ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Информационная система по биомониторингу тяжелых металлов в акваэкосистемах

Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 1998 год.[ 20.03.1998 ]
Аннотация:
Abstract:
Авторы: Меньшутина Н.В. (chemcom@muctr.ru) - Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, г. Москва, Россия, Ильин-сидоров А.С. () - , , , Мещерякова Т.В. () - , , , Яценко О.В. () - , ,
Ключевое слово:
Ключевое слово:
Количество просмотров: 7947
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (1.60Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Среди многих важных проблем, волнующих современное человечество, одно из первых мест принадлежит проблеме сохранения окружающей среды с ее сложными механизмами самовосстановления и саморегулирования, сложившимися за долгое время существования планеты.

Актуальность данной проблемы обусловлена в первую очередь тем, что сегодняшний уровень развития научно-технического прогресса и индустриализации оказывает значимое воздействие на все элементы биосферы, приводя их к нежелательному изменению. Создающаяся таким образом экологическая напряженность заметно ухудшает условия жизни людей, животных и растений.

Одной из задач исследований по охране окружающей среды является накопление и анализ информации по всем аспектам техногенного влияния на биосферу планеты. В рамках этой общей задачи важная проблема –загрязнение водных бассейнов тяжелыми металлами.

Данная работа нацелена на повышение эффективности борьбы с заражением водоемов тяжелыми металлами, поступающими со сточными водами предприятий, и направлена на сбор и обработку статистической информации о загрязнениях водных ресурсов тяжелыми металлами для прогнозирования экологической обстановки на зараженных объектах.

Информационная система по биомониторингу тяжелых металлов BION состоит из:

· системы баз данных по загрязнителям и биологическим объектам;

· аналитического программного обеспечения, выполняющего функцию обработки пользовательских запросов и анализа данных;

· системы доступа конечного пользователя к информационной системе.

На рисунке показана структура BION. Пользователь системы непосредственно (либо средствами Intranet/Internet) взаимодействует только с WWW сервером системы и с интерфейсной частью аналитического программного обеспечения. От WWW сервера пользователь получает начальные данные, необходимые для общения с системой, проходит аутентификацию и получает результаты простых запросов. WWW сервер, в свою очередь, является основным блоком системы, связывающим все ее компоненты в единое целое. WWW сервер взаимодействует с сервером БД, к которому подключены БД по тяжелым металлам и биологическим объектам, имея собственный набор вспомогательных данных, в которые входят шаблоны интерфейса с пользователем, массивы дополнительных ссылок, информация по разграничению прав пользователей.

Аналитическое программное обеспечение взаимодействует как с пользователем непосредственно, так и через WWW сервер, а также с сервером БД.

Выбор аппаратного и программного обеспечения для построения системы

Структура BION

Для создания информационной системы выбрана модель вычислений клиент–сервер, построенная на стандартных протоколах архитектуры открытых систем. Такая модель отвечает современным требованиям при создании информационных систем и обладает следующими основными преимуществами:

· построение системы на основе стандартов открытых систем обеспечивает для информационной системы возможность прозрачного взаимодействия с другим ПО, созданным по стандартам ОС;

· многопользовательский режим дает возможность одновременного доступа нескольких пользователей к ИС, в том числе и по сети;

· совместимость с Internet обеспечивает доступ пользователей Internet к создаваемой ИС, причем без установки на компьютер пользователя дополнительного ПО, так как выбранное программное обеспечение совместимо со стандартами сети Internet;

· модульная структура обеспечивает гибкость, то есть ИС может быть легко настроена на нужды определенного пользователя дополнением или изменением конкретных модулей системы без переписывания всей информационной системы в целом;

· расширяемость позволяет при построении системы стандартных средств и протоколов произвести перенос системы как на более мощные аппаратные платформы (начиная с dual Pentium серверов и заканчивая кластерными системами на базе серверов Sun Sparc), так и на более мощное программное обеспечение, включая, например, такой сервер, как Oracle Parallel Server.

Таким образом, для построения системы BION выбрано следующее программное обеспечение:

*  операционная система сервера – FreeBSD Unix version 2.2.2;

*  система БД – SQL server miniSQL version 1.1.16;

*  модульное программное обеспечение на основе языка Java и стандартов JDBC и JavaBeans;

*  система поддержки интерфейса пользователя – WWW server Apache;

*  операционная система клиента – любая, поддерживающая WWW навигатор и язык Java.

