（机械工程专业论文）基于cs架构的停车场管理系统设计与开发.pdf

c ：21 7 * j ， 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： ；瓠盘日期：垄坦幸皇旦 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：；驭垒导师签名：窖：圣同期：印 、j 摘要 摘要 随着社会经济的发展和生活水平的提高，私家车的数量急剧增加，停车难的 问题便同益突出。针对传统停车场效率低、劳动强度高、资金漏洞大等不足，本 文设计完成了一套基于c s 架构的停车场管理系统。 本文论述了一种以非接触式i c 卡为管理介质的停车场管理系统的设计与实 现。本着先进性、实用性、安全性等系统设计原则，对系统总体进行了网络拓扑 结构设计，并对各种管理介质进行了性能分析，最终选择了具备可靠性高、使用 寿命长、操作方便等特点的非接触式i c 卡作为本系统的管理介质，同时详细阐 述了固定用户和临时用户的工作流程。本文利用v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 5 中提供 的s e r i a l p o r t 类实现了客户端p c 机与单片机的串行通信，其特点是开发周期短 和可靠性强。此外，为防止车辆被盗现象的发生，系统具有先进的视频监控和图 像对比功能，具体采用了1 0 m o o n s 系列s d k 2 0 0 0 型视频捕捉卡实现停车场进出 口的视频监控和图像抓拍功能。 本系统的主要开发任务包括前端应用程序的开发和后台数据库的设计与建 立两个方面。前端应用程序采用v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 作为开发平台，开发语言采 用了具有易学易用、交互性强等优点的v i s u a ls t u d i ov b n e t 。系统的设计模式 为客户端服务器( c s ) 模式，c s 两层结构在技术上非常成熟，具有强大的数据 操作和事务处理能力。后台数据库选用了大型关系数据库s q ls e r v e r2 0 0 0 ，并 使用a d o n e t 进行s q ls e r v e r 数据库的访问。由于数据库设计的好坏直接影响 系统性能的优劣，所以在数据库设计时，注意对数据库性能的优化。本文对停车 场管理系统进行需求分析及其功能模块划分，并对各个模块进行设计与开发。系 统实现了操作员管理、权限管理、卡片管理、出入监控、费率设置、记录查询和 报表打印等多项功能。最后分别从数据库的安全机制和业务功能界面的安全机制 两方面讨论了系统的安全机制问题。 关键词停车场；串行通信；视频采集；收费系统 北京下业人学丁学顺l 学位论文 a b s t r a c t a ss o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n di m p r o v e m e n ti nl i v i n gs t a n d a r d s t h e n u m b e ro fp r i v a t ec a r sh a si n c r e a s e ds h a r p l ya n dt h eq u e s t i o no np a r k i n gb e c o m e m o r ea n dm o r ep r o m i n e n t t h i sp a p e rm e e t st r a d i t i o n a lp a r k i n gp r o b l e ma b o u tl o w e f f i c i e n c y , h i g hs t r e n g t ha n db i gm o n e yl o o p h o l eb yd e s i g n i n gap a r k i n gm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do nc ss t r u c t u r e t h i sp a p e rp r e s e n t sd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f p a r k i n gm a n a g e m e n ts y s t e m s t h a tn o n c o n t a c ti cc a r di sam e d i u m w i t ha d v a n c e d u t i l i t ya n ds e c u r i t y i i , t s s e l e c t e dt h a tn o n - c o n t a c ti