Removed_基于停车场收费管理信息系统设计.docx
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分类号 学号M201171878
学校代码10487 密级
硕士学位论文
基于停车场收费管理信息系统设计
学位申请人
:
颜学华
学科专业
:
控制理论与控制工程
指导教师
:
秦肖臻 副教授
答辩日期
:
2014年1月10日
万方数据
AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScience
Thedesign oftollmanagementinformationsystembaseontheparkinglot
Candidate:
YanXuehua
Major:
ControlTheoryandEngineeringSupervisor:
AssociateProf.QinXiaozhen
HuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074Hubei,P.R.China
January,2014
独创性声明
本人声明所呈交的学位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,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:
日期:
年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:
学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本论文属于
保密□,在 年解密后适用本授权书。
不保密□。
(请在以上方框内打“√”)
学位论文作者签名:
指导教师签名:
日期:
年 月 日 日期:
年 月 日
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘要
随着新型工业化和城镇化的快速发展,国人进入了汽车消费时代。
有效车位跟不上汽车数量的增长,停车难、难停车问题日渐严峻。
传统停车场一系列监管安全问题逐渐暴露,如用临时卡入场却用长期卡出场造成偷卡。
与此同时,人工收费导致漏收、多收现象。
再加上车辆入场寻找泊位缺乏引导,停车场内交通秩序十分混乱。
本文侧重于工程应用,设计了一种停车场收费管理信息系统软件。
通过对现有的车牌识别算法的改进,提出了一种加权模板匹配算法。
对停车场数据库进行了设计,并给出了优化及备份策略。
详细设计了停车场收费系统中的几个应用程序模块。
登录模块主要是验证工作人员的身份级别及合法性,决定是否能够操作该系统。
出入管理模块主要是为了计时收费和视频监控。
卡片管理主要为方便那些长期进出停车场的用户,为他们提供多种卡省去用现金交易的繁琐。
查询报表功能主要是方便工作人员对停车费用信息的查询及数据汇总。
系统管理主要是操作员管理和设置系统运行参数。
登录模块通过局域网与数据库服务器连接。
系统采用SQLServer2005数据库,采用Visualstudio2008,实现停车场收费管理功能。
该收费管理信息系统理方便操作,试验中运行稳定,还有待进一步投入工程应用来检验。
关键词:
停车场收费管理;车牌识别;数据库
II
万方数据
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
Withtherapiddevelopmentofindustrializationandurbanization,peopleentertheeraofautomobileconsumption.Thereareaseriesofoutstandingparkingproblemsincurrentparkinglot,forexample,findingaparkingspotisbecomingmoredifficultthanbefore.Thetraditionalparkinglotwithoutusingthelicenseplaterecognitiontechnologyleadedtosomeregulatorysafetyissues,suchasusingtemporaryadmissioncardforadmittanceandexitingwiththelong-termcardinstead.Meanwhile,artificialchargeresultsinevasionoffees,moreover,lackofguidancehasmadeparkinglotingreatdisorder.
Basedonthepracticalapplication,thisthesisdesignsaparkingfeemanagementsystemsoftware.Inthisthesis,anewlicenseplaterecognitionalgorithmisproposedinordertoimproverecognitionrateofthetraditionallicenseplaterecognitionalgorithm.Besides,thethesisdesignsthedatabaseanditsoptimizationaswellasbackupstrategy.Severalapplicationsofparkingchargesystemisdesignedindetail.Byverifyingtheidentitythelevelandlegitimacyofstaffsinparkinglot,theloginmoduleismadetohelpdecidewhethertheyhavetherighttooperatethesystem.Thecardmanagementismainlyfortheconvenienceofthosewhoaccesstotheparkinglot,providingthemwithdifferentkindsofcardswhicheliminatetheuseofcumbersomecashtransaction.Queryreportmoduleismainlyforfacilitatingthereportqueriesanddatacollectionofparkingfeeinformation.Systemmanagementmoduleincludesoperatormanagement,systemsettingsandsoon.LoginmanagementisconnectedtothedatabaseserverbyLAN.RealizedbyusingVC++language,thechargingsystemusesSQLServer2005database.
Theparkingfeemanagementsystemcouldoperateeasilyandstablyinexperiment,butitshouldbetestedinengineeringapplicationsinfurtherstudies.
