ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА

5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА

Дипломная работа посвящена созданию систем дистанционного обучения на базе методов искусственного интеллекта. Целью работы является создание обучающей программы по дисциплинам «Геометрические преобразования» и «Продукционные системы». Система включает в себя также ЭВМ (ЮМ со­вместимый компьютер).

5. 1. Сущность экологической экспертизы

В данном разделе производится экологическая экспертиза информацион­ной системы в целом. В соответствии с Федеральным Законом об экологиче­ской экспертизе (принят Государственной Думой 19. 05. 95, одобрен Советом Федерации 15. 11. 95), который регулирует отношения в области экологиче­ской экспертизы, направлен на реализацию конституционного права граждан Российской Федерации на благоприятную окружающую среду посредствам предупреждения негативной хозяйственной и иной деятельности на окружаю­щую природную среду и предусматривает в этой части реализации конститу­ционного права субъектов Российской Федерации на совместное с Российской Федерацией ведение вопросов охраны окружающей среды и обеспечения эко­логической безопасности, экологическая экспертиза - это установление соот­ветствия намеченной хозяйственной и иной деятельности экологическим тре­бованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экс­пертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую природную среду и связанных с ними со­циальных, экономических и иных последствий реализации объекта экологиче­ской экспертизы.

5. 2. Анализ экологических факторов

Для проведения экологической экспертизы необходимо выявить экологи­ческие факторы и условия, подлежащие экспертной оценке. Учитывая особен­ности разработки информационной системы, а также условия работы с ней, можно выделить наиболее значимый вид воздействия на окружающую среду -электромагнитное излучение. Другие экологические факторы влияющие на ок­ружающую среду либо минимальны, либо вовсе отсутствуют, поэтому их ана­лиз в данной экологической экспертизе не проводится.

Для анализа и установления предельно допустимых значений электро­магнитного излучения (ЭМИ), а также мер по снижению воздействия, необхо­димо выявить характер воздействия и границы частот, на которых возможно излучение.

Электромагнитное излучение характеризует электромагнитное поле (ЭМП) - переменное поле, представляющее собой совокупность изменяющихся во времени взаимосвязанных и взаимообусловленных электрического и маг­нитного полей. Для оценки интенсивности ЭМП в диапазоне частот до 300 мГц служит напряженность электрической составляющей, Е - векторная величина,

характеризующая одну из двух составляющих ЭМП (единица измерения - В/м).

5. 3. Выявленные источники электромагнитного излучения

Для определения частотных границ ЭМИ необходимо выявить источни­ки, создающие излучение. В разрабатываемой системе источниками ЭМИ явля­ются:

Сетевая проводка (F = 50 Гц);

Печатные проводники и элементы электрических схем ЭВМ(F=0-ЗГц);

Источники вторичного электропитания импульсного типа, входящие в
состав ЭВМ (F = 20-100 кГц).

Анализируя приведенные источники ЭМИ, следует особо выделить ис­точники вторичного импульсного типа, которые благодаря высоким энергети­ческим и массогабаритным показателям все шире используются в радиоэлек­тронной аппаратуре. Анализ тенденций развития средств электропитания им­пульсного типа и особенно с бес трансформаторным входом (ИВЕП с БТВ) не­уклонно растет. Они являются наиболее мощными источниками ЭМИ. Практически все современные персональные компьютеры оснащаются ИВЕП с БТВ мощностью 100-300 Вт.

5. 4. Анализ нормативно-правовой документации

Анализируя нормативно-правовую документацию в области регулирования природопользования и охраны окружающей среды применительно к выяв­ленным экологическим факторам, можно выделить следующие нормативные документы:

Закон РСФСР "О санитарно-эпидемиологическом благополучии
населения";

Санитарные правила и нормы "Электромагнитного излучения
радиочастотного диапазона" 2. 2. 4/2. 1. 8. 055-96.

