校園網(wǎng)絡化自行車租借系統(tǒng)上位機設計

楊帆，高俊林，李國平，劉圓

1．武漢工程大學電氣信息學院，湖北 武漢 430205；2．智能機器人湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430205

校園網(wǎng)絡化自行車租借系統(tǒng)上位機設計

楊帆1,2，高俊林1，李國平1，劉圓1

1．武漢工程大學電氣信息學院，湖北 武漢 430205；2．智能機器人湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北 武漢 430205

為了方便管理校園公共自行車的租借信息，設計了校園網(wǎng)絡化自行車租借系統(tǒng)上位機.用Windows Presentation Foundation和C＃作為系統(tǒng)設計和開發(fā)的前臺編程語言，MySQL作為系統(tǒng)開發(fā)的后臺數(shù)據(jù)庫編程語言.該上位機管理系統(tǒng)基于客戶端／服務器的結構，能對租借信息進行在線管理.根據(jù)用戶的實際需要，該管理系統(tǒng)被劃分為管理員登錄、管理員管理、用戶登錄、用戶管理等四個模塊.四個模塊之間的數(shù)據(jù)同步處理和權限管理是通過數(shù)據(jù)庫的設計來完成.測試結果表明，上位機界面友好、操作簡單，數(shù)據(jù)存儲具有安全性和穩(wěn)定性.通過該系統(tǒng)，管理人員和使用者能及時了解車輛租借相關信息，提高校園公共自行車的管理效率.

校園自行車租借系統(tǒng)；上位機；界面設計；數(shù)據(jù)庫

0 引言

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國城市私家車保有量迅速增長.由于道路的發(fā)展落后于私家車的增長和城市人口持續(xù)增長，城市交通變得擁堵，產(chǎn)生了停車難、空氣污染等問題.英國學者曾提出“田園城市”理念［1］.現(xiàn)在“低碳”的理念深入人心［2］，為了提倡出行方式“低碳化”，同時也為了緩解城市交通壓力和方便市民出行，公共自行車租借系統(tǒng)在許多城市［3］都已成功建立.公共自行車也成為人們出行選擇的交通工具.對于在校大學生而言，選擇自行車作為短途游玩的工具是一種普遍的現(xiàn)象，同時有的學校校園面積大，學生上課距離遠，自行車也是一種必備的校內交通工具.但是由于個人購買自行車存在車輛防盜隱患、使用效率低等問題，學生大部分只能選擇步行［4］，所以在高校內建立校園自行車租借系統(tǒng)能改善這些問題，同時方便廣大師生的學習和生活.

設計一種校園自行車租借的上位機管理系統(tǒng)，對自行車租借中存在的業(yè)務流程［5］進行處理，可以方便快捷地實現(xiàn)自行車租賃中的服務站點管理、車輛管理、用戶管理、信息查詢等管理操作，實現(xiàn)校園自行車租借的有效管理.

1 上位機管理系統(tǒng)框架

校園網(wǎng)絡化自行車租借系統(tǒng)上位機是基于Client／Server結構（客戶機和服務器結構，簡稱C/S），將分布的處理與集中的數(shù)據(jù)操作有機結合，能夠處理大量的、適時的數(shù)據(jù)流，能實現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)存取［6］.此結構通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，能有效利用網(wǎng)絡的便利性［7］.本系統(tǒng)通過租借車位采集用戶借還信息，利用網(wǎng)絡將信息發(fā)送給服務器，服務器將信息進行校驗，執(zhí)行請求返回等操作，同時系統(tǒng)構建了數(shù)據(jù)庫服務器，保存用戶信息和租借記錄.當用戶利用IC卡在租借點的客戶機上借車時，借車信息通過租車點發(fā)送到服務器端［8］，并更新數(shù)據(jù)庫，處理后的信息由服務器返給租車點的設備.用戶借車操作完成.當用戶還車時，還車信息同樣發(fā)送給服務器端，服務器端處理還車操作，數(shù)據(jù)庫中用戶相應借車狀態(tài)轉為還車成功狀態(tài)，并在其中添加記錄.圖1是設計的C／S結構圖.

