城市停車場信息管理系統設計

史 沖

（1. 河南省有色金屬地質礦產局 第一地質大隊，河南 鄭州 450016）

隨著城市內機動車輛的增加，停車場信息管理成為重要一環。目前研究主要集中在兩個方面，一是智能化小區的停車管理系統[1-3]，二是現有停車管理系統的優化[4,5]。本文采用自頂向下、逐步求精的結構化設計方法，建立城市停車場信息管理系統，通過車內導航儀接收相關數據，給駕駛員更佳的停車場選擇。

1 系統總體設計

城市停車場信息管理系統采用自頂向下、逐步求精的結構化生命周期設計方法，即系統分析員、軟件工程師、程序員以及最終用戶按照用戶至上的原則，自頂向下分析與設計和自底向上逐步實施，建立計算機信息系統[6,7]。

由于目前GIS在分布式計算方面應用范圍有限，該系統采用管理員端C/S架構和用戶端高速信息終端傳輸技術[8]。用戶端的GPS接收機有數據接收和一定的數據處理分析能力，可以用來進行最短路徑分析。

系統分2個部分，一是用戶部分，可以根據服務器發來的數據和用戶定義的目的地進行選址和路徑分析，具有信息接收和分析功能；一是管理部分，可以通過存儲服務器存儲數據和應用分析服務器來進行規劃分析[9]，系統模塊結構見圖1。

根據模塊圖，系統分為2個子系統：

1）用戶查詢信息子系統，主要負責在車載GPS上的信息接收和分析，包括：①數據接收和查詢模塊，系統通過無線傳輸獲得實時的城市停車場車位數據，用戶按要求將自己的目的地輸入GPS終端，GPS終端將目的地、交通線路圖和停車場實時數據進行統一分析獲得最佳目的地供駕駛員選擇。②最短路徑分析模塊，通過該車所在位置和目的地停車場位置，計算最短路徑為駕駛員導航。

圖1 系統模塊結構圖

2）停車場管理子系統，包括：①停車場靜態數據管理模塊，根據每年停車場新建和拆除信息，對現有停車場位置數據進行刪除、插入和修改。修改主要是對停車場因擴建或內部整改所形成的車位數量改變進行更新。②服務區范圍分析模塊，根據停車場位置和城市交通線路圖進行服務區范圍分析，獲得停車場的服務區域。③區域停車場分布密度分析模塊，進行停車場數量分區統計，并計算停車場和車位密度，用于分析相關區域停車場是否需要新建或重建。④停車場選址分析模塊，根據商業網點分布、停車場需求、交通線路網和土地地價等信息分析最適宜建造停車場的區域，并分析新建停車場服務范圍，確定新建停車場的位置。

模塊間主要以數據格式為接口，如各模塊和數據庫所定格式保持一致，以實現處理及通訊；模塊之間若有直接的數據交換，則制定交互數據的格式，并以此為接口[10]。

(1)學習效果的認可性。隨著慕課、微課和精品課程等網絡課程廣泛推出，網絡學習成為傳統課堂的重要補充。尤其是建立在標準化體系基礎上的網絡學習成果能夠得到認可[2]，甚至是成為學生日后工作發展的重要依據。

該停車場信息管理系統采用Oracle 9i+ArcSDE進行管線數據存儲，圖形數據和屬性數據都存儲在Oracle中。數據庫設計包括屬性數據庫設計和空間數據庫設計，其中空間數據庫包括城市交通網線圖、停車場分布圖、商業網點分布圖。屬性數據庫為停車場的屬性數據（見表1）。

表1 城市停車場表結構

2 數據描述

該系統所涉及的靜態數據主要是電子地圖數據，包括停車場、建筑物、商業點、道路等信息。作為系統的主要數據及整個虛擬地理空間的信息承載體，用戶及管理員可以將其他信息附加在電子地圖上，以實現其他功能。動態數據主要包括：①用戶信息，用戶姓名、身份證號碼、手機號碼、注冊信息等；②分析信息，系統分析停車場的選址和服務范圍信息；③查詢信息，用戶向系統提交的關于停車場選擇的查詢信息；④導航信息，系統針對用戶查詢信息的導航和線路信息；⑤更新信息，管理部門對系統靜態數據進行的更新操作和信息。

該系統中用戶信息、日志信息、空間基礎信息、停車場車位信息等的存儲管理皆采用SQL Server 2005或者Oracle 10等數據庫系統。數據字典見表2～4。

表2 數據流說明表

表3 數據存儲說明表

表4 數據項說明表

該系統的數據采集包括以下幾個方面：①基礎道路信息采集，主要通過數字化及向有關部門購買獲得；②停車場位置信息采集，由當地調查和數字化獲得；③停車場車位信息，由停車場管理員通過終端設備實時輸入。數據加工邏輯說明見表5。

