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基于.NET框架的高等级公路信息传输系统的设计与实现.pdf

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内蒙古大学硕士学位论文DESIGN AND REALIZATION OF HIGHⅥ硷Y D4ATIONTRANSMISSION SYSTEM BASED ON.卜TET FRAJ旺WOI己KABSTRACTIn recent years,more and more local traffic departments have adopted advancedination transmission system.Mobile communication technology in vehiclereal-time transmission and ination gathering is increasing.The goal of this paperis to establish an efficient and practical highway ination transmission system,which combining the specialization of local roads and long distance transmission ofreal-time to realize intelligent traffic ination management.In this paper we take the highway charge management ination system inremote areas of Inner Mongolia for the study background,and fully understand thetasks goal of the improved system base on actual demand and the design is completed.This system combines GPRS with Interact,and introduces a base on.NETFramework,VB.NET and SQL Server.Firstly,we compare the current situation ofthe highway development between china and foreign countries,introduce anapplication overall system model based on the region situation.This system isdesigned by a combination of software and hardware,and the communicationtechnology application in highway ination transmission,designed a transmissionsystem which use wireless mode and cable modewireless transmission mode for theⅡ内蒙古大学硕士学位论文ination between sub-center and toll station;the cable transmission mode for theination between sub-center and monitoring center.Finally,we tested the whole system,the ination among toll station,chargecenter and monitoring center has been transmitted timely,and furthermore the goal ofthe improved system is set and the general design is completed.KEYWORDSwireless transmission;VB.NET;hardware and so,ware design;ination transmission systemIII内蒙古大学硕士学位论文目录第一章绪论.11.1课题背景和研究意义11.2国内外研究现状11.3论文的主要研究工作及安排3第二章系统应用的相关技术介绍.42.1系统软件开发环境42.1.1.NET Framework3.5技术概述..42.1.2 SQL server 2005数据库52.2系统应用硬件介绍62.2.1 GPRS模块及其配置..62.2.2图像采集模块72.3系统框架72.3.1现代高速公路管理系统应用模式.72.3.2本系统应用模式.8第三章系统总体设计..1 O3.1需求分析.103.2系统总体设计方案.1 13.3收费站设计.1 13.3.1收费站功能设计..1 l3.3.2收费站通信技术一123.4收费分中心设计。