Разработка программного средства для поиска кратчайшего пути до места неисправности в инженерных сетях - Дипломная работа

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики" Факультет бизнес-информатики Работу выполнилНа сегодня не существует инструментов, которые могут локализовать место неисправности (обрыва, перегиба, короткого замыкания) в электрической сети и наглядно показать его и оптимальный маршрут (в данном исследовании оптимальным будет считаться тот маршрут, который является кратчайшим среди всех путей, имеющих то же начало и конец) до него для людей, обслуживающих сеть. Есть средства, которые определяют наличие повреждения и его положение в сети, но не отображают место на плане помещения, так как не знают ничего о помещении, но только о топологии сети. Следовательно, необходимо автоматизировать процесс локализации этого места, то есть создать систему, которая совмещает в себе предыдущие два средства в одно, то есть отображает место повреждения сети на плане помещения, а также показывает кратчайший путь к этому месту от места, на котором находится пользователь, когда возникает неполадка. Очевидно, что данная система решала бы задачу indoor-навигации (навигации внутри помещения) применительно к инженерным сетям, то есть находила бы кратчайший путь до места неисправности В то же время система, рассматриваемая в данном исследовании, будет лишена упомянутых недостатков: она предназначена для компьютерных сетей помещения и строит оптимальный маршрут для обслуживающих лиц до места неисправности (решает задачу indoor-навигации).Начнем исследование с того, что определим, что же такое инженерные сети. Инженерные сети - это такие сети, которые осуществляют централизованное снабжение рассредоточенных потребителей электрической и тепловой энергией, топливом, водой или другими транспортируемыми продуктами [1]. Одним из преимуществ таких сетей в контексте нахождения оптимального пути до места неисправности является сравнительно легкое определение наличия неисправности и его логического места в сети (например, в сравнении с водопроводной сетью). Для того чтобы представить инженерные сети в памяти компьютера, необходимо сначала определить наиболее подходящий в данном конкретном случае способ представления. Также для моделирования инженерных сетей можно использовать сети Петри [3].Также в пункте 1.1 неориентированный граф H был выбран для моделирования путей прохода в помещениях. Поскольку будущая информационная система предназначена для поиска кратчайшего пути, то, очевидно, нужно хранить информацию обо всех возможных путях прохода между объектами сети. Вершинами графа H являются маркеры, обозначающие либо объекты сети, либо объекты помещения, встречающиеся на пути. Ребра графа обозначают, что человек может пройти между двумя инцидентными вершинами-маркерами напрямую, без препятствий на пути. Важно отметить, что все ребра данного графа являются прямыми; в ином случае задача бы сильно усложнилась, так как пришлось бы хранить не только начало и конец ребра, а также его длину, но и координаты всех его точек.Очевидно, что некоторые вершины этих графов будут совпадать. Таким образом, можно сказать, что задача поиска кратчайшего пути к месту разрыва сводится к задаче поиска кратчайшего пути от одной вершины неориентированного графа F до другой. Задача о поиске кратчайшего пути является одной из важнейших задач в теории графов, следовательно, на сегодняшний день существует большое количество алгоритмов по ее решению. Алгоритм работает только для графов с ребрами неотрицательного веса [5]. Тем не менее, алгоритм определяет только кратчайшие расстояния между всеми парами вершин, но не сохраняет информации о кратчайших путях [5], что является существенным недостатком применительно к задачам данной работы.Процесс может быть смоделирован с помощью различных средств, таких как сеть Петри, блок-схема, а также диаграммы в других нотациях структурного и объектного моделирования (такие как DFD, IDEF0). Изначально сети Петри были предложены для моделирования асинхронных параллельных процессов в дискретных системах, но затем получили значительное развитие и применение в разнообразных областях [6]. Цель представления системы в виде сети Петри и последующего анализа этой сети состоит в получении важной информации о структуре и динамическом поведении моделируемой системы и возможности моделирования программного обеспечения для рассматриваемой системы [6]. Созданные модели потоков данных организации могут быть использованы при решении таких задач, как: определение существующих хранилищ данных; определение и анализ данных, необходимых для выполнения каждой функции процесса; подготовка к созданию модели структуры данных системы; выделение основных и вспомогательных бизнес-процессов системы [7]. Также было проведено моделирование с помощью DFD, так как эта нотация позволяет наглядно отобразить последовательность операций процесса, а при необходимости провести их декомпозицию.

Оглавление

Введение

Глава 1. Анализ возможностей информационной системы для поиска оптимального маршрута в инженерных сетях

1.1 Анализ способов представления инженерных сетей в информационных системах

1.2 Моделирование инженерной сети и помещения

1.3 Анализ существующих алгоритмов поиска кратчайшего пути. Выбор оптимального алгоритма

1.4 Моделирование и анализ бизнес-процессов поиска, локализации и устранения неисправности

1.5 Моделирование классов предметной области

1.6 Описание модели базы данных информационной системы

Глава 2. Разработка информационной системы поиска оптимального маршрута в инженерных сетях

2.1 Проектирование информационной системы поиска оптимального маршрута в инженерных сетях

2.2 Реализация компонентов системы поиска оптимального маршрута в инженерных сетях

2.3 Тестирование

Заключение

Библиографический список

Приложения