Проектирование базы данных для учета и анализа качества воздуха на рабочих местах МПКО

Министерство образования Республики Беларусь

Международный экологический университет имени А.Д. Сахарова

Факультет мониторинга окружающей среды

Кафедра экологических информационных систем

Проектирование базы данных для учета и анализа параметров качества воздуха на рабочих местах МПКО

Курсовая работа студентки IV курса

ПОЛЕНОК Елизаветы Александровны

Минск

2004

Реферат

Курсовая работа 18 страниц, 5 рисунков, 1 таблица, 5 источников, 1 приложение.

База данных, таблица, запрос, форма, первичный ключ, функциональная зависимость, нормализация, информация, данные, пользователь.

Объектом исследования являются проектирование баз данных, базы данных и управление ими.

Цель работы – создание базы данных для учета и анализа параметров качества воздуха на рабочих местах Минского Промышленного Кожевенного Объединения.

Назначение данной базы данных состоит в регистрации, корректировке, хранении и обработке информации с целью поиска и выдачи ответов на стандартные запросы пользователей.

Созданные формы и запросы позволяют быстро и эффективно обновлять данные, получать ответы на вопросы, осуществлять поиск нужных данных, анализировать данные, печатать отчеты.

Abstract

Course work of 18 pages, 5 figures, 1 table, 5 references, 1 annexes.

Database, table, quiry, form, primary key, functional dependence, normalization, information, data, user.

Problems of designing databases, databases and management of them are investigated.

The objective of work – creation of a database for the account and the analysis of parameters of quality of air on workplaces of the Minsk Industrial Tanning Association.

Purpose of the given database will consist in registration, updating, storage and processing of the information with the purpose of search and delivery of answers to standard quiries of users

The created forms and inquiries allow to update quickly and effectively the data, to receive answers to questions, to carry out search of the necessary data, to analyze the data, to print reports.

Содержание

Введение 5

1. Базы данных и управление ими. 6

1.1Основные требования к организации базы данных. 6

1.2Язык SQL как стандартный язык баз данных 7

2. Проектирование базы данных 10

2.1Этапы и задачи проектирования баз данных 10

2.2Нормализация 12

3. База данных для МПКО 14

3.1Инфологическая модель 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

Литература 17

приложение 18

Введение

Существует много веских причин перевода существующей информации на компьютерную основу. Сейчас стоимость хранения информации в файлах ЭВМ дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом.

Целью работы является создание базы данных для учета и анализа параметров качества воздуха на рабочих местах Минского Промышленного Кожевенного Объединения.

Данная база должна работать с оперативными данными, накопление этих данных позволит проводить анализ деятельности предприятия за любой период времени. Это является одной из задач внедрения системы.

Назначение данной базы данных должно состоять в регистрации, корректировке, хранении и обработке информации с целью поиска и выдачи ответов на стандартные запросы пользователей.

Для принятия обоснованных и эффективных решений в производственной деятельности, в управлении данная база поможет получать, накапливать, хранить и обрабатывать данные, представляя результат в виде наглядных документов.

Глава 1. Базы данных и управление ими

1.1. Основные требования к организации базы данных

Установление многосторонних связей.

Некоторые базы данных будут содержать сложные переплетения взаимосвязей. Метод организации данных должен быть таким, чтобы обеспечивалась возможность удобного представления этих взаимосвязей и быстрого согласования вносимых в них изменений.

Производительность.

Система баз данных должна обеспечивать соответствующую пропускную способность. Но в системах, рассчитанных на небольшой поток запросов, пропускная способность накладывает незначительные ограничения на структуру базы данных.

Минимальные затраты.

Для уменьшения затрат на создание и эксплуатацию базы данных выбираются такие методы организации, которые минимизируют требования к внешней памяти.

Минимальная избыточность.

Целью организации базы данных должно быть уничтожение избыточных данных там, где это выгодно, и контроль за теми противоречиями, которые вызываются наличием избыточных данных.

Возможности поиска.

Пользователь базы данных может обращаться к ней с самыми различными вопросами по поводу хранимых данных.

Целостность.

