Организация структуры комплексной автоматизированной информационной системы для создания, хранения и предоставления информации в области химии и химической технологии

УДК 002.5:004

С.С. Кульков, Е. Н. Павличева, Э.М. Кольцова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ОРГАНИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ОБЛАСТИ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

In the given publication the basic aspects of development of structure of databases and program modules of the complex automated information system for creation, storages and grantings of the information in the field of chemistry and are stated to chemical technology

В данной публикации изложены основные аспекты разработки структуры баз данных и программных модулей комплексной автоматизированной информационной системы для создания, хранения и предоставления информации в области химии и химической технологии

К настоящему времени в науке в ряде предметных областей, в том числе в химии - накоплено большое количество знаний и информации, требующее очень большого объема работ по ее обобщению, систематизации для создания условий широкого использования этой информации учеными и специалистами. Все большую важность и значимость приобретают вопросы информационного обеспечения использования результатов фундаментальных исследований в прикладных разработках, в создании новых материалов, продуктов и технологий.

В высшем учебном заведении важнейшим звеном по переработке и предоставлению информации являются информационно-библиотечные, научные интеллект центры. Они берут на себя функции по структуризации и упорядочиванию накопленной в университете информации для наиболее быстрого предоставления информации по запросу пользователей. Активно участвуя в построении единого информационно-образовательного пространства Университета, информационный центр связывает приоритеты своей деятельности с созданием условий полного и оперативного обеспечения информацией студентов, аспирантов, профессорско-преподавательского состава, научных работников на основе прогрессивных информационно-коммуникационных технологий. Таким образом, автоматизация информационно-библиотечного центра, а значит и ускорение процессов переработки и предоставления информации позволяет существенно увеличить эффективность образовательной, инновационной и научной деятельности университета.

Функциональным назначением комплексной автоматизированной информационной системы являются: сбор, хранение, анализ, обработка и предоставление информации различным категориям пользователей в образовательной и научной деятельности. Справедливо представление о комплексной информационной системе как многомодульной, имеющей иерархическую структуру. Функциональная модель разбивает систему на компоненты по функциональным признакам. Например, ввод информации, поиск, обработка заказа. Информационная система, основываясь на общей теории систем, может, безусловно, интерпретироваться как открытая система. Система должна иметь возможность самоадаптации к изменяющейся внешней среде, а программное обеспечение и электронные компоненты должны соответствовать принципу обратной совместимости. Такое построение комплексной информационной системы дает следующие преимущества: гибкость, модульность, параллельность, охват, экономичность, технологичность.

Информационная система включает распределенные базы данных, а также системы управления базами данных. Базы данных системы предназначены для сбора и хранения информации. Системы управления базами данных предназначены для управления базами данных, обеспечения их целостности и защиту от несанкционированного доступа. При создании методики системы пришлось учесть взаимодействие между различными типами БД - табличными реляционными (MySQL) и свободно-текстовой БД CDS/ISIS, рекомендованной ЮНЕСКО для хранения библиографической информации. В MySQL хранится служебная и вспомогательная информация, такая например как: структура полей БД для заполнения пользователями, статистика поисковых запросов, права доступа пользователей к различным модулям системы, информация о должниках, корзина заказов, текущее состояние обработки заказанных документов и др. Между таблицами БД существуют различные перекрестные связи. В общем виде структуру и операции в реляционной БД можно описать следующими выражениями.

Пусть O есть некоторое множество попарно непересекающихся объектов,

2 2 р ^ O - отношение подчиненности на O и х : р ^ {0,1,2} - функция, которая каждой паре объектов (о2,о1) в р ставит в соответствие число % (о2,о1) е {0,1,2}, называемое характеристикой подчиненности o2 объекту o1, так, что если o2p o1 и для некоторой таблицы в o2, внешний ключ K12 которой ссылается на первичный ключ K1 объекта

o1, имеет место K12 П K1 Ф 0, то х (o2,o1) Ф 2. Тогда тройка (O, р , х) называется базой данных, если выполнены следующие два условия:

• условие определенности первичного ключа - для первичного ключа K любой информационной таблицы (t,S) е IT(O) справедливо Л g S[K];

• условие ссылочной целостности объектов - для любых двух таблиц из разных объектов в O если внешний ключ одной из них ссылается на первичный ключ другой, то эта другая таблица должна быть непременно родительской в своем объекте, т.е. в неродительские таблицы одних объектов нет ссылок из таблиц других объектов.