Данные нормативные документы устанавливают допустимые значения ЭМИ в жилых и общественных зданиях. В соответствии с этими документами, устанавливаются следующие предельно допустимые значения напряженности электрической составляющей ЭМП (Е) в

образовательных учреждениях:

Для частот от 30 кГц до 3 МГц Е=10 В/м

Для частот от 3 МГц до 30 МГц Е=7 В/м

Для частот от 30 МГц до 300 МГц Е=2 В/м

При этом к средствам измерения ЭМП предъявляются следующие требо­вания. Для измерения в диапазоне частот 30 кГц - 300 МГц используются при­боры, предназначенные для определения среднеквадратичного значения на­пряженности электрического поля, с допустимой относительной погрешностью не более 7+030%. Для проведения измерений следует отдавать предпочтение приборам с изотропными датчиками.

5. 5. Рекомендации по ослаблению электромагнитного излучения

Для ослабления действия ЭМИ возможно применение следующих за­щитных мер. Одним из основных способов защиты от действия ЭМИ является экранирование, то есть использование электропроводящих металлических экранов, в значительной степени снижающих излучение.

Толщину экрана и ослабление, даваемое им, можно рассчитать, зная мощность и частоту излучения. В некоторых случаях могут применяться и многослойные, из разных элементов, экраны, что расширяет спектр поглощае­мых ими частот электромагнитных излучений. В основном глубина проникно­вения зависит от свойств проводящей среды (вида металла) и частоты электро­магнитной волны.

Механическая сборка экрана производится так, чтобы между его осталь­ными элементами (винтами, заклепками или специальными прокладками) обеспечивался хороший электрический контакт. Лучший вариант создание эк­рана - помещение электронного блока в наглухо заваренный металлический кожух. Однако, чаще всего требуется создание в экране отверстий для кабелей, приборов и вентиляции.

Вентиляционные отверстия закрываются решетками сотового типа или

проволочными сетками. В разрабатываемой системе применены меры по ослаблению электромагнитного излучения. В частности, системный блок пер­сонального компьютера располагается в металлическом корпусе, имеющем за­земление. При этом ИВЕП с БТВ, расположен внутри системного блока, в свою очередь, имеет собственный металлический корпус, выполняющий роль экра­на, что повышает степень ослабления ЭМИ. Действия остальных источников излучения минимальны, так как токи, протекающие по ним, и создаваемые по

-33-

ля малы (учитывая предельно допустимые значения). Не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой ПВС

В. Б. Байбурин

Образовательная среда "Геометрические преобразования/Продукционные системы"

Техническое задание

ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ КФБН. 00148-01 90 01-1-ЛУ

СОГЛАСОВАНО Разработчики:

Руководитель работы

Н. Н. Клеванский Студент. ПВС-51

О. В. Заулошнов

Студент. ПВС-51 И. В. Коротченко

Нормоконтролер С. С. Лалетин

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

УТВЕРЖДЕН КФБН. 00148-01 9001-1-ЛУ

Образовательная среда "Геометрические преобразования/Продукционные системы"

Техническое задание

КФБН. 00148-01 9001-1

Листов 14

КФБН. 00147-01 9001-1

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ 5

НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ 6

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ 7

4. 1. Требования к функциональным характеристикам 7

4. 2. Требование к надежности 12

4. 3. Условия эксплуатации 12

4. 4. Требования к составу и параметрам технических средств 12

4. 5. Требования к информационной и программной совместимости 13

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ 14

СТАДИИ И ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ 14

ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ И ПРИЕМКИ 14

1. ВВЕДЕНИЕ

Все современные концепции построения обучающих систем при их глубоком, осмысленном представлении достаточно примитивны по своей сути. Если исключить из рассмотрения безусловно красивый, но для нас в данном случае совершенно неважный интерфейс, исключить обилие выводимого оцифрованного видеоизображения, звуковые эффекты и т. п., то большинство современных обучающих систем функционируют по приблизительно одной нехитрой стратегии.

