2. Алгоритмы работы программного обеспечения

Программирование форм-мастеров для ускорения обработки данных

«Программы-мастера (wizards) применяются с целью упростить пользование программы, в том числе для того, чтобы помочь пользователю выполнить то или иное действие. «Мастер» предоставляет пользователю инструкции на каждом этапе выполнения той или иной задачи; обеспечивают пошаговый интерфейс пользователя с кнопками навигации, позволяющими вернуться на шаг назад, перейти к следующему шагу, отменить действие или завершить его. Каждое диалоговое окно мастера снабжено краткой инструкцией, в которой описывается содержимое окна и возможные действия пользователя»

Для того чтобы интерфейс программы был интуитивно понятным и простым для пользователя в этом вопросе поможет такая конструкция, как «Мастер». В ходе работы было решено разработать интерфейс, который будет выполнен в виде пошагового мастера, на каждом этапе которого пользователь должен совершить только одно действие, что существенно облегчит использование, делая программу доступной даже для начинающих пользователей. Переход к новому окну программы осуществляется путем нажатия кнопки "Далее", к предыдущему шагу "Назад".

Для понимания сути происходящего в программе необходимо разработать блок-схему. Блок схема это графическое представление алгоритма. Она состоит из функциональных блоков, которые выполняют различные назначения (начало/конец, ввод/вывод, вызов функции и т.д.). В ходе анализа нами была разработана блок-схема алгоритма работы ПО.

Рис.9. Блок-схема алгоритма работы программного обеспечения.

Приведем примеры экранных форм интерфейса разработанного программного обеспечения:

Рис.10 - Снимок формы «Шаг 1 – Выбор файла тренировки»

На данном этапе пользователю предлагается выбрать XML файл с результатами тренировки для дальнейшей обработки.

Рис.11 - Снимок формы «Шаг 2 – Вывод информации о спортсмене и тренировке»

На данном шаге пользователь просматривает данные о спортсмене и тренировке (в частности длительность тренировки).

Рис.12. График изменения ЧСС во время тренировки в сравнении с «пульсовыми зонами» и вывод показаний принадлежности спортсмена к группе в соответствии с «пульсовыми зонами».

Рис. 13 – Вывод графика изменения ЧСС во время тренировки в сравнении с «пульсовыми зонами»

Как показано на рисунке 13 – на графике мы можем наблюдать границы пульсовых зон, совместно с графиком изменения ЧСС – для данного графика характерно длительно нахождение в следующих пульсовых зонах – зоне низкой интенсивности (90-120) – на графике выше синей линии, зоне средней интенсивности (120-150) – выше зеленой линии.

Нахождение длительное время в зоне низкой интенсивности в начале тренировки свидетельствует о «разминочной» начальной части тренировки, дальнейшие скачки ЧСС связаны с тем, что применялась техника «интервальной тренировки» - бег со средней интенсивностью сопровождался переходом на шаг. [4]

2. Хранение результатов исследований

При решении научных и технических задач, связанных с измерениями или компьютерным моделированием, необходима работа со сложной структурой данных. Например, такая необходимость возникает, когда необходимо хранить результаты исследований с целью их дальнейшей статистической обработки. Так как наша программа только анализирует данные, встает вопрос об их хранении. Для реализации подобных задач в среде разработки LabVIEW предусмотрены инструменты взаимодействия с базами данных. В частности LabVIEWDatabaseConnectivityToolkit. Для нашей задачи используем СУБД MySQL – бесплатную реляционную СУБД, используемую во множестве различных проектов. Распространенным способом подключения к базе данных MySQL, при помощи DatabaseConnectivityToolkit является установка инструментов ODBC, предоставляемых MySQL. Для получения данных из БД необходимо проделать следующие операции с данными:

1. открыть подключение к базе данных;

2. сформировать запрос;

3. осуществить вызов API или COM (выполнить запрос);

4. произвести обработку (парсинг) полученного результата;

5. закрыть подключение.

DatabaseConnectivityToolset это библиотека функций для работы с базами данных. Она включает как высокоуровневые функции для выполнения наиболее распространенных действий с базами данных, так и дополнительные функции для специфичных заданий.

ОсновныесредствапакетаLabVIEW Database Connectivity Toolset:

• Работа с любыми приложениями поддерживающими технологию Microsoft ActiveX Data Object (ADO);

• Работа с любыми базами данных подчиняющимися ODBC или OLE DB;

• Транспортабельность, приложение может работать с другой базой данных путем изменения только одной строчки соединения с БД.

