基于MQTT協(xié)議與Android技術(shù)的跨平臺訪客管理系統(tǒng)

王成+王躍

摘 要：隨著訪客管理系統(tǒng)在企事業(yè)單位的逐步應(yīng)用，實現(xiàn)了來訪人員的信息化管理，但傳統(tǒng)的單機訪客系統(tǒng)仍然存在信息傳遞不及時、使用流程復(fù)雜等缺陷。文中設(shè)計了一種新型訪客管理系統(tǒng)，在原有基于.NET平臺訪客管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用MQTT協(xié)議及Android技術(shù)構(gòu)建跨平臺的訪客消息實時推送服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了來訪人員信息的及時傳遞，簡化了訪客管理系統(tǒng)使用流程。

關(guān)鍵詞：MQTT；Android；訪客管理系統(tǒng)；.NET

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）03-00-03

0 引 言

近年來，隨著社會的不斷發(fā)展進步，信息化手段已逐漸滲透至社會各個領(lǐng)域。門衛(wèi)和前臺對來訪人員進行登記管理是安全保衛(wèi)工作的重要環(huán)節(jié)也是第一環(huán)節(jié)。然而迄今為止，我國政府機關(guān)部門、事業(yè)單位抑或絕大部分管理較完善的企業(yè)，其安全保衛(wèi)及前臺來訪接待工作卻基本停留在手工書寫階段，有些單位雖然購買了訪客管理系統(tǒng)，但由于系統(tǒng)使用過程復(fù)雜，導(dǎo)致來訪人員信息無法及時傳遞給受訪人，該系統(tǒng)常常處于閑置狀態(tài)。

針對以上問題，本文提出了基于MQTT協(xié)議與Android技術(shù)訪客管理系統(tǒng)的設(shè)計方案，在原先已經(jīng)開發(fā)的基于.NET平臺訪客管理系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)之上，考慮現(xiàn)有Android系統(tǒng)在移動終端廣泛應(yīng)用的情況，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)及時通信協(xié)議及移動終端技術(shù)實現(xiàn)跨平臺的來訪人員信息的實時推送功能。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

該訪客管理系統(tǒng)架構(gòu)主要由四個子系統(tǒng)組成，分別為基于.NET的訪客管理系統(tǒng)、基于JavaServlet的服務(wù)器系統(tǒng)、基于MQTT協(xié)議的Apollo服務(wù)器系統(tǒng)和基于Android的訪客數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。平臺的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)有新訪客時，完整的訪客系統(tǒng)使用流程如下：

（1）訪客需要先在門衛(wèi)處登錄訪客管理系統(tǒng)進行來訪登記，完成登記資料填寫后，數(shù)據(jù)會被保存至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

（2）系統(tǒng)自動給受訪人的Android終端發(fā)送一個通知消息，告知受訪人有訪客來訪。

（3）受訪人打開Android終端的訪客數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)，查看訪客信息并處理訪問請求。

（4）訪客管理系統(tǒng)接收到訪客準(zhǔn)許進入提醒后，門衛(wèi)管理人員通知訪客可以進入。至此，基本流程執(zhí)行完畢。

訪客系統(tǒng)的完整業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

2 基于MQTT的消息推送技術(shù)簡介

消息推送是指從服務(wù)器端向移動終端發(fā)送連接請求，傳輸特定的信息。例如一些新聞客戶端，每隔一段時間都會收到一條或多條通知，這就是從服務(wù)器端傳來的推送消息。

MQTT協(xié)議是IBM開發(fā)的一個即時通信協(xié)議，該協(xié)議支持所有平臺，可以將所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和外部連接起來，被用作傳感器和致動器的通信協(xié)議。將其作為消息推送協(xié)議的基本原理是：使用消息代理服務(wù)器（Message Broker），客戶端連接上消息代理服務(wù)器，跟服務(wù)器協(xié)商可以接受哪些類型的消息，同時也可以發(fā)布自己的消息，這些消息根據(jù)協(xié)議內(nèi)容可以被其它客戶端收到。基于MQTT協(xié)議消息收發(fā)流程如圖3所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 通知功能的實現(xiàn)

3.1.1 Apollo服務(wù)器的安裝和配置

想要實現(xiàn)基于MQTT的消息推送功能，必須先配置Message Broker服務(wù)器，這里選擇服務(wù)器Apollo1.7來搭建環(huán)境。具體搭建主要分為如下幾步：

