Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы информатики в электроэнергетике. Учебное пособие
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
__________________________________________________________________________
О.И. ЛАПТЕВ, С.С. ШЕВЧЕНКО, И.А. ФОМИНА
ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2019
УДК 004.77:621.311(075.8)
Л 246
Рецензенты:
д-р техн. наук А.Г. Русина
канд. техн. наук Р.А. Войтович
Лаптев О.И.
Л 246 Основы информатики в электроэнергетике: учебное пособие /
О.И. Лаптев, С.С. Шевченко, И.А. Фомина. – Новосибирск:
Изд-во НГТУ, 2019. – 75 с.
ISBN 978-5-7782-3844-2
Описаны основные облачные технологии, применяемые в современном мире, даны их преимущества. Раскрыты вопросы по работе с
облачными сервисами Google: документы, таблицы, презентации. Рассмотрена совместная работа с электронными документами. Освещены
вопросы кодирования информации и принципы работы цифроаналогового и аналого-цифрового преобразователей. Дается алгебра
логики и основы ее применения. Изложены основы
тическом пакете MathCAD, а именно дается описание: программы,
работы с массивами и матрицами, решений дифференциальных уравнений. Главное преимущество данного учебного пособия – это адаптация курса «Информатика» к задачам электроэнергетики. После каждого раздела приведены задания для самостоятельной работы, для закрепления теоретического материала.
Пособие предназначено для студентов
учебных заведений, получающих образование по направлению «Электроэнергетика и электротехника».
работы в матема-
первого курса высших
УДК 004.77:621.311(075.8)
ISBN 978-5-7782-3844-2 © Лаптев О.И., Шевченко С.С.,
Фомина И.А., 2019
© Новосибирский государственный
технический университет, 2019
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................................................................................. 5
1. ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ............................................................................ 6
Обзор облачных технологий .............................................................................. 6
Облачные сервисы Google.................................................................................. 8
Облачные технологии в электроэнергетике ..................................................... 9
2. РАБОТА С ТЕКСТОВЫМИ ДАННЫМИ В GOOGLE ДОКУМЕНТАХ ........ 10
Текстовый редактор Google Документы ......................................................... 10
Совместная работа в Google Документы ........................................................ 11
Дополнения в Google Документы .................................................................... 12
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 12
3. РАБОТА В GOOGLE ТАБЛИЦЫ ................................................................... 14
Основные принципы работы в Google Таблицы ............................................ 14
Применение Google Таблицы для задач электроэнергетики ......................... 17
Построение графиков и диаграмм
Специальные возможности Google Таблицы ................................................. 21
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 25
4. РАБОТА В GOOGLE ПРЕЗЕНТАЦИЯХ........................................................ 28
Общие сведения о презентации ....................................................................... 28
Рекомендации по оформлению презентаций .................................................. 28
Сервис Google Презентации ............................................................................. 29
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 31
5. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ................................................................. 32
Система счисления ............................................................................................ 32
Кодирование информации ............................................................................... 33
Аналого-цифровой преобразователь ............................................................... 34
Кодирование информации в электроэнергетике ............................................ 38
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 39
в Google Таблицы ................................... 21
3
6. АЛГЕБРА ЛОГИКИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ К ЗАДАЧАМ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ................................................................................. 40
Алгебра логики.................................................................................................. 40
Логические действия ........................................................................................ 41
Основные законы алгебры логики ................................................................... 43
Построение таблиц истинности для сложных логических выражений ....... 45
Правила построения логических схем ............................................................ 46
Использование алгебры логики для анализа переключательных схем ........ 47
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 50
7. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПАКЕТ MathCAD И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
К ЗАДАЧАМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ......................................................... 52
Общие принципы работы
Построение графиков ....................................................................................... 57
Решение алгебраических уравнений ............................................................... 59
Работа с массивами и матрицами в MathCAD................................................ 60
Решение систем линейных алгебраических уравнений ................................. 64
Решение дифференциальных уравнений в MathCAD .................................... 65
Задание для самостоятельной работы ............................................................. 72
в MathCAD ............................................................ 52
4
ВВЕДЕНИЕ
В рамках дисциплины «Информатика» студенты должны ознакомиться с современными программными пакетами и получить навыки
работы, которые будут полезны им в дальнейшей учебной и профессиональной деятельности. В настоящем учебном пособии изложен теоретический материал, практические навыки студенты получают и закрепляют на лабораторных работах.
В разделах с первого по
сервисы для работы с текстовыми документами, обработки информации в электронных таблицах, создания презентаций. Особое внимание
уделено совместной (групповой) работе с электронными документами.
