小型轿车停车位检测与管理系统毕业论文.doc

兰州理工大学毕业设计小型轿车停车位检测与管理系统毕业论文目 录序 言III摘 要IVABSTRACTV目 录VI第一章 绪论11.1设计的背景和意义11.2停车场管理系统的主要研究内容11.3停车场管理系统的现状21.4系统可行性分析21.4.1技术可行性21.4.2经济可行性51.4.3运营可行性5第二章 系统需求分析62.1系统具体功能需求62.2系统流程图62.3业务流程图72.4数据流图82.5数据字典9第三章 总体设计103.1系统设计原则103.2系统功能模块设计103.3系统组成及子系统设计113.4数据库设计133.4.1数据库设计要求133.4.2实体关系模型133.4.3主表的结构设计143.4.4创建数据库连接15第四章 系统详细设计与实现174.1通信传输设计174.1.1网络传输系统174.1.2 TCP协议简介184.2服务器端子系统设计194.2.1系统功能分析194.2.2主程序模块实现204.3客户端子系统设计244.3.1设计原理244.3.2视屏检测254.3.3 ARM处理器264.3.4主程序模块实现27第五章 系统测试295.1测试方法295.2测试用例305.3测试结果31第六章 软件使用说明书346.1管理员使用说明346.2用户使用说明37设计总结40参考文献41附录：外文文献翻译42外文原文42外文译文52致 谢59II 兰州理工大学毕业设计第一章 绪论1.1设计的背景和意义在人们越来越追求生活质量的今天，小型轿车称为普通家庭的交通工具，然而，随着汽车数量的急剧增加，停车位的不足越来越明显，特别是城市中的繁华地带，为了解决这个问题，一方面大型的立体化的停车场出现，另一方面停车场管理系统应运而生，所以开发一套能自动检测停车位的软件就显得格外重要。基于信息查询台、数据管理中心（PC机）、Zigbee无线传感网络、车位展示终端(FPGA)及视频录像的智能停车场管理系统。该系统以数据管理中心为核心，以信息查询台、无线传感网络和视频录像为信息源，并以车位展示终端作为信息输出，结合车牌检测算法、车型分类算法、图像处理和无线传感器等技术，实现了车牌识别、车辆分类、车位导航、车辆定位及车辆轨迹跟踪、安全防护和报警等功能，充分体现了该系统的智能性和中途不停车的新理念。该系统可以有效管理停车场车位，在不扩张停车场容量的前提下提高它的利用率。同时增强停车场的安全性和可靠性，节约大量的人力物力，把车辆损坏甚至丢失的可能性降到最低。一方面，日益增长的私家车数量，土地资源的稀缺，使停车场的智能化研究具有巨大的市场效益。另一方面，智能化的管理使城市交通效率提高，增强城市的生命力，也使它具有良好的社会效应。 1.2停车场管理系统的主要研究内容本设计针对现时的停车场系统智能化程度较低、安全性较差、人性化不足的特点，设计智能停车场车位综合检测与管理系统。该系统智能化程度较高，安全性能较好，能满足人们各种需求并提供一定增值服务。该系统以车位为中心，利用车载无线探测技术和视频监视技术对车位实施综合检测，采用局域网实施数据传送，利用关系数据库对车位信息实施管理。 研究的主要内容如下： （1）针对现有停车场系统网络连接的问题，采用局域网作为传输协议，在服务器端子系统和客户端子系统之间实现数据综合处理，实现各系统之间高效、稳定连接。 （2）针对现有系统智能化程度较低的问题，根据实际的要求，以车位检测为中心，对停车场智能管理系统进行总体设计，建立高效安全的数据库，正确处理来自下位机的数据，实现对每一个车位的实时监控。 1.3停车场管理系统的现状现阶段我国的停车场总体上相当落后。大部分是以人工管理为主，在一块闲置空地上砌好围墙，然后简单地在停车场出入口设立收费处。这样的弊端是显而易见的，车辆的实时情况无法获取，容易造成车辆的损坏或者丢失，车辆安全得不到保障。部分停车场采用高速球型摄像机进行视频监控，通过摄像头的定时转动，观察停车场的实时情况。这种措施可以增强管理人员对车辆情况的了解，提高了安全系数，但是扫描过程中可能出现监控的死角，使一些地方在一定的时间段内处于监控的空白期，这个问题对于大型的停车场尤其突出，如果空白期过长，丢车的危险性就会大大增加；另外，如果车主在外地想了解自己的车辆的实时状况，或者自己的费用等相关事项，现在的技术并不能很好的满足，只能亲自到停车场查询。 随着停车产业的发展以及相关技术的研究，国内的停车管理系统有了很大的发展。如西门子公司的智能停车系统，佛山爱科电子工程有限公司的车位诱导系统等等，这些企业都提供了功能比较强大的管理系统，同时停车场管理系统的研究也得到了重视。湖南大学的邓应伟针对停车场的引导系统算法以及管理介质等进行了研究；长安大学的陈学文研究以现场总线LonWorks为通信协议实现停车场管理；华中师范大学的李珈对图像处理模块从硬件到软件都进行了研究，这些产品和研究各具特色，丰富了停车场管理的研究。