Суть ее состоит в следующем: обучаемому предоставляется достаточно широкий информационный канал, по которому он получает информацию обучающего, а скорее познавательного характера. В данном случае обучаемому уготована роль стороннего наблюдателя за происходящим, что в совокупности с обилием выдаваемой информации приводит к тому, что постепенно человек запутывается в этом информационном потоке, либо что-то пытается усвоить и часто формирует у себя неверное представление о предмете, изучаемым таким образом.

Кроме того, даже в случае успешного запоминания обучаемым переданного материала вероятность того, что он сможет использовать его в дальнейшем без посторонней помощи достаточно невелика. Дело в том, что после выдачи всей обучающей информации большинство обучающих систем в лучшем случае проводит небольшое контрольное тестирование по теоретическим вопросам или стандартным задачам, описанным же в выдаваемой информации. Таким образом, получив достаточный объем обучающей информации, пусть даже в виде прекрасно подготовленного курса, по конкретной теме, обучаемый по окончании работы с системой не имеет достаточного практического опыта для применения на практике полученных знаний и дальнейшем ему могут понадобится дополнительные практические занятия или непосредственные занятия с преподавателем - составителем учебного курса для системы дистанционного образования, что в конечном итоге сводит на нет всю ценность разрабатываемой обучающей системы и ставит под сомнение смысл ее разработки.

Для устранения указанных недостатков в разрабатываемой системе дистанционного образования должна быть заложена принципиально иная концепция, в основном направленная на формирование у обучаемых достаточно хороших практических навыков по изучаемым курсам. Этой цели должно быть подчинено большинство режимов работы создаваемой системы.

В разрабатываемую систему должна быть заложена некоторая универсальность путем определения в ней расширяемого набора примитивов: "текст", "рисунок", "трехмерная модель объекта", что позволит достаточно легко перенастраивать систему на ряд "родственных" курсов, а при

4 КФБН. 00147-01 9001-1

расширении количества примитивов расширяется список возможных дисциплин, которые могут быть заложены в систему.

Разрабатываемая система предназначается для дисциплин "Компьютерная графика" и "Системы искусственного интеллекта", а также для близких с ними дисциплин. Использование одного и того же набора примитивов для создания курсов по указанным дисциплинам приведет к тому, что при последовательном их изучении происходит плавный переход от одной дисциплины к другой. Часть указанных примитивов должна иметь режим динамической работы с ними. Интерактивная работа с примитивами более интересна обучаемому, нежели простое созерцание выдаваемой информации по его чисто человеческой природе, что положительно сказывается на повышении эффективности обучения.

5 КФБН. 00147-01 9001-1

2. ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

6

КФБН. 00147-01 9001-1

3. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ

Область применения создаваемого программного продукта дистанционное образование по специальности 220400 "Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем" для дисциплин, связанных с компьютерной графикой и искусственным интеллектом. Возможно использование для других специальностей и других форм обучения, а также всеми желающими более детально изучить отдельные вопросы машинной графики, представления и использования знаний.

Ожидаемые результаты работы создаваемой образовательной среды "Геометрические преобразования" для дисциплины "Компьютерная графика" и "Продукционные системы" для дисциплины "Системы искусственного интеллекта" - повышение эффективности восприятия информации и привитие практических навыков. Разрабатываемый программный продукт призван избавить преподавателя от рутинной работы связанной с подготовкой и прочтением лекций, тем самым предоставляя ему возможность уделить больше внимания разработке курса.

Научно-техническая ценность результатов связана с разработкой методических рекомендаций и инструкций по созданию образовательных сред для различных специальностей.

Практическая ценность связана с созданием образовательных средств для конкретных дисциплин и использование СДО в учебном процессе.

7 КФБН. 00147-01 9001-1

4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ИЗДЕЛИЮ

4. 1. Требования к функциональным характеристикам.

