Реляционный подход при проектировании баз данных. Реляционная алгебра. Нормальная форма. Отношения связей

Высота узла (м)

высота внешнего узла относительно какой-либо горизонтальной отметки, принятой за ноль для всех узлов. Например, уровень моря.

Напор (м)

избыточное давление во внешнем  узле. Этот параметр не вычисляется в результате выполнения гидравлического расчёта, а используется таким, каким будет установлен.

· Внутренний - нормальный узел, для него соблюдается закон Кирхгоффа, т.е. алгебраическая сумма всех входящих и исходящих потоков равна нулю.

Параметры:

Имя узла

произвольное название, необходимое для идентификации узла на схеме. Не должно повторяться.

Высота узла (м)

высота узла относительно какой-либо горизонтальной отметки, принятой за ноль для всех узлов. Например, уровень моря.

Напор (м)

избыточное давление в узле. Этот параметр вычисляется в результате выполнения гидравлического расчёта.

Минимальный напор (м)

минимальное давление в узле. Этот параметр используется в режиме "Проектирование" для узлов, являющимися входными для насосов.

· Резервуар - здесь происходит накопление жидкости и поэтому для такого узла закон Кирхгоффа соблюдается частично, т.е. алгебраическая сумма всех входящих потоков больше или равна сумме всех исходящих потоков. Подразумевается, что всегда существует какой-то регулирующий механизм, который отключит подачу жидкости   при достижении верхнего уровня резервуара, либо произойдёт перелив.

Параметры:

Имя резервуара

произвольное название, необходимое для идентификации резервуара на схеме. Не должно повторяться.

Высота резервуара (м)

высота резервуара относительно какой-либо горизонтальной отметки, принятой за ноль для всех узлов. Например, уровень моря.

Важно! В режиме автоматического проектирования системы высота резервуара вычисляется программой и в это поле будет записана найденная высота, необходимая для функционирования системы.

Уровень (м)

уровень жидкости. Этот параметр вычисляется в результате выполнения гидравлического расчёта.

Максимальный уровень (м)

максимальный уровень заполнения резервуара.

Проектное заполнение (%)

уровень жидкости в процентах от максимального, для заданного расхода. Этот параметр используется в режиме проектирования схемы.

  Соединения

· Водовод - это пассивное соединение, через которое осуществляется транспортировка жидкости. Для движения потока необходимо, чтобы на концах водовода существовала разность напоров. Разность напоров (или потеря напора) связана с потоком жидкости (или расходом) следующей зависимостью

H = R . L . Qn / K,   где

R - гидравлическое сопротивление на единицу длины для выбранного материала и диаметра водовода,

L - длина водовода,

Q - расход жидкости,

n - показатель степени, для расчёта систем водоснабжения n=1,9 (турбулентное движение).

K – коэффициент качества (0,01 – 1,0).

Параметры:

Имя соединения

произвольное название, необходимое для идентификации водовода на схеме. Не должно повторяться.

Длина соединения (м)

длина.

Материал

материал водовода. Выбирается из справочника. Справочник редактируемый. Можно удалять и добавлять новые материалы.

Диаметр соединения (мм.)

диаметр водовода. Выбирается из справочника. Перечень возможных диаметров зависит от выбранного материала. Справочник редактируемый. Можно удалять и добавлять новые типы труб.

Показатель степени

можно задавать от 1 до 2. Для водовода по умолчанию используется 1,9 (турбулентное движение). Для расчёта безнапорной канализации можно использовать 1,0 - 1,5 (ламинарное движение).

Расход (м3/с)

поток, проходящий через водовод. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта.

Направление потока

если равно 1, то поток от начального узла к конечному, если -1, то в противоположном направлении. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта. На схеме отображается стрелкой.

Скорость (м/с)

скорость потока. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта.

Следующие параметры используются для корректировки гидравлического сопротивления водовода по мере “зарастания”, старения и т.п.

Напор входной измеренный (м)

фактический напор на входе водовода. Это поле заполняется, для корректировки теоретического сопротивления водовода.

Напор выходной измеренный (м)

фактический напор на выходе водовода. Это поле заполняется, для корректировки теоретического сопротивления водовода.

Расход измеренный (м3/с)

фактический измеренный расход. Это поле заполняется, для корректировки теоретического сопротивления водовода.