总体而言，目前的停车场智能系统还不足以完全满足人们的需求，计费、识别等功能发展相对较多，人性化的考虑不足，智能化程度低，各个子系统之间联系松散，运行效率低。因此停车场管理系统的方向将是提高系统的智能化，增加对车辆安全性的监控，更加人性化以满足车主的需求。1.4系统可行性分析系统可行性分析是在系统设计之前必须做的重要工作，是对所设计系统所有因素的考虑。系统必须在具有可行性的情况下去研究设计，否则将是无意义的设计。系统的可行性分析主要从技术可行性、经济可行性和运营可行性三个方面对系统的可行性进行详细分析，以确定本系统是否具有可开发设计价值。1.4.1技术可行性C/S和B/S模式是现在比较流行的两种数据库应用模式。C/S模式，即Client/Server（客户端、服务器）结构，主要是在以局域网为基础的环境下进行运用，是大家熟知的软件系统体系结构，通过将任务合理分配到Client端和Server端，降低了系统的通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势。整个系统就是一个小型的局域网，每一个终端都有一个网卡，拥有一个物理地址。同时也按照TCP/IP协议进行数据封装，因此每一个终端都有一个IP地址。为了方便系统处理及监测，车位号作为IP。整个网络数据包是从TCP/IP的传输层直接开始封装，而对于更上一层的应用层则不采用。这样可以使程序更加简单，处理更加方便。 SQL Server 2008是微软公司推出的大型数据库管理系统，建立在成熟而强大的关系模型基础之上，可以很好地支持C/S模式。SQL Server 2008是一个杰出的数据库平台，能够满足各种类型的企事业单位对构建网络数据库的需求，同时还具有功能强大，安全可靠等特点，可用于大型联机事务处理、数据仓库及电子商务等。各软件的具体介绍如下：1.Visual Studio2012简介Visual Studio是微软公司推出的开发环境，是最流行的Windows平台应用程序开发环境，2012年9月12日微软在西雅图发布Visual Studio 2012。 Visual Studio 2012作为一个集成解决方案，适用于无论是个人或者各种规模的开发团队，它使各种规模的团队能够设计和创建出使用户欣喜的引人注目的应用程序。该版本中您可以使用灵活敏捷的规划工具（如容量规划、任务板和积压工作管理）来按照您自己的进度实现增量开发技术和敏捷方法。使用高级建模、发现和体系结构工具可描述您的系统并帮助确保实现您的体系结构构想。通过使用生产中的 IntelliTrace、Operations Manager Connector 和 Preemptive Analytics，使开发团队和运营团队能够很好地协作。通过从部署的软件生成可对其采取措施的 Bug 来改进质量和减少解决时间，让运营人员高效协作以提供使开发人员能够深入了解生产问题的数据。简而言之，Visual Studio 2012创建了创新的高质量解决方案并降低了开发成本。2.NET框架简介.NET Framework又称 .Net框架，是由微软开发，一个致力于敏捷软件开发（Agile software development）、快速应用开发（Rapid application development）、平台无关性和网络透明化的软件开发平台。.NET框架是微软公司继Windows DNA之后的新开发平台, 它是一种采用系统虚拟机运行的编程平台，以通用语言运行库（Common Language Runtime）为基础，支持多种语言（C#、VB、C+、Python等）的开发。.NET也为应用程序接口提供了新功能和开发工具。.NET框架创造了一个完全可操控的、安全的和特性丰富的应用执行环境。这不但使得应用程序的开发和发布更加简单，而且成就了众多种类语言的无缝集成。.NET体系结构如图1.1所示。图1.1 .NET体系结构图建立在操作系统最上层的服务，是管理运行时代码需求的通用语言运行库，这些代码可以用任何现有编程语言编写。它提供了许多服务，这些服务有助于简化代码开发和应用程序的开发，同时也将提高应用程序的可靠性。.NET Framework包括一套可被开发者用于任何编程语言的类库。在此之上是许多应用程序模板，这些模板专门为开发网络站点和网络服务提供高级组件和服务。3.SQL Server 2008数据库SQL Server 2008是微软公司推出的大型数据库管理系统，建立在成熟而强大的关系模型基础之上，可以很好地支持C/S模式和B/S模式。SQL Server 2008是一个杰出的数据库平台，能够满足各种类型的企事业单位对构建网络数据库的需求，同时还具有数据性能分析，数据和备份压缩，资源监控，自自动管理等新功能。它与Windows操作系统紧密集成，具有方便易用的图形界面，并提供了一套完整的管理工具和实用程序，大大减轻了管理员的工作量，使用户对数据库的操作变得非常简单，使许多以前需要手工进行处理的复杂任务，现在可以通过图形化界面和向导工具来轻松完成。SQL Server 2008以处理目前能够采用的许多种不同的数据形式为目的，通过提供新的数据类型和使用语言集成查询（LINQ），在SQL Server 2005的架构的基础之上打造出了SQL Server 2008。SQL Server 2008同样涉及处理像XML这样的数据、紧凑设备（compact device）以及位于多个不同地方的数据库安装。另外，它提供了在一个框架中设置规则的能力，以确保数据库和对象符合定义的标准，并且，当这些对象不符合该标准时，还能够就此进行报告。由于本系统基于.NET的开发框架、SQL Server的数据库平台以及C/S开发模式，从软件技术上分析完全可行。硬件方面，在科技飞速发展的今天，硬件更新的速度越来越快，容量越来越大，可靠性越来越高，价格越来越低，其硬件平台完全能满足系统的需要。综上所述，本系统在软件和硬件方面都成熟可行。1.4.2经济可行性经济可行性分析主要是对项目的经济效益进行评价。小型轿车停车位检测与管理系统实现了停车场的智能化管理，代替了以前的人工管理，节省了人力资源，提高了管理效率，也节省了轿车司机的时间。总而言之，本系统的实施可以方便的实现对对小轿车的定位跟踪以及停车位的检测管理和，减少了人力、物力，提高了工作效率，避免了工作上人为的失误，简化了工作流程。因此，本系统在经济上是可行的。1.4.3运营可行性传统的停车场管理模式需要进行人工管理，只是 简单地在停车场出入口设立收费处。这样的弊端是显而易见的，车辆的实时情况无法获取，容易造成车辆的损坏或者丢失，车辆安全得不到保障。本系统只需要一个简单的客户端和一个服务器端即可实现，客户端发送请求给服务器端，服务器端接到请求进行响应，这样，系统管理员就可以方便地控制和管理停车场。整个系统的管理与维护易于实现，所以系统在操作上是可行的。综上所述，实施本系统已具备技术可行、经济可行、运营可行的条件，可以进行本系统的研究与开发。第二章 系统需求分析2.1系统具体功能需求小型轿车停车位检测与管理系统主要需要满足两方面的要求：对于车主来说，找车位方便并且可以确保车辆安全是第一位；对于管理者来说，高效实时监控车辆，简单操作维护方便等是最重要的。因此本系统主要功能包括： （1）自动的不间断的实时检测车位。 （2）高效的可靠的传输并记录车位信息。 （3）车位信息实时显示。 （4）车辆信息查询。（5）车辆定位与跟踪。以车位检测为中心的工作流程如下： （1）车位轮巡。管理人员全天监控电子画面，电子画面按顺序显示不同车位的画面；同时管理人员可进行监控电子画面与总体车位情况图的切换，总体把握车位情况同时也可以获得指定车位的图像，保证停车场的有秩序性和高安全性。 （2）车位使用状况发生变化。超声波检测仪不间断发出超声波，并把距离数据发回信息处理机进行判断。车辆驶入或者离开时，超声波检测仪获得变化的距离数据，处理机做出判断后得出车位变化情况，将数据录入数据库，同时向管理人员发出相应的提示。管理人员切换画面，获得变化的车位的图像，监控车位变化情况。当车位状况稳定后，管理人员在电子屏幕上继续监控各个车位，返回车位轮巡状态。 2.2系统流程图启动服务器端服务，系统管理员登陆，启动客户端服务，在客户端模拟车辆给服务器端发送请求，服务器端接到请求后响应，把响应消息返回到客户端，实现停车场和车辆之间的通信，系统流程图如下。图2.1 系统流程图2.3业务流程图小型轿车停车位检测与管理系统中管理员对停车场的监控和以及司机对停车位的申请业务图如下所示。图2.2 业务流程图2.4数据流图数据流图由四种基本的元素构成：数据流(Data Flow)，处理(Process)，数据存储和数据源（数据终点）。数据流(Data Flow)：为具有名称且有流向的数据，用标有名称的箭头表示，一个数据可以是记录、组合项或基本项。处理(Process)：表示对数据所进行的加工和变换。指向处理的数据流为该处理的输入数据，离开处理的数据为处理的输出数据。数据存储：表示用文件方式或数据库形式所存储的数据，堆砌进行的存取分别以指向或离开数据存储的箭头表示。数据源及数据终点：表示数据的来源或数据的去向，可以是一个组织或人员，它处于系统范围之外，所以又称它为外部实体，它是为了帮助理解系统界面而引入的，一般只出现在数据流图的起点和终点。系统的数据流图如图2.3所示。图2.3 数据流图2.5数据字典数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。由于本次设计是小型软件系统的开发，所以采用卡片形式书写数据字典。