Keywords:
thechargemanagementdesignedforparkinglots,licenseplaterecognition,database
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目 录
摘要 I
ABSTRACT II
1绪论 1
1.1课题提出背景 1
1.2国内外发展现状及趋势 2
1.3本文主要研究内容 5
1.4论文组织框架 7
2系统总体方案及设计 8
2.1停车场功能需求分析 8
2.2智能停车场管理系统设计原则 8
2.3停车场收费管理信息系统总体设计 9
2.5系统开发环境和数据库的选择 14
2.6本章小结 15
3车牌识别 16
3.1车牌识别介绍 16
3.2字符预处理 17
3.3车牌识别算法的研究 20
III
万方数据
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3.4本章小结 27
4系统数据库的设计和选择 28
4.1数据库规范化设计简介 28
4.2数据库需求分析 28
4.3数据库概要设计 29
4.4数据库的优化 32
4.5数据库的备份 34
4.6数据库连接 35
4.7本章小结 36
5停车场收费管理信息系统的详细设计 37
5.1登录管理的设计 37
5.2卡片管理设计 38
5.3出入管理设计 39
5.4收费管理的设计 41
5.5车位查询管理的设计 42
5.6操作员管理设计 43
5.7数据报表管理设计 44
5.8系统测试 44
5.9本章小结 46
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6总结及展望 47
致谢 49
参考文献 50
附录1攻读学位期间发表论文目录 53
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1绪论
1.1课题提出背景
随着工业化和城镇化的快速发展,中国正式进入汽车消费时代。
汽车的使用,一方面方便了人们的便捷出行、学习、工作和生活,另一方面由于城市资源的限制,道路的发展跟不上汽车增长的速度,城市交通拥堵渐成常态,在北京和武汉这样的大城市,有的地段晚高峰堵则长达一小时。
根据国家统计局发布的数据,2010年到
2012三年期间,中国汽车销量分别是1826.47万辆,1850.51万辆,1930.64万辆[1],如此巨大的车辆进入社会,排放的尾气给城市环境带了恶劣影响,今年冬天大半个中国浓在雾霾天气中令所有人都不能淡定,严重影响了人们的生活质量[2]。
尽管车辆的增多,但随之而来与之配套的停车场增加速度十分缓慢。
许多城市在城中村改造过程中,前期已投入巨大拿地块的开发商为了节约成本,尽可能多的扩大商业和住宅面积,压榨配套绿化空间和停车场空间。
由于规划只考虑眼前利益忽视长远可能的发展空间,许多停车场管理理念和方法落后,造成有车不能停,车随意停放在马路,甚至在草坪已经是司空见惯的事了[3]。
一方面使道路变得愈加狭窄,增加了交通堵塞;另外一方面可能阻塞了消防通道,带来极大的火灾隐患。
为解决上述问题,我们迫切需要利用信息化手段在停车场车位有限的情况下,提高停车场的实际利用效率。
智能化停车场管理系统[4]应用先进的信息技术、现代通讯网络技术,结合硬件子系统,使用各种电子传感器和工控设备,实现牌照自动识别、停车引导、自助信息查询以及与POS消费数据联动,帮助停车场物业管理者实现其高效、实时、准确的管理。
停车用户能够在最短的时间驶入或驶出停车场。
极大地提升停车场的服务水平,显著地降低管理人员数量和成本,具有巨大的经济和社会效益。
53
万方数据
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1.2国内外发展现状及趋势
1.2.1停车场管理系统功能方面
二战后随着经济的快速恢复,带动了机动车保有量的增加,世界上早期的一些工业化国家就已经开始重视停车场规划、建设和管理。
在20世纪接近一大半时间里,美国停车场,不论是在大城市还是企业,停车场银色仪表被广发使用,银色仪表是一种基于机械的装置,它的入口槽接收硬币,并通过机械指针装置连接到一个定时器,通知停车者还能停多长时间。
这种仪表有一个缺点是它只接受一种类型的硬币,而且每个停车位都需要一个,这样当停车位很多时,投资成本增大。
随着新科技革命的发展,电子停车收费系统取代了旧有的机械式停车收费系统。
该系统包括一个时钟,一枚硬币和电子处理电路、打印机。
新的电子系统,在数字标识的停车场空间中,停车者取车时只需输入停车位或者车牌号码就可以查询到停车费用。
但不论是普通的机械式还是电子式仪表都有一个缺陷,若停车者提前离开停车场,剩余停车时间不能被自动清空,后驶入者可以利用这点时间多停车。
为了解决这个问题,引入了大量的传感器,检测在所分配的泊车位置有无车辆,若无车辆,重置收费仪表。
这样防止了一些停车者违法停车[5]。
