小型轿车停车位检测与管理系统毕业论文.docx
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小型轿车停车位检测与管理系统毕业论文
小型轿车停车位检测与管理系统毕业论文
序言III
摘要IV
ABSTRACTV
目录VI
第一章绪论1
1.1设计的背景和意义1
1.2停车场管理系统的主要研究容1
1.3停车场管理系统的现状2
1.4系统可行性分析2
1.4.1技术可行性2
1.4.2经济可行性5
1.4.3运营可行性5
第二章系统需求分析6
2.1系统具体功能需求6
2.2系统流程图6
2.3业务流程图7
2.4数据流图8
2.5数据字典9
第三章总体设计10
3.1系统设计原则10
3.2系统功能模块设计10
3.3系统组成及子系统设计11
3.4数据库设计13
3.4.1数据库设计要求13
3.4.2实体关系模型13
3.4.3主表的结构设计14
3.4.4创建数据库连接15
第四章系统详细设计与实现17
4.1通信传输设计17
4.1.1网络传输系统17
4.1.2TCP协议简介18
4.2服务器端子系统设计19
4.2.1系统功能分析19
4.2.2主程序模块实现20
4.3客户端子系统设计24
4.3.1设计原理24
4.3.2视屏检测25
4.3.3ARM处理器26
4.3.4主程序模块实现27
第五章系统测试29
5.1测试方法29
5.2测试用例30
5.3测试结果31
第六章软件使用说明书34
6.1管理员使用说明34
6.2用户使用说明37
设计总结40
参考文献41
附录Ⅰ：
外文文献翻译42
外文原文42
外文译文52
致谢59
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，爱科电子工程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。
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；华中师大学的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。
SQLServer2008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。
SQLServer2008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.VisualStudio2012简介
VisualStudio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VisualStudio2012。
VisualStudio2012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、OperationsManagerConnector和PreemptiveAnalytics，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，VisualStudio2012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
.NETFramework又称.Net框架，是由微软开发，一个致力于敏捷软件开发（Agilesoftwaredevelopment）、快速应用开发（Rapidapplicationdevelopment）、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WindowsDNA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（CommonLanguageRuntime）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。
.NETFramework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.SQLServer2008数据库
SQLServer2008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。
SQLServer2008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。
SQLServer2008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SQLServer2005的架构的基础之上打造出了SQLServer2008。
SQLServer2008同样涉及处理像XML这样的数据、紧凑设备（compactdevice）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、SQLServer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（DataFlow），处理（Process），数据存储和数据源（数据终点）。
数据流（DataFlow）：
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。
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E—R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_Name
nvarchar（15）
非空
登录名
D_Password
nvarchar（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
ID
int
主键自增
序号
D_strState
nvarchar（15）
状态
D_Time
nvarchar（15）
停车时间
D_strVehideLocate
nvarchar（15）
车位号
D_strVehideNum
nvarchar（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
ID
int
主键自增
序号
D_strGroupIP
nchar（50）
车辆无线IP地址
D_strGroupPort
nvarchar（15）
端口
D_strMAC
nvarchar（50）
车辆识别码MAC信息
D_strVehideNum
nvarchar（20）
车牌号
D_strVehideLocate
nvarchar（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_strIP
nvarchar（20）
非空
服务器IP
D_strPort
nvarchar（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SQLServer数据库存储数据，所以使用以下代码连接数据库：
classDatabaseConn
{
publicstaticStringInitDatabaseConn（）
{
StringSQLDatabaseConn="";
SQLDatabaseConn="Server=.;Database=SKZH;IntegratedSecurity=true";
//SQLDatabaseConn="Server=（local）;
//Userid=sa;
//Pwd=succeed210;
Database=SKZH";
returnSQLDatabaseConn;
}
}
由于上述代码几乎在系统中的每个页面中都要用到，所
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