基于物聯(lián)網(wǎng)的智能門禁系統(tǒng)在移動互聯(lián)終端的研究與設(shè)計

劉 杰 ，程俊華，冀虹穎

(太原工業(yè)學(xué)院)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代無線通信技術(shù).它是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息的承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò).它具有普通對象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化三個重要特征.其應(yīng)用前景廣泛，已經(jīng)在工業(yè)、生活、儀器等方面應(yīng)用，有著深遠(yuǎn)的影響.［1-2］筆者將介紹一種將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在移動互聯(lián)終端的門禁系統(tǒng)中，運用android平臺，結(jié)合手機功能，設(shè)計此款智能門禁系統(tǒng).

1 設(shè)計思路

移動互聯(lián)(ANDROID)終端運行程序，通過藍(lán)牙或GPRS發(fā)出數(shù)據(jù)，門禁系統(tǒng)終端接收信號，對接收數(shù)據(jù)處理.非法開啟，門禁系統(tǒng)終端發(fā)出防盜警報，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 設(shè)計原理

2.1 藍(lán)牙控制原理

藍(lán)牙技術(shù)已獲得了全球認(rèn)可，世界各地的藍(lán)牙設(shè)備都可以與其鄰近的藍(lán)牙設(shè)備連接.它是一短距無線通信的技術(shù)規(guī)范，具有以下特點:全球范圍適用;同時可傳輸語音和數(shù)據(jù);建立臨時性的對等連接(Ad-hocConnection);體積小、易集成.該設(shè)計利用藍(lán)牙的這些特點并使用RFCOMM協(xié)議來實現(xiàn)其功能.RFCOMM協(xié)議層是依據(jù)ETSI標(biāo)準(zhǔn)TS07.10在LZCAP上仿真九針RS-232串口功能的協(xié)議，通過RFCOMM藍(lán)牙可以在無線環(huán)境下實現(xiàn)對高層協(xié)議，如PPP、TC邢P、WAP等協(xié)議的支持.RFCOMM是一個簡單的串行線性仿真協(xié)議，此協(xié)議提供RS232控制和狀態(tài)信號，也就是一個串口(COM)傳輸協(xié)議，波特率為9600，8位數(shù)據(jù)，所以Android移動終端藍(lán)牙可以與另外的藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信.若兩個設(shè)備進(jìn)行通信，需要建立一個客戶端和一個服務(wù)端，客戶端連接上服務(wù)端之后，就可以收發(fā)數(shù)據(jù).

2.2 門禁系統(tǒng)接收模塊

門禁系統(tǒng)最典型的應(yīng)用，一般都具有多出入口控制的功能，在現(xiàn)場連接方式上，每個出入口的設(shè)備都包含控制設(shè)備、識讀設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備.門禁系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)建筑物的使用功能和安全防范管理的要求，對需要控制的各類出入口，按各種不同的通行對象及其準(zhǔn)入級別，對其進(jìn)、出實施實時控制與管理，并應(yīng)具有報警功能.

圖2 BLK-MD-BC04-B藍(lán)牙模塊應(yīng)用電路圖

該項目在門禁系統(tǒng)接收終端使用的是博陸科電子BLK-MD-BC04-B藍(lán)牙模塊來實現(xiàn)接受信息.通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理，完成記錄用戶信息、存儲用戶數(shù)據(jù)后使電動機進(jìn)行工作，實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的基本功能.藍(lán)牙模塊連接串口的輸出輸入，PCM數(shù)據(jù)處理，復(fù)位等功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理.藍(lán)牙模塊的應(yīng)用電路圖如圖2所示.

具體管腳功能描述見表1.

表1

3 遙控及傳輸部分的設(shè)計和實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)總體功能設(shè)計

設(shè)計智能門禁系統(tǒng)的無線控制時，作者用到的是移動互聯(lián)技術(shù).無線控制包括兩個方面:近程藍(lán)牙控制和遠(yuǎn)程SIM卡控制.移動互聯(lián)終端，采用的是ANDROID平臺.門禁系統(tǒng)接收端，收到相應(yīng)的信號，做出處理.當(dāng)門禁系統(tǒng)受到非正常打開，移動互聯(lián)終端發(fā)出警報，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化.系統(tǒng)工作框架如圖3所示.

