基于无线射频识别技术的智能停车场管理系统设计.doc

郑州轻工业学院本科毕业设计（论文） 题 目 基于RFID技术智能 停车场 的应用研究 学生姓名 苗 苏 钧 专业班级 网络工程 07-2班 学 号 200713080229 院 （系） 计算机与通信工程学院 指导教师(职称) 张杰（教授） 完成时间 2011 年 6月 1日 35郑州轻工业学院毕业设计（论文）任务书题目 基于RFID技术的小区停车管理系统的设计研究 专业 网络工程 学号 200713080229 姓名 苗苏钧 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：基本要求：主要参考资料：1 23 4 5 完 成 期 限： 2011年6月1日 指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日 目 录中文摘要III第一章 绪论11.1 研究背景11.2 研究现状11.3 研究前景21.4 无线射频识别技术在停车场的应用31.5 研究的内容和结构安排4第二章 关键技术和运行环境52.1 RFID技术简介52.1.1 RFID系统组成与框架52.1.2 RFID工作原理与应用体系结构72.1.3 RFID中间件的定义与功能92.2 开发语言介绍112.2.1 ASP.NET(C#)技术112.2.2 SQL Server2000数据库介绍112.3 运行环境介绍122.4 设计原则介绍122.5 本章小结133第三章 系统需求分析143.1 系统设计思路143.2 系统功能结构分析143.3 系统整体说明153.3.1 系统基本描述153.3.2 数据库说明163.3.3 总体模块说明173.4 本章小结194 第四章 系统的详细设计与实现204.1 数据库设计204.2 管理员注册和登录模块的实现224.3 车辆的查询模块的实现244.4 RFID自动管理模块的实现264.4.1 RFID的各部分模拟274.4.2 RFID实现自动管理294.5 信息修改模块实现过程304.6 本章小结325第五章 总结和展望335.1 总结335.1.1 设计总结335.1.2 设计心得和体会335.2 展望34致谢35参考文献36中文摘要无线射频识别技术，简称RFID，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，操作快捷方便。无线射频识别技术是一种新技术,在智能停车场上应用极为广泛。通过射频识别技术，可以实现一种自动的车辆辨识系统，使得车辆的停入和驶出能在一个快速的方式下处理，实现无人、安全、自动化。本文针对无线射频识别技术在智能停车场上的应用进行了详细的说明，先就智能停车场的设计思想进行系统的阐述，然后重点讨论了智能停车场的设计与实现过程中用到的相关模块：管理员的登录和注册模块、车辆具体信息查询模块、车辆的自动管理模块和其他信息模块等等。整个论文围绕基于无线射频识别技术的智能停车场如何对车辆进行管理做了大量论述。在对上述内容充分认识的基础上，本文详细介绍了如何设计这样一个系统，使得在无人情形下可以对车辆进行动态的管理，尤其是对停车场注册的车辆的停入和驶出动作的电子不停车管理。关键词：无线射频识别技术，智能停车场，车辆管理英文摘要 第一章 绪论RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。1.1 研究背景任何新技术的产生和发展都源于实际应用的需要。RFID技术也不例外。RFID技术是无线电广播技术和雷达技术的结合。雷达采用的是无线电波的反射和回射理论，而无线电广播技术是关于如何用无线电波发射，传播和接收语音，图像，数字和符号的技术。RFID技术的发展是基于多项技术的综合发展，它涉及了多项关键技术：芯片技术、天线技术、无线收发技术、数据变换与编码技术、电磁传播技术等等。射频识别技术发展得很快。RFID产品种类很多，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如机场旅客行李管理、旅客列车自动识别系统、汽车生产流水线的生产过程控制中等。射频识别产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长。射频识别技术具有广阔的市场前景。1.2 研究现状当前RFID 的研究主要围绕RFID 技术标准、RFID 标签成本、RFID 技术和RFID 应用系统等多个方面展开。1.RFID 技术标准RFID 的标准化是当前亟需解决的重要问题，各国及相关国际组织都在积极推进RFID 技术标准的制定。目前，还未形成完善的关于RFID 的国际和国内标准。RFID 的标准化涉及标识编码规范、操作协议及应用系统接口规范等多个部分。其中标识编码规范包括标识长度、编码方法等；操作协议包括空中接口、命令集合、操作流程等规范。2.RFID 技术研究当前，RFID 技术研究主要集中在工作频率选择、天线设计、防冲突技术和安全与隐私保护等方面。工作频率选择是RFID 技术中的一个关键问题。