每张卡片上保存描述一个数据的信息这样做更新和修改起来比较方便，而且能单独处理描述每个数据的信息。下面将列出若干数据元素的数据卡片信息。数据字典卡片如下所示。名字：用户信息表别名：dbo_UserInfo描述：存储了管理员的登录信息定义：用户信息表=用户登录名+用户登录密码 位置：数据库dbo_UserInfo.dbm名字：配置信息表别名：dbo_ SystemConfig描述：存储服务器的配置信息定义：配置信息表=服务器IP+服务器端口地址位置：数据库dbo_ SystemConfig.dbm 名字：车辆信息表别名：dbo_CarInfo描述：存储了车辆的有关信息定义：车辆信息表=序号+车辆无线IP地址+端口+车辆识别码MAC信息+车牌号+车位号位置：数据库dbo_CarInfo.dbm名字：停车场信息表别名：dbo_ParkInfo描述：存储了停车场的有关信息定义：停车场信息表=序号+链接状态+停车时间+车牌号+车位号位置：数据库dbo_ParkInfo.dbm第三章 总体设计3.1系统设计原则小型轿车停车位检测与管理系统是以车位检测与管理为中心，旨在提高停车场管理的智能化和车辆的安全性。它可以全面提升停车场管理的层次和服务水平，节省人力，降低丢车的可能性，使车主更安心，并且为其节省了时间。系统采用先进的计算机网络、智能摄像、车载无线检测以及数据库等计算机软件技术，组成了一个智能化程度高、安全性能好、以车位为中心的检测与管理系统。系统的设计原则如下： （1）可靠性。停车场系统需要24小时运作，不间断的监测每个车位，一旦故障发生将严重威胁车辆的安全，系统的可靠性必须非常高。因此必须选用成熟的技术和产品。 （2）开放性。停车场系统不仅内部是一个完整的系统，同时对外可以融合到其他的大系统里面。它使用的标准应该是通用的或者是与其他系统兼容的。 （3）可扩充性。现代技术日新月异，更新换代十分迅速，停车场系统同样需要与时俱进。可扩充性可以保护原有投资，也使得系统性能可以提升。 （4）应用性。停车场系统是一个实际应用的系统，因此必须考虑停车场的实际需求、成本控制以及可行性。 （5）整体性。停车场系统是一个有机整体，而不是用传输介质简单的把几个子系统连接起来。只有合理的设计停车场系统，才能提高整体性以及系统的效率。 3.2系统功能模块设计小型轿车停车位检测与管理系统整体由前台功能和后台功能两部分组成。前台功能系统登录，服务器端服务的启动，客户端服务的启动以及服务器端和客户端的相互通信组成；后台功能主要由管理车辆信息以及管理停车场信息组成。具体的系统功能模块图如下图3.1所示。图3.1 系统功能模块图3.3系统组成及子系统设计把整个系统划分为一个一个的子系统，既有利于系统程序编码的实现，也有利于保持系统功能结构的低耦合性。根据功能分析，小型轿车停车位检测与管理系统主要由三个子系统组成：客户端子系统、服务器端子系统以及通信传输系统，各子系统的简介如下：1通信子系统：该子系统负责将客户端子系统通过车载无线的感应信息和请求信息传输给服务器端子系统进行信息处理，网络层采用局域网，传输系统采用TCP/IP通信协议。通信子系统图如下图3.3所示。图3.2 通信子系统架构图2服务器端子系统：该子系统模拟停车场，负责管理整个停车场，是信息处理终端。它接收来自客户端的车载无线探测信息以及图像信息，跟踪车辆及监控停车场每一个车位。管理人员既可以通过模拟停车场分布图总览所有车位，也可以通过视频图像实时地查看每个车位。系统拥有的数据库记录了车辆信息、车位信息以及设备信息。服务器端子系统图如下图3.3所示。图3.3 服务器端子系统架构图3客户端子系统：该子系统模拟的是车辆，当车辆驶入停车场时，通过车载无线，把侦听状态发给服务器端，服务器端接收到该状态后就会通过智能摄像对该辆车进行监控，接着客户端向服务器端申请自己想停用的车位，服务器端接收到请求，判断该车位是否可以供该辆车停用，若可以就直接让其停用，否则，服务器端根据停车场的当前状况为该辆车分配车位，客户端接收到分配消息后重新申请，继而停用。客户端子系统图如下图3.4所示。图3.4 客户端子系统架构图3.4数据库设计数据库是系统记录信息的主要场所，对于停车场而言，记录的保存具有重大的意义。合理的数据库不但可以保证重要数据的有效存储，而且可以提高系统效率、增强系统安全性。 3.4.1数据库设计要求数据库是根据某种数据模型建立起来的存储数据的工具。数据模型有三个要素：模型结构、数据操作和完整性规则。当今的数据库支持的模型有四种：层次模型、网状模型、关系模型以及面向对象模型。其中关系模型是最流行的，许多数据库系统都按照这个模型建立，因此本系统采用关系模型。 从另一角度说，设计数据库尤其是设计关系数据库，实际上就是建立一个数据表格。