Если база данных содержит данные, используемые многими пользователями, очень важно, чтобы элементы данных и связи между ними не разрушались.

Связь с прошлым.

В том случае, когда фирма начинает использовать на вычислительной установке новое программное обеспечение управления базами данных, очень важно, чтобы при этом она могла работать с уже существующими на этой установке программами, обрабатываемые данные можно было бы соответствующим образом преобразовывать. Важно, однако, чтобы проблема связи с прошлым не сдерживала развитие средств управления базами данных.

Связь с будущим.

Особенно важной представляется связь с будущим. В будущем данные и среда их хранения изменятся по многим направлениям. Одна из самых важных задач при разработке баз данных – запланировать базу данных таким образом, чтобы изменения ее можно было выполнять без модификации прикладных программ.

Простота использования.

Средства, которые используются для представления общего логического описания данных, должны быть простыми и изящными.

Интерфейс программного обеспечения должен быть ориентирован на конечного пользователя и учитывать возможность того, что пользователь не имеет необходимой базы знаний по теории баз данных.[1,5]

1.2. Язык SQL как стандартный язык баз данных

Стремительный рост популярности SQL является одной из самых важных тенденций в современной компьютерной промышленности. На сегодняшний день SQL поддерживают свыше ста СУБД. Язык SQL является важным звеном в архитектуре систем управления базами данных, выпускаемых всеми ведущими поставщиками программных продуктов.

Язык SQL.

SQL является инструментом, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных. SQL – это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language). Как следует из названия, SQL является языком программирования, который применяется для организации взаимодействия пользователя с базой данных. На самом деле SQL работает только с базами данных реляционного типа. Компьютерная программа, которая управляет базой данных, называется системой управления базой данных, или СУБД.

Если пользователю необходимо прочитать данные из базы данных, он запрашивает их у СУБД с помощью SQL. СУБД обрабатывает запрос, находит требуемые данные и посылает их пользователю. Процесс запрашивания данных и получения результата называется запросом к базе данных: отсюда и название – структурированный язык запросов.

Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL, сейчас этот язык используется для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю, а именно:

Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

Чтение данных. SQL дает пользователю или приложению возможность читать из базы данных содержащиеся в ней данные и пользоваться ими.

Обработка данных. SQL дает пользователю или приложению возможность изменять базу данных, т.е. добавлять в нее новые данные, а также удалять или обновлять уже имеющиеся в ней данные.

Управление доступом. С помощью SQL можно ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.

Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями и работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.

Целостность данных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы.

Таким образом, SQL является достаточно мощным языком для взаимодействия с СУБД.

SQL — это достаточно мощный и в то же время относительно легкий для изучения язык.

Достоинства SQL.

SQL — это легкий для понимания язык и в то же время универсальное программное средство управления данными.

Успех языку SQL принесли следующие его особенности:

• независимость от конкретных СУБД;

• переносимость с одной вычислительной системы на другую;

• наличие стандартов;

• реляционная основа;

• высокоуровневая структура;

• возможность выполнения специальных интерактивных запросов:

• обеспечение программного доступа к базам данных;

• возможность различного представления данных;

• полноценность как языка, предназначенного для работы с базами данных;

• возможность динамического определения данных;

• поддержка архитектуры клиент/сервер.

Все перечисленные выше факторы явились причиной того, что SQL стал стандартным инструментом для управления данными на персональных компьютерах. [2,3]

Глава 2. Проектирование базы данных

2.1. Этапы и задачи проектирования баз данных

В Microsoft Access можно начинать построение базы данных точно так же, как при создании приложения с одной электронной таблицей (например, как в Microsoft Excel), то есть с организации данных по строкам и столбцам, одновременно решая вопросы их обработки. Однако такой непродуманный подход оправдывает себя только в самых тривиальных ситуациях. Решение реальных задач требует планирования, в противном случае придется без конца перестраивать создаваемое приложение. Одним из основных достоинств реляционных баз данных является то, что в них легко вносить изменения.

Основные этапы проектирования базы данных.

