基于RFID的体育馆人流量监测与实现分析研究 电气自动化专业

摘要随着科技和社会的发展，信息化时代已经到来，现如今越来越多的行业都采用计算机来管理各种业务数据信息。很长一段时间以来，人流量的管理工作都是由手工记录完成的，不仅流程复杂而且很容易出错。体育馆人流量监测系统的使用将会节省工作人员的工作时间，节约人力和物力，大大方便了体育馆人流量的管控工作。体育馆是一个公共运动场所，各种各样的体育活动都在馆内举行，因此，考虑到体育馆内容纳空间的局限性，人流量的管控是非常有必要的。传统的管理模式主要依靠人工统计，工作量较大，容易出错，而且数据未必准确。随着计算机信息技术的快速发展，信息化自动化的管理逐渐满足了用户的需求，并且保证了信息流程中数据的一致性、实时性，提高了工作效率，使体育馆人流量管理工作紧跟时代的步伐。利用基于RFID的数据管理系统同时匹配相应的硬件设备建立起来的网络运行环境，我们可以对人员资料进行识别、跟踪和保护，实现数据信息的刷卡出、入等功能。这种系统的利用极大的提高了馆内工作管理的效率，将节省下来的时间利用起来以便更好的为用户提供更多的人性化服务。本文对体育馆人流量监测系统国内外研究现状进行分析；对系统总体流程，系统的功能，体育馆人流量监测系统的数据库设计进行了相关的描述。采用ASP.NET技术和VisualStudio和C/S为结构实现了该体育馆人流量监测工作。关键词：体育馆；监测系统；RFID；ASP.NET技术，C/SAbstractWiththedevelopmentofcomputertechnologyandnetworks,theinformationagehasarrived.Nowadays,moreandmoreindustriesusecomputerstomanagevariousbusinessdatainformation.Themanagementofhumantraffichasalwaysbeendonebymanualrecording,whichisnotonlycomplicatedbutalsoerror-prone.Theappearanceofthestadiumisapersonflowmonitoringsystemthatsavestheworkinghours,manpowerandmaterialresourcesofthegymstaff,andgreatlyfacilitatestheflowcontrolofthestadium.Thegymnasiumisapublicsportsvenue,andvarioussportsactivitiesareheldinthehall.Therefore,itisverynecessarytocontroltheflowofpeopleinthespaceofthegymnasiumspace.Thetraditionalmanagementmodelreliesonmanualstatistics,error-prone,andlargeworkload,andthedatamaynotbeaccurate.Withtherapiddevelopmentofcomputerinformationtechnology,themanagementofinformationautomationmeetstheneedsofusers,andtheautomaticmanagementofinformationonlineensurestheconsistencyandreal-timeofdataintheinformationprocess,improvesworkefficiency,andenablestheflowmanagementofstadiums.Goinguptoanewlevel.TheRFIDdatamanagementsystemisalsoequippedwiththenetworkoperatingenvironmentestablishedbythecorrespondingRFIDhardwaredevices.Withthisenvironment,wecanidentify,trackandprotectthepersonneldata,andrealizethefunctionofswipingandimportingdatainformation.Theemergenceofthismethodhasgreatlyimprovedtheefficiencyofworkmanagementinthelibrarytoacertainextent,andutilizedtheextratimetobetterprovideuserswithmorehumanizedservices.Thispaperanalyzestheresearchstatusofthestadium'shumanflowmonitoringsystemathomeandabroad;itdescribestheoverallsystemflow,thesystem'sfunction,andthedatabasedesignofthestadium'shumanflowmonitoringsystem.Thestadium'strafficmonitoringwasimplementedusingASP.NETtechnologyandVisualStudioandC/S.Keywords:gymnasium;monitoringsystem;RFID;ASP.NETtechnology,C/S目录摘要 