.Y и отсутствует функциональная зависимость R.Z --> R.X. (При отсутствии последнего требования мы имели бы "неинтересные" транзитивные зависимости в любом отношении, обладающем несколькими ключами.)

Неключевым атрибутом называется любой атрибут отношения, не входящий в состав первичного ключа (в частности, первичного).

Два или более атрибута взаимно независимы, если ни один из этих атрибутов не является функционально зависимым от других.

Отношение R находится во второй нормальной форме (2NF) в том и только в том случае, когда находится в 1NF, и каждый неключевой атрибут полностью зависит от первичного ключа.

Отношение R находится в третьей нормальной форме (3NF) в том и только в том случае, если находится в 2NF и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

На практике третья нормальная форма схем отношений достаточна в большинстве случаев, и приведением к третьей нормальной форме процесс проектирования реляционной базы данных обычно заканчивается. Однако иногда полезно продолжить процесс нормализации.

1.3.2 Язык реляционных баз данных SQL

Structured Query Language представляет собой непроцедурный язык, используемый для управления данными реляционных СУБД. Термин «непроцедурный» означает, что на данном языке можно сформулировать, что нужно сделать с данными, но нельзя проинструктировать, как именно это следует сделать. Иными словами, в этом языке отсутствуют алгоритмические конструкции, такие как метки, операторы цикла, условные переходы и др.

Язык SQL был создан в начале 70-х годов в результате исследовательского проекта IBM, целью которого было создание языка манипуляции реляционными данными. Первоначально он назывался SEQUEL (Structured English Query Language), затем — SEQUEL/2, а затем — просто SQL. Официальный стандарт SQL был опубликован ANSI (American National Standards Institute — Национальный институт стандартизации, США) в 1986 году (это наиболее часто используемая ныне реализация SQL). Данный стандарт был расширен в 1989 и 1992 годах. В настоящее время ведется работа над стандартом SQL3, содержащим некоторые объектно-ориентированные расширения.

Существует три уровня соответствия стандарту ANSI — начальный, промежуточный и полный. Многие производители серверных СУБД, такие как IBM, Informix, Microsoft, Oracle и Sybase, применяют собственные реализации SQL, основанные на стандарте ANSI (отвечающие как минимум начальному уровню соответствия стандарту) и содержащие некоторые расширения, специфические для данной СУБД.

Предположим, что имеется база данных, управляемая с помощью какой-либо СУБД. Для извлечения из нее данных используется запрос, сформулированный на языке SQL. СУБД обрабатывает этот запрос, извлекает запрашиваемые данные и возвращает их. Этот процесс схематически изображен на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Извлечение данных с использованием SQL запроса.

SQL позволяет не только извлекать данные, но и определять структуру данных, добавлять и удалять данные, ограничивать или предоставлять доступ к данным, поддерживать ссылочную целостность.

SQL сам по себе не является ни СУБД, ни отдельным продуктом. Это язык, применяемый для взаимодействия с СУБД и являющийся в определенном смысле ее неотъемлемой частью.

SQL содержит примерно 40 операторов для выполнения различных действий внутри СУБД. Ниже приводится краткое описание категорий этих операторов.

Data Definition Language содержит операторы, позволяющие создавать, изменять и уничтожать базы данных и объекты внутри них (таблицы, представления и др.).

Data Manipulation Language содержит операторы, позволяющие выбирать, добавлять, удалять и модифицировать данные. Эти операторы не обязаны завершать транзакцию, внутри которой они вызваны.

Операторы Transaction Control Language применяются для управления изменениями, выполненными группой операторов DML.

Операторы Data Control Language, иногда называемые операторами Access Control Language, применяются для осуществления административных функций, присваивающих или отменяющих право (привилегию) использовать базу данных, таблицы в базе данных, а также выполнять те или иные операторы SQL.

Операторы Cursor Control Language используются для определения курсора, подготовки SQL-предложений для выполнения, а также для некоторых других операторов.

Каждый оператор SQL начинается с глагола, представляющего собой ключевое слово, определяющее, что именно делает этот оператор (SELECT, INSERT, DELETE...). В операторе содержатся также предложения, содержащие сведения о том, над какими данными производятся операции. Каждое предложение начинается с ключевого слова, такого как FROM, WHERE и др. Структура предложения зависит от его типа — ряд предложений содержит имена таблиц или полей, некоторые могут содержать дополнительные ключевые слова, константы или выражения.

Все операторы SQL имеют вид, показанный на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Общий вид операторов SQL

1.3.3 СУБД dBase и Visual dBase

Первая промышленная версия СУБД dBase — dBase II (принадлежащая тогда компании Ashton-Tate, приобретенной позже компанией Borland) появилась в начале 80-х годов. Благодаря простоте в использовании, нетребовательности к ресурсам компьютера и, что не менее важно, грамотной маркетинговой политике компании-производителя этот продукт приобрел немалую популярность, а с выходом следующих его версий — dBase III и dBase III Plus (1986 г.), оснащенных весьма комфортной по тем временам средой разработки и средствами манипуляции данными, быстро занял лидирующие позиции среди настольных СУБД и средств создания использующих их приложений.

Хранение данных в dBase основано на принципе «одна таблица — один файл» (эти файлы обычно имеют расширение *.dbf). MEMO-поля и BLOB-поля (доступные в поздних версиях dBase) хранятся в отдельных файлах (обычно с расширением *.dbt). Индексы для таблиц также хранятся в отдельных файлах. При этом в ранних версиях этой СУБД требовалась специальная операция реиндексирования для приведения индексов в соответствие с текущим состоянием таблицы.

Формат данных dBase является открытым, что позволило ряду других производителей заимствовать его для создания dBase-подобных СУБД, частично совместимых с dBase по форматам данных.

Помимо популярного формата данных dBase является родоначальником и некогда популярного семейства языков программирования, получившего называние xBase. Все языки этого семейства, использующиеся и в FoxBase, и в Clipper, содержат сходный набор команд для манипуляции данными и являются по существу интерпретируемыми языками. В роли интерпретатора команд xBase выступает обычно либо среда разработки приложения на этом языке, либо среда времени выполнения, которую можно поставлять вместе с приложением. Отметим, что для скрытия исходного текста xBase-приложения подобные СУБД обычно содержат утилиты для псевдокомпиляции кода, который затем поставляется вместе со средой времени выполнения. В случае Clipper среда времени выполнения содержится в самом исполняемом файле (и сам Clipper формально считается компилятором), но тем не менее этот язык по существу также является интерпретируемым.

Для работы с данными формата dBase (или иных dBase-подобных СУБД) совершенно необязательно пользоваться диалектами xBase. Доступ к этим данным возможен с помощью ODBC API (и соответствующих драйверов) и некоторых других механизмов доступа к данным (например, Borland Database Engine, некоторых библиотек других производителей типа СodeBase фирмы Sequenter), и это позволяет создавать приложения, использующие формат данных dBase, практически с помощью любого средства разработки, поддерживающего один из этих механизмов доступа к данным.

После покупки dBase компанией Borland этот продукт, получивший впоследствии название Visual dBase, приобрел набор дополнительных возможностей, характерных для средств разработки этой компании и для имевшейся у нее другой настольной СУБД — Paradox. Среди этих возможностей были специальные типы полей для графических данных, поддерживаемые индексы, хранение правил ссылочной целостности внутри самой базы данных, а также возможность манипулировать данными других форматов, в частности серверных СУБД, за счет использования BDE API и SQL Links.

В настоящее время Visual dBase принадлежит компании dBase, Inc. Его последняя версия — Visual dBase 7.5 имеет следующие возможности:

· Средства манипуляции данными dBase и FoxPro всех версий.

· Средства создания форм, отчетов и приложений.

· Средства публикации данных в Internet и создания Web-клиентов.

· Ядро доступа к данным Advantage Database Server фирмы Extended Systems и ODBC-драйвер для доступа к данным этой СУБД.

· Средства публикации отчетов в Web.

· Средства визуального построения запросов.

· Средства генерации исполняемых файлов и дистрибутивов.

Компания dBase, Inc объявила также о проекте dBASE Open Source, целью которого является разработка сообществом пользователей dBase новых компонентов и классов с целью включения их в последующую версию dBase (получившую название dBase 2000). Иными словами, имеется тенденция превращения dBase (или его частей) в некоммерческий продукт с доступными исходными текстами.