cc a r dw h i c hi s h i g hr e l i a b i l i t y , l o n gl i f ea n de a s y o p e r a t i o ni sr e g a r d e da sam e d i u mb ya n a l y z i n gs y s t e mn e t w o r kt o p o l o g ya n d m e d i u mp e r f o r m a n c e a tt h es a m et i m e ，w o r k f l o wf o rf i x e du s e r sa n dc a s u a lu s e r si s d e t a i l e de x p a t i a t e d t h i sp a p e rh a sr e a l i z e ds e r i a lc o m m u n i c a t i o no nc l i e n tp ca n d m c u b ys e r i a l p o r tc l a s si nv i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 5 w h i c hi ss h o r td e v e l o p m e n t p e r i o da n dh i g hr e l i a b i l i t y f u r t h e r m o r e ，t op r e v e n tv e h i c l et h e f t ，t h es y s t e mi s e q u i p p e dw i t ha na d v a n c e dv i d e om o n i t o ra n di m a g ec o n t r a s t ，w h i c hh a sa c h i e v e d v i d e om o n i t o ra n di m a g ec a p t u r eb ylo m o o n ss e r i e ss d k 2 0 0 0 t y p ec a p t u r ec a r d n em a i nd e v e l o p m e n tt a s ko ft h es y s t e mi n c l u d e sf r o n t e n da p p l i c a t i o np r o g r a m d e v e l o p m e n ta n db a c k g r o u n dd a t a b a s ed e s i g na n de s t a b l i s h m e n t v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 i su s e dt od e v e l o p m e n tp l a t f o r mo ff r o n t e n da p p l i c a t i o np r o g r a ma n dv i s u a ls t u d i o n e tt h a ti se a s yt ol e a r na n du s ea n dh i 曲i n t e r a c t i v ei su s e dt o d e v e l o p m e n t l a n g u a g e t h es y s t e md e s i g nm o d ei sc s ，w h i c hi sm a t u r ei nt e c h n o l o g i e sa n dh a s s t r o n g d a t am a n i p u l a t i o na n da f f a i rp r o c e s s i n ga b i l i t i e s b a c k g r o u n dd a t a b a s ei sb a s e d o ns q ls e r v e r2 0 0 0a sl a r g er e l a t i o n a ld a t a b a s e ，a n da d o n e ti ss e l e c t e dt oa c c e s s t h es q ls e r v e rd a t a b a s e t h ed a t a b a s ed e s i g nh a sad i r e c ti m p a c to ft h es y s t e m p e r f o r m a n c e t h e r e f o r e ，i ti si m p o r t a n tt oo p t i m i z ed a t a b a s