ИБД лекции 16 часов ПГС Страница 22

Курс лекций

«Информационные БД

в строительстве»

18 Часов

Ускоренная форма обучения

Синева Нина Федоровна

СГТУ, ПГС

Содержание

Тема 1 Значение информационных систем и баз данныхв образовании инженера-строителя 4

Тема 2 Технология баз данных 7

Определение базы данных (БД): 7

Основные функции СУБД 7

Непосредственное управление данными во внешней памяти 7

Управление буферами оперативной памяти 7

Управление транзакциями 8

Журнализация 8

Поддержка языков БД 9

Типовая организация современной СУБД 9

Ядро СУБД 10

Компилятор языка БД 10

Подсистема поддержки времени выполнения 10

Утилиты 10

Модели данных 10

Иерархическая модель 11

Сетевая модель. 11

Реляционная модель 11

Тема 3 Реляционные базы данных 13

Фундаментальные свойства отношений 13

Отсутствие кортежей-дубликатов 13

Отсутствие упорядоченности кортежей 13

Отсутствие упорядоченности атрибутов 13

Атомарность значений атрибутов 13

Операции над отношениями реляционных БД 13

Связи в реляционной модели баз данных 14

Понятие функциональной зависимости и ключи 14

Типы связей в реляционных базах 15

Связь «один ко многим» 15

Связь «один к одному» 15

Связь «много к одному» 16

Связь «много ко многим» 16

Целостность по сущностям и ссылкам 16

Проектирование реляционных баз данных. Нормализация. 17

Понятие нормализации 17

Основные свойства нормальных форм 18

Процесс нормализации 18

Первая нормальная форма 18

Вторая нормальная форма 18

Третья нормальная форма 18

Тема 4 Эксплуатация баз данных 19

Запросы к базам данных 19

Запрос на выборку 19

Запросы на изменение 19

Тема 5 субд в архитектуре "клиент-сервер" 20

Архитектура локальной сети "клиент-сервер" 20

Открытые системы 20

Клиенты и серверы локальных сетей 20

Системная архитектура "клиент-сервер" 21

СУБД архитектуры "клиент-сервер" 21

Принципы взаимодействия между клиентскими и серверными частями 21

Преимущества протоколов удаленного вызова процедур 22

Типичное разделение функций между клиентами и серверами 22

Требования к аппаратным возможностям и базовому по клиентов и серверов 22

1. Значение информационных систем и баз данныхв образовании инженера-строителя

Подготовка инженеров-строителей, способных создавать и реализовывать разнообразные проекты, сопряжена с необходимостью существенного реформирования в сторону информатизации всего образовательного процесса. Объективная необходимость такой перестройки диктуется коренным научно-техническим перевооружением промышленности, связанным с масштабным внедрением современных компьютерных технологий. В 90-х годах XX века ведущие мировые державы перешли предсказанный Норбертом Винером рубеж, разделяющий «век энергетики» и «век информатики». Это сопровождалось глобальным переоснащением всех отраслей промышленности компьютерными системами и потребовало огромных капиталовложений, в том числе в разработку программных средств для автоматизации инженерной деятельности.

По заключению Национального научного фонда США, внедрение информационных систем в различные сферы инженерной деятельности имеет бòльший потенциал повышения производительности труда, чем все известные технические нововведения со времен открытия электричества. Ввиду объективных причин российская промышленность заметно отстала от лидеров мировой экономики. Путь преодоления этой отсталости определен ясно: коренная перестройка технологии инженерного труда, основанная на повсеместном внедрении современных информационных технологий. На мировом рынке успешно конкурируют российские научные и проектные организации, стратегически верно спланировавшие свое развитие и заблаговременно вложившие средства в информационное переоснащение. Неминуем окончательный переход жизнеспособных организаций на комплексное использование информационных технологий и полный крах тех организаций, которые не смогут этого сделать. В этой связи можно оценить качество выпускников вузов, их соответствие современным мировым стандартам. Оказалось, что, по сравнению с зарубежными, российские студенты обладают большим объемом фундаментальных знаний, имеют больший инженерный кругозор, но уступают в решении практических инженерных задач. К сожалению, наше образование пока дает устаревшие технологии применения знаний. Молодой специалист может рассчитать строительную конструкцию, но будет это делать почти вручную и долго. Формирование специалиста, способного работать на современном уровне, должно осуществляться через насыщение учебных планов информационно-технологическими компонентами и через постоянную переподготовку кадров преподавателей.

В мире создано немало программных средств, обеспечивающих повышение производительности труда специалиста-строителя. По ряду причин наибольшее распространение получили CAD-системы, однако студентам должен быть представлен, по возможности, широкий круг полезных и эффективных программных комплексов. Вывод: для формирования специалиста-строителя надо ориентироваться на изучение наиболее простых проблемно-ориентированных программных комплексов, позволяющих быстро и эффективно решать практические инженерные и управленческие задачи. Для возможности успешного изучения этих программ, в разделе естественнонаучных дисциплин учебного плана предусмотрена фундаментальная подготовка в области информатики и ее отдельных специальных разделов, таких как базы данных, электронные таблицы, сетевые технологии поиска и передачи информации.