在20世纪后期,停车场逐渐克服了旧式系统的缺陷,进一步提高了收费管理系统的效率和可靠性,交易支付手段的电子化程度逐渐提高,收费介质摆脱了硬币的束缚,由接触性的磁卡等收费介质发展到非接触类型的传感器、RFID、车牌自动识别等收费介质[6]。
目前,国外停车场丰富和完善了停车场管理系统建设,收费介质方面引入了信用卡和移动手机支付。
与此同时,停车引导、车位引导、反向寻车、预约洗车等功能也得到了迅速的应用。
通过各种手段向车主发布目的停车场的行车线路信息,引导车辆进入停车场,缩短寻找车位耗费的时间,有效地提高了停车场车位使用率,对于提高停车场物业管理部门经济效益有着不可估量的积极促进作用[7]。
在国外,由于城市发展受空间限制,土地开发成本越来越昂贵。
在这种情况下,迫于成本的压力,空间换取土地成为一种可选的办法。
立体停车场的出现,一方面减少了停车场面积,另一方面提高了空间利用率,停车位数量也随之上升。
虽然使
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用方便,操作简单、安全、可靠,但设备制造质量、安装要求较高,一次性投资昂贵[8]。
当前,国外停车场有以下几个发展方向:
①网络化存车。
你可以上网查询空余车位、预定车位,预定的停车信息自动下传到手机或汽车导航设备上,智能化水平高[9]。
②可持续性。
停车场设施绿色环保,利用高效节能荧光灯,使用寿命更长,进一步加强了安全性。
设施也降低了其他设备的能源消耗。
此外,许多新的设施在建造时,严格执行能源与环境设计(LEED)认证的标准。
这些措施包括推行回收系统,如雨水回收,利用当地和再生材料建造,安装和可再生能源技术,如太阳能,风能,生物燃料。
设施还制定垃圾管理计划和开辟可回收材料存储区[10]。
③电子支付。
支付手段正在从传统的现金转变到电子支付。
如使用信用卡和、用户识别模块(SIM)卡的电子芯片或者手机。
④安装电动车充电站。
新能源革命推动了电动汽车发展,停车场未来会配备充电站。
⑤整合停车规划。
停车场运营商需要与建筑师,工程师,开发人员和策划人员一同协商,以改善城市交通管理。
当前,国内的停车场收费管理系统还处于应用的初级阶段。
许多企业盲目照搬国外的产品。
国外的技术和产品虽然成熟,但是国内停车环境复杂,盲目照搬未必能适应国内的需求。
国内中心城区停车场车位少,再加上国民素质有待提高,停车场还需要负责车辆的安全性。
因此,需要智能化的管理系统,实现车辆快速进出、车牌识别、车位引导、费率多样性等方面的要求。
其市场就相当乐观了[11]。
国内智能停车场的发展趋势主要有以下四个方面:
(1)建设停车场物联网平台,打破信息孤岛,实现网络数据共享、车位预定、车位引导、电子付费等功能[12]。
(2)停车引导和反向寻车系统迅速推广。
目前有的停车场车位达到上千,这样的停车场如果纯粹依靠员工疏导的话,其困难程度可想而知。
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(3)手机实现车位预定、引导、寻车及支付等功能,北斗卫星的应用及移动互联网和智能手机的蓬勃发展和大众普及,必将推动停车场电子化的发展。
(4)立体车库迅速发展,我国城市土地成本高、人多、密度大,而立体车库具有占地少、停车位数量多等优势。
1.2.2停车场收费管理信息系统结构
停车场收费管理信息系统实际上是一个数据库开发应用系统。
详细分析和处理系统数据对于保障系统数据的安全、提高经营收入具有重要现实意义。
数据库可以布局在局域网上任意一台PC机上,客户端和数据库服务器可以布局在同一台PC上。
一般根据客户的实际需求和系统运行环境选择系统的体系结构。
信息时代的到来,大数据数据库系统正在各行业得到广泛的应用,数据库管理系统的研究和实践也不断进步。
客户机/服务器体系和浏览器/服务器体系是当今两大主流软件体系结构,首先分别对这两种结构进行介绍。
(1)客户机/服务器结构
客户机/服务器结构,即C/S(Client/Server)结构。
客户机通过向服务器请求数据服务,后台服务器进行一定的处理,最后将结果返回给用户,客户机本质上是一个面向用户的接口或应用程序;而服务器负责接收客户程序提出的服务请求,提供数据管理服务,包括数据访问、数据加工和处理。
它充分利用C/S两端硬件优势,能降低系统的通讯时间开销[13]。
客户机/服务器结构可灵活设计为三层或二层模式。
二层模式中服务器负荷比较重,三层模式分解了些任务,是“客户端——应用服务器——数据库服务器”。
客户机主要提供应用程序与用户之间的图形交互界面,负责检查用户输入数据、显示应用输出数据等事务;应用服务器主要实施商业和应用逻辑,并基于商业规则确认从客户端得到的数据,响应客户端的请求,完成业务处理或复杂计算;数据库服务器是数据库管理系统,负责执行数据存储和数据处理功能,它分析SQL命令、读写数据库,并将结果返给应用服务器,最后传给客户端。
客户/服务器结构见图1.1所示