圖1 C／S邏輯結構圖Fig.1 Diagram of C／S logic structure

2 上位機界面設計

自行車租借上位機界面采用WPF（Windows Presentation Foundation的簡稱）和C＃語言進行界面設計和邏輯實現(xiàn).WPF作為一個用于Windows的圖形顯示系統(tǒng)，是針對．NET而設計的.C＃語言是從C語言與C＋＋語言派生而來具有簡單性、相對性、面向現(xiàn)代性以及類型安全的編程語言［9］.主要界面包括用戶登錄界面、管理員界面、用戶界面三個部分.用戶登錄界面實現(xiàn)用戶登錄和區(qū)分一般用戶和管理員用戶的功能.管理員界面實現(xiàn)增刪用戶和更改用戶資料、查看借還總記錄的功能.用戶界面實現(xiàn)相應用戶查詢自己的借還記錄信息.登錄界面是程序入口，管理員界面和用戶界面相互獨立，避免了用戶超越權限而造成誤操作.同時管理員界面中的功能與用戶界面也有不同，管理員界面的功能多，用戶界面的功能較為單一.相應界面邏輯如圖2所示.

圖2 界面邏輯結構圖Fig.2 Diagram of interface logic structure

3 各模塊界面設計

3.1 登錄界面設計

登錄界面是用戶進入系統(tǒng)的窗口，在經(jīng)過身份驗證后的用戶才能進入系統(tǒng).在登錄界面中，用戶需要正確輸入用戶名和密碼，在經(jīng)過系統(tǒng)調用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行驗證成功后，用戶才能進入系統(tǒng).否則，用戶將看到系統(tǒng)提示的錯誤信息，并且輸入的內容被清空.登錄界面設計需要簡潔明了、突出主要目的，關鍵之處在于與數(shù)據(jù)庫的連接上.從數(shù)據(jù)庫中搜索數(shù)據(jù)與用戶輸入的內容進行比對，達到識別用戶輸入的內容正確與否的目的.

為實現(xiàn)上述功能，登錄界面需要具備允許用戶輸入的文本框和密碼框，需要確認和取消按鈕.同時在后臺要連接數(shù)據(jù)庫，調用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行匹配查詢.用戶操作流程如圖3所示.

圖3 登錄界面流程圖Fig.3 Flowchart of login interface

3.2 管理員界面設計

管理員通過其用戶名和密碼登錄后切換到管理員界面.管理員界面上包含管理員可以操作的多種功能.管理員為系統(tǒng)最高權限擁有者，擁有增刪用戶，修改用戶資料，查詢借還總記錄等功能.

這些功能可以通過不同選項卡來實現(xiàn)分類顯示.在管理用戶的選項卡中，管理員可通過用戶編號查詢用戶信息，在相應的界面上對用戶的資料進行修改或者刪除該用戶，同時可以在此選項卡中添加用戶.在查詢借還信息的選項卡中，管理員可以根據(jù)日期選擇特定時間的借還記錄，還可通過用戶名來查詢用戶的借還記錄.

選項卡控件中包含TabItem屬性，這個屬性是用來獲取選項卡控件中選項卡頁的集合.通過修改這個屬性，可以增加刪除選項卡.從而在一個界面上顯示多個子界面.在添加3個TabItem之后，程序選項卡中就擁有了三個不同的子界面.然后在相應的子界面添加功能模塊.在第一個子界面中，管理員可根據(jù)用戶名或時間來查詢借還記錄.在第二個子界面中，管理員可以利用用戶名或卡號查看用戶信息，同時能進行更改用戶信息、刪除用戶等操作.在第三個子界面中，管理員可以添加新用戶.這部分程序也需與數(shù)據(jù)庫進行連接，從而實現(xiàn)子界面的查詢等功能.

管理員管理用戶信息流程圖和查詢借還記錄程序流程圖如圖4和圖5所示.

圖4 管理用戶界面流程圖Fig.4 Flowchart of managing user interface

圖5 查詢記錄流程圖Fig.5 Flowchart of query record

3.3 用戶界面設計

用戶通過用戶名和密碼登錄后切換到用戶界面.由于用戶只能查詢自己的借還記錄，功能較為單一.用戶界面顯示當前用戶狀態(tài)為租車或者已還車成功.同時根據(jù)時間順序顯示用戶租借的記錄.用戶還可查詢相應站點可租借的車輛數(shù)量.用戶界面是創(chuàng)建的一個新的窗口對象，該窗口對象提供給一般用戶使用該系統(tǒng)功能的接口.