133.4.1收费分中心功能设计..133.4.2收费分中心通信技术143.5监控中心设计..143.5.1监控中心功能..143.5.2监控中心通信技术一153.6数据库的设计..153.6.1数据库功能模块设计15IV内蒙古大学硕士学位论文3.6.2数据表的建立163.7本章小结..19第四章信息传输系统的实现..204.1收费站软件的设计..204.1.1用户模块设计..204.1.2车辆信息处理模块的实现..224.2收费分中心软件设计..254.2.1系统主晃面的设计254.2.2信息的接收与发送模块设计..264.2.3车辆查询功能设计..284.2.4报表的生成..294.3监控中心软件设计..304.3.1下发信息模块设计..304.3.2报警信息查询设计314.3.3员工信息管理324.4传输系统测试。324.5安装程序的制作..344.6本章小结.35第五章总结与展望..365.1总结。365.2展望。36参考文献38致谢40攻读硕士学位期间发表的论文4lV内蒙古大学硕士学位论文第一章绪论帚一早瑁化1.1课题背景和研究意义现如今无线传输技术在各个领域发展迅猛,已经在各自领域取得显著成就,在发展远距离传输技术上其发挥了自身的传输优势,得到了广泛的认可【1】。在高速公路传输方面,无线传输已经应用成熟,有较好的市场基础,为本文的研究提供了技术保障。在高速公路发展方面,虽然中国的大部分高速公路的建设日益完善,但就本地区而言,内蒙古发展相对落后,在公路方面急需进行系统的完善,包括对道路的建设和信息的管理的完善。本文主要为对高等级公路传输系统的信息传输功能的研究,由于内蒙古地域辽阔,很多收费站地处偏远,铺设有线网络用于各个收费站与收费分中心之间进行通信是不切实际的,所以根据传输系统以及完善信息管理的要求,我们采用GPRS无线传输技术来进行信息的传输。在3G和4G快速发展的今天,之所以选择第二代传输技术GPRS是因为3G网络主要在人口相对集中的城市区域信号覆盖较好,而在草原、森林、沙漠等荒芜人烟的偏僻地域信号强度不是很好,有些地方还没有覆盖,存在很多通信盲区【21。4G网络在内蒙古地区还没有正式投入运行且不成熟。而GPRS网络是目前较成熟稳定的通信网络,在内蒙古的广大区域上能实现信号的全覆盖,基本上不存在通信盲区。而我们的系统就是要确保信号传输的顺畅和准确,这样才能防止在省际大通道上的车辆存在缺失监管的现象和乱收费现象的发生。为此根据内蒙古省际大通道公路建设的实际情况,我们针对性设计了高等级公路通信传输系绀3|。本系统选择GPRS网络进行数据的传输,解决了偏远地区不便于铺设有线网络的问题,实现了由偏远地区收费站向上级收费分中心传输数据等基本功能。1.2国内外研究现状1-国外研究现状相对国内高速公路来说,国外的高速公路的建设相对更为完善,国外的高速公路发展时间长且成熟,并由多年实践经验和专家的潜心研究逐步完善的。我们可以在充分了解和学习国外的先进体制基础上,借鉴国外先进的管理体制和运行模式来发展本国的公路。内蒙古大学硕士学位论文首先在法国方面,法国学者发表的一篇论文中详细的阐释了高速公路在法国建设的现状,论文提到法国是由国家委托建立特许公司建设的法国国家高速公路,监督运营的共组主要是由法国政府的交通部门负责【4】。法国的主要领导在高速公路经营体制方面进行了的一轮新的改革,改革的内容主要有首先,加深政府和企业在高速公路网建设运营方面的合作,提出优惠政策让更多的企业发挥积极性以此来投入更多资金在高速公路的建设中。其次,为了完善市场机制,要求在政府招标过程中和企业在竟标过程中严格遵守国家相关法律,以提高服务和运行效率为主要目的,为高速公路的市场竞争提供更大的空间。法国有关于高速公路建设的工作虽然还在完善,但由此我们可以借鉴学习他们先进的理念和管理技术,法国的收费高速公路特许经营制度已经存在了几十年,且法国还在为了适应国内不断变化的高速公路需求不断的进行调整‘51。在美国方面,美国学者在美国的高速公路的管理体制方面做了大量的研究,美国在高速公路管理上,主要由美国政府财政拨款出资帮助地方的高速公路建设,高速公路建成后由各个州和地方进行管理。美国境内的高速公路大部分是免费向驾车通行者开放的,而这种免费也只是一种表象,由于美国的高速公路主要由州与联邦按19的比例出资修建,而联邦出的资金主要来自是汽车使用者交纳的燃油费【6】o法国和美国的高速公路方面的研究成果对于我们国家的高速公路的建设是非常具有参考价值的,我们可以通过研究国外的高速公路管理体制,借鉴发达国家的现金管理体制,为我国的高等级公路建设方面提供坚实的理论基础。2.国内研究现状从我国的高速公路整个发展过程看,公路建设较晚但发展较快。近十年来,伴随着我国的综合国力的全面提升,我国交通建设经历了高速的飞跃式发展,高速公路的所有权归国家所有,经营权经过国家允许可以转让,并且以特许经营方式进行171。我国的高速公路发展现状主要有第一,在我国的高速公路的建设过程中,政府在高速公路管理中起着决定性的作用,政府主管部门非常重视和关注高速公路建设,主要由相关部门提出的具体政策来支持高速公路的建设发展,由国家来指定高速公路特许经营办法。第二,国内的很多专家学者对中国的高速公路建设方面进行了深入的分析和研究,为我国的高速公路建设提供了严谨的理论基础。2内蒙古大学硕士学位论文第三,就目前而言,我国的公路建设尚处于发展时期,很多工作都不完善,已有的高速公路收费系统并不能满足地方公路的发展需求。1.3论文的主要研究工作及安排本文介绍了以.NET为框架的高等级公路收费传输系统,是对原有的高等级数据传输系统的升级,原系统通信采用的是单线程通讯模式,只涉及到了传输系统的初级通信方式以及系统的可行性。在数据通信方面,本文采用多线程通信方式能够同时接收并响应多个收费站的请求,数据通信得到了很好的改善,并把不同的收费站信息进行了区分。在数据库操作方面,在查询数据时可选择收费站和时间段进行查询,方便了用户对数据库的操作。第一章介绍了课题产生的背景,对现有的高速公路系统做了简单的介绍,阐述了国内外发展的近况,针对性指出了内蒙古地区的高等级公路系统建设的需求。