工作频率的选择既要适应各种不同应用需求，还需要考虑各国对无线电频段使用和发射功率的规定。当前RFID 工作频率跨越多个频段，不同频段具有各自优缺点，它既影响标签的性能和尺寸大小，还影响标签与读写器的价格。此外，无线电发射功率的差别影响读写器作用距离。 天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。天线按工作频段可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向性可分为全向天线、定向天线等；按外形可分为线状天线、面状天线等。受应用场合的限制，RFID 标签通常需要贴不同类型、不同形状的物体表面，甚至需要嵌入到物体内部。RFID 标签在要求低成本的同时，还要求有高的可靠性。此外，标签天线和读写器天线还分别承担接收能量和发射能量的作用，这些因素对天线的设计提出了严格要求。当前对RFID 天线的研究主要集中在研究天线结构和环境因素对天线性能的影响上。鉴于多个电子标签工作在同一频率，当它们处于同一个读写器作用范围内时，在没有采取多址访问控制机制情况下，信息传输过程将产生冲突，导致信息读取失败。同时多个阅读器之间工作范围重叠也将造成冲突。这些也是RFID的研究对象。RFID 安全问题集中在对个人用户的隐私保护、对企业用户的商业秘密保护、防范对RFID 系统的攻击以及利用RFID 技术进行安全防范等多个方面。1.3 研究前景无线射频识别技术(RFID)已经成为一个很热门的话题。据业内人士预测，RFID技术市场将在未来五年内在新的产品与服务上带来30至100亿美金的商机，随之而来的还有服务器、资料储存系统、资料库程序、商业管理软件、顾问服务，以及其他电脑基础建设的庞大需求。RFID将会成为未来的一个巨大市场是毫无疑问的。许多高科技公司正在加紧开发RFID专用的软件和硬件，无线射频识别技术(RFID)正在成为全球热门新科技。 1970-1980年，射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用，80年代之后，射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 进入20世纪以来，射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。同时，标准化问题日趋为人们所重视，射频识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。至今，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。1.4 无线射频识别技术在停车场的应用随着经济的高速增长，汽车的社会拥有量不断增加，汽车停车场的数量将随之增加，规模不断扩大，这给停车场的车辆管理(停车效率、停车安全)提出了新的挑战。停车场的管理既要使车辆存取方便、快捷，又要保证安全、可靠。如何在车场中找到车位或者识别自己的车辆，引起了人们对停车场管理及服务的兴趣。目前，有很多识别技术都可以对物体进行识别定位，但在小区域(如室内)定位服务中，现有的识别技术存在着一定的缺陷，如超声波技术、射频识别(RFID)技术、IEEE80211、超宽带(UWB)等，应用于室内识别和定位服务，各有优劣。射频识别技术：一个著名的采用RFID技术的定位系统是SpotON。SpotON根据无线信号强度分析，采用聚合算法进行三维定位。SpotON 系统中硬件标签成网络状分布，无需中央控制单元，通过标签检测到的信号强弱来估计交互标签的距离。然而，完整的SpotON系统到目前为止还没有建成。RFID技术同其它技术比较而言，具有成本上的优势，而且RFID识别技术对环境的要求和受到的环境影响都很小， 定位精度较高，传输范围大；RFID技术在识别物体的同时还从识别目标中读取有关该对象的大量信息。无线射频识别技术，可以对车场车辆进行无线定位引导。通过停车场的计算机管理系统获得停车场停靠车辆的个体信息。包括空余停车位的数量与分布情况，方便车主顺利地找到停车位置；在停车场的人口处可以通过终端查询系统很方便地查询到自己的车辆在停车场中的具体位置；在出口处，根据车载卡报告时记录的起始停靠时间，可以很方便地得出车辆停靠时间及应付费用。特点是电子系统复杂性低，容易实现且成本低；定位精度高，抗干扰能力强。使用无线射频识别技术，可以大大的减少人事成本，使得停车场的运作在无人和自动化下正常运行。1.5 研究的内容和结构安排本文以RFID射频技术为基础，设计了一种典型的工作模式下的智能停车管理系统。本文主要从提高停车管理系统的安全性，可靠性，降低管理人力成本出发，研究将RFID技术应用于智能停车管理系统，以改变目前因依靠人力资源或者价格昂贵的并且易受外界环境影响的图像识别技术的现状。本文所做的工作主要有以下几个方面，深入研究停车管理系的需求，给出停车管理系统的硬件选型和系统构建；进行电子变迁的数据通信协议和串口通信协议的研究；进行停车场管理的算法研究设计；进行RFID技术停车管理系统数据库的设计；进行RFID技术对这能停车管理系统发展的研究。