用戶界面分為顯示用戶名和卡號部分和查詢功能部分.用戶名顯示部分顯示當前用戶的用戶名和租車卡號.當用戶登錄系統(tǒng)后，該部分自動顯示.查詢功能部分由查詢按鈕和顯示框組成.在用戶點擊“查詢”按鈕后，觸發(fā)查詢事件，在顯示框中顯示用戶借還車的記錄（包括借還車時間和借還車狀態(tài)）.此界面后臺連接數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫查詢語句搜索符合條件的記錄.

用戶查詢流程框圖如圖6所示.

圖6 用戶查詢流程圖Fig.6 Flowchart of user check

4 數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫是“按照數(shù)據(jù)結構來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫”.在本系統(tǒng)中，需要存儲用戶資料、車輛借還記錄，所以數(shù)據(jù)庫的設計是必不可少的.數(shù)據(jù)庫設計要符合“一致性”、“完整性”、“安全性”與“可伸縮性”等原則［10］.同時關系型數(shù)據(jù)庫的設計應遵循規(guī)范化理論.

系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫軟件.該軟件具有體積小、運行速度快、總體擁有成本低的特點［11］.在MySQL中創(chuàng)建Bickle＿system數(shù)據(jù)庫，在此數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建四張表.這四張表包括用戶登錄表、用戶信息表、車輛借還信息表、站點車輛信息表.

用戶登錄表保存用戶名和密碼等登錄信息，可以用此表作為用戶登錄的身份驗證.用戶信息表包含用戶的基本信息，包括用戶名、卡號、聯(lián)系電話、電子郵箱等內容.車輛借還信息表包括借還時間、卡號、借還狀態(tài)等.站點車輛信息表保存的是各站點已租借車輛數(shù)目、可借車輛數(shù)目、車輛總數(shù).卡號作為用戶信息表的主鍵，唯一標識用戶.同時卡號作為數(shù)據(jù)表的外鍵，將用戶信息表和車輛借還信息連接起來.用戶登錄信息表和用戶信息表是通過用戶名連接的.

上述數(shù)據(jù)表格和數(shù)據(jù)庫的建立是根據(jù)實體-聯(lián)系（Entity-Relationship Approach簡稱E-R）方法而得出的［12］.它是描述現(xiàn)實世界概念結構模型的有效方法，在自行車租賃系統(tǒng)各表信息中約定：任何用戶只可以借一輛車輛，任何一輛自行車可以被多個人借，租車時，終端機記錄相應的租車日期，還車時，終端機也記錄還車日期；一個服務站點可以含有多輛不同的自行車，每輛自行車只能屬于一個服務站點.車輛數(shù)據(jù)庫E-R圖如圖7所示.

圖7 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖Fig.7 Diagram of system database E-R

5 上位機測試結果

將設計的信息管理系統(tǒng)與自行車租賃系統(tǒng)整體測試，最終實現(xiàn)了系統(tǒng)所有功能.而且系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定運行.自行車租借系統(tǒng)主界面圖、用戶界面圖和管理員界面圖分別如圖8、圖9、圖10所示.

圖8 登錄界面圖Fig.8 Diagram of login interface

圖9 用戶界面圖Fig.9 Diagram of user interface

圖10 管理員界面圖Fig.10 Diagram of administrator interface

6 結語

本文設計的校園公共自行車租借上位機管理系統(tǒng)，在充分利用現(xiàn)有資源的條件下，能根據(jù)校園公共自行車的租借需求，實現(xiàn)對校園公共自行車租借的網(wǎng)絡化管理.在設計上位機的過程中，系統(tǒng)遵循管理信息系統(tǒng)的開發(fā)流程和步驟，借鑒優(yōu)秀的管理系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，在滿足需求的條件下簡化系統(tǒng)操作界面.上位機系統(tǒng)將與自行車租借下位機相結合，為校園師生的學習生活帶來便捷.