• Позволяет использовать выражения SQL любых поддерживаемых СУБД.

• Включает виртуальные приборы, позволяющие получить имя и тип данных возвращаемого столбца в выражении SELECT;

• Создает таблицы и выборки без использования выражений SQL.

Библиотека получает доступ к данным СУБД при помощи OLE OB - набора интерфейсов MicrosoftComponentObjectModel (COM) для поддержки различных СУБД. OLE DB это интерфейс системного уровня программирования написанных на С++, в то время как ADO интерфейс программирования приложений для различных источников данных.

Пакет LabVIEWDatabaseConnectivityToolset состоит из вызовов ADO посредством Invoke и PropertyNodes. Объектная модель ADO состоит их трех главных компонентов Connection, Command и Recordset. В соответствии со стандартом ADO каждый из этих объектов может существовать независимо от друг их. Однако пакет DatabaseConnectivityToolset имеет иерархическую структуру, где объект Connection является обязательным для доступа к объектам Command или Recordset. Доступ к данным, хранимым в БД осуществляется следующим образом: сначала необходимо создать базу данных, далее необходимо создать связь с данными и осуществить необходимые настройки: (выбрать поставщика данных, указать путь к созданной БД и проверить подключение, так же можно при необходимости настроить права доступа к базе данных). Для чтения данных используются функции из палитры AllFunctions→Connectivity→Database: (указание адреса на объект связи с данными, создание запросов, получение данных, освобождение объекта, закрытие соединения с БД). [1,2,5]

Д ля хранения результатов тренировок спроектируем структуры реляционной базы данных – опишем сущности, хранение данных о которых и будет составлять основу БД: [5]

Рис. 13 – Схема сущности «Спортсмены»

Сущность "Спортсмены" (athlets) - сильная сущность, описывает данные о спорсмене, поля - Код спортсмена (athlete_id) - первичный ключ, Имя (firstname), Отчество (secondname), Фамилия (surname), Дата рождения (birthday_date)

SQL-код для создания таблицы "Спортсмены":

create table athlets(athlete_id int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, firstname varchar(50) NOT NULL, secondname varchar(50) NOT NULL, surname varchar(50) NOT NULL, birthday_date date NOT NULL) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;

Рис. 14 – Схема сущности «Тренировки»

Сущность "Тренировки" (trainings) - сильная сущность, описывает данные о спортсмене, поля - Код тренировки (training_id) - первичный ключ, Код спортсмена (athlete_id), Тип тренировки (training_type) - строковое поле с названием вида спорта, данная сущность связана с сущность "Спортсмены" отношением "Один ко многим" (Один спортсмен выполняет много тренировок).

SQL-код для создания таблицы "Тренировки":

create table trainings(training_id int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, athlete_id int(10) unsigned NOT NULL, training_type varchar(50) NOT NULL, FOREIGN KEY (athlete_id) REFERENCES athlets(athlete_id) ON DELETE CASCADE) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

С ущность "Данные о пульсе" (pulse_items) - слабая сущность, возникает из-за наличия факта множества показателей ЧСС во время тренировки (одной тренировке соответствует набор показателей о значениях ЧСС), поля – код тренировки, время снятия показания ЧСС, значение показания ЧСС, ключевое поле является составным (Код тренировки, время снятия показания)

Рис. 15 – Схема сущности «Данные о пульсе»

SQL-код для создания таблицы "Данные о пульсе":

create table pulse_items(training_id int(10) unsigned NOT NULL, time date NOT NULL, value int(10) NOT NULL, FOREIGN KEY (training_id) REFERENCES trainings(training_id) ON DELETE CASCADE) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;

П остроим диаграмму «Сущность-связь» для базы данных «Показатели тренировки»:

1

М

Выполняют

1

М

Содержат

Рис. 16 – Диаграмма Сущность-Связь

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе работы были выполнены следующие этапы проектирования:

• проведен анализ устройств для снятия ЧСС во время тренировки

• проведен анализ способов хранения данных о ЧСС

• разработано программное обеспечение для анализа данных о ЧСС, включающее в себя: - графический модуль анализа

- базу данных для хранения результатов

Результатом работы является программное обеспечение МИС предназначенное для контроля состояния спортсмена во время тренировки. Данная МИС внедрена в учреждении Новосибирского училища (колледжа) Олимпийского резерва и активно используется при анализе результатов тренировок спортсменов легкоатлетического направления.

Список литературы

1. LabVIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клушин Н. А. ~ М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. - 544 с.