Вместе с условием ссылочной целостности таблиц эти условия называются условиями целостности базы данных.

Данные и таблицы объектов базы данных называются ее данными и таблицами соответственно. Каждое данное в любой базе данных однозначно идентифицируется по имени объекта, которому оно принадлежит, и значению в нем первичного ключа этого объекта, т.е. своим идентификатором.

База данных называется формальной, если формальным является каждый объект в ней. Две базы данных называются однотипными, если каждый объект любой из них однотипен с некоторым объектом другой. По определению, однотипные базы данных имеют одно и то же число объектов, одно и то же отношение подчиненности и одну и ту же характеристику подчиненности.

Распространим предыдущие операции на базы данных, введя следующие четыре операции: Sel - чтение, Ins - запись, Del - стирание и Upd - обновление. Каждая из них является функцией от пяти аргументов и записывается в форме Nam(u, д , ß ,o, а ), где Nam - имя операции, Nam е {Sel, Ins, Del, Upd}, ß = (O, p , х ) - база данных, u - субъект базы ß, д - ее состояние доступа, o - объект в ß и а - способ адресации данных. Операция действует лишь на данные в базе, изменяя значения таблиц в O и сохраняя параметры р , х . Результатом операции является база данных, однотипная с ß .

Первые две операции - Sel и Ins - выполняются как sel и ins независимо от отношения р и его характеристики х в базе B, а именно:

*

Ins(u, д , ß ,o,d) = (O , р , х ), где O* = O-{o} u {ins(u, д ,o,d)};

Sel(u, д , ß ,o,P} = (O*, р,х), где O* = {sel(u, д ,o,P)}.

Операции же Upd и Del выражаются через upd и del в зависимости от параметров р и X базы B следующим образом.

Если в O существует объект o2 такой, что o2 р o и х (o2,o) = 0, то Del(u, ß , ß ,o, а ) = Upd(u, ß , ß ,o, а ) = ß ; в противном случае Del(u, ß , ß ,o, а ) = (O*, p , х ) и Upd(u, ß , ß ,o, а ) = (O', p , х ), где O* (O1) получается из O по следующим индуктивным правилам:

• заменяется на del(u, ß ,o, а ) (соответственно на upd (u, ß ,o, а ));

*

• для любых oi, o2 в O (соответственно в Or) таких, что o2 р oi, в таблице (t2,S) в o2, внешний ключ K12 которой ссылается на первичный ключ K родительской таблицы (t,s) в o1, при х (o2,o1) = 1 из S удаляется всякое s', для которого s'[K12] Ф s[K], а при X (o2,o1) = 2 каждое такое s'[K12] заменяется символом Л.

По определению характеристики подчиненности, в последнем случае K12 П K = 0 и производимая замена не приводит к нарушению условия определенности первичного ключа.

Операции Sel, Ins, Del, Upd называются операциями манипулирования с базами данных, а три последние, т.е. Ins, Del, Upd - операциями модификации баз данных.

Рассматривая задачу реализации всего перечисленного в виде реляционной базы данных, можно видеть, что она распадается на две части - задачу реализации сущностей, и задачу представления структур сущностей. Структура данных для объектов, представляющих сущности, может быть следующая:

• Сами объекты представляются уникальным идентификатором (ID), перечень которых хранится в соответствующей таблице. ID не имеет никакого содержательного смысла, а имеет лишь одно свойство - он никогда не изменяется, только появляется и исчезает. ID олицетворяет объект в самом абстрактном виде, без каких-либо его свойств.

• Произвольное количество различных свойств (атрибутов) объектов хранится в других таблицах, по одной на каждый обрабатываемый тип свойства. Практически в библиотечно-библиографических системах достаточно только одной таблицы, содержащей атрибуты текстового типа. Атрибутам может приписываться различный содержательный смысл (пользовательская семантика) из расширяемого списка семантик.

