«НАУКА И МОЛОДЕЖЬ 2-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых СЕКЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Барнаул – 2005 ББК 784.584(2 Рос 537)638.1 2-я Всероссийская научно-техническая ...»

В связи с тем, что система дистанционного обучения для мобильных устройств будет являться доработкой существующей СДО АлтГТУ, для данной задачи были определены следующие условия:

Учебные материалы, необходимые для дистанционного обучения, подготавливаются преподавателями и состоят из трех частей: программа курса и связанные с ней материалы для изучения; тестовые вопросы и задачи для поэтапного решения.

Исходные учебные материалы в системе представлены интерактивными html документами. Вопросы и задачи хранятся во внутреннем представлении на языке XML.

Единственными ограничениями при разработке являются требования, связанные с использованием мобильных устройств: небольшой размер памяти, малый размер экрана, невысокая производительность.

Требуется:

- Оценить существующие на нашем рынке мобильные устройства и выявить наиболее подходящие для использования в дистанционном образовании.

- Выбрать способ представления информации и способы взаимодействия пользователя системы дистанционного образования с мобильным устройством при обучении.

- Разработать способы конвертирования существующего формата данных в формат, поддерживаемый мобильными устройствами.

Все существующие мобильные устройства можно разделить на три класса – карманные компьютеры (КПК), мобильные телефоны и смартфоны.

КПК работают под управлением следующих операционных систем: Palm OS, Windows CE и Symbian OS. Поскольку КПК на данный момент у нас распространены очень мало, то использование их в системе дистанционного образования пока нецелесообразно. Кроме того, по сути, их возможности приближаются к возможностям обычных ПК, они могут работать с HTML документами, создаваемыми существующей системой дистанционного образования.

Смартфоны представляют собой старшие модели мобильных телефонов с расширенными возможностями (увеличенная память, поддержка дополнительных функций). Поэтому основными рассматриваемыми в данной работе устройствами будут являться широко распространённые мобильные телефоны.

Мобильные устройства изготавливаются различными производителями, для решения нашей задачи необходимо использовать платформенно-независимые технологии для хранения и обработки информации. Такими технологиями, поддерживаемыми большим числом мобильных телефонов и смартфонов, являются WAP и Java.

В существующей автоматизированной системе дистанционного образования для ПК студент взаимодействует с представительством университета либо проходя самостоятельное обучение на сайте вуза через web-интерфейс, либо получая на руки компакт-диск с интерактивной программой обучения.

Для мобильных устройств аналогом обучения через web интерфейс является доступ к WAP сайту центра ДО через беспроводное соединение GPRS, а аналогом интерактивного компакт-диска является мидлеты Java, закачиваемые в память телефона и содержащие программу и все необходимые материалы, позволяющие производить обучение автономно на телефоне студента без подключения к сети.

Технология WAP была выбрана, поскольку большинство моделей телефонов, кроме самых младших, имеют встроенный микробраузер, позволяющий осуществлять доступ к WAP ресурсам сети Интернет. WAP отображает страницы, созданные на языке WML, являющимся подмножеством языка разметки HTML и специально ориентированным на малоформатный экран телефона, узкую полосу пропускания канала связи и ограниченность ресурсов. Недостатком данной технологии является необходимость постоянного обращения к Интернет для подкачки информации. Более экономичный вариант – это закачивание всех нужных материалов для обучения и интерактивной программы в память телефона. Но он возможен только на более старших моделях телефонов, имеющих достаточное количество памяти и виртуальную Java – машину. Для уменьшения объема информации было выбрано представление учебных материалов в виде текстовых файлов.

В соответствии с вышесказанным, требуется реализовать модули преобразования информации из исходного формата (html) в формат WML для работы с WAP, и в текстовый формат со специальными метками для указания точек вызова тестов, а также модули непосредственного взаимодействия студента с обучающей программой (на WAP-сайте и на телефоне студента, Java-программа просмотра учебных материалов).

Модуль преобразования в WML получает на вход HTML документы с учебными материалами. Из этих документов удаляются все теги, не поддерживаемые стандартом WML. Так как исходные документы большого размера, модуль должен производить разделение большого документа на страницы поддерживаемого форматом WML размера. Кроме того, технология WAP имеет проблемы с неправильным отображением русифицированных сайтов. Решением этого является использование шестнадцатеричных кодов символов. Поэтому модуль должен также преобразовывать все буквы кириллицы в их коды. WAP браузер отображает картинки в своём собственном формате WBMP, следовательно модуль должен преобразовывать все картинки в этот формат. Необходимо предусмотреть также уменьшение размера картинок с сохранением пропорций.

Модуль создания приложения с учебными материалами для последующего отображения Java машиной формирует результат из двух частей :

- приложение (Java мидлет) для отображения учебных материалов, созданный заранее (описание см. ниже).

- непосредственно текстовые файлы с теоретическим материалом, тестовыми вопросами и задачами и картинки к ним. Текстовые файлы получаются из HTML – документов путём вырезания всех тегов, кроме ссылок на другие документы и тегов для вставки картинок. Данные теги заменяются на служебные пометки, которые потом обрабатываются мидлетом непосредственно при запуске на мобильном телефоне. Картинки уменьшаются и преобразуются в формат PNG (Portable Network Graphics) Помимо этого данный модуль соединяет подготовленные части в один jar архив и создает для него файл с описанием мидлета (.jad). Эти файлы, в дальнейшем и устанавливаются на мобильный телефон.

Программа для отображения материалов на мобильном телефоне осуществляет две функции: отображает учебные материалы с возможностью навигации, обеспечивает генерацию и прохождение тестов и задач при их вызове студентом. После прохождения теста студенту выставляется оценка, которая нигде не сохраняется, поскольку данный вид обучения предназначен только для самоконтроля.

Модуль обучения студента c помощью WAP является программой, написанной по технологии “клиент – сервер”, при этом сервером является WAP- сервер центра дистанционного обучения, а клиентом – микробраузер на мобильном устройстве студента. После прохождения процедуры аутентификации студент получает доступ к учебным материалам. При выборе ссылки “пройти тестирование” и “решить задачу” на сервере запускается скрипт (написанный на PHP), который по исходным файлам заданий автоматически генерирует страницы с вопросами и элементами управления WML. Поскольку WML не поддерживает аналог элемента CheckBox (используемый при выборе нескольких правильных ответов), то для его замены возможно использование элемента “поле для ввода” – пометить символом данный вариант как нужный. После прохождения тестирования ответы студента запоминаются на сервере, проверяются и студенту выставляется оценка, которая может быть сохранена в базе данных.

В качестве средств разработки выбраны: C++ Builder для преобразования учебных материалов, J2ME (Java 2 Mobile Edition), Sun ONE Studio - для разработки мидлетов, Web – сервер на базе Apache с PHP для WAP сайта.

Таким образом, в работе рассмотрены перспективные варианты взаимодействия студента с обучающей системой в системе дистанционного образования на базе мобильных устройств.

Данная работа является доработкой существующей системы ДО АлтГТУ, и использует похожие принципы, но в отличие от нее не так строго привязана к региональным представительствам ВУЗа. Внедрение данной системы существенно расширит возможности ВУЗа по обучению студентов и поможет сделать дистанционное обучение массовым и доступным для любых, даже самых занятых людей.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ ПОРТАЛОВ В СОЗДАНИИ СИСТЕМЫ ОТКРЫТОГО

ОБРАЗОВАНИЯ АЛТГТУ

Портал (Portal) - сайт, организованный как системное многоуровневое объединение различных ресурсов и сервисов. Другими словами, портал - это "электронная библиотека", разделенная на различные тематические отделы, способные включать в себя количественные и качественные данные, анализы, графики и т.д., обновление которых происходит в реальном времени. Привлекательность порталов состоит в том, что они позволяют максимально приблизить необходимые данные к пользователям и обеспечить персонализацию и интеграцию информационной сущности и возможность устанавливать отношения внутри рабочих и информационных групп.

Информатизация сферы образования – одно из важнейших направлений развития современного общества. Развитие же системы открытого и дистанционного обучения в значительной степени опирается на новые информационные технологии и, по существу, не может быть построено на другой технологической платформе. Это связано, прежде всего, с пространственной удаленностью участников образовательного процесса, отсутствием жестких временных рамок, отведенных на приобретение тех или иных знаний.

Преимущества, которые предоставит архитектура порталов при создании системы открытого образования АлтГТУ:

• порталы структурируют данные, находящиеся в базе данных университета и предоставляют их в удобной для использования форме.

• обеспечит всеобщий доступ к публичной информации и учебным материалам основываясь на возможностях Сети.

• использование возможностей гипертекста для перемещения по ссылкам, вставленным • использование одной универсальной программы -Web-браузера - для работы со всеми видами информации.

• возможности персонализации (настройка рабочего места пользователя в соответствии с его индивидуальными запросами, привычками и требованиями);

• обеспечение защиты хранящейся информации, используя программные и физические способы обеспечения безопасности ;

• интеграция - обеспечение возможности взаимодействия сотрудников университета со всеми приложениями и информационными ресурсами (в соответствии с их приоритетом) через единый интерфейс.

• разбивка хранимой информации на категории. Автоматизированные процедуры категоризации результатов индивидуального поиска;

Таким образом, предлагается автоматизированная система дистанционного образования, которая по своим функциональным возможностям должна полностью удовлетворять требованиям учебного процесса вуза при дистанционной форме обучения. Система должна представлять информацию, необходимую для функционирования процесса обучения. Система обеспечивает возможность дальнейшего развития информационной учебной инфраструктуры вуза на единой концептуальной и технологической платформе, поддерживая систему внутреннего документооборота для закрытых групп пользователей, позволяющую осуществлять передачу необходимых данных.

При разработке проекта широко использовался язык объектно-ориентированного анализа и проектирования UML Диаграмма развертывания представлена на рисунке.

Проектируемая автоматизированная система для организации и управления дистанционным обучением представляет собой программную среду и предназначена для реализации дистанционной формы обучения, тестирования и аттестации обучаемых в режиме удаленного доступа с использованием современных Internet технологий, а также систему внутреннего документооборота.