ep e r f o r m a n c ei nd a t a b a s e d e s i g n t h i sp a p e ri st oh a v ed e m a n da n a l y s i sa n df u n c t i o n sm o d u l ed i v i s i o no n p a r k i n gm a n a g e m e n ts y s t e m s ，a n dv a r i o u sm o d u l e sa r ed e s i g n e da n dd e v e l o p e d t h e s y s t e mr e a l i z e sm u l t i p l ef u n c t i o n s ，i n c l u d i n go p e r a t o rm a n a g e m e n t ，a u t h o r i t y m a n a g e m e n t ，t h ec a r dm a n a g e m e n t ，m o n i t o r i n g ，t h er a t es e t ，t h er e c o r dq u e r ya n dt h e f o r m sp r i n t i n g i nc o n c l u s i o n s y s t e ms e c u r i t ym e c h a n i s m s i sd i s c u s s e db vt h e d a t a b a s ea n db u s i n e s sf u n c t i o ni n t e r f a c e k e yw o r d sp a r k i n gl o t ；s e r i a lc o m m u n i c a t i o n ；v i d e oc a p t u r e ；c h a r g i n gs y s t e m i l ， 一 目录 第，1 、当黧；= = 二：= 二：二。1 l ：孽题曼罂蹇冀曩墨蹙究意义二：二：i j 。j 。i 要璧箜婴壅登零二二：二：； ，恐三髂堂黧黧_ 二= = 芝 l 鼍孽擎鬯鬯鬯乏堕壅璎状：二二：； j 兰! 里竺塑婴窒婴癸二二二：三 ，0 苎三兽i 内算! 耋现状h 二：； j 璺霎攀鬯冬学塞：二二? = 一二二：二二二：； l 鼍零擎意婆墨老零研究内容二：二： ! 罂璧奎鋈= 二_ 一二二：二二舌 站4 兰登专要曩究内容：i ：舌 第? 撒尊体设计二：二二二：二：蔷 三：堡竺妻誉j ：= = 二：二：葛 兰。三委篓墼磐茎俘型j = = ：二i 二：若 三：翼篓塑弩热盐笔构一二二：二二5 兰兰垂釜尊堑垄蹩巷二：二：i 舌 2 曼警孕褒曼昀孽孥_ ：二i 三 兰呈!管理少质的性能对比二二二：i三i 。孑曼三一，。点- - h i d ：= 一二二：i 三 2 曼季筝三笙尊堡设尊：二：ii 三 曼! ! 兰塑全孥工修流程设计i i ：ii ； 。孑竺：三亨璺出场工作流程设计：i ； 廿毫三芝妻喽。一= ：二：二= 赫 第? 亨。串行通堡拿塑磐搏捉i 力能设计二二二二：二：三； 3 _ y $ 2 0 0 ，51 掌篁孕信的实现二：二乏； 三! 望笪堂概拿_ 二二二：三i ：l2 串行端口介哿：二：三i 。? - i 3s e r i a l p o ，r t 鲞的使用：2 三 3 乏挚挈鉴嫠篓鉴紫实璎二二二：三苫 ! 兰- ! 望堡尊薯紫婴状及发展二i i i 三三 ! 兰苎望鎏望堡卡简介二：二三若 。? 兰曼堂实现i i 二：三吾 丝毫兰碴烈：生_ = = = 二= 二= 瑟 第：4 亨曼婪冀跫尊与实现二二二：i 二三； 三! 委篓篓毖旦孽。：i ：三5 2 委篓要垄孳孥：i ：二：芝5 4 3 系统功能设计i 二：二：芝5 i i i 北京t 业人学t 学硕l j 学位论文 4 4 系统数据库设计3 1 4 4 1 系统的数据流程图3 l 4 4 2 数据库表设计3 2 4 4 3 数据库性能改善3 6 4 5a d o n e t 数据库访问技术3 7 4 6 系统软件设计与实现3 9 4 6 1 登录模块设计与实现3 9 4 6 2 操作员管理模块设计与实现4 0 4 6 3 权限管理模块设计与实现4 2 4 6 4 卡片管理模块设计4 4 4 6 5 出入监控模块设计4 7 4 6 6 车位引导模块设计5 1 4 6 7 参数设置模块设计5 2 4 7 系统的安全机制5 3 4 7 1 数据库的安全机制5 3 4 7 2 业务功能界面的安全机制一5 3 4 8 本章小结5 4 结 仑5 5 参考文献5 6 攻读硕士期间所发表的学术论文5 9 致谢6 0 第l 章绪论 第1 章绪论 伴随城市现代化进程飞速发展，人们生活水平不断提高，城市道路交通问题 成为各国不可避免要解决的问题。停车场建设对于缓解道路交通压力，解决乱停 车、停车难的问题具有很大意义。本章就将阐述课题的研究背景及意义，分析国 内外研究现状，并说明课题来源及主要研究内容。 1 1 课题的研究背景及研究意义 1 1 1 课题的研究背景 随着中国城市现代化、国际化的发展以及人民生活水平的不断提高，汽车产 业与城市化进程同步地出现了兴旺。私人购车大幅度增加，中国汽车保有量不断 攀升。据权威部门统计，随着轿车进入家庭步伐不断加快，截至2 0 0 6 年底，中国 私人拥有的各类汽车首次超过两千万辆。截至2 0 0 5 年底，中国民用汽车保有量为 3 1 6 0 万辆，其中私人汽车保有量为1 8 5 2 万辆，占总量的5 8 6 。私人汽车中，载 货汽车4 5 2 万辆，载客汽车1 3 8 4 万辆。2 0 0 6 年中国销售了7 0 0 多万辆各类汽车，据 估计，私人购买量超过6 0 。减去2 0 0 6 年报废的1 0 0 多万辆汽车，加上新增的4 0 0 多万辆，专家估计截至2 0 0 6 年底，中国私人汽车保有量接近2 2 0 0 万辆n1 。 从1 9 9 1 年n 2 0 0 5 年的1 5 年间罩，中国私人汽车拥有量占汽车保有量的比例增 长了4 0 多个百分点，已基本步入汽车社会的大门。2 0 12 年左右，中国汽车市场会 超过1 0 0 0 力辆；2 0 2 0 年后，中国汽车市场可能超过2 0 0 0 万辆，成为世界最大的汽 车市场，尽管目前私家汽车还集中在几大中心城市中。如北京、上海、成都、广 州、天津等地。 随着我国汽车保有量的不升提高，城市中停车问题也日渐突出。据有关专家 介绍，车辆泊位的合理状态为l ：1 1 5 ，即每辆车有一个泊位，夕1 ) j 1 1 1 5 的周转量。 而事实上我国绝大多数城市都不同程度地存在着停车泊位严重不足的问题。并且 随着我国人均汽车保有量的不断增加和私人轿车产销两旺的热度不断升级，停车 的矛盾在各大城市将会日益突出嫡1 。停车场、停车库作为城市基础设施受到了 高度重视。 其实，在这日益严重的“停车难”问题之下也蕴藏着巨大市场和商机，兴建 停车场既可以为车辆提供车位、缓解社会矛盾，又能获得较好的收益。目前在一 些发达国家和地区，停车产业已成为年产值数十亿美元的巨大产业，而越来越多 的投资者也把目光转向了“停车经济”。在美国，停车产业每年创出大约2 6 0 亿美 元收益的同时，还提供了约1 0 0 万个就业机会陋1 。而在香港，汇景花园的一个停 北京t 业人学t 学顾t j 学位论文 车位的售价竞高达6 0 万港元，已经超过了一辆高级轿车的价格。 1 1 2 课题的研究意义 随着全球经济的高速发展，社会对交通运输的需求持续增长。无论是发达国 家还是发展中国家面临的不仅仅是逃避交费或少交费、一车多牌、一牌多车、假 牌照、违章闯红灯、交通肇事逃逸等问题，城市交通拥堵、交通事故频发、交通 环境恶化以及能源短缺等也正成为当前世界各国面临的共同问题，传统的解决方 法是不断地修建和扩建道路，然而有限的土地资源和经济条件的制约使得道路建 设远远满足不了交通增长的需求。到2 0 世纪8 0 年代，虽然发达国家己经建成了四 通八达的现代化道路网，却仍然无法解决日益严重的交通问题。科技为人服务， 世界上任何先进技术的应用无一不是社会进步的标志和社会发展的需求。停车场 的智能化建设也一样，随着社会的进步和发展，人们的生活方式发生着深刻的变 化。经过长期和广泛的研究，这些国家己经从主要依靠修建更多的道路、扩大路 网规模的传统解决方法，逐渐转移到利用高新技术来改造现有道路运输系统及其 管理体系，从而大幅度地提高了路网的通行能力和服务质量，智能交通系统 ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，简称i t s ) 应运而生，它利用通信技术、控制技 术、传感器技术、运筹学、人工智能和计算机技术的有效集成，作用于整个交通 运输管理体系，改善车、路、人等运输子系统之间的相互作用，从而提高交通运 输系统的安全性，降低能源消耗和环境污染，从整体上提高交通经济性狰1 2 1 。 停车场是城市交通系统的一个组成部分，停车场的完善程度和使用效率在一 定程度上影响着整个城市的交通状况。智能化停车场是智能交通系统( i n t e l l i g e n t t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，简称i t s ) 的一部分，是智能交通运输系统研究中的一个十 分有意义的课题。 一辆汽车真正在路上跑的时间是有限的，而更多的时间是处于静止的状态。 据统计，除了出租车和公交车，一般车辆一天中在路面上行走的时间只有l o 到2 0 ，而剩下来的时间都是在泊车状态中n 引。从这个角度上来讲，停车问题的 重要性丝毫不逊于行车问题。