Abstract 目录 第一章绪论 1.1研究背景 1.2国内外研究现状 1.3研究内容与主要工作 第二章相关技术介绍 2.1.NET简介 2.2C/S简介 2.2.1C/S结构介绍 2.2.2C/S的特点 2.3C#简介 2.4VisualStudio2012开发工具 2.5SqlServer2008简介 2.6RFID的基本组成 2.7RFID基本工作原理 第三章系统设计 3.1系统分析 3.1.1可行性分析 3.2.2系统用例分析 3.3.3应用需求分析 3.2系统架构设计 3.3功能模块设计 3.4数据库设计 3.4.1E-R图设计 3.4.2数据库表设计 第四章系统的详细设计和实现 4.1管理员登录页面 4.2添加管理员用户信息页 4.3管理员信息列表页面 4.4添加人员信息页 4.5修改密码信息页 4.6RFID进出场功能的实现 第五章系统的测试 5.1测试计划和要点 5.2功能测试及内容 5.3系统功能测试结论 第六章总结 致谢 参考文献 第一章绪论1.1研究背景随着科技和社会的发展，信息化时代已经到来，现如今越来越多的行业都采用计算机来管理各种业务数据信息。很长一段时间以来，人流量的管理工作都是由手工记录完成的，不仅流程复杂而且很容易出错。体育馆人流量监测系统的使用将会节省工作人员的工作时间，节约人力和物力，大大方便了体育馆人流量的管控工作。体育馆是一个公共运动场所，各种各样的体育活动都在馆内举行，因此，考虑到体育馆内容纳空间的局限性，人流量的管控非常有必要。RFID技术可以应用于不同的领域，因为其体积小，抗污染能力和耐久性较强，并可重复使用等特点而受到广泛关注。国内越来越重视RFID技术的发展，在2005年度计划中研究了RFID进入863计划第三批立项课题名单。基于以上原因，本人决定用C#编写个基于RFID体育馆人流量监测系统。所以本课题利用RFID技术与计算机技术建立体育馆人流量监测系统，来管理体育馆人流出入数据，使期更加的准确和高效便捷。1.2国内外研究现状目前，国内对于大型公共场所信息管理的研究起步较晚，在1975年左右，中国引入信息管理机房硬件、软件和其他相关技术、设备。随着计算机技术和信息管理方面的需求愈加强烈，上世纪八十年代中期随着计算机开始在我国众多科研机构和高校中的普遍应用，信息管理系统也成为学术界专家学者研究的热点课题之一。中国开始尝试自己研发的技术，在研究室的设备信息的管理，但在这个阶段，没有高科技人才的加入，没有强大的金融投资，最重要的是没有一个良好的发展环境，研究进展较为缓慢。到1995左右，随着互联网的发展，国外公共场所监测系统的研究进入了一个蓬勃发展的时期，国内的公共场所关于人员信息化、自动化管理系统在一个相对平坦的时期，无论在理论上，还是在整体技术上，没有大的突破，一些研究人员甚至认为人流量监测系统已经达到了顶峰，没有发展空间。到目前为止，中国的数字化管理模式已涉及各行各业，建设已初具规模。体育馆以及其它大型公共场所对于人员出入统计数据管理也正在逐步规范管理中，并有不少大型的公共场馆，也已开始初步建设数字化管理。但由于起步晚、规模小、投资少等原因，国内研究室信息管理技术与国外相比还存在较大差距。到了上世纪九十年代，自动化技术在各行业领域中蓬勃发展，在这一时期，互联网、数据库等技术的出现和应用为自动化系统的开发和应用奠定了基础。体育馆人流量监测系统就是一个很好的代表，它的开发和设计为当前体育馆管理人员工作带来了极大便利，高效、便捷、低成本和高收益，是当前21世纪信息化时代的代表。1.3研究内容与主要工作通过RFID系统来识别、追踪体育馆人员出入信息，实现人流量统计等功能，设计该系统的主要目标是提升体育馆对人流量的记录和处理效率，进而降低管理成本，并将更多的资源提供到更为周到的个性化服务之中。通过在系统设计前期对体育馆人流量监测的需求调研，可知，在体育馆人流量管理过程中应用射频识别技术的目标包含如下几个方面：1、实现人员信息管理引进先进的读写技术以实现智能化的体育馆人员出入刷卡记录统计，提高信息读写的可靠性、快捷性。2、实现体育馆人流量快速盘点和检索馆内工作人员要靠人工对人员出入进行登记和统计，费时劳神却又很难达到目的，且数据信息易出错，采用RFID技术，可在有效节省用户空间和成本的同时，通过建立完善的索引机制，以及系统自身提供的强大的人员出入自动检索引擎，更便捷的自别刷卡扫描记录，自动汇总，提高检索准确性，提升工作效率。3、实现可靠而安全的体育馆人流量监测系统传统的人工统计模式获取的数据信息的准确性较低，并且容易出错，耗费大量的时间和资源，所以引起误报和漏报的几率较大。通过电子扫描出入馆内的每一个人的数据信息，出入自动增加或删除。因此，本系统开发是相当实用且可靠安全的。