如何建立，如何合理定义属性是数据库最后能否成功的因素，设计的不好有可能造成数据不必要得冗余，浪费控件，也有可能因结构过于单薄而导致安全性低。3.4.2实体关系模型实体关系模型即ER模型，我们用E-R图来表示它，E-R图是直观表示概念模型的工具，根据对数据流图和数据字典的分析，我们可以确定该应用中的实体，属性和实体之间的关系，并画出如下所示的E-R图。1.车辆实体的ER图如图3.5所示。图3.5 车辆实体2.停车场实体的E-R图如图3.6所示。图3.6 停车场实体3.系统总的E-R图系统E-R图主要描述了系统实体之间的关系，通过系统需求分析确定了系统中存在车辆基本信息实体，车场基本信息实体，通信协议信息实体，用户登录信息实体关系。系统E-R图如下图3.7所示。图3.7 系统E-R图3.4.3主表的结构设计根据需求分析，系统主要建立了dbo_UserInfo、dbo_ParkInfo、dbo_ CarInfo 、dbo_ SystemConfig，共四张数据库表，系统主表结构设计如下表所示。dbo_UserInfo数据库表存储了管理员的登录信息，表结构如下所示。表3-1 用户信息表dbo_UserInfo属性数据类型约束备注D_Namenvarchar(15)非空登录名D_Passwordnvarchar(20)非空登录密码dbo_ParkInfo数据库表存储了有关停车场的所有数据信息，表结构如下所示。表3-2 监控信息表 dbo_ParkInfo属性数据类型约束备注IDint主键 自增序号D_strStatenvarchar(15)链接状态 D_Timenvarchar(15)停车时间D_strVehideLocatenvarchar(15)车位号D_strVehideNumnvarchar(20)车牌号dbo_ CarInfo数据库表存储了有关停车场的所有数据信息，表结构如下所示。表3-2 监控信息表 dbo_ CarInfo属性数据类型约束备注IDint主键 自增序号D_strGroupIPnchar(50)车辆无线IP地址 D_strGroupPortnvarchar(15)端口D_strMACnvarchar(50)车辆识别码MAC信息D_strVehideNumnvarchar(20)车牌号D_strVehideLocatenvarchar(15)车位号dbo_ SystemConfig数据库表存储了有关停车场的所有数据信息，表结构如下所示。表3-4 配置信息表 dbo_ SystemConfig属性数据类型约束备注D_strIPnvarchar(20)非空服务器IPD_strPortnvarchar(20)非空服务器端口号3.4.4创建数据库连接在进行小型轿车停车位检测与管理系统的开发时，一个很重要的步骤就是建立数据库的连接，即访问数据库。访问数据库可以用DSN和非DSN两种方法。应用DSN访问数据库需要配置ODBC数据源（即系统DSN），该方法的优点是比较安全，而应用非DSN访问数据库不需要配置ODBC数据源，比较方便。本系统采用的是后者。创建数据库连接主要分两步进行：一是创建数据库连接文件，二是在需要与数据库连接的页面包含该文件,本系统采用SQL Server数据库存储数据，所以使用以下代码连接数据库：class DatabaseConn public static String InitDatabaseConn() String SQLDatabaseConn = ; SQLDatabaseConn = Server=.;Database=SKZH;Integrated Security=true; /SQLDatabaseConn = Server=(local);/User id=sa;/Pwd=succeed210;Database=SKZH; return SQLDatabaseConn;由于上述代码几乎在系统中的每个页面中都要用到，所以将其保存为一个单独的文件，在所有与数据库连接的页面中只要包含该文件，就可以连接和打开数据库。第四章 系统详细设计与实现根据总体设计，整个系统可由三个子系统组成，并设计了相应的数据库用于存储运行过程中产生的有用数据，在这一章中，主要是对上章中划分出来的各个子系统进行详细的设计，结合设计出的类，完成类中各方法的实现，同时实现系统中各系统的各模块的预期功能。系统采用C/S模式设计，采用该模式，通过将任务合理分配到Client端和Server端，降低了系统的通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势。目前大多数应用软件系统都是Client/Server形式的两层结构，现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展；内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，Web和Client/Server 应用都可以进行同样的业务处理，不同的应用模块共享逻辑组件，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。