本论文的结构安排如下：第1章 绪论介绍本课题的意义和背景，阐述了智能停车管理系统的基本理论，系统回顾了国内外RFID发展情况及历史，最后阐述本论文的主要内容和结构安排。第2章 关键技术和运行环境本章主要分析了RFID系统各部分的组成及特点，并给出了车辆管理系统提出了有效的开发环境第3章 系统需求分析以模块化的思想来对系统需求进行系统分析，为系统的详细设计与实现起到引导作用。第4章 系统的设计本章以第三章系统分析为基础，通过对各个模块的设计实现RFID停车管理系统的总体设计。第5章 总结和展望本章概括总结了本文所做的工作，指出下一步研究的重点。第二章 关键技术和运行环境基本的RFID系统通常由3部分组成：RFID标签(tag)，RFID阅读器(reader)及应用支撑软件。数据之间的传输一般是利用无线射频技术，主要是利用天线，以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去，多个标签可以同时发送数据，同时多个阅读器也可以接受来自标签的信息，发送和接受的过程可以同时进行。图2-1给出了基本的RFID系统的组成。图2-1 基本的RFID系统在系统中，RFID标签类似货物包装上的条形码功能，记载物品的信息。读写器类似识别标签的光电阅读器，但部分读写器还具有向RRD标签写入信息的能力。应用接口或中间件软件完成RFID标签数据信息的收集。传输网络实现数据的传送，根据读写器终端的功能可以采用多种传输方式，如以太网、WLAN、GSM、CDMA等。业务应用与管理系统实现RFID标识物的有序管理。2.1 RFID技术简介2.1.1 RFID系统组成与框架1.RFID标签标签由天线和芯片组成，天线在标签和读卡器间传递射频信号，芯片里面保存每个标签具有的唯一电子编码和用户数据。每个标签都有一个全球唯一的ID号码UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改；用户数据区是供用户存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。并已开始进行较大规模的应用试验。我国集成电路设计业和制造业在近几年中取得了长足发展。国外目前已出现了多种新的封装技术，在国内，卡片形式的封装技术已经比较成熟，但是在其他先进的封装技术方面与国外的差距很大，还不具备低成本RFID标签的封装能力。2.RFID读写器RFID读写器是读取(或写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。读卡器对标签的操作有三类：(1)识别(Identify)：读取UID；(2)读取(Read)：读取用户数据；(3)写入(Write)：写入用户数据。同RFID芯片一样，国外125kHz的低频段和13.56MHz的高频段的读写器系统相对比较成熟，产品种类也较多。在UHF和更高的频段，读写器的研发工作正在快速进行中，支持各种标准的读卡设备不断涌现。目前国内部分公司已经掌握了读写器的核心技术，在技术水平上和国外的差距不大。3.RFID中间件 在RFID系统的应用支撑软件中除了运行在标签和阅读器上的部分软件之外，介于阅读器与企业应用之间的中间件(Middleware)是其中的一个重要组成部分。RFID中间件是将底层RFID硬件和上层企业应用结合在一起的粘合剂。该中间件的主要任务是对阅读器传来的与标签相关的事件、数据进行过滤、汇集和计算，减少从阅读器传往企业应用的巨量原始数据、增加抽象出的有意义的信息量。可以说，中间件是RFID系统的神经中枢。虽然原则上中间件是横向的软件技术，但在RFID系统中，为使其更适用于特定行业，RFID中间件往往会针对行业做一定的适配工作。在RFID系统这种具体情况下，中间件层除通常的功能外，还有以下特定功能：(1)使阅读/写入更加可靠；(2)把数据通过读卡器网络推或者拉到正确位置(类似路由器)；(3)监测和控制读卡器；提供安全读写操作；(4)降低射频干扰；(5)处理标签型和读卡器型事件；(6)应用通知；(7)接受并且转发来自应用的中断指令；(8)给用户提供异常告警。从体系结构上讲，RFID中间件还可以分为多个子层，包括边缘层和集成层。边缘与集成层的分离可以提高可伸缩性并降低客户成本，因为边缘层既是轻量级的，成本又低。2.1.2 RFID工作原理与应用体系结构RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，图2-2停车管理系统系统组成图可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性、实现对被识别物体的自动识别。当装有电子标签的物体在距离010米范围内接近读写器时，读写器受控发出微波查询信号，安装在物体表面的电子标签收到读写器的查询信号后，将此信号与标签中的数据信息合成一体反射回电子标签读出装置。反射回的微波合成信号，已携带有电子标签数据信息。