第二章相关技术介绍2.1.NET简介是一种面向网络可支持不同用户端软件开发的平台环境，该平台的诞生在客观上促进了网络技术的发展，可使得开发者在任何时间和地点获得有效信息。的新特性是能够支持多语言，主要是兼容的编程语言的种类比较多和单个语言功能较为突出两个方面。所兼容的编程语言是指这种语言的功能全集（而不是子集），所以，中内置的编程语言相较于中使用的以及等编程语言而言更为强大。1.NET的特点面向对象开发统一应用接口层可支持不同语言2.2C/S简介2.2.1C/S结构介绍C/S（Client/Server）指的是客户端-服务器结构。相较于其他系统结构而言，该机构相对而言更为成熟，具有强大交互性，安全访问模式，低网络流量，快速响应以及对大量数据的良好处理。它充分利用两端硬件将任务分配给客户端和服务器，减少了提升系统的通信效率，早期软件系统的首选设计标准是充分利用两端的硬件，应用C/S结构的软件很难适应多个计算机上LAN用户同时使用。2.2.2C/S的特点C/S架构可较好的挥发客户端的响应能力，即很多数据信息在客户端上处理好之后再提交到服务器上，具有响应速度快等诸多优势，具体表现在如下两个方面：1.服务器的数据处理压力较轻。典型的C/S架构数据库由两部分组成，其一为客户应用程序，其二为数据库服务器程序。2．数据的储存和管理透明度较高。在数据库中，客户端应用程序和服务器程序分别完成数据管理和储存，同时一般将不同前台应用规则统一在服务器程序中予以体现。2.3C#简介即,它是所提供的一种面向对象的开发语言，该软件开发语言应用的十分广泛，在中具有重要作用，一些人甚至认为其与C语言在中的地位相当。所有类库均封装于框架之中。作为一种开发语言自诞生之日起由于其操作简单、功能强大等优势受到了众多开发者的关注，也是所推出的一种具有良好安全性和可操作性的面向对象的编程语言，开发者可在上利用来编写各类安全可靠的应用程序，与此同时，也是当前程序开发领域主流的编程语言之一，开发者可通过来编写多种信息载体集一身的网络应用程序，同时也能与当前几种主流的数据库相结合开发功能强大的管理系统。当前最新版本为5.0，在最新版的编程语言中支持框架最新的程序开发工具为。2.4VisualStudio2012开发工具开发平台采用，具有良好的可移植性，除此之外可实现可视化开发。它是基于Windows平台下的,它大大简化了程序员的工作量很多控件可以直接拖动到网页中或者窗体中。这个工具非常强大,它支持等语言开发同界面还绑定了社区。为程序员提供了一个分析代码、调试代码的平台,在里面我们可以准确的调试出错误同时也可以进行单元测试工具,同时它里面也包含了团队协作的功能可以一个团队共同开发一个项目。2.5SqlServer2008简介的主要功能为实现系统用户的数据和信息管理，即所有的信息都会自动储存在与数据内容相配套的单元表之中，数据库会自动将储存的数据进行排列，进而可有效提升系统的运行速率以及数据信息的调用水平。从现阶段的发展也能看出，应用最为普遍的数据库类型为。该数据库系统是以为源语言来进行编写的，从数据库的适用过程中可反应该数据库具有独特的授权方式，且可提供的可选择版本数量也较多，数据库的访问具有快速性，同时可满足不同用户对于数据库应用的稳定性和可靠性等诸多要求，除此之外需指出的是改数据库为开源方式，可与以及相协调配合[4]。具有如下几个方面特征：在进行数据库开发时所用的语言为C语言，在程序完成设计后可对不同软件进行调试，程序代码具有良好的稳定性和可移植性。该数据库所编写的程序可与、等兼容，具有良好的灵活性特征。可有效支持多种语言，对复杂环境具有良好适应能力。可完成多线程操作，也可实现中央处理器资源的最大化利用优化了查询算法，可有效提升查询效率。可仅作为应用程序，也可作为数据库镶嵌于其他软件之中。可提供、和等不同连接途径。可完成不同数据库的操作管理。对于大型数据库具有支持作用，可完成信息的批量处理和修改[5]。2.6RFID的基本组成即射频识别技术，其主要组成部分包含三类，现对其进行说明：电子标签(Tag)：通过芯片组成具有独特代码的昔年，将物品类别和属性等写入芯片的储存空间之中通过特殊的读取装置来识别对象，电子标签也被称之为射频标签或数据载体等；阅读器(Reader)：读取标签的装置有两种，分别为手持式或固定式；因为实际操作中的需要，我们通常将它与一个计算机接口相连。阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。天线(Antenna)：是一个无线电频率信号的传播方式，使用无线电收发机接收阅读器和标签之间的电磁波收发形式的射频信号。这这种装置可分为两个天线，标签天线和阅读器