1.3.4 СУБД Access

Первая версия СУБД Access появилась в начале 90-х годов. Это была первая настольная реляционная СУБД для 16-разрядной версии Windows. Популярность Access значительно возросла после включения этой СУБД в состав Microsoft Office.

В отличие от Visual FoxPro, фактически превратившегося в средство разработки приложений, Access ориентирован в первую очередь на пользователей Microsoft Office, в том числе и не знакомых с программированием. Это, в частности, проявилось в том, что вся информация, относящаяся к конкретной базе данных, а именно таблицы, индексы (естественно, поддерживаемые), правила ссылочной целостности, бизнес-правила, список пользователей, а также формы и отчеты хранятся в одном файле, что в целом удобно для начинающих пользователей.

Последняя версия этой СУБД — Access 2003, в состав которой входят:

· Средства манипуляции данными Access и данными, доступными через ODBC (последние могут быть «присоединены» к базе данных Access).

· Средства создания форм, отчетов и приложений; при этом отчеты могут быть экспортированы в формат Microsoft Word или Microsoft Excel, а для создания приложений используется Visual Basic for Applications, общий для всех составных частей Microsoft Office.

· Средства публикации отчетов в Internet.

· Средства создания интерактивных Web-приложений для работы с данными (Data Access Pages).

· Средства доступа к данным серверных СУБД через OLE DB.

· Средства создания клиентских приложений для Microsoft SQL Server.

· Средства администрирования Microsoft SQL Server.

Иными словами, Microsoft Access может быть использован, с одной стороны, в качестве настольной СУБД и составной части офисного пакета, а с другой стороны, в качестве клиента Microsoft SQL Server, позволяющего осуществлять его администрирование, манипуляцию его данными и создание приложений для этого сервера.

Помимо манипуляции данными Microsoft SQL Server, Access 2003 позволяет также в качестве хранилища данных использовать Microsoft Data Engine (MSDE), представляющий собой по существу настольный сервер баз данных, совместимый с Microsoft SQL Server.

1.3.5 Технологии ADO и ODBC

Существует множество различных СУБД. Любая СУБД предоставляет некий программный интерфейс (API – Application Programming Interface) с помощью которого можно работать с СУБД. Обычно используется технология клиент-сервер, т.е. прикладная программа с помощью API соединяется с СУБД на сервере, который является другой машиной где-то в сети. Однако при таком подходе возникают проблемы если приложению требуется работать с несколькими СУБД, причин по которым такая необходимость может возникнуть множество. В этом случае разработка такого приложения значительно облегчилась бы при использовании некоторого универсального API для работы с любой СУБД. Поэтому появились универсальные интерфейсы для доступа к любым СУБД ADO, BDE, ODBC. Они очень похожи друг на друга и имеют общие принципы, однако разработаны разными компаниями и поэтому с точки зрения прикладной программы различные. Есть некоторые пересечения у этих технологий, например BDE может использовать драйвера ODBC, а некоторые драйвера ODBC наоборот BDE (например, для доступа к файловым таблицам DBF и т.п.).

Во всех этих интерфейсах можно выделить следующие понятия:

· Data source – клиентская часть СУБД с собственным API (Native API).

· Driver – осуществляет связь с конкретной СУБД через API предоставляемый ей, обеспечивает выполнение запросов на языке SQL и получение результатов. Может немного изменять текст SQL запроса в соответствии с синтаксисом конкретной СУБД.

· Driver Manager – осуществляет управление драйверами необходимыми приложению (загружает, выгружает) а также предоставляет API и обеспечивает передачу вызова собственного API драйверу.

Общая схема изображена на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – Общая схема доступа к СУБД

OLE DB и ADO – часть универсального механизма доступа к данным Microsoft (Microsoft Universal Data Access), позволяющая осуществить доступ как к реляционным, так и к нереляционным источникам данных, таким как файловая система, данные электронной почты, многомерные хранилища данных и др.

Microsoft ActiveX Data Objects (ADO) — это набор библиотек, содержащих COM-объекты, реализующие прикладной программный интерфейс для доступа к таким данным и используемые в клиентских приложениях. ADO использует библиотеки OLE DB, предоставляющие низкоуровневый интерфейс для доступа к данным. OLE DB предоставляет доступ к данным с помощью COM-интерфейсов. Можно также использовать OLE DB непосредственно, минуя ADO.

Для доступа к источнику данных с помощью OLE DB требуется, чтобы на компьютере, где используется клиентское приложение, был установлен OLE DB-провайдер для данной СУБД. OLE DB-провайдер представляет собой DLL, загружаемую в адресное пространство клиентского приложения и используемую для доступа к источнику данных. Для каждого типа СУБД нужен собственный OLE DB-провайдер, так как эти поставщики базируются на функциях клиентских API, разных для различных СУБД.

Среди OLE DB-провайдеров для разных источников данных имеется специальный провайдер Microsoft OLE DB Provider for ODBC Drivers. Этот провайдер использует не API клиентской части какой-либо СУБД, а интерфейс ODBC API, поэтому он применяется вместе с ODBC-драйвером для выбранной СУБД.

ADO представляет собой высокоуровневый программный интерфейс для доступа к OLE DB-интерфейсам. Он позволяет манипулировать данными с помощью любых OLE DB-провайдеров, как входящих в состав Microsoft Data Access Components некоторых других продуктов Microsoft, так и произведенных сторонними производителями. ADO содержит набор объектов, используемых для соединения с источником данных, для чтения, добавления, удаления и модификации данных.

Объект ADO Connection применяется для установки связи с источником данных. Он представляет единственную сессию. Этот объект позволяет изменить параметры соединения с базой данных, а также начать или завершить транзакцию. Используя объект Connection, мы можем выполнять команды (например, SQL-запросы) с помощью метода Execute. Если команда возвращает набор данных, автоматически создается объект Recordset, который возвращается в результате выполнения этого метода.

Объект Error используется для получения сведений об ошибках, возникающих в процессе выполнения.

Объект Command представляет собой команду, которую можно выполнить в источнике данных. Команда может содержать SQL-предложение или вызов хранимой процедуры. В последнем случае для определения параметров процедуры может быть использована коллекция Parameters объекта Command.

Объект Recordset — это набор записей, полученных из источника данных, и может быть использован для добавления, удаления, изменения, просмотра записей. Данный объект может быть открыт непосредственно или создан с помощью объектов Connection или Command.

Объект Field — это колонка в наборе данных, представленных объектом Recordset. Он может быть использован для получения значений конкретного поля, его модификации, извлечения метаданных, таких как имя колонки и тип данных.

На рисунке 1.10 изображена объектная модель ADO.

Рисунок 1.10 – Объектная модель ADO

Библиотека ADO 2.5, являющаяся составной частью операционной системы Windows 2000, содержит два новых объекта — Record и Stream.

Объект Record представляет одну запись внутри объекта Recordset и может быть использован для работы с гетерогенными и иерархическими данными.

Объект Stream представляет двоичные данные, связанные с объектом Record. Например, если объект Record представляет собой файл, то его объект Stream должен содержать данные внутри этого файла.

ADO входит в состав таких широко используемых продуктов, как Microsoft Office 2000 и Microsoft Internet Explorer 5.0, а также включен в ядро операционных систем семейства Windows 2000.

1.4 Интерполяция функций. Приближение Лагранжа

Интерполирование предполагает вычисление неизвестных значений функции путем получения взвешенного среднего значения функции в известных соседних точках. При линейном интерполировании используется отрезок прямой, которая проходит через две точки. Тангенс угла наклона между точками и равен

.(1.1)

Формула, использующая тангенс угла наклона прямой в точке:

(1.2)

или

.(1.3)

Если разложить формулу (1.3), то в результате получим полином степени . Вычисляя в точках и , получаем соответственно точки и :

(1.4)

Французский математик Жозеф Луи Лагранж (Joseph Louis Lagrange) использовал для нахождения этого полинома несколько иной метод. Он отметил, что полином можно записать в виде

.(1.5)

Каждый член в правой части формулы (1.5) включает линейный множитель, поэтому сумма является полиномом степени . Обозначим отношения

и .(1.6)

Члены и называются коэффициентами полинома Лагранжа, основанные на узлах и . Используя это замечание, можно записать формулу (1.5) в виде суммы

.(1.7)

Предположим, что ордината вычислена по формуле . Если используется для приближения на интервале , такой процесс называется интерполированием. Если (или ), то использование называют экстраполированием.