Рассмотрим эти компоненты более подробно. Операционная система FreeBSD представляет собой клон BSD-unix, обеспечивая многопользовательский режим доступа к программам и БД, функционирующим под ее управлением. Использование данной операционной системы не требует лицензии.

MiniSQL server – это простой сервер реляционных БД, в котором реализовано подмножество языка ANSI SQL. Этот сервер полностью удовлетворяет нуждам создаваемой информационной системы на начальном этапе. Его использование в некоммерческих целях и в учебных заведениях также не требует специальной лицензии.

WWW сервер Apache тесно интегрирован с операционной системой FreeBSD и является оптимальным выбором для нее. Все используемое программное обеспечение согласуется с архитектурой открытых систем, поэтому может быть более или менее легко перенесено на другие варианты программно-аппаратного обеспечения в рамках архитектуры открытых систем.

Широкое распространение и быстрое развитие IBM-совместимых компьютеров на базе процессоров Intel-архитектуры определило выбор аппаратного обеспечения для построения системы BION. В качестве сервера системы используется компьютер 486DX4-133 с 16 Mb оперативной памяти и около 2 Gb дисковой памяти под управлением операционной системы FreeBSD, установленный в сетевом центре НИЦ РХТУ. В Internet данный компьютер имеет адрес bion.muctr.edu.ru. В качестве клиента информационной системы протестированы различные варианты персональных компьютеров, начиная от 486DX2-66 с 8 Mb RAM, заканчивая компьютером с процессором Pentium 166 с 32 Mb RAM под управлением различных операционных систем: Windows’95, OS/2, FreeBSD, Linux.

Организация системы БД

Для построения информационной системы выбрана реляционная модель баз данных, поддерживаемая в сервере miniSQL.

Информационная система BION содержит две системы БД: по тяжелым металлам-загрязнителям и по биологическим объектам и тест-методам.

Кроме того, в системе содержатся дополнительные БД, содержащие служебную информацию.

БД по тяжелым металлам охватывает идентификационную, физико-химическую информацию и информацию о биологических свойствах тяжелых металлов – загрязнителях акваэкосистем.

БД по биологическим объектам и тест-методам содержит информацию по биологическим объектам, их идентификации, по поведению в нормальных и загрязненных условиях, а также методики определения загрязнителей с помощью данных биологических объектов.

Информационная система обеспечивает доступ к обеим БД как со стороны клиента системы, так и со стороны независимых приложений посредством языка SQL. Это свойство системы позволяет использовать BION в качестве банка данных для работы внешней экспертной системы и пополнять информационное содержание системы за счет внешних БД, в том числе и БД, извлеченных из компьютерных сетей или периодических электронных выпусков.

Организация взаимодействия с пользователем

В информационной системе BION взаимодействие с пользователем основано на протоколе http и модулях на языке Java. Таким образом, пользователь обращается к WWW серверу системы для прохождения процедуры регистрации и аутентификации и после этого получает возможность обращаться с запросами к БД информационной системы и аналитическому программному обеспечению. На компьютер пользователя автоматически передаются только те Java модули (applets), которые необходимы для выполнения запроса пользователя.

Рассмотрим структуру информационных потоков, которая также приведена на рисунке. С точки зрения перемещения информации в системе и используемых для этого протоколов передачи данных всю систему можно разделить на три основных уровня.

Уровень 0: пользователи системы. На этом уровне пользователь не имеет никаких локальных информационных ресурсов, относящихся к системе, он может лишь инициировать общение с системой, обратившись стандартным образом к WWW серверу по протоколу http. После этого пользователь может общаться с ядром системы по протоколам http и CGI, получать на свою машину Java-апплеты от ядра системы и взаимодействовать с их помощью с аналитическим программным обеспечением и ядром системы. Пользователь (уровень 0) не имеет непосредственного доступа к серверу БД системы (уровень 2) и, таким образом, может получать данные из БД только через ядро системы (уровень 1).

