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How to cite this paperAn. 4. Enc. Energ. Meio Rural 2002
Sistema de banco de dados dinâmico
Vinicius Duarte LimaI;José Humberto Araújo MonteiroII; Brígida Ramati Pereira da RochaII; Ivete Teixeira da SilvaIII; Isa Maria Oliveira da SilvaIV
IBolsista de Iniciação Científica do Departamento de Engenharia Elétrica e da Computação UFPA
IIDepartamento de Engenharia Elétrica e da Computação, Universidade Federal do Pará. CEP 66.075-110 Belém-PA tel: (091) 211-2072 fax: (091) 211-1634
IIIPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica - Mestranda UFPA. CEP 66.075-110 Belém-PA tel: (091) 211-2072 fax: (091) 211-1634
IVPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e da Computação - Doutoranda UFPA. CEP 66.075-110 Belém-PA tel: (091) 211-2072 fax: (091) 211-1634
RESUMO
Este trabalho descreve o desenvolvimento de um Sistema de Bancos de Dados Dinâmico realizado como parte das atividades do projeto ENERBIO/UFPA e que consiste de um sistema de gerenciamento de informações informatizado elaborado em três etapas. Na primeira houve a construção de um programa de computador, em linguagem Delphi, que consiste de uma fonte de pesquisas por referências bibliográficas e de um dicionário dinâmico, que também está disponível como produto à parte, e ambos alimentados dinamicamente em rede apenas por usuários autorizados através de senha. Na etapa seguinte realizou-se a ampliação do sistema computacional para receber um modelamento de outros dados técnicos, tais como dados quantitativos e qualitativos da biomassa da região e de tecnologias para geração de energia através destes materiais. Além disso, iniciou-se a fase de teste do programa em rede interna. Com o sucesso dos testes, inicia-se fase final da estruturação do sistema que foi baseada na criação de uma página dentro do local destinado ao ENERBIO na Internet que disponibiliza a versão final do programa.
Palavras chaves: Banco de dados; Biomassa; Difusão de informações
ABSTRACT
The development of reseach in power generation sector through biomass residues into Amazon introducing these systems at rural areas has an obstacle: the unknowledge of thermophysical features of more abundant materials at the tropical enviroment. Thus, the knowledge production into region needs easy and fast diffusion among researches from Amazon, with the objective to broaden knowledge and increasing the use biomass from the region to power generation.
So that this diffusion becomes possible, was developed in the project ENERBIO/UFPa a computerized information management system work out in three stages. In the first, there was a computer program built, in Delphi language, that conssit in a source to researh through bibliographical references and a dynamically dictionary supply on network only for users allowed through to password. To the following stage realized an broaden of computacional system to receive a modelling of another technical dates, such quantitative and qualitative dates from region biomass and tecnology to power generation from this raw material. Moreover, it was initiated the phase of test in program in an internal network. With a success in tests, the last phase of estruturation os system is initiated that was based on a creation of a page inside the place destined to the ENERBIO on the internet that available the final version of program.
INTRODUÇÃO
O desenvolvimento de pesquisas na área de geração de energia a partir de resíduos de biomassa na Amazônia, e a própria implantação desses sistemas em áreas rurais, tem como um dos fatores limitantes o desconhecimento das propriedades termofísicas dos materiais mais abundantes no meio tropical. Dessa forma, a produção de conhecimento na região precisa de difusão fácil e rápida entre os pesquisadores da região, de forma a multiplicar o conhecimento e com isso potencializar o uso da biomassa regional para a produção de energia.
Portanto a produção de conhecimento nesse sentido precisa de difusão fácil e rápida entre os pesquisadores da região, de forma a multiplicar o conhecimento e com isso potencializar o uso da biomassa regional para a produção de energia. Daí a necessidade de um sistema de informações que viabilize este processo.
Para alcançar este objetivo, idealiza-se a construção de um sistema gerenciador de banco de dados que utiliza os princípios de linguagem orientada a objeto, visando, além da já mencionada dinamização da troca de conhecimento, um relacionamento mais simplificado e objetivo com o usuário.
Os fundamentos da programação orientada a objetos residem na idéia da abstração. Em suma, uma linguagem orientada a objeto possui três grandes características que a permitem ser uma ótima ferramenta ao lidar com problemas maiores em projetos mais complexos: implementa abstração de dados de um modo claro e objetivo, usando o conceito de classe, que pode ser definida como a descrição abstrata de um grupo de objetos, cada um deles com um estado específico, mas todos capazes de executar as mesmas operações; tenta tornar cada parte do programa um componente simples, reutilizável e flexível; e, torna o código facilmente modificável sem alterações reais, físicas, no código anterior [1].
Essas características dão às linguagens orientadas a objetos capacidade de tornar a interação com o usuário mais simples através da geração de uma interface mais "amigável".
O que se descreve no presente artigo é a elaboração e a construção do sistema computacional que tem como objetivo realizar o ideal citado acima. O desenvolvimento deste sistema está em curso e em seus estágios finais, mas já apresenta as suas principais funções, aquelas às quais está destinado.
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
APLICATIVO PRELIMINAR
1. Levantamento de Dados
Foi realizado um processo de obtenção de dados sobre fontes alternativas de energia, dando ênfase à geração através de resíduos de biomassa, que resultou na idealização de um modelo de armazenamento de informações que consistia de um conjunto de bancos de dados. Nesse ponto se adota o conceito de que banco de dados é um sistema cujo objetivo global é registrar e manter informações [2]. Embora este conceito pareça estático, ele não limita a intenção de fazer deste projeto um instrumento de gerenciamento dinâmico de informações.
Os bancos de dados foram baseados nas seguintes entidades: referências bibliográficas; pesquisas sobre resíduos de biomassa com fins energéticos; tecnologias para geração de energia através de biomassa; e, cadastro de usuários.
Nesta primeira etapa, por simplicidade, optamos por iniciar o desenvolvimento do programa com apenas um dos bancos de dados, o de referências bibliográficas, que, tendo sido o primeiro a ser desenvolvido e sendo sua implementação necessária naquele momento, permitiu elaborar a estrutura do aplicativo com menos dificuldade e ao mesmo tempo, fornecer um mini aplicativo de consulta com uma certa rapidez para o projeto ENERBIO, respondendo a uma necessidade pré-existente.
Nestas circunstâncias foram levantados os dados e os tipos de dados que se necessitava armazenar. Deste modo, a estrutura desse banco de dados ficou baseada nas seguintes entidades: livros, periódicos, teses, anais de congressos e artigos.
O levantamento foi realizado por integrantes do projeto ENERBIO, dentre os quais alunos de iniciação científica e de mestrado da Universidade Federal do Pará, baseando-se nas mesmas necessidades acima citadas e de acordo com as entidades já referidas. O cadastro de informações nos quais foram baseados os campos das tabelas, em sua maioria foram baseados nas normas da ABNT, segundo a NBR 6023. Os demais campos foram campos foram escolhidos com base em itens que eram requeridos pelo projeto do programa de computador.
2. Estruturação do Banco de Dados
A partir das informações obtidas na etapa anterior, iniciou-se o planejamento e a estruturação do sistema de armazenamento de dados relacionando as informações coletadas pelo projeto ENERBIO.
Inicialmente, este projeto de bancos de dados teve como base o gerenciamento de referências bibliográficas, obtidas pelas pesquisas já realizadas e que ainda viessem a se realizar, ou seja, seria atualizado dinamicamente e pelo próprio usuário. Esta característica deve ser destacada, pois, ao mesmo tempo em que torna o sistema uma aplicação de interligação de informações, dando corpo à própria motivação da construção do aplicativo, representa também uma dificuldade, não só à estruturação do banco de dados, mas também à própria geração do programa de computador no sentido de dar a devida proteção aos dados e simplificar a transferência de dados via rede. Daí a necessidade de, em princípio, fazer uso de uma estrutura simples no banco de dados, basicamente formada por tabelas independentes, sem interligação entre si, ou seja, sem a utilização de integridade referencial - mesmo porque a simplicidade de objetivo desta aplicação em sua fase inicial não o permitia.
3. Desenvolvimento do aplicativo
Finalizada a fase de planejamento, foi iniciada a construção do programa de computador propriamente dito em sua versão preliminar. A linguagem de programação utilizada para este fim foi o Object Pascal, através do Borland Delphi 4.0. Este programa foi escolhido devido à sua flexibilidade e segurança no tratamento de dados, incluindo trocas via rede de computadores. O Borland Database Engine (BDE) foi utilizado como acesso à fonte de dados construída em Paradox 7.0. O BDE foi escolhido por ser o gerador padrão do Delphi.
O computador utilizado para o desenvolvimento do software possui as seguintes especificações: Processador AMD Duron 750 MHz, 64MB de Memória RAM, Monitor SVGA com Placa de Vídeo com 8MB de Memória RAM, HD de 20 GB e kit multimídia. O sistema operacional instalado foi o Microsoft Windows 98.
A priori o programa seguiu, em relação ao banco de dados e à forma como o programa o acessa, a estrutura mostrada na figura 1. As caixas limitadas por linha dupla representam tabelas e as limitadas por linhas simples simbolizam as unidades de acesso (representadas no esquema por seus respectivos nomes no aplicativo) que o programa usa, representadas em geral por "janelas".
O Glossário, cuja referência pode ser também observada na Figura 1, diz respeito a uma ferramenta semelhante a um dicionário eletrônico, porém com algumas diferenças. Basicamente, ela funciona como outras ferramentas de tradução já existentes, tendo determinado banco de palavras e expressões na memória, em especial, termos técnicos da área de geração de energia e de pesquisas com biomassa. Mas, diferente dos demais, permite a inclusão de novos vocábulos e expressões, adaptando-se às necessidades do usuário, que poderá usá-lo em separado do programa principal e inclusive instalá-lo à parte. Este acessório está incluso no projeto e no programa, mas é completamente independente a nível operacional.
Tanto o programa principal como o glossário são, nesta primeira fase, alimentados dinamicamente em rede interna, utilizando-se das características cliente/servidor da linguagem de programação, apenas para que se pudesse observar o funcionamento do aplicativo em rede.
Não utilizamos o mesmo computador para realizar este primeiro teste, que foi realizado em outras duas máquinas: a primeira possuindo um processador Pentium Pro 200 MHz - Intel, 128MB de memória RAM, Monitor SVGA com Placa de Vídeo com 1MB de memória RAM, HD de 2,1 GB, kit multimídia e Windows NT Server 4.0 instalado; e, a segunda com um Processador Pentium 2 233 MHz - Intel, 128MB de memória RAM, Monitor SVGA com Placa de Vídeo com 4MB de memória RAM, HD de 6GB, kit multimídia e Windows 98 instalado.
O sistema foi desenvolvido de modo que o acesso ao cadastro de informações fosse limitado, tendo permissão apenas usuários autorizados através de senha. Entretanto, isto não se constitui em uma fase de testes, pois ainda não havia elementos para uma versão para teste de campo do aplicativo. Como já mencionado, o objetivo era apenas a observação do comportamento do aplicativo em rede. Feito isto, retorna-se ao desenvolvimento local, sem a utilização do recurso cliente/servidor.
AMPLIAÇÃO DO BANCO DE DADOS E DO SISTEMA COMPUTACIONAL E SEGUNDA FASE DE TESTES
1. Modelamento de dados
Até este ponto, o banco de dados era constituído apenas por tabelas simples e dizia respeito somente às referências de literatura técnico-científica. A utilização deste enfoque simplista, como já mencionado, tinha como objetivo servir como estrutura inicial para o desenvolvimento do aplicativo computacional, gerar o primeiro dos quatro bancos de dados a serem implementados e ainda disponibilizar um mini aplicativo de consulta para auxiliar os integrantes do ENERBIO em pesquisas bibliográficas.
Com o término desta fase, realizou-se a ampliação do sistema computacional para receber o modelamento de dados completo, que segue a estrutura mostrada na Figura 2, onde são exibidas dentro dos bancos de dados as tabelas mais representativas.
No modelamento deve ser ressaltado que o relacionamento do banco de usuários com os demais bancos exerce uma função de identificador dos dados, indicando o responsável pela inclusão da informação em questão. Como já mencionado, o acesso à edição de dados no sistema é restrito aos usuários cadastrados. O relacionamento é realizado através do uso da chave primária da tabela "usuários" como chave estrangeira nas demais tabelas, que é uma estrutura conhecida como um para muitos.
O banco de informações tecnológicas refere-se ao armazenamento de informações sobre equipamentos e máquinas utilizados na geração de energia através de resíduos de biomassa.
As informações de biomassa a que se refere o outro banco de dados, registra as especificações de espécies - lembrar que o termo biomassa refere-se tanto a animais como a vegetais - cujos resíduos são utilizados em geração de energia e apresenta dados de localização, quantitativos e informações qualitativas como poder calorífico e composição química. Além disso, cadastra as fontes que geraram os dados, identificando os responsáveis pela pesquisa e a instituição onde foi realizada.
2. Ampliação do Aplicativo
Partindo do modelamento final, segue a adaptação do programa para recebê-lo e processá-lo.
Com o intuito de otimizar a memória utilizada pelo programa, tanto no que diz respeito ao espaço físico ocupado pelo programa quando pela sue acesso à memória volátil (RAM), passou-se a adotar como Sistema Gerenciador de Bancos de Dados (SGBD) o Borland Interbase 6 no lugar do Borland Database Engine (BDE). Esta substituição se deve a necessidade de instalar o BDE em todo o computador em que o aplicativo estivesse rodando, pois o mesmo não seria capaz de acessar as tabelas sem a presença do BDE. O espaço requerido por este SGBD era considerável se for considerado o espaço em disco requerido pelo próprio programa principal. Na verdade este aplicativo nem mesmo poderia ser executado sem a presença do BDE. A princípio isto não foi considerado problema pois ainda não eram realizadas operações em rede, mas desde o teste, citado na primeira fase, que se havia notado a necessidade de um programa que exige menos do computador para agilizar a troca de dados.
As operações em rede, especialmente as que se planejava para Internet, motivaram a implementação do modelamento de dados em um SGBD baseado na arquitetura cliente/servidor, devido à segurança e a alta performance desta tecnologia. O Interbase, da Borland (utlizamos a versão update 6.5), é um programa gratuito, de código aberto, disponível na internet e que possui a robustez característica da tecnologia citada [3]. Além disso sua enorme compatibilidade com o Borland Delphi 6, motivou a migração da versão 4.0 desta linguagem, a qual havia sido utilizada até aqui, para esta nova versão. A mudança acima referida não interferiu no funcionamento do software implementado nos momentos anteriores, devido ao conceito de compatibilidade retroativa.
A utilização do Delphi 6, também foi motivada pela característica desta versão de desenvolver programação orientada para Internet, possuindo diversos componentes e funções voltados para este fim.
Uma vez estabelecidos os softwares de desenvolvimento esta etapa consistiu na implementação do modelo de dados em linguagem de computação através do Interbase e na expansão das unidades de programação para a construção de novos módulos de interface dentro do programa de computador. O modelo de interface segue o padrão desenvolvido para o banco de referências bibliográficas.
É também desenvolvida a inclusão de opções adicionais como impressão rápida, legendas e tópicos de ajuda. O intuito é tornar o ambiente mais simples e auto-explicativo, entretanto não há, ainda, a preocupação com a aparência final do programa. Melhora-se sua interface apenas para a realização dos testes de campo.
3. Fase de Testes
O objetivo desta fase é verificar o funcionamento do programa, abrangendo todas as suas operações, e a validade do modelo de banco de dados, de modo a identificar possíveis erros e anotar sugestões de melhoramento. Além disso, deseja-se coletar opiniões e idéias sobre como os usuários desejariam a interface do programa.
Estes testes, para serem efetivos, devem ser realizados com um número razoavelmente grande de pessoas e de modo que as informações levem um tempo suficientemente curto para ser coletadas.
Com o intuito de realizar estas metas, optou-se por realizar esta tarefa em rede local (Intranet). Como pode ser observado na Figura 3 a estrutura de realimentação de dados é centralizada no programa servidor. Desta forma, além de permitir que um número relativamente grande de usuários participe do teste com informações atualizadas, também permite alimentação de dados do programa principal, pois os dados a serem cadastrados, embora ainda em fase de teste, já são válidos e farão parte do conjunto inicial de informações disponíveis do software final. Esta fase ainda está em andamento, dados ainda estão sendo coletados e a definição da interface final do programa dependerá do nível de satisfação do usuário final.
A implementação do sistema, ora apresentado, ainda está em andamento e, a seguir, o presente artigo passará a demonstrar a fase final do projeto a ser concluído.
FINALIZAÇÃO DO SISTEMA
1. Modelo de Interação do Sistema com a Internet
Nas etapas anteriores foi construído um aplicativo capaz de armazenar e efetuar diversas operações sobre informações técnico-científicas concernentes a geração de energia através de biomassa. Entretanto, o objetivo deste sistema é difundir de modo rápido e simples estes conhecimentos armazenados, enquanto que o programa de computador desenvolvido até aqui trabalho de modo fixo, em um único computador, ou em Intranet.
A meta desta fase é apresentar o modelo completo de funcionamento do Sistema de Banco de Dados Dinâmico, mostrando sua interação com a rede externa (Internet) e o modo como devem ocorrer as transações de dados.
Um modelo de fluxo de dados do Sistema pode ser visualizado na Figura 4, onde o sentido do fluxo de informações é dado pela direção das setas. Observe que ocorre uma espécie de ciclo de dados, onde a cada período a quantidade de informações aumenta e é armazenada no banco de dados servidor que repassa as informações para os usuários clientes.
Além disso, pode-se notar também a presença de uma caixa chamada filtro que faz intermédio os formulários de cadastro e o banco de dados do servidor. O Filtro é uma ferramenta de fundamental importância para a verificação dos dados enviados pelos usuários.
Basicamente, o Filtro é um programa que possui as mesmas tabelas do Programa Servidor e é ele que recebe os novos dados. Ele possui uma interface que permite a visualização destes dados inseridos. O programa verificará os registros repetidos ou iguais aos já cadastrados e os excluirá permitindo a passagem dos demais. Haverá a supervisão de uma pessoa responsável pela verificação dos dados e envio destes para o programa servidor. O filtro pode ser visto como uma extensão do aplicativo servidor, cujo objetivo é garantir a integridade e confiabilidade dos dados recebidos.
2. Construção do Site do Projeto ENERBIO
O site na Internet é uma peça fundamental na comunicação do programa servidor com os seus clientes, pois a página realiza a função de cadastramento de novos usuários, e a estes, uma vez autorizados e possuidores de sua senha de acesso - obtida no momento do cadastro, podem fazer a inserção de novos registros no sistema servidor de dados.
Além disso, o site também será o local onde será disponibilizada a versão completa do programa e será feita a atualização de dados para aqueles que já possuem o sistema, como mostrado na figura 4. Também exibirá alguns dados importantes a partir do banco de dados principal para consulta geral. Funciona então como intermediador do fluxo de dados.
Embora, de grande importância no projeto apresentado neste artigo, é preciso ressaltar que o site é fundamentalmente pertencente ao projeto ENERBIO e, como tal, possui assuntos ligados ao projeto como editais, equipe técnica e outras informações peculiares ao projeto.
As páginas em questão já estão sendo desenvolvidas, e para tal fim, utiliza-se as seguintes ferramentas: o Macromedia Dreamweaver 4, um programa de desenvolvimento de páginas de internet, editor de HTML (Hyper Text Markup Language, linguagem de marcação de hipertexto, comumente utilizado como linguagem de desenvolvimento de páginas na Internet) e que também permite a utilização de componentes do formato ".swf", formato de arquivo de animação do aplicativo Macromedia Flash, por possuir completa interação com este último. Embora o Flash seja uma poderosa ferramenta na criação de animações, nossa intenção é meramente criar alguns componentes, tais como botões e menus, para reduzir o tempo necessário para visualizar as páginas por inteiro mas sem perder uma certa sofisticação na interface gráfica.
3. Versão Final do Sistema
O programa em si consiste no que foi desenvolvido na segunda fase de desenvolvimento, ou seja, aquilo que foi desenvolvido é o núcleo da estrutura. Basicamente as alterações e inclusões realizadas nesta última etapa dizem respeito a adaptação do software a interação com a Internet e a preocupação com aparência definitiva do aplicativo.
Em relação a programação voltada para Internet, é preciso considerar que os módulos cliente e servidor descritos no modelo possuem na verdade o mesmo núcleo acima descrito e, na verdade, são idênticos visualmente. O que os diferencia é o modo como se portam diante do fluxo de dados. A aplicação cliente não interage com outros clientes, sua ligação é unicamente com o servidor. Enquanto que o servidor envia e recebe dados de todos os clientes, além de ser o único a possuir a ferramenta Filtro.
Quanto a Interface final, os resultados obtidos das sugestões daqueles que vem participando dos testes mostram que um visual baseado em ambiente Flash é o mais aceito, e mesmo, mais adequado, no sentido de obter um melhor relacionamento com um usuário, embora a expectativa inicial fosse a de que uma aparência padronizada com o Windows obteria melhores resultados, por ser um ambiente conhecido. O que se observa é que quando se escapa deste padrão, mantendo-se apenas as características principais da plataforma, e se utiliza de elementos visuais mais arrojados, obtêm-se um destaque maior dos componentes dispostos na tela e uma menor apreensão do usuário ao lidar com o aplicativo. Adicione-se a isso o fato do ambiente desenvolvido pelo Flash ser normalmente relacionado com a Internet.
Então, para efetivar este intuito, utilizaremos o Macromedia Flash 5 (em detrimento de sua nova versão, o MX, por exigir menos dos recursos do computador) em conjunto com o ambiente de programação do Borland Delphi 6.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O programa disponibilizado na primeira fase, uma ferramenta que catalogava e processava referências bibliográficas, foi instalado em um computador - diferente daquele onde ocorreu o desenvolvimento do mesmo - onde foi continuamente utilizado durante o decorrer da elaboração e construção do projeto. Nesta primeira etapa já se disponibilizava, juntamente com o programa, uma primeira versão do Glossário Técnico, para o qual tivemos a oportunidade de aumentar a quantidade de verbetes registrados. Tanto o programa principal como o Glossário funcionaram satisfatoriamente, com ressalva apenas para a aparência do programa, que assim como não dificultava a utilização do programa, não agradava aos usuários. Nenhum erro de sistema foi detectado. Como esperado - considerando a quantidade razoável de registros - dentre as operações disponíveis a de consulta foi a mais utilizada e, de fato, se mostrou bastante eficiente.
Com a finalização do programa, substituímos o programa citado no parágrafo anterior, mas aproveitamos seu banco de dados. Os resultados obtidos neste momento continuam a ser satisfatórios e em poucos momentos foram detectados erros, os quais ocorreram principalmente na transferência de dados. De todo modo, foram ocorrência de rápida resolução e até então nenhum outro erro foi detectado.
Apesar disso, sentiu-se a necessidade de efetuar testes em rede externa (Internet) para que se pudesse ter uma visão mais precisa do que se deseja realmente observar do sistema. E esse é o próximo passo a ser realizado dentro da fase de testes.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq e à SECTAM pelo suporte financeiro ao projeto e às pesquisas realizadas.
Vinicius Duarte Lima é bolsista de iniciação científica e realizou este trabalho dentro do plano de trabalho a que a bolsa se refere.
A Simone Aviz, Leonardo Rodrigues, Bruno Reis e Ivete Texeira pela participação no levantamento de dados e dos testes do aplicativo e pelo apoio.
REFERÊNCIAS
[1] CANTÙ, M.; Dominando o Delphi 3; Makron Books; São Paulo; 1998.
[2] DATE, C.J.; Introdução à Sistemas de Banco de Dados.; Editora Campus: Rio de Janeiro;1986
[3] WESTERICH, T.; Criando uma aplicação Cliente/Servidor usando Interbase 6 - Coleção Delphi 6; Editora Relativa; Santa Cantarina; 2001.