Обобщением формулы (1.7) является построение полинома степени, не большей, чем , который проходит через точку , , … , и имеет вид

,(1.8)

где – коэффициенты полинома Лагранжа основанного на узлах:

. (1.9)

Понятно, что члены и не появляются в правой части выражения (8). Это дает возможность ввести обозначения для умножения и записать

.(1.10)

Простые вычисления показывают, что для каждого фиксированного коэффициенты полинома Лагранжа обладают свойствами

, когда и , когда .(1.11)

Предположим, что и – узел. Если , то

,(1.12)

где – полином, которым приближают :

.(1.13)

Остаточный член имеет вид

,(1.14)

для некоторого , лежащего на интервале .

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ

2.1 Структура базы данных

2.1.1 Параметры электродвигателя

Параметры электродвигателя могут принимать целые, действительные, или строковые значения. В последнем случае набор значений фиксирован. Каждый параметр имеет уникальное наименование. Пределы возможных значений параметров, а также количество знаков после запятой зависит от единицы измерения параметра. Для удобства навигации все параметры разбиты на группы. Каждый параметр может принадлежать только к одной группе и иметь только одну единицу измерения. В таблицах 2.1 – 2.4 даны описания структуры таблиц, содержащих информацию о параметрах электродвигателя.

Таблица 2.1 – описание структуры таблицы Mparameters.

Таблица 2.2 – описание структуры таблицы Units

Таблица 2.3 – описание структуры таблицы Enums

Таблица 2.4 – описание структуры таблицы Groups

2.1.2 Зависимости

Зависимостью в программе называется способ определения значения параметра на основе известных значений других параметров.

В программе имеются средства для работы с тремя видами зависимостей.

· Формула – пользователь указывает формулу по которой будет определяться параметр.

· Таблица – пользователь выбирает таблицу (либо создает новую) и указывает соответствие между полями таблицы и параметрами двигателя.

· Функция – представляет собой протабулированный график функции. Пользователь указывает параметр-аргумент и параметр- значение функции. Параметр-значение будет определен с помощью интерполяции полиномом Лагранжа заданной степени.

Для каждой зависимости может быть задано условие на использование в зависимости от значений параметров двигателя. Также для всех зависимостей указывается метод расчета к которому они относятся. При подборе зависимостей для расчета какого-либо параметра в первую очередь просматриваются зависимости принадлежащие к заданному методу, а затем – к методу расчета с именем «Основной метод». В таблицах 2.5 – 2.8 даны описания структуры таблиц, содержащих информацию о зависимостях между параметрами.

Таблица 2.5 – описание структуры таблицы Dependences

Таблица 2.6 – описание структуры таблицы Descriptions

Таблица 2.7 – описание структуры таблицы Methods

Запись содержащую метод с именем «Основной метод» – редактировать нельзя.

Таблица 2.8 – описание структуры таблицы Tables .

Вся структура базы данных представлена на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 – Структура базы данных

2.2 Редактор таблиц базы данных

Для работы с таблицами базы данных используется редактор таблиц, внешний вид которого представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Редактор таблиц

В верхней части редактора расположена панель инструментов. Ниже приведены назначения кнопок на панели инструментов редактора слева–направо:

· Перейти к первой записи

· Перейти к предыдущей записи

· Перейти к следующей записи

· Перейти к последней записи

· Добавить запись

· Удалить запись

· Редактировать запись

· Отменить редактирование

· Обновить таблицу

В зависимости от структуры таблицы редактирование записи может происходить как напрямую в редакторе таблицы, так и с помощью соответствующего диалога.

Для поиска записи в редакторе имеются возможности сортировки и фильтрации.

Наложение фильтра происходит в режиме просмотра таблицы при вводе символов с клавиатуры. При использовании фильтра запись отображается в редакторе, если хотя бы для одного поля значение включает в себя строку фильтра.

Для работы с таблицами параметров и зависимостей можно дополнительно фильтровать записи соответственно по группе параметра и виду зависимости.

2.3 Ввод формул в программе

Формулы в программе представляют собой некоторое арифметическое выражение, в котором могут участвовать параметры электродвигателя. Для использования параметра в формуле, надо указать его обозначение. Обозначение параметра имеет следующий вид: латинская буква «P» и следующий за ней индекс параметра. Например, для параметра с индексом 500 обозначение будет «P500». Для вставки обозначения в выражение пользователь может пользоваться диалогом выбора параметров. В выражениях можно использовать:

· арифметические операции: «+», «-», «*», «/», «^».

· операции сравнения: «=», «<>», «>», «<», «>=», «<=».

· логические операции: «AND», «OR», «NOT».

· математические функции: «abs», «atn», «cos», «exp», «int», «log», «sgn», «sin», «sqr», «tan».

· Операторы приоритета «(», «)».

Строковые значения в выражениях должны заключаться в одинарные кавычки.

Пример выражения: «P100*1000/(P1300*P1400)».

2.4 Поиск пути решения

Для нахождения значения параметра требуется построить последовательность вычислений параметров (если такая существует) по которой можно найти заданный параметр. Эта последовательность (или по-другому путь решения) должна быть такой, чтобы к моменту проведения вычислений по каждой зависимости значения всех необходимых параметров, использующихся в этой зависимости, были уже известны.

Поиск пути решения для параметра, производится в функции FindPath. Аргументом функции является неизвестный параметр электродвигателя. Результат работы функции – значение true, если для параметра путь решения успешно найден и значение false в противном случае.

Рассмотрим работу этой функции. Пусть в качестве аргумента ей передан параметр с индексом I.

Из базы данных выбирается зависимость по которой можно определить данный параметр. При этом учитывается заданный метод решения.

При наличии условия на использование зависимости. Для каждого неизвестного параметра в условии запускается процедура нахождения пути решения и процедура расчета. Если все параметры в выражении условия известны, то производится вычисление этого выражения. В случае когда результатом расчета выражения является 0, либо когда не удается определить хотя бы один из параметров в выражении, рассматриваемая зависимость отвергается и производится поиск новой зависимости для параметра с индексом I.

Для каждого параметра, используемого в зависимости, выполняются следующие проверки:

1. Если значение параметра известно (т.е. параметр входит в состав исходных данных), то переходим к просмотру следующего параметра.

2. Если этот параметр просматривался ранее (т.е. для него уже вызывалась функция FindPath), но путь решения пока не найден, то данная зависимость является обратной к одной из уже рассмотренных и на текущем этапе должна быть отвергнута.

3. Если этот параметр просматривался ранее, и путь решения для него уже найден, то для него и для всех параметров, участвующих в его нахождении помечается порядок расчета после параметра с индексом I.

4. Если параметр неизвестен и не был рассмотрен ранее, то происходит рекурсивный вызов функции FindPath для этого параметра. Если результатом работы функции будет значение true, то переходим к просмотру следующего параметра, если false – берем другую зависимость.

Если эти проверки были выполнены, для каждого параметра, то зависимость включается в путь решения и функция возвращает значение true.

В случае, когда не удается подобрать зависимость для нахождения параметра с индексом I, результатом работы функции будет значение false.

2.5 Работа в программе «Электродвигатель»

2.5.1 Соединение с базой данных

При запуске программа производит попытку подключения к базе данных. Подключение происходит посредством интерфейса ADO. Параметры строки связи для подключения хранятся в секции «[DataBase]» файла настроек Options.ini, который находится в рабочем каталоге программы. В этом файле значение ключа «Data» определяет местонахождение базы данных, значение ключа «Provider» определяет поставщика Базы данных и параметры подключения. В случае, когда доступ к базе данных защищен паролем, при запуске программы пользователю предлагается ввести пароль. Если подключение к базе данных не было произведено, то после запуска программы пользователю будет доступен только один пункт главного меню – «Настройка программы». В диалоге Настроек программы пользователь может указать все необходимые параметры строки связи и выполнить соединение с базой данных.

2.5.2 Справочники

Из главного меню «Справочники» можно вызвать редакторы для таблиц Units, Tables, Groups и Methods.

Редактирование таблиц методов вычислений и групп параметров происходит непосредственно в редакторе. Имена методов и групп параметров должны быть уникальными. Метод с именем «Основной метод» удалить или изменить нельзя.