Система предназначена для выполнения следующих функций:

• ведение внутреннего документооборота;

• рассылка сообщений, уведомлений;

• ведение базы шаблонных документов, использующихся в работе служб вуза;

• разделение уровня доступа к ресурсам;

• персонализация данных;

• генерирование тестов для контроля;

• самотестирование;

• консультирование;

• ведение базы данных студентов;

• организация передачи данных между пользователями в режиме off-line (по электронной почте) и в режиме on-line.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ

ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ СЕРВИСНОГО ЦЕНТРА

Сфера торговли представляет собой приобретение и реализацию определенной продукции потребителям. Для удобства обслуживания, а также ведения учетности реализованного товара представители торговли используют современное оборудование и технику, такую как:

кассовые аппараты, весы, POS-терминалы и др. Как и любая другая техника, данное оборудование должно проходить своевременное сервисное обслуживание, а также, в случае поломки, может производиться его ремонт. Данные услуги оказывают специализированные фирмы по обслуживанию торгового оборудования. В работе такой фирмы самым важным является быстрое и качественное обслуживание каждого клиента при ограниченном количестве рабочего персонала.

Использование современных средств и технологий позволяет автоматизировать многие аспекты деятельности такой организации, повысить эффективность работы и значительно больше времени уделять непосредственно общению с клиентом, для более качественного подхода к обслуживанию.

Структура центра технического обслуживания (цто) представляет собой несложную иерархию (схема 1) во главе с гендиректором. Центральным связующим звеном является диспетчер, находящийся в подчинении директора цто. Именно диспетчер управляет организацией работы всех остальных работников: мастеров, мойщиков, ремонтников, программистов и водителей.

Автором были выделены следующие задачи автоматизации:

Для непрерывной, экономически эффективной работы фирмы, с минимальными временными и финансовыми издержками, необходимо иметь жестко спланированный график работ.

Поэтому комплекс должен включать в себя автоматизированный процесс формирования такого плана для всех сотрудников ЦТО, обеспечив большую свободу диспетчеру для общения с клиентами.

При возникновении внеплановых заявок обеспечить автоматическую корректировку плана работ, с оповещением всех работников, которых коснулись какие-либо изменения.

Автоматический контроль поможет уменьшить влияние человеческого фактора на возникновение накладок и простоев в планируемой работе сотрудников.

Для наблюдения работы фирмы, запланированной, текущей и уже прошедшей, необходимо обеспечить выдачу отчетов о планах работ, в требуемых разрезах и форме понятной и доступной любому пользователю системы.

Автоматизировать формирование документооборота ЦТО, а это:

- Счет-фактуры на каждый месяц по каждому клиенту;

- Акты выполненных работ и затраченных материалов;

- Товарно-транспортные накладные;

Необходимо предусмотреть расчет и вывод качественной оценки каждого клиента, которая будет слагаться из всевозможных характеристик: начиная от частоты обращения и заканчивая культурой общения людей со стороны клиента.

Для увеличения скорости работы диспетчера с клиентами необходимо автоматизировать процесс формирования базы знаний мастерами, программистами и ремонтниками, и обеспечить простоту работы с ней. Это поможет разрешать некоторые заявки только диспетчером, без привлечения других работников, а также позволит использовать их опыт, накопленный при выполнении уже разрешенных заявок.

Обеспечить ведение учета договоров с генеральными поставщиками и клиентами, с хранением и оперативным доступом к их реквизитам.

Обеспечить ведение учета оборудования. С момента регистрации, т.е. поставки его на склад, оформления договора с клиентом по данному оборудованию, и заканчивая снятием с учета.

Оптимизировать маршруты движения водителя с помощью транспортной задачи.

В основу реализации всего комплекса поставлен сервер под управлением MySQL. На машинах в офисе (диспетчер, директор) должна функционировать, используя TCP/IP протокол связи с сервером, клиентская часть, которая реализована на языке Objeckt Pascal (Delphi).

Оповещение мойщиков сервер осуществляет посредством пейджинг связи. Мастера для доступа к информации сервера используют WAP своих мобильных телефонов. Для оповещения мастеров сервер использует посылку коротких текстовые сообщения (SMS). Для клиентов должна быть реализована автоматизированная подача заявок с использованием Webинтерфейсе на языке PHP. Еще одним технологическим решением автоматизации является использование АТС (автоматизированная телефонная станция), которая использует такие возможности как: АОН (автоматический определитель номера), фиксация времени звонка, переадресация и удержание вызовов. Сервер управления АТС может иметь два варианта решения: либо собственный имеющий связь с основным сервером, либо интегрированный в основной. Общая схема взаимодействия представлена на схеме 2.

При решении некоторых поставленных задач, возможно использование технологий на основе систем искусственного интеллекта (СИИ). А именно, при формировании планов работ, возможно множество вариантов распределения поставленных задач, причем на этапе формирования плана мойщиков могут перемещаться любые заявки, а при формировании плана мастеров имеются уже фиксированные работы. СИИ помогут быстро, а главное без накладок распределить работы на весь планируемый период для каждого из сотрудников в отдельности и системы в целом. Еще одной областью применения СИИ является определение «качества» клиента, т.е. выставление оценки на основе частоты обращения, сроки оплаты предоставляемых услуг, качества используемого оборудования, культуры общения, квалификации работников клиента и т.д.

ТЕХНОЛОГИЯ МЕТАПРОГРАММИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ

СООБЩЕНИЙ

Язык С++ предоставляет достаточно обширные возможности для модульной декомпозиции приложений и абстрагирования от реализации библиотек, однако его создатели никак не затрагивали вопрос многопоточного выполнения программ. Существует множество библиотек, упрощающих работу с потоками выполнения, но задача создания гибкого универсального каркаса, определяющего архитектуру многопоточного приложения, является практически неразрешимой в рамках классического языка С++.

Эту проблему можно решить частично решить, если для взаимодействия модулей, работающих в разных потоках исполнения, использовать модель передачи сообщений. В данном случае под сообщениями можно понимать некоторый внутри-проектный аналог, например, сообщений в архитектуре win32. Рассмотрим классическую реализацию такого подхода, к примеру, в win32. Под этой архитектурой вся информация, которую несет сообщение, содержится в переменных wParam и lParam, принимающие значения любых типов. Этот подход имеет множество недостатков, основной из них в том, что программисту приходится выполнять небезопасные преобразования типов. Как следствие – программист может передавать объекты только POD-типов, чтобы не терять контроль над временем жизни объектовпараметров. Еще один минус несет в себе раздувание кода при маршрутизации сообщений.

Именно в этом месте делалось огромное количество ошибок, которые можно объяснить тем, что спецификации сообщений описаны в документации и никак не отражены в рамках языка программирования. Однако, несмотря на все указанные недостатки, данный подход крайне эффективен и может решать проблему унифицированного взаимодействия модулей.

В данной работе предлагается идея и реализация гибкого каркаса многопоточных приложений, обладающего следующими свойствами:

- каркас берет эффективный низкоуровневый метод транспортировки сообщений у классического подхода;

- каркас инкапсулирует в себе весь код маршрутизации сообщений на основе спецификаций, описанных в терминах самого языка С++;

- каркас позволяет работать с параметрами не только POD-типов, так как он берет на себя заботу о контроле над временем жизни объектов-параметров.

При реализации требуется полная типовая безопасность, что приводит к автоматической генерации код с помощью метапрограммирования в языке С++.

Для того, чтобы показать различия для прикладного программиста двух подходов, обратимся к принципиальной схеме работы классического варианта. Точкой соприкосновения ядра и модуля является буфер сообщений, в который они поступают из ядра по мере их посылания другими модулями, и из которого они забираются со стороны модуля по мере обработки текущих. При этом код транспортировки от буфера до конечного обработчика полностью располагается на стороне модуля. При увеличении количества обрабатываемых сообщений сопутствующий код на стороне модуля возрастает пропорционально, увеличивая сложность поддержки в будущем.

В предлагаемом подходе код маршрутизации вынесен за пределы кода модуля. Это существенно снижает громоздкость кода и сложность сопровождения. Для обеспечения маршрутизация выполняется инициализация взаимодействия каркаса с обработчиками на основе классов сообщений. На основе этих спецификацией компилятором генерируется код, производящий всю транспортировку сообщения от буфера до параметров вызова методаобработчика.

В предлагаемой работе используются следующие технологии:

- современные подходы к программированию на С++, стандартная библиотека шаблонов;

- в роли основного инструмента метапрограммирования выступает частичная специализация шаблонов;

- для работы со списками типов используется библиотека Loki Андрея Александреску, из нее же применяется механизм генерации линейных иерархий на основе списков типов;

- некоторые собственные разработки: обобщенный размещающий конструктор кортежей и обобщенный деструктор кортежей.

Необходимость создания собственных механизмов создания и разрушения объектов заключается в том, что каркас оперирует с параметрами сообщений как с одной POD структурой (фактически массив нетипизированной информации), содержащей в себе кортеж, структура которого описана списком типов. Для обеспечения контроля над временем жизни объектов-параметров каркас должен выполнять создание и разрушения элементов кортежа.

Линия жизни объектов-параметров начинается с передачи их как параметров вызова метода при отправке сообщения другому модулю. При этом идет проверка правильности типов параметров на основе классов сообщений. Далее конструктор кортежей создает копию этих объектов в Plain Old Data сообщения, и оно помещается в буфер сообщений. При его транспортировке до обработчика на стороне модуля автоматически выполняется небезопасное преобразование типов для передачи элементов кортежа как параметров при вызове методаобработчика. Далее идет разрушение элементов кортежа.

Итак, в результате проделанной работы был разработан гибкий каркас многопоточных приложений, который лишен минусов классического подхода и в то же время имеющего такую же производительность. Каркас предоставляет полную типовую безопасность для конечного программиста, решает проблему оторванности спецификаций сообщений от языка программирования. Разработанная система легко встраивается в существующие проекты, что достигается путем применения множественного наследования. Ниже приведена схема реализованной библиотеки.

РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ «DATA BINDING ДЛЯ ПЛАТФОРМ JAVA И.NET 2.0»

Технология DataBinding – изобретение фирмы Microsoft. Ее назначение - установить связь один ко многим между объектами системы таким образом, чтобы при изменении состояния одного объекта системы все связанные с ним оповещались бы об этом и обновляли свое состояние автоматически. Связь между объектами осуществляется независимо от их типа и может носить односторонний или двухсторонний характер. Это дает возможность осуществлять связь баз данных, массивов, списков и т. д. с элементами пользовательского интерфейса. Как показывает практика, применение этой технологии позволяет значительно сократить время, требуемое на разработку программ, использующих формы ввода данных, отчеты, так как не приходится выполнять большого количества работы, не требующей высокой квалификации.

В данный момент существует несколько реализаций технологии DataBinding – в Delphi, C++ Builder и на платформе.Net. В Delphi и C++ Builder технология реализована в виде узкоспециализированных компонент и поэтому не представляет большого интереса.

Рассмотрим варианты использования технологии на примере.net framework от Microsoft – одной из самых перспективных и быстро развивающихся платформ разработки. В рамках данной платформы под DataBinding’ом понимается ассоциация источника данных с различными элементами управления. Связывание можно выполнять с разнообразными структурами – простыми (массивы) или сложными (строки с данными, представления данных и т.д.). Минимальное требование – структура, к которой выполняется привязка, должна поддерживать интерфейс IList, но для того, чтобы данные обновлялись при изменении, необходима поддержка интерфейса IBindingList.

Источник данных, к которому выполняется привязка элемента управления, может иметь связанный с ним объект CurrencyManager. Объект CurrencyManager следит за положением текущего элемента свойства и управляет привязкой к определенному источнику данных. В форме объект наследник BindingManagerBase существует для каждого отдельного источника данных, к которому выполняется привязка. Если привязываемое свойство источника данных поддерживает интерфейс IList, то это CurrencyManager если нет - PropertyManager. Если элементы управления в форме привязаны к одному источнику данных (например, несколько текстовых полей привязаны к одной таблице данных), для них существует общий объект наследник BindingManagerBase.

Помимо этого в каждой форме есть объект BindingContext. Объект BindingContext следит за всеми объектами наследниками BindingManagerBase формы. Таким образом, форма с элементами управления привязки данных будет иметь, по крайней мере, один объект BindingContext, следящий за одним объектом или несколькими BindingManagerBase, которые в свою очередь следят каждый за своим источником данных.

К основным недостаткам можно отнести:

Привязанность к Window.Forms: объект приемник данных обязательно должен быть наследником класса Window.Forms.Control, в результате чего невозможно связывать пользовательские типы данных друг с другом.

Невысокий уровень абстракции сужает границы применения технологии. Связывание можно осуществлять только к существующим открытым свойствам объекта, хотя возможны ситуации, когда свойства как такового нет, например нам нужно получать данные с ftp-сервера, естественно, что данные передаются небольшими пакетами и никакого свойства отвечающего за передачу данных быть не может – слишком сильно возрастает нагрузка на сеть.

Нет возможности связывания одного списка к другому.

Коллекцией может быть только последний элемент в цепочке свойств, в результате чего возрастает сложность написания программы: чтобы связать поле Name объекта City[i].Street[j] с полем Text объекта TextBox нужно вызвать textBox.DataBindings.Add(newBinding(Text,City[i].Street[j],Name). При этом управлять текущим элементом Street, а тем более City мы не сможем.

Отсутствие возможности подмены контекста. То есть во время выполнения программы невозможно связать данные с одим и тем же элементом управления разными способами и затем быстро переключатся между ними. Такая возможность позволила бы использовать различные методы для управления одними и теми же данными.

CurrencyManager и PropertyManager наследуемые от одного абстрактного класса имеют разные открытые методы. В результате, прежде чем воспользоваться методом, нужно сначала проверить к какому классу принадлежит менеджер.

Разработанная библиотека компонент XDataBinding реализует все возможности технологии DataBinding, и при этом лишена основных недостатков, которые были выявлены в библиотеке фирмы Microsoft. Библиотека реализована для двух наиболее быстро развивающихся платформах Java и.NET.

В основе XDataBinding лежат две фабрики классов:

XBindingFactory – используется для создания других объектов системы и управления ими. Предоставляет интерфейс для связывания одного объекта с другим. В тоже время XbindingFactory является паттерном Singletone, в связи с этим она доступна из любой точки программы и существует в единственном экземпляре. Кроме того, именно на уровне фабрики классов поддерживается механизм подмены контекстов.

XProxyFactory – фабрика классов заглушек, служит для создания XBindingContext для подмены контекстов находящихся в XBindingFactory, XBindingContext созданный в этой фабрике имеет ту же структуру, что и созданные в XBindingFactory, но заполнены объектами заглушками.

В каждой фабрике классов хранится коллекция XbindingContext.

XBindingContext – служит для хранения объектов XBindingManager. Вводится для повышения общей гибкости системы. Содержит объекты с общим источником данных. При помощи подмены контекста другим (с тем же источником данных) можно изменить пользовательское представление данных.

Каждый объект XBindingContext содержит коллекцию объектов XBindingManager.

XBindingManager – Хранит коллекции объектов XProperty и XBinding. Для каждого свойства объекта источника данных создается объект XProperty, который позволяет поменять текущую позицию этого свойства, при этом все объекты XBinding отвечающие за его мониторинг автоматически оповещаются об изменении текущей позиции.

XProperty – объект хранит имя свойства, значение текущей позиции и список его подсвойств, которые так же являются объектами типа XProperty.

XBinding – Класс биндинга, паттерн состояние. В зависимости от того, какие интерфейсы поддерживают источник и приемник данных, выбирает тип своего поведения. Следит за всеми изменениями источника и приемника.

XBindingState – внутреннее состояние класса XBinding. Абстрактный класс.

XSimpleBinding - Биндинг одного простого элемента к другому, наследуется от XBindingState.

XMetaBinding – Связь одного элемента со списком – список должен поддерживать интерфейс IList, а для поддержки динамического обновления – интерфейс IBindingList.

XComplexBinding – Связь двух списков. наследуется от XBindingState. Возможность, отсутствующая у Microsoft.

XProxyBinding – не осуществляет какой-либо связи между данными, но содержит всю необходимую информацию для перехода в другое состояние, также из любого другого состояния можно перейти в это. Необходим для работы механизма подмены контекстов. Наследуется от XBindingState.

Для расширения границ применения технологии необходимо предоставить возможность связывания данных вне зависимости от поддерживаемых ими интерфейсов, для этого мы предоставляем пользователю следующие интерфейсы адаптеров данных:

IAdapter – интерфейс адаптера. Позволяет отправлять события об изменении адаптируемого объекта, таким образом, связывание можно теперь осуществлять не только со свойствами, поддерживающими определенный интерфейс, но и любыми другими.

IPerfectAdapter наследник IAdapter. Позволяет инкапсулировать способ обновления данных, таким образом теперь возможно осуществление связи с полями, результатами вычисления функции и т. д.

МОДЕЛИРУЮЩАЯ ПРОГРАММА: “РАСЧЕТ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ”

В разделе электротехника основное внимание уделяется теории линейных электрических цепей, как базовому курсу по ”теоретическим основам электротехники”, которая служит основой для дальнейшего изучения нелинейных электрических цепей.

Анализ линейных электрических схем представляет собой поиск неизвестных параметров схемы на основе известных. Неизвестными параметрами обычно являются значения токов протекающих в ветвях и их направления. Рассматриваемые электрические схемы могут содержать источники напряжения тока и резисторы. На основании взаимосвязи элементов обнаруживаются такие объекты как ветвь, узел, контур и на основании их составляется система уравнений, после решения, которой будут получены искомые величины.

Расчет линейной электрической цепи происходит в несколько этапов. Первым этапом является создание принципиальной схемы. После этого необходимо, составить системы уравнений, решить их, и проанализировать полученное решение. В случае неправильного результата (а ошибка может быть и незамечена, если расчет производится без помощи компьютера) придется заново составить систему и снова ее решить.

Учитывая все стадии анализа электрических цепей (от рисования схемы до получения результата) был разработан программный продукт для автоматизации анализа линейных электрических цепей.

Программа обладает следующими функциональными возможностями:

1. построение электрической схемы в специальном графическом редакторе.

2. в соответствии с выбранным методом решения производится проверка правильности введенной системы уравнений.

3. решение проверенной системы уравнений методом Гаусса.

4. формирование отчета по решению схемы.

5. возможность модификации сохраненных ранее схем и систем.

Встроенный редактор электрической схемы, позволяет визуально составить схему с использованием основных элементов, таких как резистор, источник тока, источник напряжения и т.п. Возможно, изменять и дополнять уже существующую схему, а также вносить параметры схемы такие как (название элемента, его значение), выделять контуры и некоторые другие функции, необходимые для расчета схемы, а также сохранять схему или загрузить ранее сохраненную схему. Редактор схемы имеет достаточно развитый интерфейс, позволяя полностью вводить схему, редактировать ее и выводить на печать, пользуясь только мышкой. Схема представлена как набор элементов соединенных проводниками, редактор позволяет располагать элементы на схеме под различным углом с кратностью в 45 градусов. Также производится проверка возможности расположения элемента в данном месте электрической схемы.

Лексический, синтаксический и семантический анализатор проверяет правильность введенных уравнений, сопоставляя систему уравнений с предварительно введенной схемой, и указывает возможную ошибку и ее место в системе уравнений. Для анализа электрических цепей применяются следующие методы:

- метод контурных токов;

- метод узловых потенциалов;

- расчет цепей по законам Кирхгофа.

Для конкретной схемы нужно выбирать тот метод, который наиболее для неё подходит.

Для этих методов выделены основные лексемы для подпрограммы сканера. Анализ введенных уравнений осуществляется методом синтаксических диаграмм. В анализатор заложены основные проверки такие как: проверка принадлежности тока к заданному контуру, проверка существования описанного элемента на схеме, проверка того, что описаны все токи в контуре и др.

После анализа уравнений в случае отсутствия ошибок система решается для получения результатов.

Результат решения должен быть представлен в форме отчета.

В качестве среды разработки была выбрана среда DELPHI 6. Данный выбор обусловлен необходимостью создания программы, отвечающей современным требованиям, использующей все возможности графического интерфейса Windows.

ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИНТЕРНЕТ НА ОСНОВЕ КАРТЫ

ГОРОДА

В последнее время бурно развивается малый и средний бизнес, количество предприятий постоянно увеличивается. В связи с этим, одной из важнейших задач, стоящих перед предпринимателем, является привлечение внимания потенциальных клиентов, ищущих удовлетворения своих потребностей, именно к своей фирме, среди сотен ей подобных. Именно поэтому, вместе с предпринимательством параллельно развивается индустрия рекламы.

Относительно новый подход к рекламе - ГИС-реклама. “Относительно новый”, потому что уже делались попытки совместить бумажный справочник с картой города в одной книге (“Ориентир”, “Весь Барнаул”). Но полного эффекта от интеграции удалось добиться, объединив электронный справочник и ГИС, что и сделала наша группа разработчиков, создав систему “ГИД Барнаула”. При этом работа со справочником стала намного приятней и наглядней: пользователю уже нет необходимости искать объект на карте, система сама покажет местоположение фирм, и пользователь сможет определить какая из них больше ему подходит.

Также пользователь может увидеть на карте все фирмы, занимающиеся определенным видом деятельности, получить подробную информацию о найденной организации (описание деятельности, адрес, телефоны, режим работы, адрес сайта и электронной почты, html-статью).

В настоящее время в эксплуатации находится локальная версия “ГИД Барнаула”. Построение Интернет версии откроет новые возможности, недоступные в локальной. Вопервых многоплатформенность – клиентская часть системы построена по технологии “тонкого клиента” и рассчитана для работы c WEB-браузером, имеющимся в любой современной операционной системе. Из “тонкого клиента” также вытекает экономичность – пользователю не надо скачивать систему целиком вместе с базой данных - в определенный момент пользователь нуждается во вполне конкретной информации. Так можно передавать только ее: пересылать запросы и ответы сервера. Кроме того, чистое WEB-приложение привлечет еще больше пользователей, т.к. нет необходимости чего-либо скачивать и устанавливать: человек «гуляющий по сети» и наткнувшийся на такой сайт может моментально проверить и оценить работу системы.

Естественным решением для было использовать наработки из локальной системы для построения Интернет-версии. Но тут мы столкнулись с рядом проблем как технологического так архитектурного плана. Технологические проблемы заключаются в том, что пользовательский интерфейс локальной версии построен на элементах управления Windows, интернетверсия должна использовать для этих целей средства HTML и JavaScript. Эту проблему легко решить, переписав ряд модулей ответственных за работу с интерфейсом. Гораздо сложнее дела обстоят с архитектурой системы. Чтобы лучше понять, в чем дело, обратимся к рисунку 1.а Взаимодействие человека с системой осуществляется с помощью пользовательского интерфейса. В результате действий пользователя возникают события, вызывающие соответствующие обработчики. Элементы пользовательского интерфейса и обработчики событий неотделимы друг от друга. В обработчике событий приходят запросы к ядру системы для получения результата.

Ядро системы делится на ИПС и ГИС и содержит низкоуровневые функции для работы с картой и базой данных фирм (например отрисовать участок карты с определенными координатами или выбрать все фирмы с заданным телефоном). Соответственно и запросы делятся на запросы к ГИС и к ИПС. Существенно то, что элементы пользовательского интерфейса не обращаются напрямую к ГИС, а работают с модулем запросов к ГИС, осуществляющим высокоуровневые операции (выполнение действия в зависимости от состояния системы: сдвиг, изменение масштаба, измерение расстояния и т.д.). Это позволяет легко менять интерфейс, не перепрограммируя вызовов ГИС.

К ИПС же элементы управления обращаются напрямую. Такая схема работоспособна в локальной версии, но совершенно неприменима в WEB-приложении. Дело в том, что ядро системы работает на стороне сервера, а элементы управления находятся на стороне клиента и связь между ними возможна только посредством обмена http-пакетов. Поэтому необходимо изменить структуру системы, чтобы стало возможным управление ядром путем передачи данных.

Еще одной проблемой связанной с переносом в Интернет, стало то, что сетевое приложение, по определению, должно быть многопользовательским. В том виде, в котором сейчас находится система это невозможно. Каждая подсистема имеет собственный набор параметров, хранящихся в свойствах различных классов и определяющих действие по очередному запросу. Поэтому в сетевом приложении, при таком построении системы, состояние системы будет зависеть от действий последнего пользователя, чего не должно быть. Можно сказать, что сервер должен быть автоматом без памяти: результат должен однозначно определяться входными параметрами.

Учтя вышесказанные замечания, нам пришлось существенно переработать архитектуру системы, в результате чего получена система изображенная на рисунке 1.б.

На стороне клиента имеется стандартный WEB-браузер, который посылает http-пакеты с запросами к серверу. Каждому клиенту сервер выделяет уникальный идентификатор, передающийся вместе с запросами. Кроме того, на стороне сервера для каждого клиента ведется собственный контекст. Таким образом организуется сессия.

Контекст системы – это набор переменных и их значений, полностью определяющих состояние системы, т.е. результат выполнения запроса. Очевидно, что оформив эти переменные в одну структуру данных и добавив модуль для обработки контекста мы решим проблему с независимостью результата от действий последнего пользователя просто наделяя каждого пользователя собственным контекстом.

Модуль HTTP-управления сервером необходим для обеспечения многопользовательской работы. Запросы приходящие от различных пользователей ставятся в очередь и обрабатываются последовательно. Из очереди каждый запрос попадает в модуль управления сессией. По идентификатору сессии загружается соответствующий контекст, производится модификация его параметров в зависимости от данных, пришедших в запросе.

Далее контекст передается модулю управления выводом, который в соответствии с контекстом генерирует рисунок карты и список фирм, обращаясь к ядру системы.

Модуль управления выводом и ядро системы одинаковы и у локальной, и у Интернетверсии. В локальной версии заменяется только HTTP-управление сервером на пользовательский интерфейс. Таким образом, хотя проекта два, у них имеется идентичная общая часть, модифицировать которую можно независимо от интерфейса. При этом нет необходимости дважды вносить изменения в оба проекта.

В настоящее время уже проделана работа по написанию верхнего уровня системы, обеспечивающего получение запросов и выдачу результатов пользователю – серверная часть системы, и ведется работа по написанию клиентской части и подсистемы управления выводом.

В результате нашей работы город должен получить средство ГИС-рекламы, а пользователи – новую информационно-справочную систему.

РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНОЙ ЧАСТОТЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ДВУХПРОВОДНОЙ

Жизнь современного общества тесно связана с системами передачи данных. Трудно сейчас найти компьютер без подключения к интернету или локальной сети, а большинство заводов применяют автоматизированные и роботизированные производственные линии, которые состоят из отдельных механизмов, связанных в одну единую систему. Простейшей и наиболее дешевой связью является двухжильная линия, состоящая из провода данных и общего провода.

Основной задачей линии связи является достоверная передача информации, которая передается с помощью определенных импульсов. Уверенное прохождение двоичного сигнала прямоугольной формы зависит от времени нарастания фронта, что в свою очередь зависит от параметров линии связи. К основным параметрам линии относят:

- погонная емкость [ф/м];

- погонное сопротивление [Ом/м].

Цель работы оценить зависимость между параметрами и пропускной способностью Исследована схема эквивалентного замещения длинной двухпроводной линии, приведенная на рисунке 1. На этом рисунке через Uп(t) обозначено напряжение, приложенное к входу схемы, через Uс(t) обозначено напряжение, снятое с выхода схемы, через Rл обозначено эквивалентное сопротивление линии, а через Сл обозначена емкость линии.

Рисунок 1 – Эквивалентная схема замещения двухпроводной линии Экспериментально установлено, что при приложении ко входу мгновенно возрастающего напряжения, временная диаграмма которого приведена на рисунке 2, на выходе наблюдается ограниченная скорость нарастания фронта сигнала.

На рисунке 2 приведена временная диаграмма входного сигнала прямоугольной формы, где через Uп обозначен уровень приложенного напряжения, через t0 обозначается момент времени, в который происходит скачек напряжения, а через tпол обозначается время положительного импульса.

В свою очередь, на рисунке 3 приведена временная диаграмма выходного напряжения, где через Uп обозначен уровень приложенного напряжения, через U90% обозначен уровень напряжения равный 90% от приложенного, а через tнар обозначено время нарастания напряжения до уровня 90% от приложенного.

Для уверенного считывания сигнала время импульса должно, по меньшей мере, быть в два раза больше времени нарастания напряжения:

откуда следует, что частота передачи равна:

После того, как в момент времени t0 происходит скачок входного напряжения, в цепи потечет некоторый ток i. Если q – заряд на конденсаторе в момент времени t, то основное соотношение на конденсаторе имеет вид:

Дифференцируя по времени выражение (3), получаем:

Принимая во внимание, что dq/dt – это скорость изменения заряда конденсаторе, или иначе говоря ток i через этот конденсатор, то получаем:

Падение напряжения на резисторе Rл равно Uн- Uс. Следовательно, согласно закону Ома, Решение этого дифференциального уравнения с учетом того, что Uс(t)=0 при t=0, дает:

Прологарифмировав (7) и выразив из полученного выражения t, получим:

Зная, что снятое напряжение Uс это 90% от приложенного Uп, получим:

Подставляя в (2) полученную формулу (9), получаем окончательное выражение для вычисления предельной частоты передачи данных по двухпроводной линии:

Данный расчет идеализирован: в нем не предусмотрены вероятные схемы компенсации, или наводки, возникающие при прокладывании линии связи рядом с силовым кабелем. Используя данную методику, можно определить максимально возможную длину линии при конкретной частоте передачи данных или при замене одного вида кабеля другим.

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ МОДУЛИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ

ИНФОРМАЦИОННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА КОНТРОЛЯ СИСТЕМ

ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

Современное здание, будь то офис, производственный комплекс или жилой дом, насыщено множеством кабельных разводок и информационных сетей, таких как: телефонная система, локальная компьютерная сеть, сеть офисного телевидения, системы пожарной и охранной сигнализации, контроля за климатом внутри здания и т.д. Проблема интеграции и координации работы этих систем (служб) в виде централизованной системы контроля и управления жизнеобеспечением предприятия на сегодняшний день является весьма актуальной.