C/S模式是一种两层结构的系统，第一层在客户机上安装了客户机应用程序，第二层在服务器上安装服务器管理程序。在C/S模式的工作过程中，客户机程序发出请求，服务器程序接收并且处理客户机程序提出的请求，然后返回结果。C/S模式有以下特点：1C/S模式将应用与服务分离，系统具有稳定性和灵活性 。2C/S模式配备的是点对点的结构模式，适用于局域网，有可靠的安全性 。3由于客户端实现与服务器端的直接连接，没有中间环节，因此响应速度快 。4在C/S模式中，作为客户机的计算机都要安装客户机程序，一旦软件系统升级，每台客户机都要安装客户机程序，系统升级和维护较为复杂。4.1通信传输设计4.1.1网络传输系统ARM7接收从检测端传来的图像数据，然后把这些数据按照TCP/IP协议封装，最后发送到局域网上。服务器端子系统主控电脑是通过无线局域网连接客户端获取数据，整个结构就是一个小型的局域网，每一个终端都有一个网卡，拥有一个物理地址。同时也按照TCP/IP协议进行数据封装，因此每一个终端都有一个IP地址。图象数据封装的层次如图4.1所示。图4.1 图象数据封装的层次图可见，整个网络数据包是从TCP/IP的传输层直接开始封装，而对于更上一层的应用层则不采用。这样可以使程序更加简单，处理更加方便。 4.1.2 TCP协议简介TCP/IP的传输层有两种协议，一种是TCP，另一种是UDP。而在本系统则采用TCP协议。下面对TCP协议进行简单的介绍： TCP，全称Transmission Control Protocol，即传输控制协议。它是一种面向连接的，提供高可靠性服务的，基于字节流的传输层的通信协议。TCP一般用于一次传输要交换大量数据的情况，如文件传输、远程登陆等，它的最大特点就是可靠性： （1）面向连接：通信前建立虚电路端端连接。通信过程每个数据都需要确认，没有被确认就会被认为是错误数据，必须重传； （2）点对点通信：在信源与信宿之间进行点点通信；（3）完全可靠性：没有数据重复和丢失；（4）流接口：TCP端口建立在字节流基础上。流是一个无数据丢失、重复和失序的正确数据序列；（5）可靠连接：用三次握手方法保证连接的可靠性；（6）完善的连接拆除：只有在数据传完的情况下，才拆除连接。 可见，要提供如此可靠性高的服务，TCP报头必须记录相当多的信息，例如握手的命令，字节流的信息等等。图4.2显示了TCP报头的结构图。图4.2 TCP报头结构图整个TCP报头的大小是20个字节。报头处理程序相对复杂，建立、传送、拆除过程的系统开销也比较大，传输过程还要进行严格的差错校验、流量控制。以上的工作都是为了保证信息可以正确无误的传送。 4.2服务器端子系统设计服务器端子系统是整个系统的信息处理中心，其软件系统负责处理、记录停车场的各种信息。4.2.1系统功能分析小型轿车停车位监测与管理系统的服务器端子系统主要是与无线局域网连接的PC机。它担负着非常重要的工作： （1）接收来自客户端车载无线距离检测数据与图像数据； （2）区分处理车载无线距离检测数据包与图像数据包； （3）判断距离得出相应的车位的情况； （4）还原图像并显示； （5）显示模拟停车场分布图或者实时图像供管理人员巡视车位； （6）记录车辆信息、车位信息、设备信息。 根据以上的功能分析，整个系统分为以下几个模块： （1）主程序。主程序是管理人员进行操作的主要界面，它包括图像监控、信息管理、实时数据监控等。 （2）监控软件。用于接收和处理车载无线探测信息和图像信息。4.2.2主程序模块实现主程序可以分成：操作人员部分、数据操作部分、监控部分以及模拟停车场分布图部分。操作人员部分就是利用权限登录整个系统。数据操作部分就是对各种信息的查询，包括车辆信息，停车场信息等。监控部分实际上是实时图像的监控，对每一个车位进行轮巡。模拟停车场分布图部分则是利用VS的软件环境模拟停车场的车位分布，方便操作人员进行监控。下面结合界面分别介绍这几个主要部分。1.服务器参数配置该系统的服务器的参数有服务器IP地址，端口号，服务器的启动以及停止。在本系统中，服务器IP地址配置为，端口号为254，通过启动服务和停止服务操作系统的开启和关闭。