Добавление таблицы происходит с помощью диалога создания таблицы, в котором пользователь указывает, уникальное наименование таблицы, имена и типы полей таблицы. Структуру, созданной таблицы изменить нельзя.

Редактирование единиц измерений происходит через диалог, показанный на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Диалог редактирования единицы измерения

Пользователь указывает уникальное наименование, код, который используется при выводе в отчет, тип единицы измерения: целый, действительный или строковый. Для единиц измерений целого и действительного типа, требуется указать предельные значения, которые могут принимать параметры, относящиеся к данному типу. Для действительного типа необходимо также необходимо указать количество знаков после запятой. Если выбран строковый тип, то пользователь в редакторе таблицы Enums должен указать все строковые значения, которые могут принимать параметры, относящиеся к данной единице измерения.

2.5.3 Работа с параметрами

В пункте «Параметры» главного меню программы находятся подпункты, соответствующие группам параметров. При выборе одного из подпунктов, открывается диалог редактирования значений параметров данной группы. В этом диалоге все параметры располагаются по алфавиту на нескольких вкладках. При вводе/выводе значений десятичных и целых параметров учитываются максимальные и минимальные значения параметров, а также количество знаков после запятой. Для ввода строковых значений параметров используются выпадающие списки. Внешний вид диалога изображен на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Диалог редактирования значений параметров

Имеется возможность сохранения / загрузки значений параметров в файл. Эти операции осуществляются через соответствующие пункты меню «сохранить» и «загрузить». При сохранении значений параметров в файл записывается также индекс параметра, группа, наименование и единица измерения. При загрузке значений параметров эта информация о параметре, полученная из файла сравнивается с информацией, хранящейся в базе данных. В случае несоответствия пользователю предлагается автоматически внести исправления в файл и продолжить операцию загрузки значений, пропустить текущий параметр либо отменить операцию загрузки параметров. В диалоге настройке программы можно выбрать одно из этих трех действий, которое будет автоматически выполняться, не выводя пользователю предупреждений.

Для просмотра и редактирования информации о параметрах двигателя нужно выбрать подпункт настройка параметров в пункте настройка главного меню программы. В отрывшемся редакторе можно выбрать параметр для модификации, либо создать новый параметр. Информация о параметре вводится в диалоге редактирования параметров, изображенном на рисунке 2.5 Пользователь указывает в диалоге уникальный номер параметра, уникальное наименование параметра, выбирает единицу измерения и группу параметра. Также можно ввести описание для параметра и его текущее значение.

Рисунок 2.5 – Диалог редактирования параметра

Для просмотра значений параметра пользователь может сформировать отчет, выбрав подпункт «значения параметров» в пункте «отчеты» главного меню программы. В открывшемся диалоговом окне пользователь выбирает вид сортировки: по номеру параметра или по его наименованию. А также указывает – включать в отчет параметры, значения которых неизвестны, или выводить в отчет только известные параметры. В результате формируется отчет в формате HTML, в котором указаны параметры, разбитые на группы и значения параметров. В каждой группе параметры отсортированы указанным способом. Пример отчета приведен на рисунке 2.6

Рисунок 2.6 – Отчет «Значения параметров»

2.5.4 Работа с зависимостями

При выборе подпункта «настройка зависимостей» в пункте настройка главного меню программы открывается редактор таблицы зависимостей. Пользователь выбирает один из видов зависимостей.

В диалоге редактирования зависимостей пользователь указывает уникальное наименование зависимости, параметр, определяемый по этой зависимости. Указывает метод расчета, к которому относится эта зависимость. Дополнительно можно ввести словесное описание зависимости и задать условие для зависимости. Условие представляет собой выражение, результат которого будет интерпретирован как логическое значение. Если результатом выражения является ноль, то вычисление по этой зависимости проводиться не будет.

При редактировании аналитической зависимости пользователь должен указать формулу, по которой будет вычислен параметр. Также можно указать файл с графическим изображением этой формулы. Внешний вид диалога редактирования аналитической зависимости изображен на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 – Диалог редактирования аналитической зависимости

При редактировании табличной зависимости пользователь должен выбрать таблицу. Для каждого поля таблицы пользователь может выбрать параметр, значения которого будут сравниваться со значениями в этом поле. Для целых и десятичных значений пользователь может выбрать вид сравнения: значение параметра должно быть равно значению поля, больше значения поля или меньше значения поля. Внешний вид диалога редактирования аналитической зависимости изображен на рисунке 2.9.

При редактировании графической зависимости пользователь выбирает таблицу, содержащую протабулированный график функции. Пользователь должен указать параметр двигателя, который будет выступать в качестве аргумента функции, и соответствующее поле таблицы. Также пользователь выбирает поле, которое соответствует искомому параметру. Кроме этого нужно указать степень интерполяционного полинома, которая может быть от единицы до шести. Диалог редактирования аналитической зависимости изображен на рисунке 2.10.

Рисунок 2.9 – Диалог редактирования табличной зависимости

Рисунок 2.10 – Диалог редактирования графической зависимости

2.5.5 Выполнение расчета параметров

После ввода исходных данных пользователь может рассчитать один или несколько неизвестных на данный момент параметров. Открыв диалог расчета параметров из пункта меню «Выполнить расчет», пользователь указывает интересующие его параметры и выбирает метод вычисления. На основе информации о зависимостях программа методом обратного вывода пытается найти очередность вычислений для нахождения запрошенных параметров, используя параметры чьи значения на данный момент известны. В результате генерируется последовательность действий либо выводится сообщение о том, что недостаточно информации о зависимостях между параметрами.

Для вывода найденной последовательности служит дерево расчета, на котором наглядно отображается очередность вычислений параметров.

После проведения вычислений формируется протокол расчета, в котором указаны наименования параметров в порядке их вычисления, краткие сведения о зависимости и рассчитанные значения.

Для исследования зависимости между двумя параметрами используется циклический расчет параметров. Пользователь выбирает один или несколько неизвестных параметров, независимый параметр – итератор, указывает шаг и пределы его изменения.

В результате выдается график изменения исследуемого параметра от итератора.

2.5.6 Сценарии расчета

Для построения алгоритмов расчета параметров, требующих организацию ветвлений и циклов, пользователь может создать свой сценарий расчета. Для открытия редактора сценариев расчета пользователь должен выбрать подпункт меню «Выполнить сценарий» в пункте «Расчеты» главного меню программы. Внешний вид редактора сценариев представлен на рисунке 2.11.

Сценарий представляет собой последовательность команд. Каждая команда имеет свой порядковый номер и набор аргументов. Сценарий расчета можно сохранять в файл и открывать из файла. Можно выполнить сценарий, начиная с указанной команды. Каждую команду сценария можно выполнить отдельно.

Рисунок 2.11 – Редактор сценариев расчета.

В сценарии пользователь может использовать шесть видов команд.

Команда «вычислить» имеет два аргумента: искомый параметр и метод расчета. Она осуществляет поиск пути решения для указанного параметра по выбранному методу и в случае нахождения производит расчет. Перед выполнением команды, значения всех параметров, рассчитанных командами «вычислить» с большими или равными порядковыми номерами сбрасываются.

Команда «выполнить» имеет два аргумента: искомый параметр и выражение. При выполнении команды вычисляется значение выражения и присваивается указанному параметру.

Аргументами команды «сравнить» являются два выражения. Посчитанное значение выражений сравниваются, результат сравнения запоминается в программе.

Команда «переход» также имеет два аргумента: номер команды, на которую будет произведен переход, и условие перехода. Аргумент условия перехода может принимать следующие значения. «безусловный переход», «переход, если равно», «переход, если больше», «переход, если меньше», «переход, если меньше, либо равно» и «переход, если больше, либо равно». В случае, если результат выполнения предыдущей команды «сравнить» соответствует выбранному условию перехода, либо когда в качестве условия перехода используется «безусловный переход», осуществляется переход на указанную команду. В противном случае – осуществляется переход на следующую команду.

Команда «сообщение» имеет два аргумента: текст сообщения и параметр вывода.

В качестве параметра вывода указывается вывод сообщения в окно или в отчет. В тексте сообщения можно, как и в выражениях, использовать обозначения параметров для вывода их значений.

Команда «выход» завершает работу сценария и выводит отчет «Протокол расчетов».