Коэффициент качества (%)

это поле заполняется, для корректировки теоретического сопротивления водовода (1% – 100%). Если будут заполнены все три поля, т.е. "Напор входной измеренный", "Напор выходной измеренный" и "Расход измеренный", программа расчитает этот поправочный коэффициент автоматически. Чтобы отключить автоматическое вычисление этого коэффициента, установите "Расход измеренный" в ноль, после чего можно установить значение коэффициента вручную. Это позволяет провести калибровку водовода на каком-то одном участке и применить полученный коэффициент для других похожих участков.

Потребитель - это пассивное соединение, которое моделирует потребление жидкости. Для движения потока необходимо, чтобы на концах потребителя существовала разность напоров. При увеличении этой разности напоров расход жидкости растёт прямо пропорционально, пока разность напоров не достигнет некоторой величины - минимально необходимый напор для потребителя. После этого расход не увеличивается.  Таким образом, в этой модели потребителя  предполагается, что всегда существует некий механизм (например, запорная арматура в квартирах), с помощью которого потребитель расходует именно столько жидкости, сколько ему надо, важно, чтобы был обеспечен некоторый минимальный напор.

Параметры:

Имя потребителя

произвольное название, необходимое для идентификации потребителя на схеме. Не должно повторяться.

Расход заданный (м3/с)

заданный расход потребителя.

Минимальный напор (м)

минимальный напор, необходимый потребителю.

Расход (м3/с)

поток, приходящий к потребителю. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта.

· Слив - это пассивное соединение, через которое осуществляется слив жидкости в резервуар.

Параметры:

Имя слива

произвольное название, необходимое для идентификации слива на схеме. Не должно повторяться.

Диаметр слива (мм.)

диаметр слива.

Высота слива (м)

высота слива над дном резервуара. Должна быть больше или равна максимального уровня заполнения резервуара.

Расход (м3/с)

поток, проходящий через слив. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта.

· Фильтр - это пассивное соединение, через которое осуществляется фильтрация жидкости. Для движения потока необходимо, чтобы на концах фильтра существовала разность напоров. Разность напоров (или потеря напора) связана с потоком жидкости (или расходом) следующей зависимостью

H = R . L . Qn,   где

R - гидравлическое сопротивление на единицу толщины фильтрующего слоя для выбранного фильтрующего материала и площади фильтра,

L - толщина фильтрующего слоя,

Q - расход жидкости,

n - показатель степени, для фильтра n=1 (ламинарное движение).

Важно! Входным (верхним) и выходным (нижним) узлом должен быть резервуар!

Параметры:

Имя фильтра

произвольное название, необходимое для идентификации фильтра на схеме. Не должно повторяться.

Площадь фильтра (м2)

площадь фильтрующего слоя.

Толщина фильтра (м)

толщина фильтрующего слоя.

Коэффициент фильтрации (м/с)

имеет размерность скорости. Зависит от типа фильтрующего материала.

Заданная скорость (м/с)

скорость фильтрации, необходимая для нормальной работы фильтра.

Расход (м3/с)

поток, проходящий через фильтр. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта.

Важный параметр фильтра – высота столба жидкости над фильтрующим элементом. Этим параметром является параметр “Уровень” входного (верхнего) резервуара.

· Насос - это активное соединение, которое создаёт избыточный напор, с обратным знаком по отношению к внутренним потерям напора в самом насосе. Движение потока в нём существует даже при нулевой разности напоров на концах за счет приложенной внешней механической энергии (электродвигатель). Разность напоров (или потеря напора) связана с потоком жидкости (или расходом) следующей зависимостью

H = K . Q2 - H0 ,  где

K - коэффициент, зависящий от марки насоса,

Q - расход жидкости,

H0 - максимальный напор, создаваемый насосом на холостом ходу, зависящий от марки насоса.

Как видно из формулы, насос можно представить в виде узла с избыточным напором H0, зависящим прямо пропорционально от оборотов привода, и соединения с гидравлическим сопротивлением K. Поэтому автор ввел для моделирования насоса параметр “Коэффициент включения” M. Итоговая формула для моделирования насоса выглядит так,

H = K . Q2 - H0 . M

Параметры:

Имя насоса

произвольное название, необходимое для идентификации насоса на схеме. Н

должно повторяться.

Тип насоса

выбирается из справочника насосов.

Марка насоса

выбирается из справочника насосов.