Система жизнеобеспечения предприятия - это иерархическая система для одного или нескольких зданий, состоящая из набора измерительных, координирующих, управляющих и коммутационных элементов, совместное использование которых позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры. Такая система дает возможность интеграции в единую систему компьютерных и телефонных сетей, систем пожарной и охранной безопасности, систем бесперебойного электропитания, сетей интеллектуальных контроллеров и т.д. с целью повышения эффективности и надёжности функционирования всех инженерных систем. Развитая система жизнеобеспечения составляет прочный фундамент современных организаций и предприятий. Комплексная интеграция и диспетчеризация систем инженерного жизнеобеспечения и технических средств обеспечивает оптимальные условия стабильного функционирования предприятия, а также безопасной и комфортной жизнедеятельности людей.

Спектр решений в данной области охватывает все элементы технической инфраструктуры предприятия:

- системы кондиционирования и вентиляции воздуха;

- системы управления микроклиматом;

- системы водоснабжения и канализации;

- системы теплоснабжения и электроснабжения;

- системы сбалансированного электропитания;

- структурированные кабельные системы;

- автоматизированные системы диспетчеризации и управлением здания;

- автоматизированные системы учёта потребления воды, тепла и электроэнергии;

- автоматизированные системы управления лифтовым оборудованием;

- системы электрочасофикации;

- системы физической и технической безопасности;

Интеграция в единую информационно – управляющую систему отдельных подсистем и компонентов будущего здания и их взаимодействие на базе единой среды передачи информации рождают качественно новую структуру – так называемое “интеллектуальное здание”.

Такая система должна отвечать ряду следующих обязательных требований.

- Универсальность. Система жизнеобеспечения предприятия при продуманной организации может стать единой средой для передачи данных в локальной вычислительной сети, в системах видеоконференций и в инженерных системах здания, что позволяет автоматизировать многие процессы мониторинга и управления службами и системами жизнеобеспечения предприятия.

- Гибкость. Система жизнеобеспечения предприятия должна являться модульной системой, легко расширяемой и модифицируемой. Структурирование системы является основой для её деления на легко управляемые логические элементы.

- Надежность. Система жизнеобеспечения предприятия должна иметь повышенную надежность, поэтому при создании такой системы должны гарантироваться не только качество ее отдельных компонентов, но и их совместимость. Тщательно спланированная система жизнеобеспечения предприятия устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую степень защиты данных.

Важным элементом в такой системе являются устройства сбора и передачи информации.

В настоящее время в качестве средств передачи информации в подобных системах, как правило, используются локальные вычислительные сети. Недостатком такого подхода является довольно высокая стоимость коммуникационного оборудования и кабельных систем, особенно для реализации информации на нижних уровнях системы, где не требуются высокая скорость и объем передаваемых данных. Для предлагаемой системы, реализуемой в рамках АлтГТУ, сетью передачи информации на низком уровне выбрана сеть стандарта микролан, разработанная фирмой Dallas. К достоинствам этого стандарта следует отнести низкую стоимость реализации сетей (в качестве физической среды передачи может использоваться обычный телефонный кабель), высокую надежность передаваемых данных, возможность питания ведомых устройств непосредственно от информационной линии, большое количество стандартных измерительных приборов в интегральном исполнении, использующих этот интерфейс.

На рисунке 1 представлена организация и состав предлагаемой системы.

Рисунок 1. Организация и состав системы жизнеобеспечения предприятия Система на нижнем уровне включает в себя датчики температуры (DS90S20), микросхемы управления освещением (DS2405), контроллеры снятия данных о энергопотреблении (МК2) и расходе воды (МК3), контроллеры системы охраны (МК4) и другие совместимые устройства, объединенные сетью микролан.

Контроллер потребления электроэнергии (МК2) должен производить обработку информации датчиков, расчёт потребляемой мощности, вести внутренний журнал и передачу данных в формате 1-Wire.

Контроллер водосчётчика (МК3) производит подсчёт импульсов с параметрического выхода прибора, накопление данных, расчёт текущего расхода воды, коррекцию данных, передачу данных в формате 1-Wire. При изменении коэффициентов пересчёта и коррекции контроллер совместно с электросчётчиком с параметрическим выходом может использоваться для оперативного учёта потребления электроэнергии.

Контроллер системы охраны (МК4) выполняет функции обработки информации о состоянии датчиков системы охраны, осуществляет управление системой контроля и ограничением доступа, осуществляет ведение внутреннего журнала событий, контроль собственного электропитания, автоматическую диагностику неисправности системы охраны, передачу тревожных сообщений на пульт охраны через элементы системы старшего уровня, передачу тревожных сообщений через резервные каналы связи (телефонная линия, GSM). Дополнительной функцией является передача извещений службы гражданской обороны по команде с центрального пульта.

Контроллер сети микролан (МК1) выполнен на основе процессора Atmega64 фирмы Atmel и предназначен для реализации протокола обмена данными 1-Wire фирмы Dallas, сбора данных с устройств младшего уровня, преобразование в требуемый формат данных и передача на более высокий уровень в соответствие с разработанным протоколом.

Микроконтроллер I7188 фирмы ICP-DAS представляет собой одноплатный контроллер на основе процессора фирмы AMD80188, предназначенный для выполнения функций сбора, предобработки, резервного сохранения и дальнейшей передачи её на более высокий уровень. Источниками данных для контроллера являются контроллеры сети микролан и блоки вычислителя счётчиков тепловой энергии типа ТС-06 и ТС-07. Наличие у контроллера четырёх портов RS-232 позволяет осуществлять подключение и других устройств с этим интерфейсом.

На более высоком уровне отдельно расположенные элементы системы объединяются сетью стандарта RS485, с возможностью дальнейшего укрупнения при подключении к внутренней сети Ethernet.

К достоинствам реализуемой системы жизнеобеспечения предприятия можно отнести:

- снижение расходов на эксплуатации инженерных объектов;

- повышение эффективности эксплуатации и качества обслуживания;

- снижения издержек по содержанию служб жизнеобеспечения предприятия, минимизация потерь, связанных с внештатными или критическими ситуациями;

- повышение эффективности и надёжности функционирования здания и его систем;

- повышение комфортности и комплексное обеспечение безопасности, в том числе пожарной и экологической безопасности;

- оптимизация и контроль затрат на техническое обслуживание и ремонт, поддержания здания и инженерных систем в работоспособном состоянии, снижения аварийности оборудования;

- учёт и экономия всех видов ресурсов;

- обеспечение доступа к информации о системах здания в любой момент;

- адаптация к изменениям окружающей среды и быстрая перестройка систем;

В настоящее время система частично реализована и проходит отладку программного обеспечения. Реализованы микропроцессорные модули сбора данных о температурном режиме помещений, ведется оперативный учет расхода воды и тепла, отрабатываются алгоритмы функционирования контроллера подсистемы охраны, ведется разработка контроллера оперативного учета электропотребления.

КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ СВОБОДНО-КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА

Введение. В настоящее время идет массовое внедрение всевозможных систем автоматического управления и контроля энергоресурсами, сводящих к минимуму влияние человеческого фактора, и, как следствие, повышение интереса к методам управления, идентификации и оптимизации в вычислительной динамике жидкости. Такие системы, ввиду своей универсальности, характеризуются тем, что уравнения, краевые условия, геометрическое описание задач управления и контроля, могут быть заданы не полностью, но есть дополнительная информация о состоянии объекта контроля (процесса). Это так называемые обратные задачи.

На сегодняшний день для решения обратных задач разработана теория регуляризации, сформулированы постановки некоторых общих обратных задач, в которых решены вопросы существования единственности и устойчивости решения. В тоже время наблюдается явная нехватка методов и алгоритмов решения обратных задач и их практического применения. В данной работе предложен метод, дающий возможность более точного описания характера процесса свободно-конвективного теплообмена на основании показаний локальных значений температурного поля. Для решения этой задачи был проведен вычислительный эксперимент, по результатам которого осуществлялась выборка локальных значений температуры и сопоставление их с характером процесса свободной конвекции.

Математическая модель. Описание сплошной среды осуществляется с помощью системы уравнений Навье-Стокса в приближении Обербека-Буссинеска (модель течения жидкости (газа) в поле массовых сил – естественная конвекция). Жидкость считается несжимаемой и изменение плотности учитывается только в задании гравитационных сил.

где V – объем, - плотность, P – давление, - коэффициент вязкости, g- ускорение свободного падения, с- коэффициент теплоемкости, k- коэффициент температуропроводности.

В исходной системе уравнений возникают следующие безразмерные комплексы:

число Грасгофа, численно равно отношению подъемной силы, возникающей в среде вследствие разности плотностей нагретой жидкости, к силе вязкого трения, g - ускорение свободного падения, м/с2, - коэффициент объемного расширения, который для газов определяется из закона Гей-Люссака: = 1 /( tcр+273), K -1, - кинематическая вязкость среды, м2/с, t температурный напор, К.

число Прандтля, является мерой подобия температурных полей и полей скорости свободной конвекции в пограничном слое, k - температуропроводность среды, (м2/с).

Результаты моделирования. Чтобы исследовать взаимосвязь между характером свободноконвективного течения и локальными значениями температур, была проведена серия расчетов с разными числами грасгофа, соответствующими различной интенсивности процесса свободной конвекции. Данные об изменении температуры, брались с нескольких контрольных точек, соответствующих:

1. Точкам у холодной стенки расчетной области на высоте 1/10 и 9/10 по высоте.

2. Точкам в середине расчетной области на высоте 1/10 и 9/10 по высоте.

3. Точкам в середине и у холодной стенки расчетной области на середине высоты.

На графиках, полученных в результате проведения численного эксперимента, видно, что при различных числах Грасгофа, характер кривых в одинаковых точках примерно похож. Так, на рисунках 1 и 2 представлены графики изменения температур при числах Грасгофа 5000 и 50000 соответственно, в середине и у холодной стенки расчетной области на середине высоты(случай3).

Тонкая линия на графиках соответствует изменению температур. Видно что, точка перегиба этой линии на обоих графиках расположена в одном и том же месте по оси времени (итераций). Так же, при более интенсивной конвекции (рис.2), охлаждение происходит расчетной области происходит быстрее. Так же ввиду более интенсивного перемешивания, и как следствие возникновение вихрей, наблюдается смещение точки минимума функции тока.