Уровень 1: ядро системы. Основным компонентом ядра системы является WWW сервер и присоединенная к нему система вспомогательных данных, то есть html-страницы, cgi-скрипты, формы пользовательского интерфейса. Если все эти вспомогательные данные находятся непосредственно на той же машине, что и WWW сервер, то доступ к ним осуществляется средствами файловой системы ufs, если же эти данные запрашиваются с другого WWW сервера, то связь происходит по протоколу http. С WWW сервером тесно интегрировано аналитическое программное обеспечение. Два этих компонента вместе и составляют собственно ядро системы BION.

Уровень 2: сервер БД. Данный уровень представляет собой служебный уровень системы, на котором к ней могут быть подключены разнообразные БД. В настоящее время система взаимодействует с БД по тяжелым металлам и БД по биологическим объектам. Их структуры уже были описаны выше. Ядро системы взаимодействует с сервером БД на основе стандартных протоколов SQL и JDBC. Сервер БД может находиться как на той же вычислительной машине, что и WWW сервер, так и на другой машине, в том числе и с иной аппаратно-программной платформой, но связанной, естественно, компьютерной сетью с машиной, на которой исполняется ядро системы.

Программное обеспечение анализа данных

Для разработки программного обеспечения системы BION выбран язык Java и концептуальный подход сетецентрических вычислений, реализованный в данном языке. Язык Java позволяет создавать модульное (абсолютно объектно-ориентированное) программное обеспечение, не зависимое от аппаратной платформы клиента. Таким образом, пользователь может обращаться к системе BION с любой аппаратно-программной платформы. Единственным условием является реализация на платформе клиента виртуальной машины языка Java и наличие WWW навигатора. C ростом сети Internet это программное обеспечение получило почти повсеместное распространение.

Функции информационной системы

Информационная система BION по запросу пользователя осуществляет поиск:

¨ по БД тяжелых металлов-загрязнителей;

¨ по БД биологических объектов и тест-ме­тодов;

¨ подходящей методики количественного определения загрязнителей по примерным качественным данным.

В качестве дополнительных функций система BION обеспечивает по требованию администратора системы:

à   загрузку и выгрузку БД системы в/из внешних БД или планарных файлов;

à   ввод новых данных в базы данных с административной консоли;

à   присоединение новых Java-модулей к системе.

Поиск по БД, входящим в систему BION, позволяет клиенту системы получить структурированную информацию, удовлетворяющую его входному запросу. Работа осуществляется пользователем в интерактивном режиме, что дает возможность немедленно произвести уточняющий запрос или запросить более глубокие данные по ссылкам, приведенным в БД системы BION.

Поиск методики определения загрязнителя производится системой BION по предварительным данным, полученным от пользователя. Клиент вводит в систему примерный качественный состав выброса в окружающую среду, и аналитическое программное обеспечение системы BION выдает рекомендации по методам биологического тестирования экосистемы.

Уникальной особенностью системы BION является, то что эта система содержит централизованную БД, полностью управляемую и контролируемую администратором с центральной консоли. Пользователь BION всегда получает самую актуальную информацию из БД системы, для чего ему не требуется никакого дополнительного программного обеспечения или записи обновлений БД. Преимуществом является также и то, что управляемые из одного пункта (владельца системы) БД системы BION гарантируют пользователю достоверность получаемой им информации.

Список литературы

1. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: контроль и оценка влияния. - М.: Мир, 1987.

2. Проблемы экологии Москвы. Сеть наземных измерений / Под ред. Е.И. Тупырева.- М.: Гидрометеоиздат. - 1992.

3. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. - М.: Химия, 1989.

4. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.: Гидрометеоиздат, 1984.

5. Биоиндикация и биомониторинг / Под ред. Д.А.Кри­волуцкого - М.: Наука, 1991.

6. Методические указания по биологическому анализу поверхностных вод. -М., 1987.

7. Биоиндикация загрязненных наземных экосистем / Под ред. Р. Шуберта. - М: Мир, 1988.

8. Биоиндикация в городах и пригородных зонах. // Сб. науч. ст. РАН. - М: Наука, 1993.

9. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. - М.: Мир, 1987.

10.Тиори Т., Фрай Дж. Проектирование структур баз данных: В двух кн. - М.: Мир, 1985.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=969
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (1.60Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 1998 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: