Для представления системы в процессе проектирования и разработки ее необходимо промоделировать. Рассмотрим схему системы мониторинга пульса. Она предназначена для отражения общей структуры системы, то есть ее основных блоков, узлов, частей и главных связей между ними.

Схема системы представлена на Рисунке 1.

Рисунок 1 – структура системы мониторинга пульса

На сегодняшний день наиболее предпочтительным языком моделирования является UML, поскольку он позволяет четко проанализировать структуру системы и её работу [4-6]. Визуальное моделирование в UML можно представить, как некоторый процесс поуровневого спуска от наиболее обшей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме диаграммы вариантов использования (Use Case diagram), которая описывает функциональное назначение системы, а также, что система будет делать в процессе своего функционирования [6-8].

Диаграмма вариантов использования представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – диаграмма вариантов использования

В рамках разрабатываемой модели выделяются следующие актеры:

-     Пользователь – человек, у которого измеряются показатели пульса;

-     ИК-датчик – устройство, которое фиксирует изменение насыщения капилляров кровью;

-     Аналого-цифровой преобразователь служит для оцифровки входного сигнала;

-      Усилитель служит для усиления входного сигнала;

-     Дисплей служит для отображения показателей пульса;

-     Микроконтроллер служит для обработки информации с датчика.

Рассмотрим прецеденты системы подробнее:

-     Измерение показателей пульса – в этой функции участвуют два актера «Пользователь» и «ИК-датчик». Человек одевает устройство и включает его, далее идет измерение показателей пульса способом фиксации степени измерения насыщения кровью синфазно с работой сердца.

-     Отображение показателей – в этой функции участвуют два актера «Пользователь» и «Дисплей». За счет дисплея пользователь может увидеть свои показатели пульса и услышать предупреждение о повышенном пульсе в виде звукового сигнала.

-     Анализ входных данных и фильтрацию осуществляет актер «Микроконтроллер». В анализ входных данных входят такие функции, как подсчет сердечных сокращений и запись полученных результатов в базу данных. Фильтрация входного сигнала осуществляется обработкой фильтром низких частот.

Диаграмма состояний представляет динамическое поведение сущностей, на основе спецификации их реакции на восприятие некоторых конкретных событий. Главное назначение данной диаграммы, это описать возможные последовательности состояний и переходов, которые в совокупности характеризуют поведение моделируемой системы в течение всего ее жизненного цикла. Каждый объект системы, обладающий определенным поведением, может находиться в определенных состояниях, переходить из состояния в состояние, совершая определенные действия в процессе реализации сценария поведения объекта [7,8].

Рисунок 3 – диаграмма состояний объекта «ИК-сигнал»

Разработанная диаграмма позволяет отследить изменения объекта «ИК-сигнал» в процессе его жизненного цикла.

Из начального состояния следует переход в первое состояние «Фиксация отраженного ИК-излучения». Далее получаем периодический физиологический сигнал. Следующим этапом является преобразование сигнала от ИК-датчика. В данном состоянии сигнал преобразовывается с помощью АЦП. Далее идут состояния «Усиление сигнала» и «Фильтрация сигнала». В этих состояниях происходит усиление сигнала последующая его очистка от шумов. В      состоянии «Расчет частоты пульса» подсчитывается количество сердечных сокращений. В состоянии «Сохранение результатов в БД» полученные результаты сохраняются в базу данных [9,10].

Далее рассмотрим диаграмму деятельности, представленную на рисунке 4 (activity diagram).

Рисунок 4 – диаграмма активности

Из начального положения происходит переход в первый блок «Формирование ИК-сигнала». Если ИК-излучение не зафиксировано, то процесс начинается заново. Если датчик начал излучать ИК-излучение, то начинается этап фиксации отраженного ИК-излучения. Следующим этапом идет отправка полученных значений в блок микроконтроллерного модуля. Сигнал от ИК-датчика преобразовывается и усиливается для последующей фильтрации и аналого-цифрового преобразования. Микроконтроллер производит расчет частоты пульса, сравнивает его с эталоном, и отправляет на дисплей. Если число сердечных сокращений превышает норму, то на дисплее отображается предупреждение о повышенном пульсе. Полученный результат записывается в базу данных [9-12].

Таким образом, были разработаны следующие информационно-структурные модели: структурная схема системы мониторинга пульса; диаграмма вариантов использования, представляющая собой наиболее общую концептуальную модель информационной системы и являющаяся исходной для физической реализации системы при дальнейшей детализации ее структуры; диаграмма состояний, описывающая возможные последовательности состояний и переходов, которые в совокупности характеризуют поведение данных в системе; диаграмма деятельности, отображающая последовательность, ветвление и синхронизацию процессов в системе.