На рисунках 3 и 4 представлены графики изменения температур для случаев 1 и 2 соответственно при числе Грасгофа равном 5000. Видно, что в 1 случае (контрольные точки вблизи холодной стенки), точка перегиба линии разности расположена гораздо раньше по времени, чем когда точки находятся в середине расчетной области.

Выводы. По результатам вычислений видна, эволюция процесса конвекции. В начале, значения температур в контрольных точках на вычисляемом масштабе до определенного момента изменяются с разной скоростью, причем разница междузначениями постоянно возрастает. Далее, скорость изменения разности температур уменьшается и становится постоянной, а процесс конвекции установившимся. Это связано с тем, что в поле силы тяжести, конвекционные процессы внизу происходят более интенсивно, ввиду большей разности температур.

По мере развития процесса, ввиду более интенсивного перемешивания снизу, разница температур выравнивается по высоте, и процесс устанавливается на всем масштабе среды. Точка перегиба линии разности характеризует переход процесса в установившийся режим. Из графиков видно, что при более высоких числах Грасгофа (большая разность температур на стенках), переход конвекции в установившийся режим, на одном и том же масштабе измерений происходит быстрее.

Применительно к системам автоматического управления и контроля энергоресурсами, по результатам работы предложены алгоритмы, решающие задачи оптимального нагрева, охлаждения, поддержания постоянной температуры, реакции на нештатные ситуации. К примеру, в классических алгоритмах оптимального нагрева решение задачи производится через вычисление минимума функционала. Это очень тяжелая задача, требующая привязки к конкретным параметрам (начальные и граничные условия), а так же больших вычислительных ресурсов. Экономический эффект от системы энергосбережения на основе этих алгоритмов может быть сведен к минимуму затратами на внедрение и разработку.

Предложенный алгоритм лишен этих недостатков и зависит лишь от масштаба среды, на котором производятся измерения. Так, после того, как конвекция перешла в установившийся режим, линейно аппроксимируя данные, полученные с измерителей, можно, управляя тепловым напором (обогревателями), ускорить или замедлить достижение температуры заданного значения. На начальном этапе, когда процесс на данном масштабе еще не является установившимся, увеличивая или уменьшая тепловой напор, можно ускорить (замедлить) переход процесса в установившийся режим.

Данная методика, может использоваться не только в системах энергосбережения, но и для решения более широкого круга задач. Например, при охлаждении металлов можно контролируя температуру охлаждающей жидкости уменьшать тепловые нагрузки, увеличивая тем самым качественные характеристики.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПРИМЕРЕ

ПРИТОЧНОЙ УСТАНОВКИ

На современном этапе развития систем автоматики экономически актуально и социально востребовано регулирование климатических условий в офисных и производственных помещениях, кафе, ресторанах, помещений с постоянным пребыванием людей, иных сооружений, требующих поддержания заданных климатических условий.

В настоящей статье дано краткое описание работы простейшей автоматической приточной установки, построенной на принципе функционального регулирования кондиционных параметров воздуха, подаваемого в условное помещение.

Задачей приведенной работы является вывод простейших закономерностей связывающих параметры воздушной массы с функциями управления приточной системы, работающей совместно с секцией подогрева воздуха.

Принцип работы приточной установки заключается в следующем: посредством заслонки 2 производится регулировка входного сечения, фильтр 3 отделяет частицы пыли, нагреватель 4 необходим для подогрева входящего воздуха, регулируемый вентилятор 5 предназначен для изменения объема подаваемого воздуха.

Блок автоматического управления на основании полученных данных производит расчет и выдает соответствующие управляющие воздействия. Кроме внутренних сигналов система выдает внешние сигналы об аварийной ситуации, а также получает управляющие сигналы, например включение/отключение регулирования или системы в целом.

Для получения верных результатов расчета в простейшей форме без учета мощностных характеристик нагревателя и параметров вентилятора необходимо учесть следующие законоF1 = f 3 (T1, T2,V1 ) мерности 1, что равносильно 1 пренебрегая суточной динамикой изменения температуры с высокой степенью вероятности зависимость T1 (t ) можно заT1 = T0 + kt, tmin < t < tmax tmin момент времени, в который температура воздуха минимальна tmax момент времени, в который температура воздуха максимальна T0 поправка на ежесуточный сдвиг температуры в зависимости от дня года T2 = T2 ± T, где T2 - заданная температура кондиционного воздуха, T - допустимое отклонение от заданной температуры кондиционного воздуха.

V1 = V1 ± V, где V2 - заданный объем кондиционного воздуха, V - допустимое отклонение от заданного объема кондиционного воздуха.

В упрощенной форме получаем где Tlim - нижний предел температуры, T2изм - измеренная температура кондиционного воздуха, подставляя полученные закономерности Полученная простейшая модель приточной установки позволяет осуществлять процессы моделирования с помощью вычислительных машин и построения действующих систем приточной вентиляции на небольших объектах.

Для сооружений существенного размера и высокого класса систем вентиляции необходимо учесть нелинейность суточной динамики температуры наружного воздуха, задержки исполнения управляющих сигналов, как в блоке подогрева, так и в блоке приточного вентилятора, предусмотреть контроль состояния вентилятора, фильтра и воздушной заслонки. Более сложные системы с блоками охлаждения, увлажнения, ионизации, бактериологической обработки, химической очистки, оснащенные рекуператорами, совмещенные с вытяжной вентиляцией оснащенные системой контроля температуры в помещении – требуют более сложных моделей.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЖИВОЙ ТКАНИ

Современный уровень развития компьютерных технологий позволяет эффективно решать вопросы количественного анализа больших объемов электрофизиологической информации, кроме того, применение информационных технологий позволяет совершенствовать алгоритмы обработки информации.

Одним из наиболее распространенных электрофизиологических методов, используемых при оценке состояния живой ткани, является импедансная реоплетизмография (неинвазивный метод). Ранее при исследовании функционального состояния сосудистого русла при нормальных и патологических состояниях организма, использовались методы механоплетизмографии (инвазивные методы). Ценными преимуществами реографии, реоплетизмографии по сравнению с инвазивными способами исследования состояния сердечно-сосудистой системы являются простота и оперативность подготовки пациента для проведения обследования, кроме того, оборудование, которое применяется при использовании данных методов, отличается относительной дешевизной. Импедансный метод обеспечивает возможность бескровной регистрации реограмм практически с любого участка тела и позволяет реализовать многократное обследование в течение короткого интервала времени, а также обеспечить непрерывный мониторинг изменений системного и регионального кровообращения, возникающих под влиянием функциональных воздействий на организм человека. Бескровность данных методов носит особо актуальный характер при тенденции распространения ВИЧ инфекций, открытия новых разновидностей гепатитов, что выдвигает строгие требования стерильности. Благодаря явным преимуществам неинвазивные импедансные методы диагностики получили широкое распространение в клинической практике отделений функциональной диагностики.

Целью данной работы является разработка алгоритмического и программного обеспечения идентификации параметров живой ткани по ее электрической модели с применением ПЭВМ для обработки результатов экспериментальных исследований.

В основе неинвазивных методов диагностики лежит зависимость изменения электропроводимости живых тканей от колебаний кровенаполнения сосудов. Для повышения точности измерения проводятся на двух частотах – высокой и низкой. На каждой из частот измеряется модуль электрического сопротивления, которое по своей физической природе не является чисто активным, а носит комплексный характер.

Для характеристики токопроводности живых клеток прибегают к эквивалентным схемам, то есть к таким комбинациям омического и емкостного сопротивлений, которые могут моделировать электрические параметры клеток и тканей. На основе эквивалентных схем моделируются электрические схемы для моделей различных типов тканей, различного порядка.

В работе рассмотрены алгоритмы идентификации электрических параметров живых тканей путем обработки частотных характеристик, полученных экспериментальным путем.

Для этого используется критерий интегральной линейной оценки, а сами параметры отыскиваются методом самонастройки по алгоритму Гаусса-Зейделя, который по сути представляет собой модификацию метода покоординатного спуска. Особенность используемого метода заключается в том, что шаг оптимизации является нефиксированной величиной и находится на каждом этапе путем одномерной минимизации целевой функции в направлении выбранной координатной оси.

Для упрощения вычислений экспериментальные амплитудно-фазовые характеристики (АФХ) заменяются их моделями с необходимой степенью точности. В связи с этим используются различные типы моделей:

• модель поверхностных слоев кожи и подкожной клетчатки, • модель мышечных тканей в сочетании с другими компонентами (жир, кровь и др.), • модель внутренних органов.

В данном случае рассмотрены модели от первого до третьего порядка. По результатам сравнения этих моделей выбирается оптимальная модель исходя из заданных критериев.

Новизна данной работы заключается в следующем:

1. В работе впервые применены непрерывные математические модели для оценки электрических свойств жировой ткани.

2. Параметры модели определяются методом самонастройки.

3. Дополнительное применение модели третьего порядка.

4. Использование схемы четырехполюсника для снятия экспериментальных характеристик.

В настоящей работе создана автоматизированная система, позволяющая на основе аппарата частотных характеристик, быстро в удобной форме и с достаточной степенью точности обрабатывать экспериментальные данные в задачах реографии и реоплетизмографии.

РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ ГРАНИЦ КРУЧЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ ОЦК-СТРУКТУРЫ

К настоящему времени установлено, что ряд механических свойств твердых тел (диффузия, пластичность, прочность и т.д.) обусловлен не только химическим составом и типом кристаллической решетки, но и наличием и взаимодействием в них структурных дефектов решетки. Во многих случаях влияние дефектной структуры оказывается более значительным по сравнению с его химическим составом.

Моделирование структурных дефектов обычно производится с помощью модельных парных потенциалов межатомного взаимодействия. В настоящей работе рассматривается один из распространенных и хорошо зарекомендовавших себя потенциалов – потенциал Морзе.

Целью работы является компьютерное моделирование одного из структурных дефектов – границы кручения кристаллов – в рамках модели твердых сфер и расчет энергии границы кручения. Основной задачей работы является вычисление энергии границы кручения кристалла для произвольных и РСУ углов.

Рассмотрим элементарную ячейку ОЦК-решетки, задаваемую параметром решетки a и числом атомов в ячейке n=2. Трансляцией такой ячейки по всем направлениям получаем кристалл.

