МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ.ПРОФ.М.А.БОНЧ-БРУЕВИЧА»
(СПбГУТ)
Факультет: «Институт магистратуры»
Кафедра: «Систем автоматизации и робототехники»
Направление подготовки: |
Автоматизация технологических процессов и производств |
Направленность (профиль): |
Интеллектуальные технологии в автоматизации |
Лабораторные работы № 1-6
по дисциплине:
Проектирование единого информационного пространства виртуальных производств |
на тему:
Исследование и разработка методов и программно-алгоритмического обеспечения для моделирования разлива жидкостей в геоинформационных веб-сервисах
-
Выполнил студент группы:
дата, подпись
Фамилия И. О.
Принял к.т.н., доцент
Акимов С.В.
дата, подпись
Фамилия И. О.
Санкт-Петербург
2025
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Цель работы 2
2. Задание 3
3. Общее описание проекта 3
4. Способы достижения интероперабельности 6
5. Заключение 8
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНОЙ МОДЕЛИ 9
1. Цель работы 9
2. Задание 9
3. Архитектура модуля 9
4. Диаграмма Use Cases и описание прецедентов 10
5. Диаграмма деятельности 12
6. Диаграмма последовательностей 13
7. Диаграмма классов 13
8. Спецификации классов 14
9. Заключение 15
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНОЙ МОДЕЛИ 16
1. Цель работы 16
2. Задание 16
3. Исходный код классов объектной модели. 16
4. Исходный код инфраструктуры персистентности 18
5. Исходный код контроллеров REST API 19
6. Исходный код юнит-тестов 35
7. Заключение 41
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 42
1. Цель работы 42
2. Задание 42
3. Диаграмма User Flow 43
4. Описание дизайна GUI 44
5. Исходный код программной реализации GUI 45
6. Экранные снимки, разработанного GUI 61
7. Заключение 64
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ИНТЕГРАЦИЯ МОДУЛЯ В ЕДИНОЕ ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРОСТРАНСТВО 66
1. Цель работы 66
2. Задание 66
3. Проект интеграции модуля в единое информационное пространство 66
4. Подсистема управления правами доступа 68
5. Проекты руководств системного программиста, системного оператора и системного администратора 69
6. Заключение 72
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ 73
1. Цель работы 73
2. Задание 73
3. Контрольные примеры 73
4. Программа и методика испытаний 76
4.1. Плотность 76
4.2. Давление 77
4.3. Вязкость 77
4.4. Уравнение Навье-Стокса 77
5. Протокол испытаний 78
6. Заключение 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 85
1. Цель работы
Приобретение навыков проектирования интероперабельного программного обеспечения.
2. Задание
Согласно своему варианту выполнить проектирование интероперабельного модуля для единого информационного пространства. Задание является сквозным для всего цикла лабораторных работ
3. Общее описание проекта
Актуальность разработки программного обеспечения системы прогнозирования зоны разлива нефтепродуктов в современном мире являются разливы нефтепродуктов. Такие ситуации могут возникать при авариях на морских нефтяных платформах, танкерах, нефтепроводах или в результате халатности при хранении и транспортировке нефтесодержащих веществ. Последствия таких инцидентов могут быть катастрофическими - загрязнение обширных акваторий, гибель флоры и фауны, ущерб для рыбного хозяйства или пожар.
Для минимизации экологического и финансового ущерба при разливах нефтепродуктов критически важна оперативная и точная оценка масштабов распространения загрязнения. Это позволяет своевременно принять меры по ликвидации последствий и локализации разлива. Традиционные подходы к прогнозированию зон загрязнения, основанные на визуальном наблюдении и эмпирических моделях, зачастую не дают достаточно точного представления о реальной картине. Они не учитывают многообразие факторов, влияющих на динамику распространения нефтяных пятен: морские течения, ветровые режимы, физико-химические свойства нефтепродуктов и др.
Разработка системы прогнозирования зоны разлива нефтепродуктов с использованием современных технологий математического моделирования или геоинформационных систем повысит эффективность реагирования на аварийные ситуации.
Цель данной работы – разработка программного обеспечения системы прогнозирования зоны разлива жидкостей, основанной на гибридном моделировании динамики распространения нефтепродукта с учетом влияющих факторов.
Для достижения поставленной цели в рамках данной работы предполагается решение следующих задач:
1. Провести обзор и анализ существующих видов нефтепродуктов, а также выявить их особенности хранения, транспортировки, обработки и последствия загрязнения.
2. Провести обзор и анализ существующих методов и подходов к прогнозированию зон разлива нефтепродуктов, а также выявить их ограничения и недостатки.
3. Создать прототип программного обеспечения системы прогнозирования зоны разлива нефтепродуктов, на основе математической модели.
Для решения поставленных задач в данной работе использованы следующие методы:
1. Гибридный метод моделирования.
2. Методология объектно-ориентированного программирования.
3. Метод гидродинамики сглаженных частиц.
Для реализации программного обеспечения прогнозирования зон разливов нефтепродуктов в рамках данной работы использованы следующие технологии:
1. Язык программирования C# , HLSL, JavaScripts, а также среда разработки WPF.
2. Встроенные библиотеки WPF, библиотека Mathematics, Microsoft.Web.WebView2
Научная новизна данной работы заключается в следующем:
1. Разработан подход к прогнозированию распространения утечки нефтепродуктов в замкнутых помещениях, таких как производственные цеха, складские строения и другие объекты. Данный аспект ранее не получил достаточного освещения в существующих исследованиях, сосредоточенных преимущественно на моделировании разливов в открытых водных акваториях или территориях.
2. Особенностью разработанной системы является ее ориентация на использование не только профессионалами в области экологического мониторинга, но и широким кругом пользователей - от простых сотрудников предприятий до частных лиц. Это достигается за счет интуитивно-понятного интерфейса и возможности работы с разнообразными помещениями без необходимости сложной настройки параметров.
3. Предлагаемое решение может найти применение на промышленных предприятиях, в гаражах, в образовательных и исследовательских учреждениях для оценки рисков разливов нефтепродуктов, разработки планов реагирования и обучения персонала действиям в чрезвычайных ситуациях.
Практическая значимость данной работы заключается в следующем:
1. Разработанное программное обеспечение прогнозирования зон распространения разливов нефтепродуктов может быть использована на промышленных предприятиях, складских и других помещениях для оценки рисков возникновения подобных чрезвычайных ситуаций. Это позволит своевременно разрабатывать планы реагирования и мероприятия по ликвидации последствий аварийных ситуаций.
2. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и строительстве новых промышленных, складских и других объектов. Применение разработанного программного обеспечения на этапах проектирования позволит минимизировать риски возникновения и распространения разливов.