具体实现代码如下： public partial class SystemTool : Form private void InitSystemServerIPPort() string SqlString; string ConnString = SQLDatabaseConn; SqlConnection conn = new SqlConnection(ConnString);/连接字符串 SqlString = select * from SystemConfig; SqlCommand cmd = new SqlCommand(SqlString, conn); /创建SqlCommand conn.Open();/打开数据库连接 SqlDataReader dr = cmd.ExecuteReader(); if (dr.Read() /查找到数据记录，获取数据信息 textBox1.Text = drD_strIP.ToString().Trim(); /IP textBox2.Text = drD_strPort.ToString().Trim(); /Port else /数据库中无记录,return = Null textBox1.Text = ; textBox2.Text = ; MessageBox.Show(请配置系统服务器参数 IP：Port); dr.Close(); conn.Close(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) /配置系统IP和Port String m_nstrSystemIP = textBox1.Text; String m_nstrSystemPort = textBox2.Text;SystemConfigInfo.m_SetSystemConfigInfo_IPPort(m_nstrSystemIP.Trim(),m_nstrSystemPort.Trim(); MessageBox.Show(服务器配置：IP = + m_nstrSystemIP + 端口： + m_nstrSystemPort); this.Close(); 2.操作人员部分 该系统的操作人员也就是系统的管理人员，启动系统，操作人员用指定的账号和正确的密码登录就可以进入该系统，系统在关闭后再重新进入，都是同样的操作界面。进入系统后，启动服务，具体流程图如下图所示。图4.3 登录流程图启动服务的实现方法如下： private void CmdStar_Click(object sender, EventArgs e)this.CmdStar.Enabled = false;this.CmdStop.Enabled = true;SystemServerOpen_CheckFlag = true; /启动服务器 =true/提供一个 IP 地址，指示服务器应侦听所有网络接口上的客户端活动 ServerSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); serverInfo = new IPEndPoint(IPAddress.Any, this.GetPort(); ServerInfo = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(SystemServer_IP),Convert.ToInt32(SystemServer_Port);ServerSocket.Bind(ServerInfo); /将SOCKET接口和IP端口绑定ServerSocket.Listen(20); /开始监听，并且挂起数为10 MsgBuffer = new byte64; /消息数据大小初始化设置大小为128字节ClientNum_Group = 0; /数量从0开始统计/将接受客户端连接的方法委托给线程ServerThread = new Thread(new ThreadStart(RecieveAccept);ServerThread.Start(); /线程开始运行CheckForIllegalCrossThreadCalls = false; /不捕获对错误线程的调用 this.StateMsg.Text = 服务状态：运行; this.ClientList.Items.Add(服务于 + DateTime.Now.ToString() + 开始运行.);3.监控与分配车位监控部分是对停车场实时数据进行监控和管理，包括对客户端状态的监控，对客户端消息内容的监控以及实时数据监控。监控页面的底部显示服务器的链接状态，客户端连接数以及动态时间显示，通过这些监控数据可以了解到停车场车位的状态。当车辆请求的车位已经被占用时，系统会提示操作人员，操作人员可以通过提示信息进行手动分配车位。具体操作流程图如下图4.4所示。图4.4 操作流程图4.模拟停车场分布图部分 操作人员也可以通过点击实时数据进入模拟停车场分布图直接查看停车场车位分布状态。操作人员进入模拟停车场分布图看到所有的车位分布，图上标有车位号的图标就是车位，每个图标上面除了标有车位号以外，还用颜色表明该图标的使用状况。