Можно выделить основные этапы проектирования базы данных:

• Уточнение задач;

• Определение последовательности выполнения задач;

• Анализ данных;

• Определение структуры данных;

• Разработка макета приложения и пользовательского интерфейса;

• Создание приложения;

• Тестирование и усовершенствование.

Этап 1. Уточнение задач

Под основными задачами понимаются функции, которые должны быть представлены в формах или отчетах приложения.

Этап 2. Последовательность выполнения задач

Чтобы приложение работало логично и удобно, лучше всего объединить основные задачи в тематические группы так, чтобы они располагались в порядке их выполнения.

Группировка задач и графическое представление последовательности их выполнения помогут определить “естественный” порядок следования задач, который затем необходимо отразить во взаимных связях форм и отчетов в приложении.

Этап 3. Анализ данных

После формирования списка задач наиболее важным этапом является составление подробного перечня всех данных, необходимых для решения каждой задачи.

Этап 4. Определение структуры данных

После предварительного анализа всех необходимых для проектируемого приложения элементов данных необходимо упорядочить их по объектам и соотнести объекты с таблицами и запросами базы данных.

Для реляционных баз данных типа Access используется процесс, называемый нормализацией, в результате которого вырабатывается наиболее эффективный и гибкий способ хранения данных.

Этап 5. Разработка макета приложения и пользовательского интерфейса

Задав структуры таблиц, в Microsoft Access легко создать макет приложения с помощью форм и связать их между собой, используя несложные макросы или процедуры обработки событий Visual Basic.

Этап 6. Создание приложения

Для достаточно простых задач созданный макет является практически законченным приложением. Однако довольно часто приходится писать процедуры, позволяющие полностью автоматизировать решение намеченных в проекте задач.

Этап 7. Тестирование и усовершенствование

После завершения работ по отдельным компонентам приложения необходимо проверить функционирование приложения в каждом из возможных режимов.

Передача приложения в эксплуатацию отнюдь не означает, что процесс усовершенствования завершен. Большинство разработчиков программного обеспечения после окончания работы над очередной версией часто видят возможность дальнейшего улучшения и расширения возможностей программного продукта. При значительных переработках приложения, чтобы оценить воздействие необходимых изменений на приложение в целом и внести дополнения в предыдущую версию наиболее безболезненным способом, вполне возможно вновь придется вернуться к первому этапу.[3]

2.2. Нормализация

Для решения проблем используется процесс, называемый нормализацией, позволяющий существенно сократить объем хранимой информации и устраняющий аномалии в организации хранения данных. Нормализация позволяет организовать поля данных в группы таблиц. Лежащая в основе нормализации математическая теория довольно сложна, но для практического применения ее можно сформулировать в виде довольно простых правил.

Правило 1: уникальность полей

Каждое поле таблицы должно представлять уникальный тип информации.

Правило 2: первичные ключи

Каждая таблица должна иметь уникальный идентификатор, или первичный ключ, который может состоять из одного или нескольких полей.

Правило 3: функциональная зависимость

Для каждого значения первичного ключа значения в столбцах данных должны относиться к объекту таблицы и полностью его описывать.

Правило 4: независимость полей

Вы должны иметь возможность изменять значения любого поля (не входящего в первичный ключ) без воздействия на данные других полей.

Нормализация – разбиение таблицы на две или более, обладающих лучшими свойствами при добавлении, изменении и удалении данных.

Всякая нормализованная таблица автоматически считается таблицей в первой нормальной форме.

Таблица находится в первой нормальной форме, если ни одна из строк таблицы не содержит в любом своем поле более одного значения и ни одно из ее ключевых полей не пусто.

Таблица находится во второй нормальной форме, если все ее поля (не входящие в первичный ключ) связаны неприводимой зависимостью с первичным ключом.

Таблица находится в третьей нормальной форме, если ни одно из ее неключевых полей не зависит функционально от любого другого неключевого поля.

Существуют также нормальные формы, обоснованные более сложными зависимостями.

В нормализованном отношении отсутствуют проблемы избыточности, аномалии обновления, аномалии включения, аномалии удаления, т.к. такие проблемы и решает процесс нормализации.[4]