圖3 系統(tǒng)框架圖

3.2 藍(lán)牙通信部分的設(shè)計及實現(xiàn)

具體在Android上的實現(xiàn)，可以分為以下幾個步驟:

一型腹中線是女性色素代謝異常的表現(xiàn)，常伴有乳暈、口唇、外陰、腋窩等處發(fā)黑，常見原因有三種：第一是原發(fā)性的，皮膚本身色素活躍，與妊娠或疾病無關(guān)。第二是部分肝病或內(nèi)分泌異常患者，促進(jìn)黑素合成的雌激素或垂體促黑素(MSH)分泌增加或肝臟對激素的滅活機能發(fā)生障礙。第三是孕媽在妊娠期間垂體促黑素(MSH)分泌增加，雌激素與孕酮又有加強MSH功能，即直接促進(jìn)皮膚黑色素細(xì)胞活性的作用，部分孕媽在妊娠晚期皮膚色素加深而可能出現(xiàn)腹中黑線。有內(nèi)分泌異常者通過治療黑線可緩解或消失，孕媽在生育后色素因相關(guān)激素水平回落而恢復(fù)，當(dāng)然對于殘余黑色素還可以通過激光治療配合美白藥物促進(jìn)其消退。

(1)在AndroidManifest添加權(quán)限.

(2)通過 BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()方法獲取本地藍(lán)牙適配器對象.

(3)通過調(diào)用getBondedDevices()得到綁定的藍(lán)牙設(shè)備，可以獲取相關(guān)信息.

(4)建立與其他設(shè)備之間的連接，一般用本地ANDROID終端設(shè)備搜索其他藍(lán)牙設(shè)備時，本地終端可以作為一個服務(wù)端，接收其他設(shè)備的連接.

(5)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，主要是InputStream和OutputStream實現(xiàn).

3.3 遠(yuǎn)程SIM卡控制

使用ANDROID設(shè)備終端的打電話或發(fā)短信功能，作者使用的是發(fā)短息功能，在實現(xiàn)上分為兩步:

(1)在AndroidManifest添加權(quán)限.

(2)直接調(diào)用系統(tǒng)本身的短信發(fā)送方法.

3.4 用戶界面的設(shè)計及實現(xiàn)

對于軟件來說最大特點是界面是面向用戶的.所以開發(fā)者開發(fā)的應(yīng)用軟件要易于使用.此軟件在設(shè)計時堅持一致性，界面簡單直觀，用戶易操作.

3.5 硬件接收端

使用硬件AVR開發(fā)板、藍(lán)牙模塊、GPRS模塊進(jìn)行開發(fā)，采用嵌入式C語言編程，主要有兩部分，分別是藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊和GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊.兩個模塊的工作內(nèi)容都為三項:初始化，數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)處理.從外接設(shè)備表現(xiàn)來看，當(dāng)藍(lán)牙模塊或者GPRS模塊接收到信號時，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使連接的電動機工作，控制門鎖開關(guān).非正常開啟門禁系統(tǒng)，觸發(fā)外設(shè)的紅外感應(yīng)裝置，GPRS模塊自動向遠(yuǎn)程移動互聯(lián)終端發(fā)送短息，達(dá)到報警的目的.

4 移動互聯(lián)終端程序部分代碼的實現(xiàn)

//得到本地藍(lán)牙適配器

BluetoothAdapter bluetoothAdapter= BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

//得到已經(jīng)綁定的藍(lán)牙設(shè)備，并放到set中保存

Set＜BluetoothDevice＞ pairedDevices=bluetoothAdapter.getBondedDevices();

//創(chuàng)建 Socket，并連接

BluetoothSocket clientSocket;

clientSocket= device.createRfcommSocket-ToServiceRecord(MY_UUID);

clientSocket.connect();

//得到輸出流，往外寫數(shù)據(jù)

OutputStream os= clientSocket.getOutput-Stream();

os.write(msg.getBytes());

5 結(jié)束語

該系統(tǒng)在綜合測試過程中運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)信息等能夠準(zhǔn)確高效的通過移動終端發(fā)送到門禁系統(tǒng)，使其能根據(jù)信息完成如下操作:

(1)能夠同過藍(lán)牙控制在有效范圍內(nèi)對門禁系統(tǒng)實現(xiàn)開、關(guān)門功能.

(2)通過SIM卡發(fā)出GPRS信號實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，能在較遠(yuǎn)范圍對門禁系統(tǒng)實現(xiàn)開、關(guān)門功能.

(3)能夠?qū)崿F(xiàn)報警功能.

現(xiàn)在該項目已通過山西省大學(xué)生創(chuàng)新項目審評，基本實現(xiàn)總體功能，達(dá)到預(yù)期效果.

［1］ 李寧.Android應(yīng)用開發(fā)權(quán)威指南.北京:郵電出版社，2011.

［2］ 趙霄.基于單片機的藍(lán)牙接口設(shè)計及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)［J］.北京交通大學(xué)學(xué)報，2008(8).

［3］ 鄧榮華，范贛軍.基于 BlueCore2-External藍(lán)牙芯片的USB接口的設(shè)計和實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005(6).