这也是许多先进国家一直把停车场的建设视为道路 交通建设的重中之重的理论依据。 传统的停车场系统大多数都采用人工收费方式，存在很多弊端，例如寻找空 车位难、车辆被盗、财务漏洞等现象。智能化的停车场不仅可以有效地解决乱停、 乱放造成的交通混乱，而且可以促进交通设施的j 下规化建设，同时也尽可能地减 少了车主丢车被盗的忧虑。另外，在技术方面，其高技术性匹配于现有其他智能 化系统，具有很好的开放性，易于与其它智能化系统组合成更强大的综合性系统， 顺应各种综合方式的高级管理u 4 1 引。 第l 章绪论 本课题所研究的智能化停车场管理系统避免了传统停车场的缺陷，真正实现 了高效、安全、智能化停车。对于我国解决乱停车、停车难的问题具有重大意义。 1 2 课题的国内外研究现状 停车场收费系统是伴随着公用收费停车场这一新生事物而诞生的。它的出现 克服了原始的人工收费方式存在的劳动强度高、收费过程繁琐、车辆通行率低及 现金流失等难以解决的问题。伴随着经济的飞速发展以及科学技术的迅猛提高， 种类繁多的停车场管理系统竞相出现，越来越多的现代控制领域及智能交通领域 的前沿技术在停车场管理系统中得到广泛的应用，使得当今停车场管理系统的智 能化程度得到很大的提高。 1 2 1 国外的研究现状 目前，国外停车场管理系统经过半个多世纪的发展，己经基本进入了智能化 收费的阶段。其使用的收费介质己由传统接触读写类型收费介质转变为非接触类 型的新型收费介质。国外停车场收费系统一般采用高度智能化的专用设备，可以 实现收费系统的无人化操作。设备制造工艺精良，系统稳定性和产品技术水平达 到较高水平。国外停车场管理系统的一个显著特点是停车交易支付手段的电子化 程度非常高，基本上不存在现金交易的现象。而且许多国外停车场管理系统还配 备了停车车位引导系统、停车车位查询系统等智能化设备，使停车场管理系统的 功能更加完善和丰富。 现在，一些国外停车设备厂商正在研究能够实现“网络化存车”的停车场管 理系统陋1 。该管理系统能统一调度车位资源，统一进行交易结算。停车用户在家 中通过网络就可以预定停车车位，交纳停车费用，查询出行目的地的各类停车信 息。这种新型停车场管理方式适应了i n t e r n e t 网络在人们日常生活中越来越普及的 现状，使停车场管理系统的作用范围和功能得到了极大的扩展和延伸。 由于城市建设速度的加快，城市土地也越来越昂贵，很多城市都已是“寸土 寸会。在这样的情况下，用大量的土地资源来满足停车位的需求是不现实的。 日本从上世纪6 0 年代开始就着力于通过建设大规模停车场缓解交通拥挤、堵塞问 题的研究，即通过静态交通的建设缓解动态交通的问题n7 1 。1 9 7 0 年7 月，日本第 一个自走式立体停车场在名古屋市御园座诞生。这是出自于大井建兴之手。至今， 大井建兴已在日本各地设计并建造了10 0 0 多个立体停车场，能够容纳的汽车数量 也逼近了4 0 万台。现在，在日本的许多重要车站，繁华商圈，都可以看到大井建 兴的大型立体停车场。 北京t 业人学t 学倾l 。学位论义 i 目前国内外大多是针对某一方面的研究，例如停车诱导系统，停车收费系统 等，取得了良好的效果，为智能化停车场管理体系的研究提供了理论与实践基础。 早在1 9 7 1 年，在德国的亚深市就建立了停车诱导系统，这也被认为是世界上 最早的停车诱导系统。该系统对市内的1 2 处停车场在主要的交叉路口设置了光电 显示的停车场诱导标志，截至1 9 8 0 年，控制对象增加到了4 0 处，诱导标志由远距 离控制，促进了现有停车场的有效利用。日本于1 9 7 3 年在柏市建立了日本最早的 停车诱导系统。所提供的信息以停车场的使用状况、车位数以及停车场的位置等 为主。日本的停车诱导信息发布系统集成在日本鳌察厅开展的u t m s ( u n i v e r s a l t r a f f i cm a n a g e m e n ts y s t e m ) 项目中，通过u t m s 的交通管理综合集成系统发布停 车诱导信息。日本采用区域、主要路口、停车场内三级引导电子显示牌，显示停 车场在区域中的位置，停车场的行车方向和是否有空车位的信息u 引。大约同一时 期在法国、英国、瑞士等国也相继建立了类似的系统。 1 2 2 国内的研究现状 国内停车场管理系统是伴随着国内公用停车场的大量出现而出现的。最初的 国内停车场管理系统是在引进和消化吸收国外同类系统的基础上逐步发展起来 的，并在此基础上不断改进提高。由于有许多关键设备国内无法生产，因此停车 场管理系统硬件大多采用国外产品，所以这一阶段的国内停车场管理系统带有更 多“集成”的意味。 近些年来，伴随国内停车产业的发展、认识的提高及技术的进步，国内停车 场管理系统厂商的技术实力得到了迅速增强，国内停车场管理系统也由单纯的引 进和仿制转向真正意义上的技术研发。一些国际先进的停车场管理技术和理念也 在国内新型停车场管理系统中得到了广泛应用。