按照实际需求，系统通常搭配相应的软件系统来运用。2.7RFID基本工作原理基本工作原理为：利用阅读器发射射频识别信号，当标签芯片进入阅读器识别领域之中，阅读器会自动感应并获得能量，这种能量可自动获取储存在标签中的信息，并颁发相应的信息产品，或主动发送特定频率信号，阅读器在接受信号之后将对信号进行解码处理，并将解码后的数据发送到中央处理器。阅读器和标签之间的射频信号耦合类型包含下述两种：1、电感耦合。电感耦合指的是基于电磁感应定律将阅读器和标签之间的射频信号在空间高频交变磁场中进行耦合，如下图所示。2、电磁反向散射耦合：电磁反向散射耦合指的是基于雷达魔性原理，发射电磁波在受到物体阻挡后会反弹，可基于此来识别对应目标信息。通常而言，射频识别阅读器和电子标签之间的信号耦合采用电感耦合形式，对于高频信号则采用电磁反向散射耦合形式。图3-1RFID工作原理图第三章系统设计3.1系统分析3.1.1可行性分析开发一个软件将会涉及很多问题，在开发之前必须要研究该软件是否可行。为了能在尽量短的时间里用最小代价解决问题就是可行性分析的目的。首先对项目问题进行客观分析，既要判断开发项目的目标能否实现，还要判断投入使用后带来的经济效益是否大于开发的成本。目前来看，本系统十分具有实用价值，下面进行详细分析。作为一个通用性较强的信息管理系统，从投入的人力，物力与财力来讲是非常小的。只需一台电脑或服务器，就能将整个系统支撑起来。而实际运作起来，也只需要几个经营者对系统进行添、删、改、查的操作，并不需要太大的开发成本与后期消耗，所以在经济上是可行的。本系统主要的对象是学生为主，多以增、删、改、查等操作为主，由于强大的SQLServer关系数据库管理系统存在，在设计层面和操作层面均满足可行性需求。因此本系统具备操作可行性。3.2.2系统用例分析用例图是呈现了系统参与者的用例及不同用例之间的相关关系，本系统用例主要包含管理员可超级管理员，下面对系统用例进行分析。图3-1管理员用例分析图3-2超级管理员用例分析3.3.3应用需求分析本文在系统，现有的无线射频技术与企业条码是两种不同的技术，之间的范围是不同的，但在某些情况下也可能会重叠。条码是一种“可视化技术”，工作人员通过扫描仪查看某一个领域的内容，但是如果自己的标签生产货物损坏，污染或关闭，扫描仪就无法确定目标。相反，无线电频率能够识别看不见的目标，只要在它能接受的范围内就可以确定目标并进行目标读取。其实从根本的概念上讲，两者的目的只有一个，那就是快速准确的对目标物体进行确认追踪。然而两者之间的主要区别还是存在的。条形码不能对内存进行更改，而且必须在视野范围之内才能进行信息的传播。而射频识别技术中的标签不同于条形码，难以被复制，但可通过无线电波的形式实现信息的传播，所以它的作用不仅仅局限于视野范围内。但是从总体上来看，因为信息获取渠道的不同，射频技术只能在有限的市场份额内进行使用。而条形码因为其自身完整的标准体系，以及成本的低廉，所以在全球范围内被广泛的使用和推广。目前，多种条形码控制模版已经在使用之中。