В пятом и шестом разделах разобраны вопросы кодирования информации и логических операций с информацией.
Седьмой раздел посвящен популярному математическому пакету
MathCAD.
Важная особенность
страктных примеров, а задач электроэнергетики – будущей профессиональной сферы деятельности студентов.
Пособие предназначено для студентов I курса факультета энергетики по направлению «Электроэнергетика и электротехника».
четвертый рассмотрены облачные офисные
пособия заключается в рассмотрении не аб-
1. ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ОБЗОР ОБЛАЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В облачных технологиях имеется возможность повсеместного использования удаленных ресурсов, таких как серверы, приложения,
хранилища файлов и т. д. Доступ к ресурсам осуществляется посредством сетей передачи данных, например, Интернет.
Для наглядности рассмотрим примеры популярных облачных технологий.
Яндекс-музыка. Подключившись к этому сервису, пользователь
получает доступ
ных устройств от смартфонов до стационарных компьютеров.
Office365. Сервис позволяет хранить файлы Microsoft Office, такие как текстовые документы, электронные таблицы, презентации и
другие, через браузер, и работать с ними. Работа включает в себя просмотр, создание, удаление и модификацию документов Microsoft
Office. Есть возможность совместной
менно нескольких пользователей.
Dropbox. Сервис хранения файлов. Позволяет размещать файлы
на удаленных серверах, получать доступ к файлам с различных
устройств через сеть Интернет, обмениваться файлами с другими
пользователями.
Для пользователя облачная технология, как правило, представляется в виде некоего приложения, которое может работать с удаленными
данными.
ных серверах. Облачные технологии (ресурсы) обычно противопоставляют локальным ресурсам.
Перечислим преимущества облачных технологий.
Мобильность. Пользователь не привязан к рабочему месту или
конкретному устройству. Доступ к данным можно осуществлять практически из любой точки мира. Единственным условием остается воз-
Сами данные могут физически храниться на нескольких раз-
к обширной базе музыкальных треков с разнообраз-
работы с документами одновре-
6
можность подключения компьютера, планшета или любого другого
устройства к сети передачи данных. Дополнительно появляется возможность синхронизировать данные пользователя на разных устройствах.
Экономичность. Пользователю не обязательно покупать дорогосто-
ящее оборудование. Нет необходимости нанимать штат специалистов для
поддержки оборудования. Пользователь лишь оплачивает тот набор
услуг, который ему нужен. Стоит отметить, что
существует достаточно
большое количество сервисов, предоставляющих услуги бесплатно.
Гибкость. Если возникает необходимость изменить набор облач-
ных сервисов, то такие изменения можно сделать в максимально короткие сроки. Как правило, это время обработки заявки – от нескольких секунд до нескольких часов.
Надежность и безопасность. Для повышения надежности храни-
мых
данных облачный сервис держит копии полученной информации
на разных серверах. Серверы, на которых хранятся данные, могут располагаться в разных странах и даже на разных континентах.
Технологичность. Новые технологии, оборудование и программ-
ное обеспечение внедряются владельцем облачных сервисов. Для
пользователя все происходит в автоматическом режиме, что позволяет
получать сервис более
высокого качества без каких-либо затрат.
Лицензионная чистота. Вопрос лицензирования программного
обеспечения не стоит перед пользователем. Это задача владельца облачных сервисов.
Совместная работа. Пользователи могут одновременно получать
доступ к одним и тем же сервисам и информации, что очень удобно
при ведении совместных проектов. Например, насколько человек могут одновременно исправлять текст в документе, оставлять комментарии друг для друга, общаться и т. д.
Тем не менее облачным технологиям присущи и некоторые недо-
статки.
Зависимость от наличия связи. Поскольку доступ к данным осу-
ществляется посредством сети, то от ее работоспособности зависит
доступность облачных сервисов. Для устранения этой зависимости
разработчики предлагают использовать офлайн-режим, при котором
копии облачных данных хранятся у пользователя и синхронизируются
при наличии доступа к облаку.
Зависимость от скорости соединения. При небольшой полосе
пропускания сети или при обработке больших объемов данных работа
с облачными приложениями будет не быстрой.
7
Конфиденциальность. Данные, передаваемые в облако и храня-
щиеся в облаке, теоретически могут быть доступны для третьих лиц.
Зависимость от сервиса. Компания, владелец облачного сервиса,
может по различным причинам прекратить поддержку своего продукта. В этом случае пользователь вынужден будет нести некоторые затраты (временные, финансовые) на переход к новому
сервису.