许多停车场管理系统的关键设备 已经可以在国内研发制造，许多厂家推出的停车场管理系统在技术上也能够紧跟 国际先进技术潮流n 引。 当然，国内的智能停车场管理系统市场于2 0 0 1 年兴起，目前还处于初级发展 阶段，其核心技术水平和设备制造水平与国外同类系统仍然存在一定的差距。 如何提高停车场管理系统的设备制造水平及如何提高停车场管理系统的核心技 术水平是目前国内停车场管理系统厂商普遍面临的两大问题。 近年来，随着停车需求的不断增长，停车场的规模也越来越趋于大型化，停 车场管理系统也向大型化、高科技化方向发展。国内对智能停车场也进行了大量 的研究。 上海海事工程大学的陈一新根据和平码头的实际需求，采用c a n b u s 总线通 讯系统，代替传统的r s 一4 8 5 技术，创建了一个和平码头停车场管理系统，系 第1 章绪论 统的通讯网络简单可靠，数据传输的实时性好，而且可以方便的实现设备管理啪1 。 湘潭大学的赵吉清采用射频识别技术、红外通信技术和高度自动化的机电设 备、图像处理设备、数据处理设备并结合用户在停车场收费管理方面的需求，将 停车场完全用计算机来管理乜，实现了一种远距离智能识别的不停车收费管理系 统。 长安大学的李明利，秦菁利用机器视觉v d m 进行车牌识别和车辆验证，以车 牌号标识车辆和管理停车，利用l a b v i e w 平台开发了一套停车场控制与管理系 统，适用于地下停车场和停车楼的控制与管理瞄剁。 深圳职业技术学院的许亚兰通过在停车场每个进出口安装由g s m 短信模块 t c 3 5 i 和a v r 单片机a tm e g a l 6 组成的控制系统，通过接收车主的手机短信控制进 出口道闸的开启并由短信扣取停车费用，系统联网后还可以实现短信查询和车位 预定，实现了一种无人值守的停车场管理系统瞳引。 沈阳市建筑设计院的黄树波通过分析现在国内停车场现状及平面车库的缺 陷，提出了立体车库的建设，解决了公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问 题心圳。立体车库的建设与发展将成为停车库的发展趋势。 在停车场管理系统中，如何保证车辆安全是一个很重要的问题。车辆检测和 识别技术便成为智能化交通系统中的核心技术之一。 黑龙江工程学院的靳敏运用m a t l a b 函数及小波语言等功能，对二维图像信 号进行多尺度多分辨率分析，实现了对车辆轮廓快速、准确的提取乜5 i 。 西北大学的张小军对智能交通系统中的车辆检测和车型分类技术进行了深 入地研究和分析，提出了一种精确稳定的车辆检测和车型分类算法。关于运动车 辆的检测问题提出了一种基于中值像素灰度归类的背景重构方法，在车型分类方 面，将人工免疫算法与r b f 神经网络相结合，相比传统车型分类取得了较好的分 类效果删。 延边大学的姜欣欣设计了一种基于“电子身份证”模式的车辆识别系统。在 通信方面利用密码学等原理采取保密方式，确保信息安全可靠乜 。 一个好的停车场管理系统的价值不仅仅体现在它是否使用了最前沿的技术， 也不仅仅体现在它的价格有多低廉，更重要的是它能否真正的在实际应用中发挥 其应有的管理功能，能否真正的为用户提供一套全面的关于停车管理的解决方 案，从而为用户创造最大的经济效益和社会效益。 1 3 问题提出及需求 通过研究停车场管理系统的背景和意义，详细分析并总结了国内外的发展现 状，现在的停车场还存在着很多的问题，如进出口贴卡难；目前大多数停车场系 北京厂业人学t 学硕i ：学位沦丈 统都把重点放在计费管理功能上，采用的管理方式往往把卡与车、卡与人孤立起 来，没有将车辆与用户进行关联，安全管理机制薄弱；目前的停车场，仍不具备 智能型的停车引导系统，一般还只停留在显示停车场位已满和指示车位编号等简 单停车引导阶段。对于停车用户而言，置身于大型停车场中，快速到达指定有效 车位仍是一件相对困难的事，这样从另一方面也给管理造成了混乱，降低了整体 系统的运行效率。因此，为停车用户设计一套行之有效的停车引导系统意义重大。 图像抓拍对比功能虽然能够起到有效防盗的作用，但是因为其只能看出车辆颜色 形状却不能完全清晰的识别车牌号，失误率较高，车牌自动识别系统能够克服这 一缺陷，提高车辆防盗率。停车场的智能化管理是指利用现代高新科技对停车场 进行自动化管理，提高管理的有效性、安全性、可靠性和停车场运行自动化程度。 但由于目前智能化停车场需要的相关技术要么没有成熟运用于停车场智能管理 系统中，要么只是实现了局部的智能化，所以提高停车场管理系统的综合自动化 程度和智能化程度也是值得重点关注的一个方面。 1 4 课题来源及主要研究内容 1 4 1 课题来源 本课题来源是北京澎达恒信科技有限公司，它是一个集技、工、贸于一体的 高新技术企业，是专门从事防盗报警系统、闭路电视监控系统、门禁出入控制、 楼宇对讲系统及停车场管理系统的专业化公司。 1 4 2 课题主要研究内容 课题针对传统停车场管理系统存在的管理介质落后、集成自动化程度低、安 全性差等不足，根据用户实际需求，并结合目前科学技术领域的最新研究成果， 设计了一种基于c s 架构的停车场管理系统。归纳起来，本课题的主要研究内容 如下： 第一研究了软硬件通信问题。利用系统所采用的n e t 开发平台中特有的通 信组件s e r i a l p o r t 类实现收费管理系统软件与硬件单片机之间的数据通信。 第二对视频采集技术进行分析和研究，并采用1 0 m o o n s 系列s d k 2 0 0 0 型 视频捕捉卡实现停车场进出口的视频监控和图像抓拍功能。 第三研究并确定用户需求，根据系统设计原则，确定系统总体设计方案。 其中，设计了系统网络拓扑结构；通过现有管理介质的性能比较，确定本系统采 用非接触式i c 卡作为管理介质；并根据不同用户模式设计其工作流程。 第1 章绪论 第四确定系统开发环境，划分系统功能模块，设计系统数据库，并完成包 含操作员管理、权限管理、卡片管理、费率设置、出入监控、记录查询和报表打 印等多项功能的上位端收费系统的设计与开发。 北京t 业人学t 学硕i j 学位论文 第2 章系统的总体设计 本文致力于设计出以自动化、人性化和安全性为主的的停车场收费管理系 统。传统的停车场把重点放在计价收费上，对于系统的安全性、运行效率和顾客 的人性化要求方面考虑较少。针对这种情况，本系统对管理介质进行改进，增加 了图像采集，语音处理，l e d 显示等。本章就将对系统做一个总体设计。 2 1 用户需求 本系统的用户需求如下： 第一设计一个一进一出的停车场收费管理系统。 第二采用卡片作为车辆出入停车场的凭证，实现一车一卡。 第三完善的权限管理，系统中每一个操作模块都可以进行权限控制，只有 拥有权限的操作员才能进入功能界面执行操作。 第四设置多种卡片类型，包括储值卡、月租卡、贵宾卡、临时卡、操作卡 五种。其中，储值卡是由操作员发行，供长期停车用户使用，根据卡内的最少余 额来判断其有效性；月租卡也是供长期停车用户使用，根据卡片的有效期判断其 有效性；贵宾卡是免费卡，供特殊身份的人使用，贵宾卡也是通过日期来进行限 制；临时卡是供临时停车用户使用，出口交费后要回收卡片；操作卡是操作员上 班使用。卡片管理完备，系统提供办卡、充值、延期、挂失、恢复、更换、回收 等业务功能。 第五具备图像抓拍对比功能，对进出车辆实行出入监控，并抓拍出入图像， 在出口收费时，进行人工图像对比，有效防止车辆被盗。 第六收费端实行电脑自动计费，降低出错率。 针对以上需求，系统总体结构图如图2 1 所示。 图2 1 停车场系统结构示意图 f i g u r e2 一lt h ea r c h i t e c t u r ed i a g r a mo fp a r k i n gs y s t e m 第2 章系统的总体设计 2 2 系统的设计原则 根据系统的具体需求，并对市场上的同类产品进行调研，在设计本系统时遵 循以下设计原则乜8 3 ： ( 1 ) 先进性由于本系统是一个实际的工程项目，它的设计不仅要实现用户的 要求，而且要具有良好的发展潜力。因此本系统必须采用先进的技术和设备，在 投资允许的情况下应当尽可能充分利用现有的新技术、最可靠的产品，以使系统 在尽可能长的时间内作用于社会。 ( 2 ) 实用性布局合理，提供服务质量，不仅能满足停车场的功能要求和实际 应用的需要，同时也要考虑车辆出入的安全与方便。 ( 3 ) 安全性随着科学技术的快速发展，各种违法犯罪分子的作案手段也不断 翻新。所以必须要采取有效的高科技措施，防止停车场内的车辆被盗。同时系统 运行设计也要规范，保证系统自身和管理人员的安全。 ( 4 ) 可维护性可维护性是当今应用系统成功与否的很重要的因素。本系统的 可维护性包括易于故障的排除和日常管理操作简便。 ( 5 ) 整体性对于系统工程必须要统筹考虑方方面面，以完成一个有机的综合 管理系统。 ( 6 ) 开放性为保证各供应商产品的协同运作，同时考虑到投资者的长远利 益，本系统一定要具有开放性，并结合相关的国际标准或工业标准执行。 2 3 系统网络拓扑结构 根据用户需求的五种卡片类型，停车场用户大致分为固定卡用户和临时卡用 户两大类。本停车场管理系统设置一个入口，一个出口。当车辆入场时，若是固 定用户，则通过h i d 卡读卡器刷卡，记录下入场时间，同时图像采集系统抓拍入 口车辆图像，此时入场时间和入场图像都存进收费管理计算机中，车位数显示屏 减一，语音欢迎信息，入口道闸开启，完成车辆进场；若是临时用户，则由发卡 系统发卡，并通过h i d 卡读卡器刷卡，同时图像采集系统抓拍入口车辆图像，此 时入场时间和入场图像都存进收费管理计算机中，车位数显示屏减一，语音欢迎 信息，入口道闸开启，完成车辆进场。