2.6 Пример расчета параметров

В созданной программе был реализован алгоритм расчета трехфазного асинхронного электродвигателя. Использовался стандартный алгоритм из примера расчета асинхронного двигателя, приведенного в книге Я.С. Гурина и Б.И. Кузнецова «Проектирование серий электрических машин», и схематично изображенного на рисунке 1.6. В качестве исходных данных были приняты параметры, указанные в таблице 2.9

Таблица 2.9 – Исходные данные для расчета

В качестве искомого параметра был выбран «коэффициент полезного действия двигателя».

Результаты расчета произведенного программой в сравнении с результатами расчета из примера приведены в Приложении А. Отклонения значений параметров не превышает 4%, что является допустимым при проведении инженерных расчетов.

3 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

3.1 Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте пользователя ПЭВМ

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение безопасности человека в среде обитания, сохранения его здоровья, разработку методов и средств защиты путем снижения влияния вредных и опасных факторов до допустимых значений, выработку мер по ограничению ущерба в ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени.

В настоящее время компьютеры стали незаменимы на столько, что практически никто не может обойтись без них. Пользователь персонального компьютера является работником умственного труда. Он не перемещает тяжести, не вдыхает угольную пыль в шахте, не обезвоживается, работая у мартеновской печи. Однако он, так же как и работники труда физического, подвергается воздействию вредных факторов, обусловленных особенностями производственного процесса. Длительная фиксация взгляда на плоскости монитора, электромагнитные поля, нефизиологичное положение кистей рук на клавиатуре и мыши — все это издержки интенсивного использования персонального ЭВМ. Но главный бич беззаботного пользователя — гипокинезия, или, проще говоря, малоподвижность. Гипокинезия способствует развитию таких болезней как остеохондроз позвоночника, ожирение, геморрой. Риск всех этих заболеваний стремительно возрастает при снижении уровня физической активности, характерного для «сидячего» образа жизни. Даже после не слишком продолжительной работы за компьютером многие сталкиваются с такими ощущениями, как:

- затуманивание зрения (снижение остроты зрения);

- замедленная перефокусировка с ближних предметов на дальние и обратно;

- ощущения песка в глазах, жжение, покалывание;

- боли в спине;

- боли в запястьях, пальцах рук, головные боли и т. д.

К опасным и вредным производственным факторам при работе с ЭВМ относятся:

- ЭВМ как непосредственный источник электромагнитного излучения и электростатических полей, а в некоторых случаях и рентгеновского излучения;

- негативные факторы, возникающие при восприятии и отображении информации с экрана монитора и воздействующие на зрение;

- несоответствие окружающей среды (освещение, микроклимат, окраска помещения, избыточный шум, вибрация и т. п.) физиологическим потребностям человеческого организма;

- несоответствие рабочего места антропометрическим данным оператора ЭВМ, монотонность труда.

К ним также можно отнести и психологическое воздействие, связанное с особенностью работы компьютера и программного обеспечения, установленного на нем.

Одной из самых вредных частей компьютера считается монитор. Он служит источником различного рода излучений. Но поскольку монитор не единственная часть компьютера, которая испускает излучения, то были разработаны требования, которые касаются всех компонент компьютера (монитор, системный блок, клавиатуру и т. д.).

Конструкция ВДТ (видеодисплейного терминала) и ПЭВМ должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса ВДТ, при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать 100 мкР/ч.

Существуют два вида полей, излучаемых компьютером:

1. Электромагнитные поля. С физической точки зрения ткани человека — парамагнитный материал: то есть они способны «намагничиваться», воспринимать магнитные поля. Медицинские исследования показывают, что воздействие таких полей вызывает изменение метаболизма (обмена веществ) на клеточном уровне. Переменные электромагнитные поля вызывают колебания ионов в человеческом организме, что тоже имеет определенные последствия.

2. Электростатическое поле. Во время работы экран монитора заряжается до потенциала в десятки тысяч вольт. Сильное электростатическое поле небезобидно для человеческого организма. Правда, на расстоянии от экрана (50–60 см) его влияние значительно убывает. Однако при работе монитора электризуется не только его экран, но и воздух в помещении. Причем приобретает он положительный заряд. Положительно наэлектризованная молекула кислорода не воспринимается нашим организмом как кислород. В помещении может быть сколько угодно свежего воздуха, но если он имеет положительный заряд — это все равно, что его нет. Человек в буквальном смысле начинает задыхаться.

Большинство пользователей при длительной работе с монитором испытывают ряд неприятных симптомов. Глаза болят, слезятся, раздражаются и краснеют, а после многочасовой работы за монитором возможно характерное «затуманивание» зрения. Данные характерные нежелательные последствия проявляются у значительного процента пользователей персональных ЭВМ и зависят как от времени непрерывной работы за экраном, так и от ее характера.

Шум ухудшает условия труда, оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т.д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБ) на слух человека приводит к его частичной или полной потере.

3.2 Мероприятия по улучшению условий труда и техники безопасности на рабочем месте пользователя ЭВМ

В целях защиты от электромагнитных и электростатических полей допускается применение экранных фильтров, которые частично поглощают магнитное поле, экранируют его и уменьшают статические поля. На сегодняшний день практически все мониторы выпускаются со встроенными экранными фильтрами, позволяющими в достаточной степени снизить излучение.

На практике современные мониторы, которые сейчас имеются в продаже, соответствуют одному их трех стандартов эргономики — MPRII, TCO'95 и TCO'99, которые были разработаны в Швеции. Каждый из последующих стандартов предъявляет более жесткие требования к характеристикам мониторов, а, начиная со стандарта TCO'95, эти требования распространяются на весь персональный компьютер, включая периферийную и офисную технику (принтеры, факсы и т. д.). Стоит отметить, что стандарты TCO накладывают более жесткие требования на снижение электрических и магнитных полей от устройств, чем стандарт MPRII.

Менее нагрузочной считается считывание информации с экрана дисплея, более нагрузочной — ее ввод, а наибольшее общее утомление вызывает работа в диалоговом режиме, творческая работа. Особую нагрузку на зрение представляет собой компьютерная графика — выполнение и корректирование рабочих чертежей с помощью ЭВМ.

Сочетание низкой контрастности и высокой яркости приводит к быстрому утомлению. Поэтому рекомендуется устанавливать контрастность в пределах 70–80% от максимальной, а яркость до 20–30% от максимальной.

Избежать нежелательных последствий возможно при помощи совершенствования средств отображения информации (т. е. приближать экранное изображение к естественному) и правильной организации труда оператора ЭВМ. Визуальные эргономические параметры мониторов являются параметрами безопасности, и их неправильный выбор приводит к ухудшению здоровья пользователей. Предельно допустимые значения визуальных параметров ВДТ, контролируемые на рабочих местах, представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Визуальные параметры ВДТ.

Конструкция монитора должна обеспечивать возможность фронтального наблюдения экрана путем поворота корпуса в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси в пределах 30 градусов и в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси в пределах 30 градусов с фиксацией в заданном положении. Дизайн монитора должен предусматривать окраску корпуса в спокойные мягкие тона с диффузным рассеиванием света. Корпус монитора, клавиатуры и других блоков и устройств персональных ЭВМ должны иметь матовую поверхность одного цвета с коэффициентом отражения 0,4–0,6 и не иметь блестящих деталей, способных создавать блики.

Для обеспечения надежного считывания информации при соответствующей степени комфортности ее восприятия должны быть определены оптимальные и допустимые диапазоны визуальных эргономических параметров. Оптимальным диапазоном значений визуального эргономического параметра называется диапазон, в пределах которого обеспечивается безошибочное считывание информации при времени реакции человека — оператора, превышающем минимальное, установленное экспериментально для данного типа ВДТ, не более чем в 1,2 раза.

Допустимым диапазоном значений визуального эргономического параметра называется диапазон, при котором обеспечивается безошибочное считывание информации, а время реакции человека — оператора превышает минимальное, установленное экспериментально для данного типа ВДТ, не более чем в 1,5 раза.

Помимо описанных выше параметров, на восприятие оператором ЭВМ изображения большое влияние оказывает такой параметр, как частота развертки или регенерации. После ряда экспериментов было установлено, что комфортные для зрения частоты развертки монитора начинаются с 75 Гц, а согласно стандарту ТСО'99, частота регенерации должна составлять не менее 85 Гц.