实现能量的传递和数据的交换，如图2.2所示。在读写器与电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种：电感耦合和电磁反向散射耦合。电感耦合类似于变压器模型，一般适于中低频工作的近距离射频识别系统。电磁反向散射耦合类似雷达原理模型，一般适合高频、微波工作的远距离射频识别系统。因此，RFID技术还涉及无线射频识别的物理学原理、无线射频识别的数据传输协议与安全性、数据完整性、多标签同时识别与系统防冲撞等问题。RFID标签(Tag)由耦合元件及芯片组成，标签中一般保存有约定格式的电子数据，每个电子标签具有全球唯一的识别号，且终身不得修改。具有持久性、信息接收传播穿透性强、存储信息容量大、可重复利用、种类多等特点。在实际应用中，无线标签以任意形式附在被识别的物体的表面。存储在芯片中的电子数据可以由读写器通过以无线电波的形式非接触的读取。RFID无需人工去识别标签，读写器每250mS就可以从标签中读出位置和商品相关数据。标签一般只有被识别的功能，即只读功能，但有些情况也具有可写的功能。标签的数据存储量在几字节到几千字节。RFID读写器是读取(或写入)电子标签数据信息的设备，可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，在读写区内可实现数个标签同时识读，并具备防冲撞功能。读写器与计算机之间可以通过标准接口进行通信，也可以私!计算机网络通过标准接口连接。读写器由射频模块和控制模块组成。射频模块的主要任务是：产生高频发射能量，激活射频电子标签并为其提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传输给电子标签；接收并调制来自射频电子标签的射频信号。控制模块的主要任务是：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的动作指令；控制与射频电子标签的通信过程；信号的编码与解码；执行防碰撞算法；对数据进行加密解密。应用程序接口主要包括：接口方式与接口软件。接口方式主要指的是读头和应用计算机的接口方式。RFID应用系统的接口方式非常灵活，包括RS232、RS485、以太网(RJ45)、wLAN8o2.11(无线网络)等接口。接口软件一般是由RFID设备制造厂商提供的，通过这种软件可以对设备进行测试，可以直接生产一定格式的数据文件，供用户分析使用，也可以向其他应用软件提供数据接口。RFID应用系统具体的工作过程是应用系统通过发送应用指令到读写器，读写器通过编码器、解码器对指令进行处理后，命令响应单元发出标签读写命令，通过天线向标签发送指令，标签响应后将标签中存储数据经由天线通过空中接口返回到读写器天线，再经过编码、解码后，命令响应单元将读取结果返回到应用系统。RFID读写器读取RFID标签的数据位于较低的硬件层，读取的原始数据被传送到中间件处理，在中间件的设备和数据管理层，具有识别重复读了多次的RFID标签过滤机图2-3 RFID系统结构制的功能。利用过滤冗余数据机制，数据被过滤，只有和上层相关的数据才被传送到中间件。实时产生的RFID信息经过事件管理层处理供上层的交易过程和解决方案使用。 2.1.3 RFID中间件的定义与功能当人们逐步了解并熟悉RFID技术的时候，同时也感觉到了应用RFID技术的一些困惑，例如：不同设备与应用系统之间的接口问题、大量而复杂的RFID数据如何处理和利用、如何将RFID系统与现有信息系统之间无缝集成等问题。解决这些问题的方法就是要构建并部署一套RFID中间件。RFID中间件是RFID读写器和应用系统之间的中介，从应用程序端使用中间件所提供一组通用的应用程序接口(API)，即能连到RFID读写器，读取RFID标签数据。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者读写RFID读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去多对多连接的维护复杂性问题。详细来讲，RFID中间件是一种消息导向(Message-Oriented Middleware，MOM)的软件中间件，信息是以消息的形式，从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以以异步的方式传送，所以传送者不必等待回应。面向消息的中间件包含的功能不仅是传递信息，还必须包括解释数据、安全性、数据广播、错误恢复、定位网络资源、找出符合成本的路径、消息与要求的优先次序以及延伸的排错工具等服务。RFID中间件在实际应用当中主要起到数据的处理、传递和读写器的管理等功能。通过对RFID实际应用系统的分析，RFID中间件应具备以下几个主要功能：(1) 数据读出和写入目前市场上的电子标签，不但存储标识数据，有的还能够提供用户可进行自定义读写操作的附加存储器。当网络因某种原因失效时，通过读取附加存储器的内容仍能够获得必要的信息。RFID中间件应提供统一的API，完成数据的读出和写入工作。