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数据请求
结果返回
Client
客户端
语句查询
结果返回
数据库服务器
应用服
务器
数据库
(2)浏览/服务器结构
图1.1客户/服务器结构图
数据库
数据库服务器
WEB服
务器
浏览器/服务器结构又称为B/S(Browser/Server)结构,采用了“瘦客户端”,其作用是向Web服务器发出请求,服务器主要进行事物逻辑处理。
浏览器以URL为统一的定位格式,使用超文本传输协议HTTP接收采用HTML语言编写的页面,并传给客户端。
此结构的最大优点客户端只需要安装浏览器就可,不受限制的在任何地方进行操作,节约了客户端更新,广域网资源共享[14]。
B/S通常采用三层或多层结构。
图1.2给出的是三层结构。
浏览器
HTML请求
数据请求
HTML页面 查询结果返回
图1.2浏览器/服务器结构图
1.3本文主要研究内容
1.3.1系统体系结构的选取
B/S虽然开发、维护和使用比较简单,客户端只需要安装一个浏览器联网即可工作,系统的核心功能安装在服务器上,并且容易扩展系统功能,适用于网上信息发布,这是C/S所无法比拟的。
考虑到停车场系统自己的实际特性,需要做特别处理。
通过两种架构的对比和综合考虑,对于本系统来说采用C/S模式,理由如下:
(1)停车场系统结构确定。
停车场是一个面向一定区域有组织的固定用户群,而
Internet面向的却是一个广域网上分散不同的用户群,B/S必须适应并迎合长期C/S
下的有序需求方式。
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(2)停车场数据安全性要求决定。
C/S主要采用局域网,安全性容易很好控制。
而B/S采用TCP/IP协议以及开放的结构模式,容易受到网络攻击。
(3)客户端对处理能力的要求决定。
与C/S相比,B/S虽然具有一定的交互能力,但是比较有限,停车场系统要求客户端具备视频采集车牌识别等复杂功能,因此选取C/S模式。
(4)在系统中,需要连接一些硬件,如出入口管理站需要连接刷卡机和控制器,必须使用C/S模式进行构架[15]。
图1.3为停车场收费管理系统C/S体系架构。
图1.3停车场收费管理系统C/S体系架构
1.3.2本文主要研究内容
本课题是实现一套停车场收费管理系统软件方面的设计,主要包括系统总体设计,车牌识别,数据库管理设计、备份及系统详细设计和实现。
本文旨在为大中型停车场设计一款可靠性高,易维护和留有拓展接口的停车场收费管理系统软件。
它可以很大程度上降低操作人员的工作强度,实现车辆的快速出入,提高服务品质,从而提高停车场的经济收入。
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1.4论文组织框架
第二章:
系统总体方案设计
结合实际停车场运营情况,详细分析了停车场收费管理信息系统的功能需求,并在此基础上设计了整体构架、功能模块及系统运行的平台。
第三章:
车牌识别
车牌识别是停车场收费管理信息系统的重要组成部分,是进行计时收费、车辆管理、出入管理的重要依据。
针对传统模板匹配算法速度慢的特点提出了改进的加权模板匹配算法。
同时对车位引导算法给予了决策研究。
第四章:
数据库设计
数据库设计是停车场收费管理信息系统的核心部分,是进行收费的依据。
数据库优化能显著提高系统响应时间,遵循实用性原则,本文在数据库的三个层面进行了优化,基本满足数据的实时性,保证后台数据的正常运行,同时为了安全性进行日志备份。
第五章:
停车场收费系统详细设计
停车场收费管理系统主要是实现车辆的快速出入,重点分析了车辆出入管理模块、收费模块、卡片管理模块的设计和实现。
第六章:
总结与展望
总结性的描述了系统开发过程,并展望了系统扩展功能开发。
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2系统总体方案及设计
智能化停车场收费管理信息系统主要是通过先进的计算机技术、自动控制技术、图像处理技术,通过在出入口处安装摄像机抓拍车辆图片自动识别,道闸机自动放行,电子显示屏引导车辆进入动态分配的车位,出场时实现停车费用结算,能够有效地解决车辆乱停放,乱收费等问题。
2.1停车场功能需求分析
通过对实际大中型停车场的调查分析得出停车场一般要具有下列基本功能需求:
①停车费用是停车场获取经济收入的重要手段,设置停车场计时,收费功能,这是最基本的功能,通过对进出车辆停车时间的计算,得出相应停车费用。
②车辆出入场控制功能。
车辆出入场时自动道闸机自动放行,图像对比设备对进出车辆图像抓拍,出场时人工识别防止丢车。
③报表查询功能。
便于停车场管理者查看停车场经营状况和统计分析车位使用率,采取有效措施来提高停车场经营收入。
④用户管理功能。
通过对工作人员权限的设置,有不同的操作内容,来保障系统的安全。
⑤
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