表3.1条形码与RFID卡的比较性能类型信息载体信息量读/写性读取方式智能化寿命保密性条形码纸、塑料薄膜、金属表面小只读CCD或激光束扫描无较短差RFID卡EEPROM大读/写无线通信有最长最好结合以上观点，得出RFIDTAG比条型码有更多的优越性。资料可更新：RFIDTAG内部存储的资料可以进行无数次的添加、更改以及删除，但是条码在印刷之后是无法进行更改的。方便资料辨读：条码阅读器如果离扫描光源有一定的距离，且光源周围还有遮挡物的话就无法对条码进行照射扫描，而只要在无线电范围内均可实现信号传播。储存资料容量大：RFID储存资料最大达兆字节容量，而条码所储存的资料容量最高为3000kb。安全性：因为RFIDTAG在读取上面有密码保护功能，所以在这种安全措施下不容易产生伪造和变更。由于RFID非接触式，非扫描就可以读取数据，所以用户不需要把货物放在一定的位置，货物堆放在一起，RFID将能够正确读取一次，这种情况大大增加了借贷的可用性和还书系统的方便性。3.2系统架构设计系统设计即根据用户来进行设计，系统设计包含四个方面，分别为架构设计、功能莫夸设计、数据库设计以及算法设计。其中架构设计是系统设计的核心。软件架构(SoftwareArchitecture)实一种指导大型软件设计的抽象模式，从某种程度上来说软件架构相当于系统草图，其描述对象为直接构成系统的各抽象组件，不同组件之间连接可用来对组件间的通讯予以描述。图3.3系统架构图3.3功能模块设计在完成系统功能模块设计时主要遵循下述原则：在对系统中的某些问题进行系统分析时需要对其中一些抽象概念进行了理解，即从具体事务中进行抽象画，进而描述事务本质，要从不同的角度进行思考，并通过现实的方法来解决问题。在将模块化原理应用到实践中时要注意将某些信息进行局部化操作，即运用一些物理化方式将一些可比较的元素相联系，更好的方便信息隐藏。下图为本文所设计的体育馆人流量监测系统总体功能结构图：图3.4系统的总体功能结构图3.4数据库设计3.4.1E-R图设计利用E-R图可表现用户需求和系统不同要素之间的相关性，为后续设计奠定基础。E-R图所研究的内容包含实体与实体之间的相关性，在分析系统需求的基础上绘制E-R模型，该模型通常包含三部分组成，分别为实体、属性以及关联。E-R模型可通过E-R图予以表示，实体指的是系统中的对象，而属性描述的是不同对象所拥有的特征。通过上述数据字典进行归纳分析，可总结本文所设计的体育馆人流量监测系统需求实体之间的相关性，进而为后文的研究奠定基础。ER图表现了实体与实体之间的关系。管理员登录后可在线进行人员出入数据监测统计信息，而超级管理员修改管理员信息，也可修改个人登录密码，如下所示：出入统计E-R图图3.5出入统计E-R图管理员E-R图图3.6管理员E-R图管理员菜单E-R图图3.7管理员菜单E-R图用户E-R图图3.8用户E-R图3.4.2数据库表设计表4.1：出入统计表序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint40是是否