中间件应提供对不同厂家读写设备的支持、不同协议的设备支持，实现应用对设备的透明操作。(2) 数据的过滤和聚合读写器不断地从Tag读取大量的未经处理的数据，一般来说应用系统并不需要大量的重复数据，数据必须进行去重和过滤。不同的应用需要取得不同的数据子集，例如：装卸部门的应用关心包装箱的数据而不关心包装箱内件的数据。RFID中间件应能够聚合汇总上层应用系统定制的数据集合。(3) RFID数据的分发RFID设备读取的数据，在整批货物处理完成后再将完整的数据传送到企业合作伙伴的应用系统中、每天业务处理完成后再将当天的全部数据传送到决策支持系统等。(4) 数据安全RFID的使用往往在不为人所知的地方，在家用电器上、服装上甚至是食品包装盒上也许都嵌入有RFID芯片，在芯片的内部保存着ID信息，也许还有其他的附加信息，一些别有用心的人也许能够通过收集这些数据而窥探到个人隐私。RFID中间件应该考虑到用户的这些担心，并在法律法规的指导下进行数据收集和处理工作。2.2 开发语言介绍2.2.1 ASP.NET(C#)技术ASP.NET 是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台web服务器来建立强大的web应用程序。ASP.NET提供许多比现在的web开发模式强大的的优势。执行效率的大幅提高。ASP.NET是把基于通用语言的程序在服务器上运行。不像以前的ASP即时解释程序，而是将程序在服务器端首次运行时进行编译，执行效果比一条一条的解释强很多。(1)世界级的工具支持： (2)强大性和适应性： (3)简单性和易学性 (4)高效可管理性 (5)多处理器环境的可靠性 (6)自定义性，和可扩展性 (7)安全性2.2.2 SQL Server2000数据库介绍SQL Server 2000 是Microsoft 公司推出的SQL Server 数据库管理系统的最新版本。该版本继承了SQL Server 7.0 版本的优点同时又比它增加了许多更先进的功能，具有使用方便,可伸缩性好与相关软件集成程度高等优点，可跨越从运行Microsoft Windows 98 的膝上型电脑到运行Microsoft Windows 2000 的大型多处理器的服务器等多种平台使用。SQL Server 2000 的特性包括：(1)Internet 集成。(2)可伸缩性和可用性。(3)企业级数据库功能。(4)易于安装、部署和使用。(5)数据仓库。 2.3 运行环境介绍Visual Studio 是一套完整的开发工具集，用于生成 ASP.NET web 应用程序、XML Web Services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic、Visual C+、Visual C# 和 Visual J# 全都使用相同的集成开发环境 (IDE)，利用此 IDE 可以共享工具且有助于创建混合语言解决方案。另外，这些语言利用了 .NET Framework 的功能，通过此框架可使用简化 ASP Web 应用程序和 XML Web Services 开发的关键技术。ASP.NET 建立在 .NET Framework 的编程类的基础上，为 web 应用程序模型提供了一组可简化 Web 应用程序生成的控件和基础结构。ASP.NET包括可用于封装通用 HTML 用户界面元素（如文本框、按钮和列表框）的一组控件。但这些控件在 web 服务器上运行，并以 HTML 的形式将其用户界面呈现在浏览器中。在服务器上，这些控件公布面向对象的编程模型，该模型为 web 开发人员提供面向对象编程的丰富功能。ASP.NET还提供基础结构服务，如状态管理和进程回收，从而可以进一步减少开发人员必须编写的代码数量，并提高应用程序的可靠性。另外，ASP.NET使用这些同样的概念使开发人员能够以服务的形式交付软件。使用 XML Web Services 功能，ASP.NET开发人员可以编写他们的业务逻辑，并使用ASP.NET基础结构通过 SOAP 交付该服务。对于在系统设计中的模块实现，在Visual Studio的.NET中都有相应的功能部件，并通过一系列的代码来实现它们。我们在不影响其他模块的情况下，对任一模块进行单独的扩展和升级。我们选择在VS环境下用.NET来实现设计。2.4 设计原则介绍(1)易操作性： 界面设计的核心是让管理员更易操作 (2)层次性： 条理清晰的结构，表现为网站的板块划分的合理性，这里需要注意板块的划分应该有充分的依据并且是容易理解的；不同板块的内容尽量做到有交叉重复内容，共性较多的内容应尽量划分到同一板块；在最表层尽量减少划分的板块数量，通常控制在46之间比较合适。(3)美观性：尽量将艺术与技术更好地结合，使得管理员使用系统舒心。2.5 本章小结本章较为详细的介绍了无线射频识别技术相关信息，将该无线射频识别技术的系统结构、体系组成、工作原理等等尽可能的表述在了论文之中。该章作为本文的一个基础篇，为后文描述基于无线射频识别技术的智能停车场管理系统的设计与实现做了铺垫。 