蓝色表示该车为被占用，黑白交错表示该车为空闲。模拟停车场分布图可以总览所有的车位，第一时间知道车位的使用状况，同时它也能反应车位使用状况的变化。当车位使用状况发生变化的时候，该图标将变色，提醒管理人员。模拟停车场分布图与实时监控画面通过点击实时数据切换，使操作人员更简便获得停车场的情况。 4.3客户端子系统设计客户端子系统模拟车辆，通过通信传输系统与服务器端子系统进行通信，在同一个局域网内，可以有多个客户端连接到服务器端，是整个系统的信息来源。4.3.1设计原理小型轿车停车位检测与管理系统的客户端主要是在监控系统的配合下，与服务器端完成通信以及数据传输。监控系统包括检测端、数据处理中心以及传输系统，通过超声波检测器及视频监视器获取车位使用情况，将数据处理后使用局域网传送。服务器端子系统识别相应的数据包获得图像和距离信息，并将相应的数据录入数据库，供管理人员使用。 现在的车位检测仪器采取一种检测手段，然后通过某种传输标准进行信号传输。比较成熟的检测手段有超声波检测、红外检测、视频检测、电磁检测： （1）超声波检测：通过超声波发送和接收的时间差计算距离，得到车位情况。超声检测的成本低，准确性高，安装方便，不会受到电磁干扰；缺点是易受到环境影响，噪声杂波影响大。 （2）红外检测：利用发射红外光束是否被接收判断是否有车辆。红外检测的速度快，不受机械噪声干扰；但是容易受到温度和一些热源影响，有时候需要提高功率降低可靠性来实现灵敏度。 （3）视频检测：可提供大量信息，直观、实时，管理人员管理方便。安装方便，可靠性好，维护费用较低；缺点是成本高，容易受环境影响。 （4）电磁检测：应用电磁感应原理实现，车位状况发生变化就会有感应电流产生，并以此判断车位状况。它是预埋在车位下面，这种方法的优点是技术成熟，可全天候工作，管理方便；缺点是安装时破坏路面，安装的质量对可靠性和寿命影响很大。以上各种检测手段都有各自的优缺点。本系统采用视屏检测手段，利用ARM7作为数据处理终端进行编码，发送到局域网上。整个流程如图4.5。图4.5监控系统处理信息流程图4.3.2视屏检测视频检测采用了CMOS型的图像传感器OV7620，这种传感器可以获取模拟图像并把它转换为数字信号，因此它可以把图像信息直接传给ARM7处理。OV7620图像传感器有以下特点： （1）单片数字式图像传感器； （2）逐行扫描/各行扫描方式； （3）镜头尺寸为1/3英寸； （4）成像面积：5.44mm，像素尺寸：8.45.4，总共307200像素数，VGA/CIF格式； （5）有效像素单元：（水平方向）644（垂直方向）484像素，缺省像素单元：（水平方向）640（垂直方向）480像素； （6）双通道A/D转换器（可达13.5M/s），8位数据输出； （7）1500倍自动曝光范围； （8）增益和自动白平衡； （9）能进行亮度、对比度、饱和度、伽马校正等多种调节功能； （10）图像输出窗口可在44644484之间任意调整； （11）5V直流电源工作，工作时功耗200mW，待机时间功耗100uW； （12）既可以选择输出黑白图像，也可以选择输出彩色图像。 可见该传感器尺寸较小，便于安装，耗电量少，节约能源。拥有两枚A/D高速转换器，可以直接输出数字信号，可以直接与包括ARM、单片机在内的各种微处理器直接相连，可以根据需求选择彩色或者黑白，输出窗口大小可以根据用户自己的要求设定。OV7620提供了与外部存储器和微处理器的交互接口，这些接口为提供单帧传输图像工作方式提供了方便。 视频采集模块放置于停车场顶部，车辆上方，这样可以获得车辆全貌。不同车的俯视图是不同的，而且这样放置视野相对广阔，方便管理人员监控，提高车辆的安全性。 图像捕捉设备获得信息量大，直观，能够知道车辆的具体情况，方便管理人员做出合适的反应及相应的措施。 4.3.3 ARM处理器 视频检测获得的数据交给ARM7处理，ARM7对这些信息进行网络数据包封装，并操作网卡，然后发送到局域网上。 ARM，全称Advanced RISC Machines，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。ARM具有以下特点： （1）体积小、低功耗、低成本、高性能； （2）支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16 位器件； （3）大量使用寄存器，指令执行速度更快； （4）大多数数据操作都在寄存器中完成； （5）寻址方式灵活简单，执行效率高； （6）指令长度固定。 在当今市场上有几种流行的微处理器，除了ARM以外，还有单片机和DSP。 （1）单片机。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。其中的MCS5