2. Баран Е. Д. Б24 LabVIEW FPGA. Реконфигурируемые измерительные и управляющие системы. – М.: ДМК Пресс, 2009. – 448 с.

3. В. В. Бахтизин, Л. А. Глухова /Технология разработки программного обеспечения: учеб.пособие/– Минск: БГУИР, 2010. – 267 с.

4. Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Костилл Физиология спорта/ Пер. с англ. – К: Олимпийская литература, 1997. – 504с.

5. Диго С.М. БАЗЫ ДАННЫХ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ: Учебно- методический комплекс. – М.: Изд. центр ЕАОИ. 2008. – 171 с.

6. Додонова Л.П. Методы соматотипирования в возрастной и конституциональной антропологии: Учебное пособие. – Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 2006. – 160с., ил.

7. И.Б. Ушакова «Методы исследования и фармакологической коррекции физической работоспособности человека» Изд.: Медицина, 2007 г.

8. Карл И. ВигерсРазработка требований к программному обеспечению/ Пер. с англ. - М.: Издательско-торговый дом ≪Русская Редакция≫, 2004. - 576с.

9. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. //Тестирование в спортивной медицине// – М.: Физкультура и спорт, 1998.-208с., ил. – (Наука спорту; Спортивная медицина).

10. Л.Л. Артамонова, проф. О.П. Панфилов /СПОРТИВНАЯ МЕДИЦИНА/ Учебно-методическое пособие для ВУЗов М: Владос-пресс 2010. – 10с.

11. Основные принципы дозирования и контроля физических нагрузок во время занятий физической культурой, В. Н. Попцов http://www.medlinks.ru/article.php?sid=15829

12. Панасюк Т.В. Антропологический мониторинг как средство спортивного прогноза и совершенствования многолетнего тренировочного процесса у юных спортсменов // Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, посвященный 80-летию академии. - М., 1998.-Т. 2.-С.136-140.

13. Под общ.ред. А. Б. Гандельсмана «Практические занятия по физиологии» учеб. пособие для институтов, Москва: Физкультура и спорт, 1968. - 136 с.

14. Султанов В.К. Методика исследования объективного статуса больного - Учебное пособие. - Спб. Типография СПГУПМ, 1995 - 235 с.

15. Интернет-ресурс Хабрахабр, Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 1. [Электронный ресурс]. – Режим доступа - http://geektimes.ru/company/darta_systems/blog/246856/ (Дата обращения: 04.04.2015)

16. Хабрахабр, Как умные часы, спортивные трекеры и прочие гаджеты измеряют пульс? Часть 2. [Электронный ресурс]. – Режим доступа - http://geektimes.ru/company/darta_systems/blog/247100/ (Дата обращения: 04.04.2015)

17. Холодов Ж.К., Кузнецов B.C. Теория и методика физического воспитания и спорта: Учеб.пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр “Академия”, 2000. - 480 с.

18. Частота сердечных сокращений норма. Кардио упражнения.  Частота сердечных сокращений. ЧСС. Пульс. В тренажёрном зале. Аэробные нагрузки. Жиросжигающая тренировка. [Электронный ресурс]. – Режим доступа www.trenergold.ru/nachin/serdce.htm - (Дата обращения: 04.04.2015).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Блок-диаграмма разбора XML из подприбораparseFormatXML – разбор данных из XML «Собственного формата»

Приложение 2

Фрагмент блок-диаграммы основного прибора. Вывод на экран графика изменения ЧСС во время тренировки

Приложение 3

Фрагмент блок-диаграммы основного прибора. Вывод информации о спортсмене и тренировке.

В данном фрагменте приведено определение типа файла (подан ли GPX файл на вход или нет) и его передача в подприбор для дальнейшего анализа.

Приложение 4

Фрагмент блок-диаграммы основного прибора. Вывод информации о спортсмене и тренировке (в случае, когда XML файл содержит информацию о спортсмене (ФИО, дата рождения и т.д.)).

Приложение 5

Блок-диаграмма виртуального прибора для работы с GPX файлами.

С разбором блока тега <gpxtpx:hr> возникли некоторые сложности, поэтому применен строковый разбор.

Приложение 6

Фрагмент блок-диаграммы подприбора «parseNormatives» - разбор файла, хранящего пульсовые зоны для данного вида тренировок.

Приложение 7

Фрагмент блок-диаграммыосновного виртуального прибора программы. Вывод графика интенсивности тренировки (график ЧСС совместно с пульсовыми зонами) – данные о пульсовых зонах получаем из подприбора «parseNormatives»

64