3第三章 系统需求分析通过对课题进行分析，智能停车场的设计和实现可以分成小模块来逐步实现，这样会使得该设计的思路更清晰，实现过程更有条理。3.1 系统设计思路该系统的最终目的是给管理员提供一个无人自动化的停车场管理环境。考虑到系统的最终目的，在设计过程中以浏览器的模式设计系统的人机交互界面。这样设计的好处在于体现系统的实时管理性能，也可以最大可能的体现系统的人性化，管理员可以方便的在浏览器模式的管理系统中对车辆进行管理查询。整个系统的设计思路可以用以下几个步骤做一个总结。1. 根据基于无线射频识别技术的智能停车场管理系统的最终目的和系统使用的复杂程度做出一个系统界面雏形。2. 系统需要一个收录各类车次信息和管理员信息的数据库作为技术支持，该数据库即可以添加新的车次信息和管理员信息也可以修改已有的车次信息和管理员信息。3. 系统可以实现基本的管理员注册和登录过程，只有注册管理员才能对系统进行进一步操作。4. 系统可以任意查询车次的基本信息。5. 管理员开启自动管理功能时，系统从产生的车辆信息加以扫描，使用从提取出的基本的标签信息与数据库进行精确匹配。6. 系统可以对匹配结果做出判断，并根据判断结果决定车辆是否为注册车辆，并对车辆的动作进行判定。7. 系统在精确匹配和判定的同时，需要对匹配成功的车辆的动作做成相应的反应，即对停入和驶出动作加以不同处理，修改相应的信息等等。3.2 系统功能结构分析该系统要求可以做到浏览网页源代码，整个系统的设计思想主要集中在如何实时的打开网页、如何在网页中发现已知停入和驶出的车辆信息、如何更新车辆的信息库。计算机联网的方式最普遍的就是网页、电子邮件、实时通讯系统等方式，一个计算机用户在打开网页的时候需要通过网页浏览器，作为一个连接网络和数据库的平台，网页浏览器不失为一种方法，将最终所要实现的系统以浏览器的形式做出来，应该算是一种比较实用而又快捷的方法。通过上一小节的系统设计思路中可以看出基于无线射频识别技术的智能停车场管理系统主要的功能模块。以下就是系统主要功能模块清单：1. 管理员注册功能；2. 管理员登陆功能；3. 根据车次牌询功能；4. 根据车主查询功能；5. 根据车位查询功能；6. 无线射频仿真功能（识别随机产生的车辆信息）；7. 车辆信息匹配功能；8. 自动管理车辆功能；9. 基本参数信息修改功能；10. 更新车辆信息功能；11. 更新管理员信息功能； 3.3 系统整体说明3.3.1 系统基本描述基于无线射频识别技术的停车场管理系统的设计与实现在互联网如此发达的今天有非常重大的实际意义。为了使该管理系统方便使用、功能较完备、执行效率更高，该设计应满足以下需求：1. 系统开发需求（1）统一友好的操作界面，保证应用程序的易用性，方便用户操作；（2）完备的查询操作体系，为管理员提供不同的查询服务；（3）完整的车辆管理操作，不需管理员手工修改车辆的进入和驶出信息。 2. 硬件与软件接口需要特定的硬件或硬件接口进行支撑，但是由于在设计过程的简化思想，因此对于无线射频识别技术的读写器和标签硬件功能已经模拟化了，即在程序中模拟有一个输入输出表示车辆的进入和驶出即可。运行于Windows xp及更高版本之上。3. 可靠性与故障处理正常使用时避免出错，若运行时遇到突发错误，软件不会影响到数据库。3.3.2 数据库说明先以Vehicle为标题的一个中央数据库，用于存储数据来自于城市里的停车场。在数据库中，创建“Vehiclelnformation” 作为主表、 创建“VehicleCirculationlnfo”作为一个分表。有关车辆的一般信息存储在主表，而信息的流通是在分表保存。主表包括的领域如车辆的ID，数量，类型和模式。为了监控车辆的市内停车的运动，“VehicleCirculationlnfo”表被使用，记录停入和驶出的尝试，日期，时间，停车的相关信息和总停车费。当有汽车驶入或停出时，汽车的身份信息首先在中央数据库被搜索，如果车辆没有登记到数据库中的任何纪录，初次进入车辆的信息将存储在数据库中。如果车辆有纪录储存在系统上，将不会有任何附加的资料，从而可避免重复项。登记车辆的鉴定信息在RFID读写器的覆盖范围将不断地被读取。如果在这一过程中，汽车的信息被记录到数据库中，这将会有重复的项目，导致系统内的问题。为了避免这个问题，车辆超出RFID读取器的距离时，阅读的任务就完成了。图3-3 系统基本的E-R图3.3.3 总体模块说明根据本课题功能的要求，要实现对停车场的操作管理，就应该合理安排各个模块，使得此程序在执行的过程中界面友好，操作简单。3.2小节给出了系统的功能模块结构分析，该分析将是实现系统的一个基础，大致的实现框架已经被构建出来，但是对于这些模块的描述还不够具体，还不能从框架中的到重要的信息，接下来的系统功能模块详述中将对此做出描述。对系统功能的描述采用IPO表的形式。1.管理员的注册和登录模块可以先进行注册，只有注册成为管理员才有权限进行下步操作。注册信息为：注册ID、注册姓名、性别、年龄等等。数据库中记录了经过注册后的管理员的相关信息：管理员的登录ID，管理员姓名，年龄等等身份信息。