4. 1. 1 Программа должна работать в многооконном графическом режиме и
поддерживать работу как клавиатуры, так и манипулятора типа
"мышь".

4. 1. 2 Интерфейс пользователя должен выполнять две основные функции:
давать советы и объяснения обучаемому и управлять приобретением
знаний.

4. 1. 3 Разрабатываемая учебная программа должна включать оболочку,
подсистему управления и базу оболочки, содержащую учебный
материал по изучаемой дисциплине.

4. 1. 4 Библиотека программ должна содержать как модули, реализующие
элементарные системные функции (поддержка баз данных, диалог,
ввод/вывод данных, графика), так и модули, представляющие собой
алгоритмы предметной области дисциплины.

4. 1. 5 Разрабатываемый программный продукт должен включать механизмы
логического вывода и средства редактирования.

4. 1. 6 Ввод/вывод данных должен выполнять следующие функции:
тестирование с целью обеспечения целостности и непротиворечивости
данных, передаваемых по линии связи, выполнение запросов на
передачу данных по линии связи.

4. 1. 7 Подсистема связи должна включать в себя модули для обеспечения
диалога с обучаемым, для ввода/вывода данных и для обработки
графической и символьной информации.

4. 1. 8 Вывод текстовой информации должен осуществляться прямым
выводом с автоматическим форматированием текстового файла или
базы данных среды.

4. 1. 9 Текстовая информация может выводиться статично для небольших
объемов или динамически для больших объемов с возможностью
скроллинга и листания страниц.

4. 1. 10 Все окна вывода должны иметь возможность перемещения и
изменения размеров.

4. 1. 11 Параметры настройки интерфейса должны фиксироваться на жестком
диске и система должна обеспечивать восстановление состояния
интерфейса при последующих запусках системы.

4. 1. 12 Информация о требуемом графическом материале для иллюстрации
текста должна храниться вместе с текстовым файлом в базе данных
среды.

4. 1. 13 Оболочка среды должна обеспечивать регистрацию пользователей с
формированием модели обучаемого для тех, кто регистрируется
впервые или вызовом модели зарегистрированного пользователя.

КФБН. 00147-01 90 01-1

4. 1. 14 Разрабатываемая обучающая программа должна обеспечивать три
режима работы: описательный, обучающий и контролирующий.

4. 1. 15 В описательном режиме пользователю должна предоставляться
возможность интерактивной работы с визуализацией трехмерной
модели объекта. В правой части экрана должны располагаться кнопки
с номерами прилагаемых к курсу пояснительных рисунков.
Перемещение текста должно осуществляется путем выбора
соответствующей пиктограммы в зависимости от требуемого
направления и скорости перемещения по тексту. Пользователь должен
иметь возможность в любой момент времени выйти из данного режима
и перейти в следующий или выйти из системы полностью путем
выбора на экране соответствующих пиктограмм.

4. 1. 16 В обучающем режиме на экран должна выводится визуализация
модели объекта, выбранное пользователем задание, координаты
опорного графического примитива и всех вершин объекта.
Пользователю должен иметь возможность просмотреть
последовательность действий произвольное количество раз.

4. 1. 17 В контролирующем режиме пользователю должна предоставляться
возможность выбора уровня сложности и модели трехмерного объекта.
Выбор уровня сложности и модели объекта должен осуществляется в
соответствующем диалоговом окне путем подведения указателя мыши
с последующим нажатием левой кнопки. В этом режиме пользователю
должны выводятся табличные представления исходных координат
объекта и опорного графического элемента, последовательность
действий, формируемая по шагам самим пользователем путем выбора
необходимого элементарного преобразования из списка всех
возможных. После нажатия кнопки «Готово» система должна решить
задачу сама и сравнить полученные координаты с координатами,
полученными пользователем. По результатам сравнения должна
выставляться оценка, заносимая в модель обучаемого.