第二章介绍了系统应用的相关技术,首先简单介绍了编写软件的语言以及开发环境,其次介绍了系统的整体框架,在框架下对收费站与收费分中心、收费分中心与监控中心的应用模式做了详细图文的说明。第三章为系统的总体设计方案,首先详细介绍了系统各级构成以及功能定位,并对各级的通信技术做了主要说明。其次针对系统数据库的设计方面,详细列出了各级主要的数据表及其功能。第四章为整体通信传输系统的实现,主要对收费站软件、收费分中心软件、以及监控中心软件设计步骤做了详细介绍。经过多次的传输系统的调试,实现了传输数据的要求实现了系统的设计要求。最后制作了安装程序使开发的系统升级成为一个软件包。第五章主要对本文的工作进行了总结,对下一步研究做了展望。内蒙古大学硕士学位论文第二章系统应用的相关技术介绍2.1系统软件开发环境本文采用VB.NET为编程语言进行系统开发,Visual Studi02008作为一套完整的开发工具集,可以方便地生成我们所需要的应用的程序,能够更快速的创建高质量的应用程序,并能够充分展现开发者的程序构想。借助Microsoft Visual Studio 2008具有快速的应用程序开发、高效的团队协作、更具突破性的用户体验,并且提供了高级的开发工具、调试工具、数据库功能和创新功能,帮助用户能够快速创建想要的应用程序。后台采用SQL Server 2005作为存储和处理数据的系统数据库。它具有强大的服务功能,操作简单,用SQL语句可以执行各种各样的命令,例如系统中应用到的对数据的实时更新和数据的提取。开发环境为Microsoft Visual Studio 2008,这一版本使用的是Microsoft.NET Framework3.5,它提供了用于解决常见编程任务的预制软件,从而能够快速构造出具有紧密联系的应用程序,在.NET Framework模型上构建紧密联系的应用程序有利于在异类环境中实现系统集成。Visual Studio和.NET Framework的结合减少了对公用管道代码的需要,从而缩短了开发时间能够有更多的时间去解决业务问题。2。1.1.NET Framework3.5技术概述在.NETFramework架构中,在CLR的上层为.NETFramework的类库。.NET提供强大的类库可以帮助开发人员轻松地构建应用程序,这些类库封装了系统底层的功能并为系统提供更好的操作方式IS]。过去开发人员认为的许多属于编程语言的功能已经移到了基类中。所有基于.NET的语言都可以使用这些架构类库,这就统一了开发模式,使开发一个应用程序变得非常简单。.NETFramework类似于管理和执行之间码的“虚拟机”,.NETFramework框架主要包括以下几个特点1.NET不但为Visual Basic语言带来了真正的面向对象的编程,并且使跨平台兼容发展的更容易,且.NETFramework类库中的新类可以满足许多常见的客户请求。2.NET Framework新增了许多若干技术领域中的大量新功能,其中语言集成查询LINQ支持几乎任何类型的数据存储。4堕鍪直奎堂堡主兰垡笙塞3由于各编程语言都有类似的数据类型、代码模块化及面向对象,.NET平台利用了不同语言的共性提供了对多语言的支持【引。2.1.2 SQL server 2005数据库SQL server 2005是一个具有强大功能的数据库平台。有企业、标准、工作组、开发、学习五种不同的版本,能满足个人到大型企业各种用户的需求的不同要求,本文中在系统PC机上进行模拟实验,安装SQL server 2005标准版作为系统开发。SQL server 2005的安装需要一定得硬件条件仅支持Windows vista以上版本操作系统,处理器性能运算速度要求较高,建议使用2GHz或更快的处理器,要达到2GB以上,另外还需要有2.2G以上的硬盘空间【91。系统硬件达到要求以后,就可以插入安装光盘进行文件安装了。在安装过程中。数据库的登陆身份验证模式有Windows身份验证模式和混合模式两种选择,这里选用Windows身份验证模式进行登录。 登录后界面如图2.1所示。图2.1数据库登录界面Fig.2.1 The enterface ofdatabase Iogin通过Windows身份验证模式进行登录后,可以看到已经建立好的高速公路管理系统数据库,如图2.2所示,在此数据库下就可以建立与系统软件连接起来的相应表。l巍豳瀚鞫蠹剥拳 圈v 4固旧OQRIWFBYISCESVC\SQLEXPRESSSQ霉臼缓库匿。勇斌曦库墨l_i匿窭圈匿臼安全性,,墙要,。;;i国盈; 嚣}誊I图2.2高速公路管理系统数据库Fig.2.2 The database ofhigh-way management system5内蒙古大学硕士学位论文2.2系统应用硬件介绍2.2.1 GPRS模块及其配置在收费站的发送端我们选用北京天同诚业公司的WG.8010内置工业级无线传输模块,提供了标准的RS323/485数据接ISl,只需要配置一次,用户就可以与数据中心通过无线网络进行连接,实现数据的全透明传输。GPRS DTU模块如图2.3所示。图2.3 GPRSDTUFig.2.3 GPRS DTU图2.4为GPRS DTU配置信息界面,只有先配置好相关信息才能实现发送端的数据传输,进入GPRS DTU配置信息界面选择透传协议,输入服务器地址和接收端映射的端口号,设置好波特率和校验位等信息,保存配置信息。图2.4 GPRS DTU配置信息界面Fig.2.4 Interface ofGPRS DTU configuration ination
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