在系统中，我们希望的是对停车场的管理只有管理员才有资格进行相关的操作，如查询车辆的相关停入和驶出信息等等，只有管理员才可以对数据库进行相关操作。因此我们规定系统必须进行管理员的登录操作。2.查询车具体信息模块此功能规定只有进行登录的管理员才有权限进行查看。(1)车辆查询车辆进入停车场或者驶出停车场后，系统自动完成识别和修改记录操作，同时修改数据库信息，管理员可以对特定的车辆信息进行查询，了解车次的费用，停入和驶出的时间。查询分为车次查询和车主查询，即管理员可以通过两种方法对注册的车的具体信息进行查询。(2)车位查询管理员可以查询停车场的车位情况，即车位是空闲的还是忙碌的，停在该车位上车次的具体信息。3.车辆管理模块、可以采用栈模拟停车场，以队列模拟车场外的便道，按照从终端读入的输入数据序列进行模拟管理车的停入和驶出操作； 、要求处理的数据元素包括三个数据项：汽车“到达”或“离去”信息、汽车特定的标签及到达或离去的时刻；、该系统完成以下功能：若是车辆到达，先检测车辆是否是注册车辆，若是放行，输出汽车在停车场停入的时间以及车次的信息，同时随机分配空闲车位。若是车离去；则输出汽车在停车场内停留的时间和车辆剩余的金额，同时将车辆曾经停置的车位收回置空。4.信息修改模块管理员可以修改车场的基本参数：如规定车辆在某个时间段才能驶入或者驶出车场，规定一次停车收取的费用等等。同时系统还可以新增管理员修改删除增加车辆信息等功能。 (1)参数修改模块 以设定停车场的停入时间为例，管理员除了查询和管理车辆基本功能外，还可以设置停车场的停入时间,每一次车辆自动管理模块都会对车辆的动作时间加以判定，此时间之前的车辆都不可以停入。 停车场的驶出时间设置同上，每一次车辆自动管理模块都会对车辆的动作时间加以判定，此时间之后的车辆都不可以驶出。 (2)车辆修改模块 管理员对车辆可以进行增删改等操作。增加车辆信息功能中，管理员的对车辆的增加操作，就类似于读写器对标签的分发操作，产生新的车辆标签。即系统规定的注册标签可以通过管理员操作来增加，增加后的标签为合法的标签，带有此标签的车辆可以进入和驶出停车场，系统对这些标签动作做出反应。删除车辆信息功能中，管理员的对车辆的删除操作，就类似于读写器对标签的收回操作，删除不需要的车辆标签。即系统规定的注册标签可以通过管理员操作来减少，带有被管理员删除的标签的车辆进入和驶出车场的行为视为非法行为，系统对这些标签动作做出反应。修改车辆信息功能中，管理员的对车辆的修改操作，可以通过标签号或者车牌号对车辆的信息进行修改并且提交。 3.4 本章小结本章对整个系统作了简单的分析，提出了基于RFID技术停车管理系统的需求分析。主要是以模块化的思想来对系统作了整体的规划，包括明确整体设计思路和划分系统功能模块等。本章对每个功能模块作了详述，本章的概要设计将为系统的详细设计与实现起到引导作用。4 第四章 系统的详细设计与实现在第三章中对该系统做了一个需求设计，对系统应该具备怎样的功能、各功能模块应该怎样实现做了分析，第四章是实现整个系统提纲，第五章将对该提纲做出详细说明。该系统是一个面向网页的实时管理系统，这就要求该系统可以做到浏览网页源代码，整个系统的设计思想主要集中在如何实时的打开网页、如何在网页中发现已知停入和驶出的车辆信息、如何更新车辆的信息库等，特别是对无线射频识别技术在智能停车场管理系统上的应用做了重要阐述和说明。首先会对数据库的基本设计做详细的说明，然后会根据各个功能分模块的讲述各项各项功能的实现，特别地，系统设计上对无线射频识别技术的硬件部分简略了，故本文主要针对无线射频识别技术的基本思想，对此进行模拟，在程序中模仿数据的输入，以及相应的系统识别和响应等等。从而让读者更加清楚的了解无线射频识别技术的基本原理。4.1 数据库设计 目前，在数据库中建立以Vehicle为标题的中央数据库，里面含有 VehicleInformation,VehicleCirculationInfo,VehicleManager,VehiclePosition,VehicleSystem五个表格，可以对功能性查询和条件查询提供支持，另外，停车场的车辆管理都是要基于此数据库的。建立数据库，保存相关信息，使之支持以上操作。数据库设计如下：4-1 VehicleInformation表VehicleIDVarchar(50)Primary KeyKEY， VehicleNoVarchar(225)车次VehicleTypeVarchar(50)类型VehicleUserVarchar(50)名字 保存了车辆在停车场上的KEY值（唯一标签号），车次，类型和车主名字。只有在此表中存在的车辆才有被停车场处理，即放入和放出的权利，其他未经授权的车辆的动作停车场不予处理。4-2 VehicleCirculationInfo表VehicleIDVarchar(50)Primary Key标签号VehicleCheckIndatetime停入时间VehicleCheckOutdatetime驶出时间VehicleBalanceVarchar(50)余额VehiclePositionVarchar(50)车位VehicleStatusVarchar(50)状态保存车辆的流通信息，包括停入车辆的停入时间，以及车位信息和状态，驶出车辆的驶出时间等等。