4. 1. 18 Задания должны дифференцироваться по уровням сложности:

4. 1. 18. 1. Низший уровень:

Выполнить преобразование центральной симметрии относительно
начала координат.

Выполнить преобразование осевой симметрии относительно
координатной оси X.

Выполнить преобразование осевой симметрии относительно
координатной оси V.

- Выполнить преобразование осевой симметрии относительно координатной оси 2.

- Выполнить преобразование зеркальной симметрии относительно
координатной плоскости ХОУ.

КФБН. 00147-01 9001-1

Выполнить преобразование зеркальной симметрии относительно
координатной плоскости ХО2.

Выполнить преобразование зеркальной симметрии относительно
координатной плоскости ZОУ.

Выполнить преобразование симметрии относительно
произвольной точки А(ах, ау, аz).

Выполнить преобразование переноса на вектор Т(tх, tу, tz).

Выполнить преобразование поворота вокруг координатной оси X
на угол а.

Выполнить преобразование поворота вокруг координатной оси V
на угол b.

Выполнить преобразование поворота вокруг координатной оси 2
на угол с.

Выполнить преобразование масштабирования на вектор Е(ех, еу,
еz).

1. 18. 2. Средний уровень:

Выполнить преобразование переноса вдоль произвольной прямой,
заданной двумя точками, на X единиц.

Выполнить преобразование поворота вокруг произвольной
прямой, заданной двумя точками, на а градусов.

Выполнить преобразование симметрии относительно
произвольной прямой, заданной двумя точками.

1. 18. 3. Высший уровень:

Выполнить преобразование переноса вдоль перпендикуляра к
произвольной плоскости, заданной тремя точками, на X единиц.

Выполнить преобразование переноса вдоль перпендикуляра к
произвольной плоскости, заданной точкой и прямой, на X единиц.

Выполнить преобразование симметрии относительно
произвольной

плоскости, заданной тремя точками.

Выполнить преобразование симметрии относительно
произвольной

плоскости, заданной точкой и прямой.

Выполнить преобразование переноса вдоль перпендикуляра к
произвольной плоскости, заданной двумя пересекающимися
прямыми, на X единиц.

Выполнить преобразование симметрии относительно
произвольной

- плоскости, заданной двумя пересекающимися прямыми.
подготовка инвариантного решения (объяснения, алгоритма е1с)
моделируемых ситуаций (явлений, процессов еtс) и его проверка

КФБН. 00147-019001-1

системой с подтверждением правильности или указанием на ошибки. Задания генерируются по уровням сложности, описанным в п. 1. 2.

4. 1. 20 Реализация модели пространственных объектов должна включать в
себя:

- Массив координат вершин фигуры.

— Набор топологических отношений.

- Функции для работы с объектом (функции элементарных
геометрических преобразований).

4. 1. 21 В механизме вывода должны присутствовать следующие правила для
нахождения последовательности геометрических преобразований:

— совмещение точки с началом координат;

совмещение прямой с любой из координатных осей;

совмещение плоскости с любой из координатных плоскостей;

- выполнение элементарного геометрического преобразования в
соответствии с выданным заданием, относительно
соответствующего элемента координатной системы.

4. 1. 22. Должны использоваться следующие матрицы элементарных геометрических преобразований:

вектор Т

Матрица масштабирования на вектор Е

Ех О О О

О Еу О О

О 0 Еz О

0001

Матрица поворота на угол а вокруг оси ОХ
1000
О cos(а) sin(а) О

О -sin(а) cos(а) О

0001

Матрица поворота на угол b вокруг оси ОY
cos(b) 0 -sin(b) О

sin(с) cos(с)