Отношение «Сущности» состоит из одного атрибута - ID сущности - автону-меруемое целое.

Отношение «Свойства сущностей» имеет атрибуты ID сущности, ID свойства — автонумеруемое целое, Название сущности.

Связь между «основными» и «подчинёнными» структурами описывается Отношением «Метаструктура» - ГО_структуры-родителя, ГО_структуры-потомка

В CDS/ISIS хранятся непосредственно сами записи каталогов и БД. Пространство ISIS обращается к множеству ресурсов ISIS, которые соответствуют стандарту базы данных ISIS: один файл с основными данными, один инвертированный файл, файлы точности данных, технические требования одного формата, одна таблица полей выбора, и т.д. Приложение ISIS может открывать несколько пространств ISIS.

Номер или тип активных ресурсов в пространстве ISIS - это выбор приложений, то есть, взятое пространство ISIS может включать и главные, и инвертированные файлы, в то время как другое пространство ISIS может включать только инвертированный файл, и т.д. Кроме того, название ресурса, например название файла с основными данными, может быть изменено во время выполнения. Следовательно, это возможно, например, открывать больше чем один стандарт баз данных ISIS в одном приложении, или иметь приложение, которое манипулирует одним файлом с основными данными и несколькими инвертированными файлами, или другое приложение с двумя или более файлами с основными данными и одним инвертированным файлом, и т.д.

Материалы электронной библиотеки хранятся в файловом виде на сервере, ссылки на источники размещены в полях БД. Текстовые материалы электронной библиотеки проиндексированы. Индекс хранится в СУБД MySQL. Взаимодействие между различными типами СУБД выполнено на языке программирования PHP. Также на PHP разработан ряд функций для чтения, добавления и изменения записей в CDS/ISIS используя библиотеку isis32.dll.

Сервисы, предоставляемые пользователям информационной системы, способствуют повышению качества образования, получению профильного образования дистанционно, а также повышению квалификации специалистов, работающих в химической промышленности без отрыва от производства и затрат на командировку.

Список литературы

1. Павличева Е.Н., Кульков С.С. Расширение возможностей использования АБИС «ИРБИС» в работе информационно-библиотечного центра РХТУ. // Сб. трудов 10 международной конференции «LIBCOM 2006», 2006, Москва

2. Кульков С.С., Павличева Е.Н., Кольцова Э.М. Разработка комплексной автоматизированной информационной системы для создания, хранения и предоставления информации в области химии и химической технологии // Химическая промышленность сегодня, 2007, №3, с. 51-55

3. Павличева Е.Н., Кульков С.С. Портал информационно-библиотечного центра как эффективный инструмент образовательного процесса университета // Образовательная среда сегодня и завтра: Матер. 3 Всерос. науч.-практ. конф. - М.: Рособразова-ние, 2006. - С. 432-434.

4. Кульков С.С., Кольцова Э.М., Скичко А.С., Женса А.В. Разработка информационного обеспечения для создания электронных учебных пособий для дистанционного образования // Многоуровневая система образования и качество подготовки специалистов: Матер. 6 межвуз. Учеб.-метод. Конф. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. - С. 127-128.

5. Кульков С.С., Кольцова Э.М., Скичко А.С., Женса А.В. Разработка программного модуля для дистанционного образования по курсу «Методы синергетики в химии и химической технологии» с использованием интернет-технологий // Успехи в химии и хим. технологии: Сб. науч. тр. /РХТУ им. Д.И.Менделеева. - М., 2003. - Т. 17, № 1. - С. 62-65.

УДК 681.3.067:007

О.В. Гончарова, Д.А. Бобров

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

In a modern society the increasing role is played with computers, and in general electronic means of transfer, storage, and processing of the information. That information technologies could be used in various areas, it is necessary to provide their reliability and safety. Safety (in a broad sense) is understood as ability of information system to keep the integrity and working capacity at casual or deliberate external influences. Therefore wide use of information technologies has led to rapid development of various methods of protection of the information.

В современном обществе все большую роль играют компьютеры, и вообще электронные средства передачи, хранения и обработки информации. Для того, чтобы информационные технологии можно