Работа с монитором, как и любая утомительная работа для глаз, требует коротких, но частых перерывов (от 30 секунд до 2 минут). Раз в полчаса необходимо делать паузу и проводить самую простую гимнастику для глаз. Врачами рекомендуется целый ряд методик и упражнений, предназначенных для отдыха глаз.

В помещении, предназначенном для работы на компьютере, должно иметься как естественное, так и искусственное освещение. Поэтому расположение рабочих мест в подвальных помещениях не допускается.

Естественное освещение должно осуществляться через световые проемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,5% на остальной территории. Общая схема расположения рабочего места оператора относительно ПЭВМ и источников естественного освещения приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1- Рекомендуемое расположение рабочего места

Помещения с ЭВМ следует оборудовать системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией. В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с ВДТ на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) должна составлять не менее 6 м² , в помещениях культурно-развлекательных учреждений и с ВДТ на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) – 4,5 м² .

При использовании ПВЭМ с ВДТ на базе ЭЛТ (без вспомогательных устройств – принтер, сканер и др.), отвечающих требованиям международных стандартов безопасности компьютеров, с продолжительностью работы менее 4-х часов в день допускается минимальная площадь 4,5 м² на одно рабочее место пользователя (взрослого и учащегося высшего профессионального образования). Желательно, чтобы объем рабочего места составлял не менее 20 м³ . Стол следует поставить сбоку от окна так, чтобы свет падал слева.

Расстояние между рабочими столами с мониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора) должно быть не менее 2 метров, а расстояние между боковыми поверхностями мониторов — не менее 1,2 м. При выполнении творческой работы, требующей значительного умственного напряжения или высокой концентрации внимания, рабочие места следует изолировать друг от друга перегородками высотой 1,5 – 2 метра.

Конструкция рабочего стула должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины. Стул должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья. Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула должна быть полумягкой, с нескользящим, неэлектризующимся и воздухопроницаемым покрытием.

Правильное освещение в помещении и на рабочем столе вместе с установкой удобной яркости экрана снижают напряжение и утомляемость глаз. Освещенность рабочего места не должна быть очень яркой, она должна быть меньше, чем при работе с бумагами.

Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 – 500 лк. Поэтому, при одновременной работе с бумагами и экраном необходимо использовать настольную лампу для подсветки документов. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. Однако допускается и применение ламп накаливания в светильниках местного освещения. Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1 – 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования – 10:1

Для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Допускается использование многоламповых светильников с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей.

Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

Рабочее место должно быть оснащено хорошей вентиляцией. С одной стороны это важно для охлаждения разных частей компьютера, который выделяют тепло в процессе работы (системный блок, монитор, принтер и т. п.), а с другой стороны приток свежего воздуха в достаточной мере снабжает организм кислородом.

Известно, что потенциально вредное воздействие на ионный состав воздуха оказывает электростатическое поле монитора. Кинескопы телевизоров и мониторов являются поглотителями аэроионов воздуха. В состав воздуха входят отрицательные биологически благотворные ионы воздуха (аэроионы), а также положительные ионы, оказывающие вредное действие на организм. На поверхности кинескопа возникает положительный заряд, при нейтрализации которого отрицательными ионами — воздушная среда в целом ухудшается. В таблице 3.2 показаны временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах.

Таблица 3.2 – Временные допустимые уровни ЭМП

Для поддержания состава воздуха соответствующим нормам, в помещениях с ЭВМ необходимо обеспечивать хорошее кондиционирование воздуха и вентиляцию, а также чаще проветривать помещение.

Оптимальные параметры микроклимата во всех типах учебных и дошкольных помещений с использованием ПЭВМ приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Оптимальные параметры микроклимата

Согласно Санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03), в помещениях операторов ЭВМ (без дисплеев) уровень шума не должен превышать 50 дБА. Снизить уровень шума в помещениях с ВДТ и персональными ЭВМ можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63–8000 Гц для отделки помещений (разрешенных органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России), подтвержденных специальными акустическими расчетами. Также не должны превышаться существующие допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ЭВМ, которые приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Допустимые значения уровней звукового давления

Измерение уровня звука и уровней звукового давления проводится на расстоянии 50 см от поверхности оборудования и на высоте расположения источника(ков) звука.

Допускается использование негромкого музыкального сопровождение в качестве фона, для того чтобы замаскировать шум вентиляторов, винчестеров, принтера и т. п.

Неправильная организация рабочего места может вызвать ненужную нагрузку на мышцы. Исследования показывают, что примерно 20% нарушений здоровья, связанных с работой за компьютером, вызваны не «вредностью» компьютера как такового, а незнанием основных правил работы с ним, а также неправильной организацией рабочего места.

Поэтому, чтобы предотвратить заболевания, связанные с повторяющимися травмирующими воздействиями, необходимо правильно организовать рабочее место за компьютером, постоянно следить за осанкой, а также регулярно делать перерывы на отдых и выполнять физические упражнения. Суммарное время непосредственной работы с ПК — не более 6 часов за смену. На протяжении рабочего дня должны устанавливаться регламентированные перерывы. Продолжительность перерывов 10–20 минут. Продолжительность непрерывной работы с ПК без перерыва не должна превышать 2 часов.

Для того, чтобы сохранять правильную осанку в течение всего рабочего дня необходимо правильно выбрать рабочий стол и стул, параметры которых должны определяться согласно росту конкретного человека.

На рабочем столе должны свободно помещаться монитор, клавиатура, мышь и другое компьютерное оборудование, а также документы, книги и бумаги. Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680–800 мм, а при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм. Стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной — не менее 500 мм, глубиной на уровне колен — не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног — не менее 650 мм.

Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100–300 мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

Монитор следует размещать на столе прямо перед собой, на расстоянии не менее 700 мм, так, чтобы верхняя граница монитора находилась на уровне глаз или ниже не более чем на 15 сантиметров.

Существуют следующие требования к организации и оборудованию рабочих мест с ПЭВМ для взрослых пользователей

1. Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

2. Модульными размерами рабочей поверхности стола для ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1000, 1200, 1400 мм, глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой его высоте, равной 725 мм.

3. Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной – не менее 500 мм, глубиной на уровне колен – не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног – не менее 650 мм.

4. Конструкция рабочего стула должна обеспечивать:

- ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм;

- поверхность сиденья с закругленным передним краем;

- регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400-550 мм и углам наклона вперед до 15 град. и назад до 5 град.;

- высоту опорной поверхности спинки 300+/-20 мм, ширина – не менее 380 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости – 400 мм;

- угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах +/-30 градусов;

- регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260-400 мм;

- стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной - 50-70 мм;

- регулировку подлокотников по высоте над сиденьем в пределах 230+/-30 мм и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах 350-500 мм.

5. Рабочее место пользователя ПЭВМ следует оборудовать подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 град. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.

6. Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

Также в обязательном порядке предъявляются требования к организации медицинского обслуживания пользователей ПЭВМ

1. Лица, работающие с ПЭВМ более 50% рабочего времени (профессионально связанные с эксплуатацией ПЭВМ), должны проходить обязательные предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры в установленном порядке.

2. Женщины со времени установления беременности переводятся на работы, не связанные с использованием ПЭВМ, или для них ограничивается время работы с ПЭВМ (не более 3-х часов за рабочую смену) при условии соблюдения гигиенических требований, установленных настоящими Санитарными правилами. Трудоустройство беременных женщин следует осуществлять в соответствии с законодательством Российской Федерации.

3. Медицинское освидетельствование студентов высших учебных заведений, учащихся средних специальных учебных заведений, детей дошкольного и школьного возраста на предмет установления противопоказаний к работе с ПЭВМ проводится в установленном порядке.

3.3 Чрезвычайные ситуации

3.3.1 Общая характеристика пожарной безопасности вычислительного центра

Горючими компонентами на вычислительном центре являются строительные материалы, оконные рамы, двери, полы, мебель, перфокарты и перфоленты, изоляция силовых, сигнальных кабелей, обмоток электродвигателей, а также радиотехнические детали и изоляция соединительных кабелей ячеек, блоков, панелей, стоек, шкафов, конструктивные элементы из пластических материалов, жидкости для очистки элементов и узлов ЭВМ от загрязнений.

В помещениях вычислительного центра непрерывно происходит интенсивный воздухообмен под действием мощных централизованных систем кондиционирования, поэтому кислород имеется в любом месте помещения.