当车辆出场时，若是固定用户，在出口处 通过h i d 卡读卡器刷卡，记录下出场时间，同时图像采集系统抓拍出口车辆图像， 此时出场时间和出场图像都存进收费管理计算机中，计算机自动调出车辆的入口 图像，经过图像对比，计算机自动计费，并从卡内扣除费用。收费显示屏显示金 额，语音提示卡内余额，车位数显示加一，出口道闸开启，完成车辆出场。若是 北京t 业人学t 学顾l ：学位论文 临时用户，在出口处通过h i d 卡读卡器刷卡，记录下出场时间，同时图像采集系 统抓拍出口车辆图像，此时出场时间和出场图像都存进收费管理计算机中，计算 机自动调出车辆的入口图像，经过图像对比，计算机自动计费，收费显示屏显示 金额，语音报读停车费用，打印收费小票，车位数显示加一，收卡系统回收卡片， 出口道闸开启，完成车辆出场。整个系统的网络拓扑结构如图2 2 所示。 回 回 图2 - 2 整个系统的网络拓扑图 f i g u r e2 - 2t h en e t w o r kt o p o l o g yo fw h o l es y s t e m 2 4 系统的开发模式 目前常用的开发体系结构有两种模式：一种是c s 开发模式，一种是b s 开 发模式，其开发体系结构图如图2 3 所示。 浏览器端：h t m l c s s j a v a s c r i p t v b s c r ip t 服务器端：a s p ( n e t ) p h p j a p 两大语法体系： b a s i c 系：v b v b s c r i p t a s p ( v b s c r i p t ) v b n e t v b a c 系：j a v a j a v a s c r i p t c + + c # p h p j s p a s p ( j s c r i p t ) 图2 3 常用开发体系结构 f i g u r e2 - 3c o m m o nd e v e l o p m e n ta r c h i t e c t u r e 随着软件系统的规模和复杂程度的增加，软件体系结构的选择比数据结构和 算法的选择显得更为重要。所以，一个良好的软件体系结构模型能为系统的分析、 设计、实现和配置提供一个框架使之结合为一体，并良好地工作。 c s 模式，即c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 模式，它分为两层结构和多层结 构。两层结构的分布结构如图2 4 所示，此结构将应用一分为二，客户端( 前台) 幕2 荦系统的总体设汁 完成与用户的交互任务，服务器端( 后台) 负责数据管理。客户端通常是一个p c 机，其用户界面结合了表示层和业务逻辑层，接收来自用户的请求结果，并向数 据库提出访问请求；后台的数据库服务器，负责响应客户端的请求，并将数据提 交给客户端，客户端对数据进行处理后将结果显示给用户。c s 两层结构在技术 上非常成熟，具有强大的数据操作和事务处理能力瞄r 5 4 1 。它能较好的实现分布式 机制，具有以下几点优势： 第一客户端直接与服务器相连，没有中间环节，因此响应速度快。 第二客户端操作界面设计个性化，形式多样，开发具有针对性，可以满足 用户的个性化要求。 访问结果 一 ：j 图2 _ 4 两层客户机服务器结构 f i g u r e2 - 4t w o - t i e rc l i e n t s e r v e ra r c h i t e c t u r e b s 模式，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 模式，它是随着i n t e m e t 技术 的兴起而兴起的。在这种结构下，客户机工作界面通过w w w 浏览器来实现， 用户通过浏览器向分布在网络上的w e b 服务器发出请求，w e b 服务器对请求进 行处理，如果要访问数据库中的数据，则由w e b 服务器向数据库服务器发出请 求。数据库服务器接收到请求并处理，将结果返回给w e b 服务器，再由w e b 服 务器对数据加工处理，生成动态网页返回给客户的浏览器中瞄5 吲。其体系结构图 如图2 5 所示。 数据库服务器 浏览器 请求 事务 显示1 入 处理 逻辑厂叫 逻辑 响应 数据 处理 逻辑 图2 5 浏览器朋艮务器体系结构 f i g u r e2 - 5b r o w s e r s e r v e ra r c h i t e c t u r e 本系统设计的是一个一进一出的停车场管理系统，适用于小型停车场，系统 采用哪种系统结构不仪仅是考虑哪种系统结构更好，而是结合实际要求，选用最 适合的即为最佳方案。系统属于局域网管理，要求交互性较强，使用范围固定， 北京t 、i k 人学t 学硕卜学f 口论文 能够处理大量数据，所以本系统采用了两层c s 结构，客户端即为收费终端，进 行卡片管理、出入管理等一