Разработка программного продукта для обработки данных рентгеновских спектров

Предмет исследования – проблемы обработки данных рентгеновских спектров для определения химических концентраций веществ. Цель работы – разработка программного продукта для создания качественных градуировочных моделей для определения химических концентраций веществ с помощью рентгенофлуоресцентных энергодисперсионных спектрометров.
В работе изучены возможности повышения качества создаваемых градуировочных моделей, повышения уровня автоматизации создания градуировочных моделей, разработаны и предложены меры, позволяющие использовать программный продукт для создания градуировочных моделей для спектрометра персоналом не обладающем высокой квалификацией в области спектрального анализа.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13

1. Обзор литературы ………………………………………………………………………………… 17

2. Теоретическая основа исследования и постановка задачи ……………………… 18

2.1 Градуировка спектрометра ………………………………………………………………….. 18

2.2 Теоретическая основа нейронной сети ………………………………………………… 24

2.2.1 Структура нейронной сети ……………………………………………………………. 24

2.2.2 Обучение нейронной сети …………………………………………………………….. 27

2.2.3 Регуляризация параметров нейронной сети …………………………………… 28

2. Разработка программного продукта ………………………………………………………….. 30

2.1 Решение проблемы выбора признаков…………………………………………………. 30

2.2 Решение проблемы малой выборки …………………………………………………….. 34

2.3 Выбор необходимых инструментальных средств ………………………………… 35

3. Реализация программного продукта …………………………………………………………. 36

3.1 Тестовая версия программного продукта …………………………………………….. 36

3.2 Архитектура нейронной сети ………………………………………………………………. 38

3.3. Интеграция программного продукта в программное обеспечение
спектрометра СРВ-1В ………………………………………………………………………………. 42

3.4 Реализация интегрального программного модуля. ………………………………. 48

4. Тестирование и результаты ………………………………………………………………………. 51

Заключение …………………………………………………………………………………………………. 57

5. Концепция стартап-проекта ……………………………………………………………………… 58

5.1 Проблема конечного потребителя ……………………………………………………….. 58

5.2 Способы защиты интеллектуальной собственности …………………………….. 60

5.3 Объем и емкость рынка ………………………………………………………………………. 60
5.4 Современное состояние и перспективы отрасли ………………………………….. 61

5.5 Конкурентные преимущества создаваемого продукта …………………………. 62

5.6 Целевые сегменты потребителей создаваемого продукта …………………….. 63

5.6.1 Модель B2B …………………………………………………………………………………. 63

5.6.2 Модель B2С …………………………………………………………………………………. 63

5.7 Цена программного продукта ……………………………………………………………… 64

5.8 Финансирование и продвижение программного продукта …………………… 64

5.9 Бизнес-модель проекта ……………………………………………………………………….. 65

5.9.1 Команда проекта ………………………………………………………………………….. 65

5.9.2 Первоначальные инвестиции ………………………………………………………… 66

5.9.3 Амортизация оборудования ………………………………………………………….. 68

5.9.4 Годовые затраты проекта ……………………………………………………………… 68

5.9.5 Разработка программного продукта………………………………………………. 69

5.9.6 Себестоимость разработки программного продукта………………………. 69

5.10 Оценка эффективности ……………………………………………………………………… 70

5.11 Заключение ………………………………………………………………………………………. 74

6. Социальная ответственность ……………………………………………………………………. 75

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 76

6.1.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства ……………………………………….. 76

6.1.2 Основные эргономические требования к компоновке рабочей зоны. 77

6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 80

6.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ………………. 82

6.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя (работающего) …………….. 89
6.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………….. 90

6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………….. 91

6.4.1 Анализ возможных чрезвычайных ситуаций (ЧС) …………………………. 91

6.4.2 Меры по предупреждению возникновения пожара ……………………….. 91

6.4.3 Действия в случае возникновения пожара …………………………………….. 92

6.5 Заключение ………………………………………………………………………………………… 93

Список использованных источников ……………………………………………………………. 94

Список публикаций ……………………………………………………………………………………… 97

Приложение А …………………………………………………………………………………………….. 98

Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 120

Приложение В……………………………………………………………………………………………. 132