Источниками зажигания на вычислительном центре могут оказаться электрические искры, дуги и перегретые участки элементов и конструкций ЭВМ. Источники зажигания возникают в электрических и электронных приборах, устройствах, применяемых для технического обслуживания элементов ЭВМ, а также в системах кондиционирования воздуха и электроснабжения. Таким образом, в помещении ВЦ присутствует три основных фактора, необходимых для возникновения пожара.

Опасность развития пожара на вычислительном центре обуславливается применением разветвленных систем вентиляции и кондиционирования, развитой системой электропитания ЭВМ, а также особенностями объемно - планировочных решений помещения (акустическая отделка, подвесные потолки, съемные полы). В связи с различием конструкций устройств и помещений существуют специфические особенности возникновения и развития пожара на отдельных участках вычислительного центра.

Опасность загорания в ЭВМ связана со значительным количеством плотно расположенных на монтажных платах и блоках электронных узлов, электрических и коммуникационных кабелей. Высокая плотность элементов в электронных схемах приводит к значительному повышению температуры отдельных узлов (80...100 ⁰ С), что может служить причиной воспламенения изоляционных материалов.

3.3.2 Противопожарные мероприятия. Установки обнаружения и тушения пожаров

Согласно ГОСТ 12.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие требования.» здания для вычислительных центров проектируются 1 или 2 класса огнестойкости при категории пожароопасности В – пожароопасные (имеющие жидкости с температурой воспламенения более 61 ⁰ С, горючие волокна и пыли с нижним пределом воспламенения более 65 г/м³ , твердые сгораемые вещества и материалы способные при взаимодействии с водой воздухом или друг с другом гореть).

Для ограждающих конструкций и отделки машинных залов ЭВМ используются огнестойкие материалы или негорючие материалы (кирпич, железобетон, стекло, металл с пределами огнестойкости не менее 0.75 ч).

В здании вычислительного центра должно быть предусмотрено не менее двух эвакуационных выходов. В других помещениях вычислительного центра площадью до 200 м² предусматривается по одному выходу.

В помещениях вычислительного центра использование дерева должно быть ограничено. Деревянные звукопоглощающие настенные панели, плиты технола и прочие пропитываются огнезащитным составом.

Возможно также применение дерева при наличии в вычислительном центре системы объемного химического пожаротушения.

В системе вентиляции должны быть предусмотрены клапаны для перекрытия воздуховодов при пожаре. Воздуховоды, вентиляционные камеры и регулирующие устройства систем выполняются из несгораемых материалов. Противопожарные клапаны в системах вентиляции должны закрываться вручную, дистанционно с пульта дежурного или автоматически (при температуре 70-80 ⁰ С).

Перекрытия под и над машинным залом должны иметь предел огнестойкости не менее 0.75ч. Не допускается размещать складские, пожароопасные и взрывоопасные помещения над и под машинными залами ЭВМ или рядом с ними (за исключением хранилищ информации).

Несущие конструкции техподов выполняются из несгораемых материалов и должны иметь предел огнестойкости не менее 0.5 ч.

Подпольные пространства техподов разделяются несгораемыми диафрагмами на отдельные отсеки площадью не более 250м. Предел огнестойкости диафрагм не менее 0.75 ч.

Прокладка кабелей и других коммуникаций через перекрытия, стены, перегородки и диафрагмы выполняется в металлических гильзах с соответствующей их герметизацией несгораемыми материалами. Кабельные и другие коммуникационные вертикальные шахты должны разделяться в уровнях междуэтажных перекрытий здания вычислительного центра несгораемыми диафрагмами с пределом огнестойкости, равным пределу огнестойкости перекрытий.В горизонтальных кабельных и других коммуникационных каналах в местах прохода их через стены и перегородки машинных залов ЭВМ также предусматривается устройство несгораемых диафрагм.

Осветительная электрическая сеть монтируется в соответствии с требованиями "Правил технической эксплуатации электроустановок для пожароопасных помещений". Эксплуатация сети осуществляется в точном соответствии с требованиями "Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правил техники безопасности для эксплуатации электроустановок потребителей".

Система электропитания ЭВМ (по наружной сети) должна иметь блокировку, обеспечивающую отключение ее при возникновении пожара.

Аварийные сети системы освещения, дистанционного и автоматического пуска, противопожарной системы и системы сигнализации прокладываются отдельно от силовых и других рабочих электрических сетей, а при совместной прокладке разделяются несгораемыми перегородками.

Для отопления помещений вычислительного центра используется только центральное водяное отопление.

Отечественные и зарубежные нормы проектирования противопожарной защиты предусматривают оснащение вычислительных центров автоматическими установками обнаружения и тушения пожаров, а также первичными средствами пожаротушения. Вид противопожарных установок и степень их автоматизации зависят от пожарной опасности защищаемых устройств, сооружений и помещений и степени их важности.

Для извещения о пожаре с участием человека обычно используют телефон и систему внутренней производственной связи. Современные пожарные извещатели обычно автоматические. Способ приведения в действие пожаротушащей установки зависит от скорости развития и площади пожара. Если предусмотрены строительные меры локализации пожара, то можно включить пожаротушащую установку вручную после получения сигнала от автоматического пожарного извещателя. При условии быстрого распространения пожара по большой площади с нанесением крупного материального ущерба стационарная пожаротушащая установка должна быть автоматической.

Автоматическая система защиты определяет возникновение пожара с помощью сигнальных датчиков, в начальной его стадии подает сигнал тревоги в пожарную охрану, автоматически приводит в действие установки пожаротушения, автоматически отключает устройства приточно-вытяжной вентиляции и одновременно отключает электропитание машины.

4 Анализ технико-экономических показателей и обоснованиие экономической (социально-экономической, социальной) целесообразности принятых в проекте решений

4.1 Обзор рынка

После написания программы перед разработчиком встает проблема ее продвижения на рынок программного обеспечения (ПО), а для этого необходимо изучить нынешнюю ситуацию на нем. В этом может помочь обзор рынка ПО. Прежде чем начать исследование рынка ПО, необходимо четко определиться в какую область ПО попадает программа, которую необходимо разработать.

Рынок программных продуктов очень велик. И все программы можно рассматривать как:

· Рынок компьютерных игр – программы созданные для приятного или полезного времяпрепровождения досуга.

· Рынок операционных систем – распространение и реализация ПО для массового пользования.

· Рынок прикладного ПО – распространение и реализация ПО для массового пользования.

· Рынок систем разработки приложений – распространение и реализация ПО для разработчиков ПО.

· Рынок узкоспециализированного ПО – ПО для решения задач в узкой специализации (научно-технические, статистические, бухгалтерские, исследовательские).

Разработанная компьютерная программа “Электродвигатель” относится к группе прикладного ПО и предназначена для инженерного расчёта и исследования энергосберегающего асинхронного двигателя .

Данный программный продукт ориентирован на специалистов в области электромашиностроения, электропривода и ремонта электрических машин.

4.2 Выбор организационно-правовой формы предприятия

При выборе организационно-правовой формы предприятия необходимо учитывать, что:

· создаваемое предприятие является предприятием малого бизнеса;

· в случае банкротства учредители общества должны быть защищены;

· учредителями общества являются 4 человека, необходимо рассматривать возможность увеличения числа участников общества.

В качестве организационной формы предприятия выберем Общество с ограниченной ответственностью.

Достоинством данной правовой формы является то, что участники общества с ограниченной ответственностью не отвечают по его обязательствам и несут риск убытков, связанных с деятельностью общества, в пределах стоимости внесенных вкладов; уставный капитал определяет минимальный размер имущества общества, гарантирующего интересы его кредиторов; возможна реорганизация общества с ограниченной ответственностью в акционерное общество с ограниченной ответственностью.

Для регистрации Общества с ограниченной ответственностью, необходимо подготовить следующие документы:

· Заявление о регистрации предприятия.

· Утвержденный учредителями устав предприятия (нотариально заверенные копии).

· Решение о создании предприятия, т.е. "Учредительный договор" (нотариально заверенные копии).

· Документ, подтверждающий оплату не менее 50 процентов уставного капитала (обычно выписка из накопительного счета в банке).

· Свидетельство об оплате государственной пошлины и сбора за регистрацию.

Учредительные документы Общества с Ограниченной Ответственностью должны содержать:

· условия о размере уставного капитала общества;

· о размере долей каждого из участников;

· о размере, составе, сроках и порядке внесения ими вкладов.