ID2RFIDnvarchar500

是

RFID3RuChangnvarchar500

是

入场4ChuChangnvarchar500

是

出场5Numbernvarchar500

是

编号6Namenvarchar500

是

姓名7ShiJianChanvarchar500

是

时间差表4.2：管理员表序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1Admin_Idint40是是否

ID

2Login_Namevarchar300

否

登录名3Passwordvarchar320

否

密码4Notevarchar1000

是

身份5Leveltinyint10

否0

级别6Rightsvarchar10000

是

7Lockbit10

否0

是否锁8Areasnvarchar500

是

面积9RelNamenvarchar500

是

姓名10IDCardnvarchar500

是

身份让11AddRessnvarchar500

是

地址12UserTypenvarchar500

是

类型13Deptnvarchar500

是

部门14Telephonenvarchar500

是

电话15Sexnvarchar500

是

性别16RealNamenvarchar500

是

真实姓名17Remarktext160

是

备注表4.3：管理员菜单表序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1Menu_Idint40是是否

ID2Parent_Idint40

否0

父级ID3Namevarchar500

否

用户名4Linkvarchar2000

是

链接5Indexsmallint20

否0

地址6Tree_Closebit10

否0

7Typenvarchar500

否0

类型8Targettinyint10

否0标识表4.4：用户表序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint40是是否

ID

2UserNamenvarchar500

是

用户名3UserIDnvarchar500

是

用户ID4PassWordnvarchar500

是

密码5UserTypenchar100

是

类型第四章系统的详细设计和实现4.1管理员登录页面管理员在系统主界面中可在登录模块进行登录，在登录时管理员只有输入正确的用户名和密码才能合法进入系统，并在系统各种执行其权限范围之内的相关操作。管理员登录界面如下所示：图4.1管理员登录信息页4.2添加管理员用户信息页用户通过验证后，进入体育馆人流量监测系统的主界面，有以下五个模块。管理员管理：超级管理员用于添加功能操作；具体如图4.2所示。图4.2添加管理员信息页4.3管理员信息列表页面超级管理员登录系统后可实现对普通管理员信息的查看以及增删等操作。管理员信息列表页面如下表所示。图4.3管理员信息列表页4.4添加人员信息页管理员在添加人员信息页可完成添加人员信息操作，添加内容主要包含姓名、编号、联系电源等等，添加人员信息页如下图所示。图4.4添加人员信息页4.5修改密码信息页在修改密码信息页，管理员可完成面修改，在修改密码时只有输入正确的旧密码同时两次输入的新密码完全一致后才能进行修改。修改密码信息页如下图所示。图4.5修改登录密码信息页 4.6RFID进出场功能的实现本功能完成管理员对馆内人员进出场统计和查看监测操作。具体如图4.6所示。图4.6RFID出入场统计信息页 本系统进行开发的API根据功能差异可分为四种类型，分别为，系统功能（Systemfunctions）、缓冲区操作标签功能（Bufferfunctions）、EPCGen2标签命令（Gen2tagfunctions）和通讯功能（Communicationfunctions）。图4-7RFID实现机制

第五章系统的测试对于该体育馆人流量监测系统，考虑到涉及的方法并不是很繁杂很多，所以决定采用黑盒测试的方式，系统在使用前需要进行各环节测试，防止出现漏洞，除此之外还要对系统长期运行状态下的稳定性予以验证，这也是程序测试的重要目的之一，有效防止了系统在使用一段时间后出现问题，若上述测试结果均符合测试标准则说明系统设计较为成功。5.1测试计划和要点1、测试注册用户是否正常登陆，登陆用户是否具有对应的操作权限。2、测试浏览信息是否顺利。3、最后是后台的测试，检查后台信息修改后前台是否对应发生修变化。5.2功能测试及内容功能测试主要包含下述三个方面。第一、链接测试。测试页面链接是否能够正常切换，同时在测试过程中要注意观察页面是否存在。第二、表单测试。当需要适用表单操作时需要对操作过程的完整性进行测试，若在测试之前已经设定默认值，则要对其正确性进行检验。第三、数据库访问测试。数据库一致性错误可能由于客户端所提交的信息错误所致，因此需要通过系统其它模块或系统性能测试予以解决。5.3系统功能测试结论对本文所设计的体育馆人流量监测系统进行上述功能测试表明，系统可实现预期功能需求。第一、以体育馆人流量监测系统拥有自动识别和统计数据信息管理和用户和人员信息，具有较强的实用性。第二、界面简洁，操作性好。第三、用户和管理员权限分明，具有良好的安全机制。例如：用户管理模块只有系统管理员对其进行数据更新维护，那么其他用户登录系