ОБЛАЧНЫЕ СЕРВИСЫ GOOGLE
Корпорация Google, один из лидеров на рынке облачных технологий, предоставляет доступ к огромному числу сервисов (более
сотни, на момент написания настоящего текста) от офисных приложений до вычислительных систем. Приведем некоторые примеры
приложений:
Gmail – электронная почта с возможным объемом хранения пи-
сем более 15 Гбайт и доступом практически
с любой платформы;
Google Диск – облачное хранилище файлов и документов
Google;
Google Документ – полнофункциональный онлайн текстовый ре-
дактор;
Google Таблицы – сервис электронных таблиц со множеством
встроенных функций;
Google Презентации – приложение для создания презентаций.
Google Календарь – средство планирования личного и рабочего
времени с гибкими настройками оповещения.
Сервисы, рассматриваемые в
рамках настоящего учебного курса,
имеют сходные средства для работы, обладающие огромным функционалом. Со всеми документами, создаваемыми в Google приложениях,
можно работать как онлайн, так и офлайн с последующей публикацией
в сети. Имеются средства для организации хранения документов и
управления версиями документов. Встроенные инструменты позволяют создавать различные уровни доступа к файлам
: от минимального
просмотра без права копирования до полного владения. Совместная
работа включает в себя редактирование документов одновременно несколькими людьми, комментирование любых объектов, онлайн-общение непосредственно в момент работы. Отдельно стоит отметить наличие среды разработки с языком программирования JavaScript, позволяющей автоматизировать работу с данными.
8
ОБЛАЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
Электроэнергетика, как достаточно консервативная сфера деятельности, к нововведениям подходит взвешенно и осторожно. Однако
применение облачных технологий дает настолько существенные преимущества, что энергетические компании вынуждены использовать их
в своей деятельности.
В первую очередь с целью уменьшения ИТ-затрат используются
облачные хранилища в качестве корпоративных файловых серверов
Такое решение особенно популярно среди небольших или средних
компаний, занимающихся проектированием.
Более серьезным внедрением можно считать использование электронного документооборота. Так, например, ОАО «ФСК ЕЭС» разработан и внедрен электронный архив проектно-сметной документации,
предназначенный для обмена информацией между различными подразделениями компании. Это программное обеспечение служит примером частных (
непубличных) облачных технологий.
Производители программного обеспечения для электроэнергетиков
также предоставляют облачные сервисы своим клиентам. Широко известная компания Autodesk (производитель программы AutoCAD) создает продукт A360, позволяющий пользователям обмениваться чертежами, совместно вести проекты в облачной среде, работать с мобильных устройств, через браузер и т. д.
MathWorks, производитель программного комплекса для инженерных
расчетов MATLAB, активно продвигает решения в области облачных вычислений, тем самым снижая временные затраты на решение
сложных задач.
.
9
2. РАБОТА С ТЕКСТОВЫМИ ДАННЫМИ
В GOOGLE ДОКУМЕНТАХ
ТЕКСТОВЫЙ РЕДАКТОР GOOGLE ДОКУМЕНТЫ
Google Документы – это текстовый редактор, позволяющий создавать и форматировать документы, а также работать над ними совместно с другими пользователями. Google Документы – современный бесплатный сервис Google, в котором имеется целый набор удобных
средств редактирования и оформления текстовых файлов, позволяющий добавлять в текст таблицы, изображения, рисунки, диаграммы и
ссылки, использовать различные шрифты.
Google Документы работают в рамках веб-браузера и не требуют
установки специального программного обеспечения на компьютер
пользователя. Создавать, редактировать и просматривать документы
можно на любом устройстве: компьютере, ноутбуке, планшете, смартфоне. Работать можно даже без подключения к Интернету, при включении офлайн-режима.
В стандартных текстовых редакторах,
множественные встроенные инструменты для редактирования не помещаются на панели инструментов и спрятаны во множество вкладок,
что не очень удобно. Создатели Google пошли по пути упрощения интерфейса, разместив лишь самые необходимые функции редактирования. Зато пользователям были предоставлены такие возможности, как
совместная работа, программирование и огромный набор дополнений.
Google
гих производителей. Например, можно преобразовывать файлы
Microsoft Word в Google Документы и наоборот. Кроме того, любой
документ можно скачать и сохранить в других форматах:
DOCX – формат для приложения Microsoft Word;
ODT – формат OpenDocument, используемый в таких приложе-
ниях, как LibreOffice или OpenOffice;
Документы совместимы с текстовыми процессорами мно-
таких как Microsoft Word,
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]