Коэффициент включения (%)

показывает в процентах обороты вала насоса от номинальных. Этот коэффициент можно вводить, либо он вычисляется автоматически в режиме "Проектирование".

Максимальный напор (м)

это поле информационное. Оно обновляется после выбора марки насоса и коэффициента включения. Показывает максимальный напор насоса при нулевом расходе.

Подбор коэффициента включения

показывает надо ли подбирать коэффициент включения в режиме "Проектирование".

Расход (м3/с)

поток, проходящий через насос. Это поле заполняется после выполнения гидравлического расчёта.

   Дополнительные элементы типа "арматура"

При создании модели (схемы) сети или сооружения на соединения типа "водовод" могут быть добавлены дополнительные элементы типа "арматура".

В настоящее время реализованы:

· Задвижка - модель реальной задвижки. По отношению к водоводу является дополнительным элементом, который добавляет местные потери напора к потерям водовода в зависимости от степени открытия.

Параметры:

Имя задвижки

произвольное название, необходимое для идентификации задвижки на схеме. Не должно повторяться.

Материал

материал задвижки. Выбирается из справочника.

Диаметр задвижки (мм.)

диаметр задвижки. Выбирается из справочника. Перечень возможныхдиаметров зависит от выбранного материала.

Степень открытия (%)

степень открытия – это отношение h/D.

· Клапан - модель идеального клапана. По отношению к водоводу является дополнительным элементом, который добавляет местные потери напора к потерям водовода в зависимости от направления потока, т.е. в одну сторону потери минимальны, а в другую максимальны. Может быть “прямой” и “обратный”.

Параметры:

Имя клапана

произвольное название, необходимое для идентификации клапана на схеме. Не должно повторяться.

· Поворот - модель реального поворота. По отношению к водоводу является дополнительным элементом, который добавляет местные потери напора к потерям водовода в зависимости от радиуса и угла поворота. В графическом редакторе программы выглядит как узел (отличается цветом), который соединяет два водовода, но на самом деле это один и тот же водовод.

Параметры:

Имя поворота

произвольное название, необходимое для идентификации поворота на схеме. Не должно повторяться.

Материал

материал поворота. Выбирается из справочника.

Диаметр поворота (мм)

диаметр водовода. Выбирается из справочника. Перечень возможных диаметров зависит от выбранного материала.

Радиус поворота (мм.)

радиус поворота.

Угол поворота (°)

угол поворота в градусах. (0 - 180)

Вопрос №2

Реляционный  подход  при проектировании баз данных. Реляционная алгебра. Нормальная форма.  Отношения связей.

Развитие реляционных баз данных началось в конце 1960-х гг., когда появились первые работы, в которых обсуждались возможности использования привычных для специалиста способов формализованного представления данных в виде таблиц. Некоторые специалисты такой способ представления информации называли таблицами решений, другие — табличными алгоритмами. Теоретики реляционных баз данных табличный способ представления информации называли даталогическими моделями.

Основоположником теории реляционных баз данных считается сотрудник фирмы IBM доктор Э. Ф. Кодд, опубликовавший 6 июня 1970 г. статью «Реляционная модель данных для больших коллективных банков данных. В этой статье впервые и был использован термин «реляционная модель данных», что и положило начало реляционным базам данных.

Теория реляционных баз данных, разработанная в 1970-х гг. в США доктором Э. Ф. Коддом, опиралась на математический аппарат теории множеств. Он доказал, что любой набор данных можно представить в виде двумерных таблиц особого вида, известных в математике как отношения. От английского слова «relation» («отношение») и произошло название «реляционная модель данных». В настоящее время теоретическую основу проектирования баз данных (БД) составляет математический аппарат реляционной алгебры.

Таким образом, реляционная БД представляет собой информацию (данные) об объектах, представленную в виде двумерных массивов — таблиц, объединенных определенными связями. База данных может состоять и из одной таблицы.

Таблица базы данных — двумерный массив, содержащий информацию об одном классе объектов. В теории реляционной алгебры двумерный массив (таблицу) называют отношением.

Таблица состоит из следующих элементов: поле, ячейка, запись.

Поле содержит значения одного из признаков, характеризующих объекты БД. Число полей в таблице соответствует числу признаков, характеризующих объекты БД.

Поля (столбцы)

Ячейка содержит конкретное значение соответствующего поля (признака одного объекта).