Учредительный договор должен содержать:

· наименование и юридический статус учредителей;

· местонахождение или место жительства учредителей;

· размер уставного капитала;

· сведения о долях участия, принадлежащих каждому из участников.

После предварительного расчета затрат на организацию производства, текущих затрат, расчета срока окупаемости программного продукта можно определить следует ли организации брать кредит.

4.3 Расчет затрат на регистрацию программного продукта

Расчет затрат на официальную регистрацию программного продукта приведен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Затраты на регистрацию программного продукта

После регистрации программного продукта Российским Агентством по правовой защите программ для ЭВМ и БД выдается свидетельство об официальной регистрации.

4.4 Расчет затрат на организацию производства

К основным средствам относятся материально - вещественные ценности, используемые в качестве средств труда при производстве продукции, выполнении работ или оказании услуг, либо для управления организации в течение периода, превышающего 12 месяцев, или обычного операционного цикла, если он превышает 12 месяцев.

К основным средствам производства в данном случае можем отнести: специально оборудованное помещение; вычислительную технику; лицензионное программное обеспечение.

Так как все перечисленные средства непосредственно участвуют в производстве программного продукта, то отнесем их к производственным основным фондам.

Приобретенное фирмой лицензионное программное обеспечение относится к нематериальным активам.

Фирмой арендуется трехкомнатная квартира. Одна комната отводится для работы программистов и бухгалтера; вторая – кабинет ведущего руководителя; третья – для оператора.

Кроме того, необходимо оборудовать рабочее место каждого сотрудника. Для оборудования 1 рабочего места необходимо приобрести: компьютерный стол, компьютерный стул, системный блок, монитор, клавиатуру, мышь, принтер, сканер, телефон, факс.

Для организации необходимо приобрести: 4 компьютера;

Первоначальная стоимость основных средств приведена в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Основные средства предприятия

Стоимость основных средств организации погашается путем начисления амортизации в течение срока их полезного использования.

Перечисленные выше основные средства отнесем к третьей группе: системный блок, монитор (срок использования 3-5 лет); к первой группе: мышку (срок использования 1-2 года); к четвертой группе: стол, стул, клавиатуру, телефон, принтер сканер, факс (срок использования 5-7 лет). Начисление амортизации будем производить линейным способом. Норма амортизации вычисляется по формуле:

K = (1/n) x 100%, (4.1)

где n – срок полезного использования в месяцах.

Срок полезного использования НМА равен 10 лет.

4.5 Расчет заработной платы

Штат организации: программист, ведущий руководитель, оператор ЭВМ; бухгалтер.

Для начисления заработной платы используем тарифную систему оплаты труда.

Тарифная сетка, используемая на данном предприятии, приведена в таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Тарифная сетка предприятия

При расчете заработной платы учитывается уральский коэффициент. Расчет заработной платы приведен в таблице 4.4

Таблица 4.4 – Расчет заработной платы

Расчет ежемесячных отчислений в фонд оплаты труда приведен в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Фонд оплаты труда

Таблица 4.6 – Налоговые ставки

4.6 Расчет постоянных и переменных расходов. Цена программного продукта

Расчет постоянных расходов в месяц приведен в таблице 4.7.

Таблица 4.7 – Постоянные расходы

Расчет переменных расходов в таблице 4.8.

Таблица 4.8 – Переменные расходы

Срок производства программного продукта составляет 4 месяца. Данные для расчета трудоемкости изложены в таблице 4.9. Трудоемкость приведена в таблице 4.10.

Таблица 4.9 – Данные для расчета трудоемкости

Таблица 4.10 – Определение трудоемкости

Смета расходов за месяц приведена таблице 4.11, в таблице 4.12 – за весь период разработки программы.

Таблица 4.11 – Смета расходов

Таблица 4.12 - Смета расходов

Зная себестоимость, определим цену программного продукта расчетно-аналитическим методом. Расчет цены приведен в таблице 4.13.

Таблица 4.13 – Расчетная цена

Чтобы в первоначальный период времени не было много долгов, необходимо нанять оператора ЭВМ для дополнительного заработка. Расчет в таблице 4.14.

Таблица 4.14 – Дополнительный заработок

4.7 Движение денежных средств

После расчета расходов на создание программного продукта очевидно, что предприятию необходимо взять кредит. Расчет суммы, на которую берется кредит, приведен в таблице 4.15. Кредит выплачивается в два подхода с первой выручки программного продукта и со второй, а проценты выплачиваются ежемесячно.

Таблица 4.15 - Кредит

Основанием для получения в банке кредита служит то, что уставный капитал ООО определяет минимальный размер имущества общества и гарантирует интересы кредиторов, если этого будет недостаточно, то учредители ООО могут заложить свое имущество.

Для расчета срока окупаемости необходимо знать остаток наличности денежных средств в каждом месяце (таблица 4.16).

Таблица 4.16 — Движение денежных средств

Приток денежных средств будет в течение всего срока деятельности. Текущие издержки будут в каждом месяце. Чистая прибыль или убытки приведены в таблице 4.17.

Таблица 4.17 — Отчет о прибыли

Считаем, что программный продукт окупится, когда остаток наличных денег покроет кредит и сумму учредительных взносов. По рассчитанным данным получаем срок окупаемости программного продукта за 12 месяцев.

60% полученной прибыли направим в фонд накопления, предназначенный для создания нового имущества, приобретения основных и оборотных средств. Средства из этого фонда могут в частности быть потрачены на приобретение более совершенной компьютерной техники.

35% полученной прибыли направим в резервный фонд предприятия, предназначенный на случай прекращения его деятельности для покрытия кредиторской задолженности.

5% прибыли направляются в фонд потребления. Средства из этого фонда будут направлены на материальное поощрение персонала фирмы.

4.8 Расчет экономического эффекта

Экономический эффект можно рассчитать по формуле:

,(4.2)

где К – количество клиентов, З – затраты на один клиент.

Затраты на один клиент рассчитываются по формуле:

,(4.3)

где – затраты на аппаратную часть, – затраты на программную часть. Минимальная стоимость аппаратной части клиента = 10 000р. Минимальная стоимость программной части клиента = 100 000р. Таким образом, затраты на один клиент составляют З = 110 000р. Среднее количество клиентов на проект К = 100. Итого, экономический эффект данного программного продукта для одного проекта E = 10 890 000р.

Годовой экономический эффект:

,(4.4)

где N – количество проектов в год, E – экономический эффект на один проект. Количество проектов в год N = 2.

Годовой экономический эффект = 21 780 000руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы была создана компьютерная программа «Электродвигатель», позволяющая осуществлять расчет и исследование параметров энергосберегающего асинхронного двигателя с индивидуальными номинальными данными.

В процессе работы были изучены

· Методология проектирования и расчета параметров асинхронного двигателя

· Язык PL/SQL СУБД Oracle 8i

· Основы работы с объектами интерфейса ADO

Построенный с помощью программы алгоритм и проведенные вычисления показали, что разработанных инструментальных средств достаточно для описания алгоритмов расчета асинхронных энергосберегающих электродвигателей.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Я.С. Гурин, Б.И. Кузнецов. Проектирование серий электрических машин. – М.: Энергия, 1978. – 480с., ил.

2. Кононенко В.В., Мишкович В.И.; под ред. В.В. Кононенко. Электротехника и электроника: Учебное пособие для вузов. – Ростов н/Д: Феникс, 2004. – 752 с.

3. К.В. Лотоцкий. Электрические машины и основы электропривода. – М: Колос, 1964. – 495 с.

4. С.Д. Кузнецов. Основы современных баз данных // Информационно-аналитические материалы центра информационных технологий. http://www.citforum.ru

5. Мэтьюз, Джон, Г., Финк, Куртис, Д. Численные методы. Использование MATLAB, 3-е издание. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2001. – 720 с. : ил. – Парал. тит. англ.

6. Григорьев Ю.Г., Григорьев О.А. Персональный компьютер: физические факторы воздействия и здоровье пользователя. Энергия: экономика, техника, экология: Науч.-теоретич. и крит.-публицист. ил. журн. – М.: Наука, 1999, № 7 – С. 33–37, № 8 – С. 30–34.

Приложение А

Сравнение результатов расчета

Таблица А.1 – Результаты расчета параметров электродвигателя