О

О

Матрица поворот на угол с вокруг оси О2
О О

О

О

1

-1 О О О

О -I О О

Матрица центральной симметрии
О О

О О

О

1

-1 О

О -1 О О

Матрица симметрия относительно оси ОХ
О О

О -1 О

О О

1

-I О О О

Матрица симметрия относительно оси ОY
О О

О

О

-1 О О О

о

-1 О

о

Матрица симметрия относительно оси О2
О О

Матрица зеркальной симметрия относительно плоскости ХОY
000
1 О О

Матрица зеркальной симметрия относительно плоскости YОZ -1000 0100

12

КФБН. ОО 147-01 9001-1 0010

0001

Матрица зеркальной симметрия относительно плоскости ХО2 1000 0-100 0010 0001

. 2. Требования к надежности.

Для надежного функционирования система должна обеспечивать:

контроль за соответствием вводимой информации предусмотренным
формам;

периодическое сохранение информации о текущем состоянии
пользователя на жестком диске;

восстановления процесса после отказа должно сводиться к перезапуску
системы.

4. 3. Условия эксплуатации.

Программа не должна предъявлять особых требований к конфигурации компьютера, кроме оговоренной разработчиками. При этом все системы должны функционировать в нормальном режиме.

4. 4. Требования к составу и параметрам технических средств

Требования к аппаратуре:

Процессор Pentium®-133 или выше;

16 Мb оперативной памяти;

Свободное место на жестком диске не менее 2 Мb для самой
программы с базой знаний;

VGA совместимый видеоконтроллер 512 Кb VRАМ

клавиатура (желательно русифицированная, 101 клавиша);

манипулятор "мышь" совместимый со стандартом Microsoft mouse.

Требования к программному обеспечению:

13 КФБН. ОО 147-01 9001-1

В качестве базовой операционной системы должна быть установлена
МS WINDOWS-95

Необходимо Borland Database Engine (ВDЕ).

4. 5. Требования к информационной и программной совместимости.

Программа должна быть полностью совместимой с Мicrosoft WINDOWS 95®.

14 КФБН. 00147-01 9001-1

5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Документация должна быть оформлена по стандартам "Единой системы программной документации" (ЕСПД). Должны быть разработаны следующие документы:

Руководство оператора.

Описание применения.

Руководство программиста.

Программа и методика испытаний.

Похожие работы

Дистанционные технологии в образовании

Скачать

277842

1

5

... современным компьютерам, должна стать мощным усилителем мыслительных процессов в образовании. И здесь особая роль отводится преподавателям, которые являются носителями технологии образования и которые должны творчески переосмыслить накопленный интеллектуальный багаж в соответствии с новыми технологическими возможностями. До настоящего времени в российском обществе отсутствует четкое понимание ...

Использование компьютерной техники в учебном процессе

Скачать

188099

34

8

... области психологической науки – психологии компьютеризации.  Ее предмет – порождение, функционирование и структура психологического отражения в процессе деятельности, связанной с содержанием и использованием компьютерной техники и ее программного обеспечения. Роль компьютера в учебном процессе абсолютизируется, подчас высказывается мнение, что компьютер может полностью заменить учителя, и что ...

Компьютерные технологии при изучении темы "Молекулярные перегруппировки"

Скачать

114347

2

66

... и закрепление знаний учащихся; - умение наблюдать химические явления; - развитие интеллектуальных способностей и формирование абстрактного мышления. [4] 3. Дидактические подходы при изучении темы «Молекулярные перегруппировки» Дидактика – область педагогики, разрабатывающая общую теорию образования и обучения и занимающаяся содержанием образования, закономерностями процесса обучения, ...

Матемитические основы моделирование 3d объектов

Скачать

107377

30

9

... воспринимаются даже на высоком научном уровне. Стремление упростить материал вряд ли целесообразно. Глава 3. Методические рекомендации курса «Математические основы моделирования 3D объектов» базового курса «компьютерное моделирование» для студентов педагогических ВУЗов специальности преподаватель информатики §1. Принципы построения электронного учебника Прежде чем рассмотреть ...