管理员可以查询任意车辆的流通信息，确保车辆流通表的及时更新。4-3 VehicleManager表ManagerIDVarchar(50)Primary Key管理员ManagerNameVarchar(50)描述ManagerPasswordVarchar(50)密码ManagerTeleVarchar(50)电话ManagerGenderVarchar(225)性别保存了管理员的ID，密码，姓名，电话号码和性别等个人信息等描述。用来强化身份认证机制。注册信息同时也会被及时的添加到此表中，保证此表的及时更新。4-4 VehiclePosition表VehiclePositionVarchar(50)Primary KeyKEY值VehiclePositionTypeVarchar(50)类型保存了停车场的车位信息，管理员可以查询到哪些车位已经有车辆，哪些车位尚且空闲，可以为进入的车辆随机分配空闲的车位，收回驶出车辆的车位等等，保证此表的及时更新。4-5 VehicleSystem表VehicleSystemCheckIndatetimeVehicleSystemCheckOutdatetimeVehicleSystemPriceVarchar(50) 保存停车场的系统数据，管理员可以通过此表的设置来管理车场的运作，管理员可以设置基本的停入时间和驶出时间的界限，设置停车场基本的管理费用等等，保证此表的及时更新。 建立此数据库，目的在于管理车辆的基本信息，保证车辆信息的及时更新，该数据库的可以由各种描述检索到相应的KEY值，然后由相应的KEY值在数据库中检索具体数据，同时针对车辆的停入和驶出等消息系统做出反应后，同时将返回信息给数据库，数据库能够够及时的更新信息，保证当前的数据库内的所有数据都是及时的，新的，从而保证了以后各项管理和查询功能数据来源的正确性和及时性等等。4.2 管理员注册和登录模块的实现考虑安全因素，运行系统后，必须要先进行注册成为管理员，才有权限进行下面的一系列操作。进入注册页面，按照页面上相应的要求填写注册信息，可以自己设置，ID，姓名，密码等等。模块有输入的附加说明，若输入不合法，提示错误信息，要求重新输入，并且提供重置按钮，清除输入的信息。若输入信息合法，完成输入后，按下注册按钮提交信息后，系统自动显示注册成功的信息，后台数据库同时保存管理员的ID，密码，姓名，电话号码和性别等个人信息等描述，将其添加到VehicleManager表中，更新数据库。只有经注册过的才可以进行登录。1.注册模块的基本流程图为： 图4-1 注册流程图2.登录模块的基本流程图为： 图4-2 登录流程图运行系统，管理员输入相应的ID和密码登录系统，若输入ID或者密码不正确，即在数据库中并不存在此项记录，则系统显示错误信息，要求用户重新输入信息，若输入信息正确，则跳转至管理页面，此时系统进行工作，为管理员管理停车场服务。4.3 车辆的查询模块的实现查询的输入：按关键字输入查询。查询的输出：车辆详细信息输出。此功能规定只有进行登录的管理员才有权限进行查看。（1）车辆查询：车辆进入停车场或者驶出停车场后，系统自动完成识别和修改记录操作，同时修改数据库信息，管理员可以对特定的车辆信息进行查询，了解车次的费用，停入和驶出的时间。查询分为车次查询和车主查询，即管理员可以通过两种方法对注册的车的具体信息进行查询。（2）查询车位的情况：管理员可以查询停车场的车位情况，即车位是空闲的还是忙碌的，停在该车位上车次的具体信息。添加此功能主要是为了管理员可以对车位利用情况有所了解。1.查询模块的基本流程图。 图4-3 查询流程图4.4 RFID自动管理模块的实现要求处理的数据元素包括三个数据项：汽车“到达”或“离去”信息、汽车特定的标签及到达或离去的时刻；该系统完成以下功能：要求能够处理车辆的“到达”和“离去”信息，首先识别出车辆的特定的标签，若此标签是数据库中记录的，则对带有此标签的车辆进行处理，进入的话，记录下停入的时间，扣除停车费用，随机分配空闲的车位；驶出的话，记录驶出的时间，收回车辆停的车位，两种情况都要及时的更新数据库信息。4.4.1 RFID的各部分模拟1.标签号（车辆信息产生）在实际的RFID系统中，标签由天线和芯片组成，天线在标签和读卡器间传递射频信号，芯片里面保存每个标签具有的唯一电子编码和用户数据。每个标签都有一个全球唯一的ID号码UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改；用户数据区是供用户存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。 在此次的智能停车场管理系统上，由于硬件的缺乏，所以我们用唯一的标签号来代替标签的天线芯片之类的硬件设备。系统在建立数据库时，就在表中建立了VehicleInformation表，记录所有在车