Изучение более сложных наукоемких комплексов (ANSYS, ABACUS, COSMOS) также целесообразно при подготовке специалистов высокого уровня - магистров и аспирантов. Отбор изучаемых информационно-технологических компонент, программных комплексов является ответственной задачей методической комиссии строительных специальностей.

Например, курс «Инженерная графика», должен обязательно базироваться на применении AutoCAD. Практически все проектные организации строительного профиля перешли на использование этого программного продукта, и «ручное» черчение используется очень редко. Следовательно, вся практическая работа в рамках курса должна выполняться на компьютерах. Это обстоятельство требует знакомства с основами использования AutoCAD (двумерная графика), полезно введение курса трехмерной графики и пространственной визуализации (трехмерная часть AutoCAD и программный комплекс 3D Studio VIZ).

Курс «Архитектура» дополняется изучением одного из распространенных пакетов архитектурного проектирования (Autodesk Architectural Desktop, ArchiCAD). Возможно также изучение упрощенных технологий, связанных с применением программ-надстроек к AutoCAD (например, МАЭСТРО).

В курсе «Инженерная геодезия» необходима практическая работа с современными приборами, автоматизирующими съемку и регистрацию геодезической информации, а также изучение программных средств для обработки геодезической информации и построения цифровых карт местности (Autodesk Land Desktop -- Autodesk Survey, ПЛАНИКАД -- CADrelief). Расширить это направление можно изучением геоинформационных систем (например, Autodesk Map).

Курсы сопротивления материалов, строительной механики, металлических и железобетонных конструкций обязательно должны основываться на изучении современных расчетных комплексов (SCAD, STAAD Pro, ЛИРА, STARK ES), позволяющих рассчитать сложные металлические или железобетонные конструкции, выбрать металлопрокат или армирование в соответствии с отечественными или зарубежными стандартами, выпустить необходимые рабочие чертежи и спецификации.

Курс «Механика грунтов» также должен сопровождаться изучением компьютерных программных средств (например, PLAXIS), с помощью которых должен выполняеться конечно-элементный анализ деформаций и устойчивости в проектах, связанных с геотехнической инженерией.

Курс «Инженерная мелиорация» может опираться на возможности таких программных продуктов, как Autodesk Land Desktop, Autodesk Civil Design и PLATEIA.

Курс «Экономика, организация и планирование строительства» должен включать в себя знакомство с автоматизированными рабочими местами для создания проектов производства работ и проектов организации строительства, высокопроизводительными программными комплексами для выполнения сметных расчетов (АРОС), программными средствами для управления строительством (ПО «Бастион») и управления проектами (MS Project и Project Expert).

Программные комплексы для расчета пространственных конструкций на прочность, устойчивость и колебания должны обязательно сопровождать соответствующие дисциплины раздела СД ГОС. Вот некоторые из этих комплексов:

STARK ES - Программный комплекс для расчета конструкций зданий и сооружений на прочность, устойчивость и колебания на основе метода конечных элементов.

ПРУСК - Пакет программ для расчета и конструирования элементов и узлов строительных конструкций.

ВАРКОН - Пакет программ для создания чертежей железобетонных конструкций в среде AutoCAD.

ProfilMaker - Программа для формирования и расчета произвольных сечений стержневых элементов.

Металл - Программный комплекс для расчета элементов и узлов металлических конструкций, создания ведомости отправочных элементов и технической спецификации стали

ЛИРА - Многофункциональный программный комплекс, который предназначен для проектирования и расчета строительных конструкций различного назначения. Расчет выполняется на статические (силовые и деформационные) и динамические воздействия. Выполняется подбор или проверка сечений стальных и(или) железобетонных конструкций. Выдаются эскизы рабочих чертежей.

МОНОМАХ - Программный комплекс, предназначенный для расчета и проектирования железобетонных и кирпичных конструкций многоэтажных зданий с планами произвольной конфигурации. Программа формирует рабочие чертежи балок, колонн, фундаментов и подпорных стен, а также схемы армирования плит и стен.

ЭЛЕКТРА – Программный комплекс, который предназначен для автоматизированного проектирования электротехнической части проекта. Инструментальные средства программы позволяют проектировать внутреннее электрическое освещение, силовое электроснабжение, выполнять расчеты нагрузок жилых, общественных и производственных зданий и сооружений.

КАЛИПСО - Интегрированная технология автоматизированного проектирования, основанная на последовательном создании цифровой модели объекта программами, автоматизирующими отдельные разделы проекта - архитектура, конструкции, сантехника, электрика с последующим определением объемов работ, составлением смет и подготовкой данных для программ управления строительством.

В основе всех перечисленных выше информационных технологий обязательно используется технология баз данных, предоставляющая принципиальный механизм хранения и обработки информации. Кроме того, технология баз данных используется для создания и ведения персональных баз данных для руководителя в целях организационного управления, учета оборудования, материалов и других ресурсов. Изучение основ баз данных, наряду с базовым курсом информатики, должно предшествовать изучению информационных систем и технологий и давать студенту необходимый фундамент для их успешного освоения.