В работе [1] впервые был предложен метод расчета энергии границы кристалла. Данный метод заключается в разбиении нижнего полукристалла на столбцы элементарных ячеек. Перебирая последовательно столбцы нижнего полукристалла, мы будем перебирать все возможные его положения и вычислять локальную поверхностную плотность энергии как энергию взаимодействия данного столбца нижнего полукристалла со всеми атомами верхнего.

Разобьем площадку сканирования на N одинаковых участков с выбранным шагом (выбор шага определяет точность расчетов). Подсчитаем количество попаданий (частоту попаданий) определяющего атома элементарной ячейки верхнего кристалла в каждый участок площадки сканирования. Получим распределение плотности вероятности выбранного атома элементарной ячейки по площадке сканирования.

Для произвольного угла разориентировки распределение плотности вероятности стремится к единичному значению. Для специальных же углов распределение плотности вероятности имеет вид набора пиков, отвечающих строго определенным положениям атомов.

Рисунок 1 - Распределения плотности вероятно- Рисунок 2 - Распределения плотности вероятности Энергия границы кручения определяется как разность идеального (т.е. с нулевым углом разориентировки) и разориентированного бикристаллов, отнесенная к единице площади границы.

Для расчета энергии границы бикристалла вычисляется локальная поверхностная плотность энергии как энергии взаимодействия данного столбца нижнего полукристалла со всеми атомами верхнего. Полная поверхностная плотность энергии вычисляется суммированием локальных поверхностных плотностей.

Приведенный выше метод расчета энергии границы кручения был использован ранее для кристаллов, имеющих ГЦК-структуру [2]. В рамках представленной работы вычисления производились для ОЦК-кристаллов.

На рисунке 3 представлена энергия границы кручения ОЦК-кристалла железа.

Таким образом, поведение энергии границы кручения ОЦК-кристалла аналогично энергии кристалла ГЦК-структуры. Из рисунка видно, что при увеличении угла поворота энергия границы кручения ОЦК-кристалла увеличивается, в то время, как энергия специальных углов оказывается намного меньше энергии для произвольных углов, что и было ожидаемо в результате исследования.

Литература:

1. Бразовская О.В., Старостенков М.Д. Границы кручения в сплавах сверхструктуры LI2 // Вестник АлтГТУ. 1999. В. 1. С. 110123.

2. Бразовская О.В. Формирование протяженных дефектов границ кручения в сплавах сверхструктуры L12. // Ползуновский альманах. № 3, 2000. - С. 113-122.

ПОДСЕКЦИЯ "БЕЗОПАСНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ И ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ"

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СООБЩЕНИЙ

Спам (незапрошенные рекламные рассылки) появился в середине 90-х годов прошлого века. Количество пользователей Internet достигло к тому моменту числа, которое могло заинтересовать рекламодателей. В 1997 году стала актуальной т.н. «проблема спама», появились «черные списки» IP-адресов (RBL – Realtime Black Lists). Незапрошеные рекламные рассылки по электронной почте являются одной из наиболее серьезных проблем Internet на сегодняшней стадии его развития. Огромные объемы ненужной информации пропускаются через сервера, что неизбежно сказывается на работе конечного пользователя. Существующие на сегодняшний день фильтры имеют ряд недостатков. Имеется ряд проблем, среди которых и пропуск спам-сообщений через фильтры, и проблема ложных срабатываний.

Способы рассылки спама совершенствуются одновременно со способами защиты.

Встреча препятствий влечет за собой поиск новых способов обхода фильтров. К способам рассылки относятся прямая рассылка, использование недостатков открытых релеев (open relay), рассылки с модемных пулов, с прокси-серверов, взлом пользовательских машин.

Развитием средств борьбы со спамом стало появление контентных методов, основанных на анализе содержания письма, а не его формальных признаков. Что, в свою очередь, привело к появлению методик изменения содержания спам-писем. Автоматический анализ стал более трудным. К широко применяемым на сегодняшний день методам изменения содержания письма относятся: внесение случайного набора символов, «шума», невидимого текста, создание писем в виде графических изображений, перефразировка текстов.

Проблема неэффективности традиционных спам-фильтров стала актуальной, когда спамеров перестали останавливать такие способы борьбы с ними как «черные списки», анализ формальных признаков писем, создание баз данных с сигнатурами (образцами) элементов писем. Следующим поколением методов фильтрации стали фильтры, в которых использованы статистически алгоритмы.

Впервые использовать статистические методы для фильтрации спама придумал Пол Грэм. Он использовал одну из основных теорем теории вероятностей - теорему Байеса (на основе априорных вероятностей гипотез и наличии факта возникновения события устанавливает апостериорные вероятности этих гипотез).

Суть этого метода статистической фильтрации состоит в разбиении входящих писем на условные слова - токены, составлении частотного словаря токенов и применении математической теоремы Байеса к полученным наборам слов. Эта теорема позволяет вычислить вероятность успешного совершения некоторого события на основании статистики совершения этого события в прошлом. Метод Байеса основывается на использовании статистической оценочной базы (набора спам-писем и набор писем, не относящихся к спаму). При создании этой базы подсчитывается количество вхождений каждого отдельного токена в каждом из наборов, в результате чего для каждого токена производится оценка на его принадлежность к спаму.

Методика расчета.

Исходные данные:

письмо содержит n токенов с оценками S1...Sn.

Полученная оценка и будет являться значением принадлежности письма к спаму на основании существующей статистической оценочной базы. Значение будет входить в интервал [0,1]. «0» означает отсутствие спама, в то время как «1» - это спам. «0,5» - нейтральное значение. Токены с такой оценкой практически не интересны для оценки всего письма в целом.

Оценку письма необязательно выполнять по всем его токенам. Достаточно выбрать те из них, значение оценки которых отличается от нейтрального значения.

Эвристический параметр для статистической фильтрации писем - это количество токенов, по которым оценивается информационное сообщение. Пол Грэм предложил в качестве этого параметра число 15. Наличие эвристического параметра позволяет существенно улучшить эффективность оценки и практически довести эффективность фильтра до 99,7%.

На сегодняшний день спамеры пока так ничего и не противопоставили байесовским фильтрам, кроме попыток «замусорить» словари фильтра. Проблема ложных срабатываний – неотъемлемая часть проблемы фильтраци информационных сообщений. Она разделяется на части – неверное причисление сообщения к спаму, а также пропуск спам-сообщений. В случае байесовских фильтров проблема пропуска спама исключается указанием фильтру, что данное сообщение относится к категории «спам». Более серьезна проблема попадания «нормальных» писем в спам, которая приводит к необходимости просмотра базы спам-писем и последующего «дообучения» фильтра. Решение этой проблемы предложено реализовывать на уровне SMTP-серверов путем проверки письма спам-фильтром на этапе его доставки и отправке MTA (программа - агент передачи почты) соответствующего сообщения об идентификации спама в сообщении. Минус этого решения в том, что не все SMTP-сервера могут реализовать его, в силу архитектурных ограничений. Также к препятствиям, затрудняющим эту реализацию, относятся большое разнообразие словарного состава клиентских ящиков и наличие среди прочих «не-спам-рассылок».

Одним из последних статистических методов, использованных в спам-фильтрах, стал метод, использующий «хи-квадрат распределение». Применение хи-квадрат вероятностей позволяет вычислить степень неуверенности фильтра в однозначности решения об отнесении сообщения к категории «спам». Это позволило уменьшить количество ложных срабатываний, не уменьшая при этом количество верных срабатываний фильтров.

Эффективность статистических методов (в том числе и основанных на теореме Байеса) обусловила их популярность. Реализовано множество фильтров, как клиентских, так и работающих на стороне сервера. Именно статистические алгоритмы определяют на сегодняшний день динамику развития контентных методов фильтрации. Наличие описанных недостатков, а также многообразие статистических методов определяют перспективы дальнейшей работы в этой области.

МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ УСКОРЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В

КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЯХ

Большинство web-страниц в настоящее время до сих пор представляют текст и специально выбранную для web графику. Критерием выбора графики обычно является объем. Хотя уже давно разработаны и другие технологии, такие как двусторонняя видеосвязь, интерактивное телевидение и др. Они не получили широкого распространения, ввиду того, что каналы передачи данных, до сих пор остаются узким местом в развитии Internet. Правда в последнее время появилась тенденция к улучшению этой ситуации – все большее распространение получают оптоволоконные сети и беспроводные сети. У них скорость передачи данных уже вполне достаточно высока. Можно также использовать цифровую ISDN-линию. Однако существенным недостатком этих технологий является то, что они рядовому пользователю обойдутся достаточно недешево.

В связи с этим до сих пор большой популярностью пользуются программные ускорители или web-акселераторы. Это специальные программы, которые улучшают качество соединения и делают путешествия по сети более приятным занятием, по возможности уменьшая задержки при обращении к WWW-страницам и увеличивая скорость загрузки данных из Интернета.

Рассмотрим всевозможные варианты этих программ или то за счет чего все-таки достигается ускорение загрузки данных из Интернета:

1) Оптимизация установок протокола TCP/IP, которые по умолчанию не обеспечивают максимально возможной скорости соединения. Модифицируются такие параметры, как MTU (Maximum Transmission Unit), MSS (Maximum Segment Size), TTL (Time to Live), RWIN (Receive Window), размер кэша NDI Cache Size;

2) Метод упреждающей загрузки ссылок заключается в следующем: пока вы читаете или рассматриваете содержимое текущей страницы, акселератор начинает загружать страницы, связанные с ней ссылками и расположенные на том же Web-сайте. Это не ускоряет появление первой страницы сайта, но чем дольше вы на ней находитесь, тем большее количество связанных с ней страниц успевает загрузиться. В результате отображение следующей страницы происходит значительно быстрее, но если вы обращаетесь по ссылке, ведущей за пределы сайта, выигрыша в скорости не получится.

При использовании такого метода ускорения и наличии большого количества ссылок на посещаемых вами страницах существует определенная опасность загрузки чересчур большого объема не интересующей вас информации, что особенно нежелательно в случае помегабайтовой оплаты подключения к Internet. И все же этот метод позволяет свести к минимуму время простоя модема, что положительно сказывается на общей эффективности работы. Такой подход используется практически во всех Web-ускорителях, которые называют также link-based-акселераторами.