［1］葉婷婷，蘇飛．國內外公共自行車研究進展與展望［J］．北方經(jīng)貿，2014（4）：20－22．

YE Ting-ting，SU Fei．Research progress and proscpect on public bicycle at home and abroad［J］．Northern E-conomy and Trade，2014（4）：20－22．（in Chinese）

［2］易艷．論低碳文化的建構［J］．武漢理工大學學報：社會科學版，2013，26（4）：659－664．

YI Yan．Construction of low carbon culture．Journal of Wuhan University of Technology：Social Sciences Edition，2013，26（4）：659－664．（in Chinese）

［3］周東．我國公共自行車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢［J］．中國自行車，2012（10）：52－55．

ZHOU Dong．The Development Status and Trend of Public Bicycle in China［J］.China Bicyde，2012，（10）：52－55．（in Chinese）

［4］王文馳，曹桂彬，陳雪瑩，等．高校校園公共自行車租賃系統(tǒng)探究［J］．企業(yè)改革與管理，2014（16）：152．

WANG Wen chi，CAO Gui Bin，CHEN Xue ying，et al．The search of public bicycle leasing system in university［J］．Enterprise Reform and Management，2014（16）：152．（in Chinese）

［5］陳偉，宋穎．高校自行車管理信息系統(tǒng)的分析與設計［J］．現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2012（14）：265．

CHEN Wei，SONG Yin．The analysis and design of bicycle management information system in university［J］．Modern Economic Information，2012（14）：265．（in Chinese）

［6］李云云．淺析B/S和C/S體系結構［J］．科學之友，2011（1）：6－8．

LI Yun-yun．Simple analysis of B/S and C/S architecture［J］．Friend of Science Amateurs，2011（1）：6－8．（in Chinese）

［7］GAIL Jennings．Finding our balance：Considering the opportunities for public bicycle systems in Cape Town，South Africa［J］．Research in Transportation Business＆Management，2014：77-86．

［8］LIN Jenn－Rong，Yang Ta－Hui，Chang Yu－Chung，et al．A hub location inventory model for bicycle sharing system design：Formulation and solution［J］．Computers＆Industrial Engineering，2011．

［9］王軼．高校學生宿舍管理信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］．成都：電子科技大學，2013．

WANG Yi．Design and realization on dormitory management information system of university student［D］．Chengdu：University of Electronic Science and Technology，2013．（in Chinese）

［10］彭嬌，聶慧．淺析關系型數(shù)據(jù)庫設計的理論和實踐［J］．科技創(chuàng)新導報，2014（20）：54．

PENG Jiao，NIE Hui．Simple analysis of theory and practice on design of relational database［J］．Science and Technology Innovation Herald，2014（20）：54．（in Chinese）

［11］劉增杰．MySQL5．5從零開始學［M］．北京：清華大學出版社，2012．

LIU Zeng-jie．Learning MySQL 5．5 from Scrath［M］．Beijing：Tsinghua University Press，2012．（in Chinese）

［12］李威，高錦濤，高騰．基于E－R圖的關系數(shù)據(jù)庫關鍵字查詢［J］．計算機系統(tǒng)應用，2012（9）：156－161．

LI Wei，GAO Jin-tao，GAO Teng，et al．Relational database keyword search based on e－r diagram［J］．Computer Systems＆Applications，2012（9）：156－161．（in Chinese）

Design of host computer of networked bicycle rental system on campus

YANG Fan1，2，GAO Jun－lin1，LI Guo－ping1，LIU Yuan1
1．School of Electronical and Information Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China；2．Hubei Key Laboratory of Intelligent Robot（Wuhan Institute of Technology），Wuhan 430205，China

To improve the management of public bicycle rental information，a host computer of networked bicycle system on campus was designed．Windows Presentation Foundation and C＃were used as developing languages in the system of host computer，and the MySQL was used for the design of background database．The management system of host computer could manage the rental information on line based on the structure of client/server.According to the requirements of users，the management system was divided into four modules：manager login module，manager managing module，user login module and user query module．Meanwhile，their data synchronization and privilege management were completed by designing database．The results demonstrate that the host computer is a system with a friendly interface，simple operation and safe and steady data storage．By using the system，manager and users can find out bicycle leasing information in time，and the efficiency of public bicycle management on campus is improved．

bicycle rental system on campus；host computer；interface design；database．

TP273＋.3

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.11.013

1674－2869（2015）11－0064－05

本文編輯：陳小平

2015－09－30

國家自然科學基金項目（51541709）；武漢工程大學研究生教育創(chuàng)新基金（CX2014040）

楊帆（1966－），女，湖北公安人.教授，碩士．研究方向：測量控制技術．