表5 加工邏輯說明表

3 系統描述

系統功能主要包括以下幾個部分：①對城市內停車場進行建庫，統一管理停車場信息，并通過地理信息系統對各個停車場的空間分布進行顯示和查詢。②管理停車場即時數據，如當前停車場是否已滿、已停車數量、剩余車位數量、單位時間增加車輛數、估計停滿車輛的時間等。③空間分析，通過對多天數據的分析得出停車場停車效率，并根據對停車車位的需求度了解是否要對其進行擴建或在區域其他位置建立新的停車場。④通過無線網絡的即時傳輸，可以把數據傳入車輛導航儀。

在基礎信息傳輸及用戶信息存儲、傳輸過程中，要求沒有錯誤，進入數據庫的內容應條目準確、描述文字清晰易懂、無二義性[11,12]。

本系統的關鍵之處在于多源信息的匹配技術。用戶可能會因為采用不確定的數據輸入格式或輸入數據的空間描述、停車場的描述不準確而帶來問題。這里需要專門的技術，如自動糾錯或模糊匹配功能以保證系統的魯棒性，同時對用戶的錯誤操作進行提醒。

硬件接口主要包括計算機硬件設備、網絡硬件設備及服務器硬件設備，軟件接口包括計算機操作系統、數據庫管理系統、網絡安全軟件系統。

由于系統數據庫存儲了大量的基礎地圖數據、地理信息數據，更存儲了各用戶的個人隱私數據，所以系統的安全性能要求高。系統管理員要定期備份數據庫數據，作好數據庫維護工作；另一方面，要求系統運行環境內對病毒等非法入侵要有很好的抵抗能力[11,12]。系統的維護主要包括數據庫子系統的維護，以及軟件系統的維護。

4 系統詳細設計

4.1 主要內容

詳細設計是在總體設計基礎上進一步細化、具體化、物理化，主要內容有：

1）模塊設計，按照功能獨立、規模適當的模塊化設計方法，對總體設計中各大模塊進一步細分成小模塊，并繪出它們之間的聯系及各模塊內容及功能、算法及流程。

2）數據分級分類及編碼設計。

3）數據庫設計，包括：①數據獲取方案設計，如內容選取及分類、數字化中要素關系的處理原則、相應專題內容的數字化方案、作業步驟和數字化質量保證措施；②數據存儲設計，如數據存儲介質的選擇、數據邏輯關系的設計和數據存儲結構的設計；③數據檢索設計，如屬性檢索、空間檢索、拓撲檢索、組合檢索以及其他檢索。

4）輸入、輸出方式及界面設計。

5）安全性設計，包括操作權限分級、用戶分級口令設置、病毒防治。

6）實施的計劃方案，即把任務分解，落實到人，提出進度要求、數據加密和考核標準，給出經費預算，記憶數據備份等。

4.2 模塊設計說明

1）注冊用戶管理模塊：該模塊用于新用戶建立自己的帳戶作為在系統中的身份。此外，用戶提交給系統的相關信息也由該模塊進行統一管理，由管理員維護。模塊加工邏輯說明如圖2。

圖2 注冊用戶管理模塊

2）停車場實時信息更新模塊：該模塊的目的是停車場管理員在停車場對每一輛車入庫和每一輛車出庫進行記錄，以及時更新停車場信息，使得服務器可以把停車場的數據及時傳輸給駕駛員。模塊加工邏輯說明如圖3。

圖3 停車場實時信息更新模塊

3）停車場實時信息發送模塊：該模塊的目的是將停車場的實時數據通過無線的方式傳輸給車載GPS導航儀，以幫助在導航儀上進行最佳停車場的選擇。模塊加工邏輯說明如圖4。

圖4 停車場實時信息發送模塊

4）最佳停車場選擇模塊：該模塊的目的是根據服務器發送的停車場實時數據和駕駛員的目的地進行最佳的停車場選擇。模塊加工邏輯說明如圖5。

圖5 最佳停車場選擇模塊

5）最佳停車場選擇模塊：該模塊的目的是根據駕駛員選擇的停車場位置和本車的坐標，選擇到達停車場的最短路徑。模塊加工邏輯說明如圖6。

圖6 最佳停車場選擇模塊

6）分區停車場密度分析：該模塊對城市分區內的停車場數量和停車車位進行統計分析，計算得到該區域的停車場密度，然后根據該區域的停車場需求進行分析，得到是否需要新建停車場的判斷。模塊加工邏輯說明如圖7。

圖7 分區停車場密度分析模塊

7）停車場選址適宜度分析：對城市區域內的新建停車場最適宜的區域進行提取，確定建立停車場的最佳區域。模塊加工邏輯說明如圖8。

圖8 停車場選址適宜度分析模塊

8）表結構。在數據庫總體設計中，已經明確需要建立的表，其具體的表結構如表6～9。

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