3) Интеллектуального кэширования - замена стандартного кэша броузера собственным кэшем акселератора, в результате чего загрузкой ранее посещенных страниц начинает управлять сам ускоритель. Кроме этого, файлы в кэше индексируются по нескольким параметрам частоте обращений, временем последнего доступа и т. п. В некоторых ускорителях применяется даже запись ссылок и элементов страниц в специальные базы данных для ускорения поиска. Этот метод значительно облегчает жизнь в случае обращения к страницам, которые посещались ранее, но совершенно бесполезен при первичной загрузке. Состояние посещаемой страницы проверяется, как правило, один раз в течение сеанса, в дальнейшем используется информация из кэша. Акселераторы, основанные на этом принципе, называются historybased-акселераторами.

4) Ведение базы данных IP-адресов просмотренных страниц, в связи с чем броузеру не нужно лишний раз обращаться к DNS-серверу за интерпретацией адресов. Реализовать функцию сбора IP-адресов посещаемых сайтов можно следующим способом: программа сканирует закладки Internet Explorer и Netscape Navigator. Таким образом, проблема недоступности URL в ситуации, когда тот или иной сайт сменил свой IP-адрес, исправляется очень быстро.

5) Блокировка рекламных баннеров и всплывающих окон. Можно использовать системы искусственного интеллекта для того, чтобы различать всплывающие окна и те части сайта, которые по своей функциональности похожи на раздражающие всплывающие окна с рекламой. Функция фильтрации рекламы значительно сокращает время загрузки некоторых страниц - это связано с тем, что рекламные изображения находятся где-то в другом месте Сети, и броузер не тратит времени на их поиск и доставку, демонстрируя вместо них, по выбору пользователя, гипертекстовые ссылки или пустые рамки.

6) Компрессия. Компрессия является наиболее эффективной из предлагаемых технологий по увеличению скорости соединения. Нужно использовать различные алгоритмы компрессий, и применять их в зависимости от типа и содержания данных. Компрессия может быть как с потерей данных, так и без потери.

7) Ускорение загрузки файлов. Для ускорения загрузки файлов можно применять следующие основные принципы :

- Мультистриминг: файл разбивается на несколько частей, каждая из которых закачивается одновременно по нескольким соединениям; количество необходимых соединений определяется автоматически.

- Зеркалирование: процесс загрузки выполняется через несколько серверов одновременно (если они доступны).

Дальнейшие исследования будут проводиться во всех этих описанных областях.

ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЦП И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

За три года, прошедшие с принятия в январе 2002 г. Федерального закона от 10.01.02 г. N 1-ФЗ "Об электронной цифровой подписи", мы не наблюдаем повсеместного применения ЭЦП.

Возможно это происходит из-за недостатков вышеупомянутого Закона. Он, конечно, далек от совершенства, но даже самый плохой закон может лишь притормозить развитие новых технологий. Если определенная технология распространяется не так широко, как ожидалось, то обычно причиной тому служат объективные обстоятельства.

Чем шире применяется в нашей стране ЭЦП, тем больше выявляется проблем, заставляющих задуматься о целесообразности использования этой технологии в каждом конкретном случае.

При оперативном применении ЭЦП возникает ряд проблем. Во-первых, уже отмечены случаи кражи и злоупотребления электронной подписью, переданной (в нарушение установленного порядка) руководителем своему секретарю и т.п Во-вторых, часто можно слышать, что важным достоинством ЭЦП является невозможность автора подписи отказаться от нее. Действительно, отказаться от своей ЭЦП гораздо труднее, чем, например, от факсимильного оттиска. Однако, если удастся доказать, что автор подписи не мог подписать конкретный документ в силу определенных обстоятельств, оспорить ЭЦП будет не сложнее, чем любой другой вид подписи.

В-третьих, ЭЦП - лишь один из способов защиты целостности и аутентичности электронного документа. В ряде случаев организации не применяют ЭЦП из-за того, что это экономически целесообразно или создает неудобства в работе. Главная причина в том, что во многих случаях затраты на сложные методы защиты себя не окупают, особенно при работе в "закрытых" корпоративных системах, в которых высокий уровень защиты и контроля и так должен обеспечиваться.

Использование ЭЦП в долгосрочной перспективе. Специалисты-криптографы считают, что вероятность взлома или компрометации современных ЭЦП спустя 10 лет - высокая, и это нужно учитывать как в законодательстве, так и в правилах хранения документов с ЭЦП.

Еще в 2000 г. национальные архивы США (National Archives and Records Administration, NARA) выпустили действующее и сейчас руководство по управлению документами для агентств, использующих электронные подписи, включающее рекомендации по обеспечению надежности таких документов.

В руководстве подчеркивается, что существуют различные методы, которые можно использовать для сохранения надежности подписанных электронным образом документов на протяжении длительного периода. Правительственным агентствам рекомендуется выбирать практичные с их точки зрения методы, удовлетворяющие их деловым потребностям с учетом оценки рисков. Два таких метода уже к 2000 г. были опробованы в ряде государственных организаций США.

Первый метод. Сохраняется документация, подтверждающая подлинность документа, собранная во время или вскоре после подписания документа. В этом случае для того, чтобы надлежащим образом документировать процессы, проходившие в момент электронного подписания, нужно сохранять дополнительную информацию наряду с самим документом с ЭЦП.

Она должна храниться в течение того же периода, что и подписанный электронным образом документ. Благодаря сохранению информации, которая засвидетельствовала подлинность электронной подписи в момент подписания документа, сохраняется юридическая сила подписи и удовлетворяются требования по полноте документации.

Дополнительно требуется, чтобы для документов постоянного срока хранения имя автора подписи и дата подписания включались в текстовом виде во все предназначенные для восприятия человеком представления электронного документа (такие, как изображение на экране дисплея или распечатка).

В отношении Закона. Мининформсвязи разработало и вскоре представит на рассмотрение правительству Концепцию принятия поправок к Закону об ЭЦП. В частности, планируется исправить множество обнаруженных в законе опечаток и неточностей. Например, в законе содержится следующая фраза: «Владелец сертификата не может его использовать, если ранее он уже был использован». Как пояснил директор департамента правового обеспечения министерства Михаил Якушев, из-за того, что в этой фразе пропущено несколько слов, любое повторное использование сертификата делается попросту незаконным. Другой пример: в законе оговаривается такая мера, как приостановка действия сертификата, что на практике не может быть осуществлено. Кроме того, Мининформсвязи намерено учесть рекомендацию министерства юстиции. Дело в том, что, поскольку цифровая и бумажная подписи равноправны, Закон об ЭЦП регулирует также и использование бумажной подписи. Однако Минюст попросил ограничить действие закона только областью ЭЦП.

Проблем с использованием ЭЦП очень много но решение этих проблем необходимо находить и внедрять в работу. Необходимо пользоваться опытом других стран, которые раньше нас начали использовать ЭЦП. Также необходима и корректировка закона, но Один Закон об ЭЦП не в состоянии отрегулировать весь связанный с ней спектр вопросов. Потому необходимо создание пакета законопроектов об ЭЦП.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТА LTSP ДЛЯ БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ В ИНТЕРНЕТ

Продукт Linux Terminal Server Project (здесь и далее – LTSP) представляет собой комплекс программ для организации терминальной сети на базе ОС Linux. LTSP позволяет подключить к одному компьютеру – терминал - серверу несколько машин, каждая из которых в процессе работы будет использовать только ресурсы сервера, не обращаясь к локальным жесткому и гибкому магнитным дискам. Все необходимое для работы ПО вместе с операционной системой находится на терминал - сервере. В LTSP по умолчанию запрещена возможность использования оборудования локальной машины, работающей в режиме терминала.

Исключение составляют видеоадаптер и сетевая карта. Это создает условия для безопасной работы в ситуациях, когда необходимо обеспечить целостность жестких дисков на логическом уровне.

Возможности пользователя при работе в терминальной сети существенно ограничены, по сравнению с работой в ОС Windows. В режиме удаленного доступа пользователь сможет использовать только аппаратное обеспечение сервера. Локальная машина необходима лишь для взаимодействия с графическим интерфейсом сервера. Каждый терминал представляет собой совокупность монитора, клавиатуры, видеокарты и сетевого адаптера. Остальное аппаратное обеспечение либо не используется (дисковые и съемные накопители), либо не влияет на работу терминала (память, процессор). Такая особенность дает терминальной сети неоспоримое преимущество – пользователи не могут самостоятельно копировать файлы из терминальной сети на жесткий диск компьютера и наоборот. Таким образом, при грамотной настройке сервера терминальная сеть оказывается изолированной для посторонних файлов пользователей.

Любая информация извне может попасть в сеть только через компьютер, выполняющий роль терминал-сервера, т.е. через администратора. Знание пользователями того факта, что содержимое "КЭШа" web-браузера и их домашних каталогов регулярно просматривается, позволит сэкономить интернет-трафик, а значит и расходуемые на Интернет средства.

Вторым преимуществом терминальной сети является возможность ее централизованного администрирования. Все домашние каталоги пользователей и используемые ими файлы хранятся на одном компьютере – терминал-сервере. Это позволяет производить аудит файловой системы. Подобные меры помогут выявить факты использования сети в личных целях или попытки нарушения безопасности сети. Кроме того, это позволит установить принудительную антивирусную проверку всех файлов, востребованных пользователями. Антивирусные средства достаточно установить всего лишь на один компьютер, что сэкономит деньги на покупку лицензий.

Вся терминальная сеть выступает как один большой компьютер за которым работают одновременно несколько пользователей. К сожалению, при подключении терминальной сети к сети Интернет эта особенность является препятствием для использования терминалсервера в качестве прокси - брандмауэра, так как в этом случае пользователи могут обойти систему авторизации. Роль прокси - сервера должна выполнять отдельная машина. Безопасная схема подключения к Интернет:

терминал терминал-сервер прокси - сервер Интернет Данная схема исключает подключение к Интернет машин, не являющихся терминалами, что обеспечивает безопасную работу пользователей в сети – вирус сможет распространиться лишь в пределах домашних каталогов пользователей терминал-сервера. Это позволяет сэкономить средства на восстановление от вирусной атаки.