（1）去官方網(wǎng)站下載最新版的Apollo1.7服務(wù)器；

（2）運行apollo.cmd 創(chuàng)建服務(wù)器實例；

（3）在服務(wù)器實例的文件夾下配置參數(shù)；

（4）運行apollo-broker.cmd run開啟服務(wù)器，在瀏覽器中輸入服務(wù)器的IP地址，即可訪問Apollo服務(wù)器界面；

（5）輸入之前配置好的用戶名和密碼參數(shù)，即可訪問Apollo Console控制臺。

3.1.2 MQTT客戶端的實現(xiàn)

使用WebService服務(wù)器系統(tǒng)向Android端發(fā)送通知，可將其看成兩個MQTT 客戶端之間的通信過程，消息在傳播過程中經(jīng)過了Message Broker服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)，所以需要在WebService服務(wù)器系統(tǒng)和Android端分別配置MQTT客戶端。兩邊代碼實現(xiàn)過程基本一致，都要在工程中導(dǎo)入mqtt-client-0.4.0.jar的類庫，然后使用工具類實現(xiàn)MQTT功能。

3.2 服務(wù)器功能模塊的實現(xiàn)

WebService服務(wù)器系統(tǒng)的功能模塊主要分為4部分，分別為響應(yīng)終端HTTP服務(wù)請求模塊、訪問數(shù)據(jù)庫模塊、將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為JSON格式的模塊和實現(xiàn)MQTT功能的模塊。

響應(yīng)終端HTTP服務(wù)請求模塊主要通過繼承和擴展Java Servlet類來實現(xiàn)。在程序中設(shè)定響應(yīng)HTTP請求的方式，并對不同的請求參數(shù)設(shè)置不同的操作流程。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為JSON格式模塊，主要對從數(shù)據(jù)庫中取得的原始數(shù)據(jù)按照一定格式轉(zhuǎn)換為JSON格式，以便于在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。實現(xiàn)該功能可以使用json-lib-jdk.jar開發(fā)包，其中有對應(yīng)JSON數(shù)據(jù)類型的各種工具類，可以簡化開發(fā)過程。

3.3 訪客平臺的實現(xiàn)

基于.NET的訪客管理系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)來源和管理平臺，其本身就是一套單獨的系統(tǒng)，因此這里只簡單介紹與本項目相關(guān)的功能模塊。

（1）訪客信息登記功能。該功能主要用來記錄訪客登記信息，并將這些信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，Android終端設(shè)備可以通過WebService服務(wù)來間接獲取該數(shù)據(jù)?；?NET的訪客管理系統(tǒng)演示界面如圖4所示。

（2）發(fā)送訪客來訪信息功能。該功能通過WebService服務(wù)器系統(tǒng)發(fā)出請求，用以給受訪人的Android客戶端發(fā)送通知消息，消息中包含了受訪人的ID標(biāo)識，客戶端通過ID標(biāo)識可以查詢該訪客的信息。Android終端收到通知信息的界面如圖5所示。

3.4 Android客戶端功能

Android客戶端的功能主要分為4個模塊，即Activity模塊、JSON工具類模塊、HTTP工具類模塊和MQTT功能模塊。

（1）Activity是Android程序的組件之一，主要用于提供界面。程序中除有View的組件定義外，還有訪問數(shù)據(jù)庫的HTTP響應(yīng)請求操作和MQTT消息推送通知操作，這兩項操作都耗時較久。新版本的Android系統(tǒng)中不允許在主線程中執(zhí)行這種耗時較久的操作，因此只能新起兩個線程來分別執(zhí)行。線程之間需要使用Handler進行數(shù)據(jù)通信，所以Activity中除主線程之外，還有兩個子線程可同時進行異步操作。Activity起始界面和數(shù)據(jù)查詢后的界面如圖6所示。

（2）JSON工具類模塊的主要功能是為對因WebService服務(wù)器響應(yīng)數(shù)據(jù)請求操作傳遞而來的JSON格式數(shù)據(jù)進行解析，將JSON格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為自定義格式的數(shù)據(jù)。同WebService服務(wù)器使用JSON開發(fā)類庫一樣，使用標(biāo)準(zhǔn)的JSON格式轉(zhuǎn)換功能時要導(dǎo)入對應(yīng)的開發(fā)包。

（3）HTTP工具類模塊的主要功能是向WebService服務(wù)器請求HTTP服務(wù)，通過GET方式加上不同的參數(shù)形式進行對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的查詢和添加請求。當(dāng)該請求有正確響應(yīng)時，數(shù)據(jù)以字節(jié)流的方式從服務(wù)器傳遞過來，使用HTTP工具類將字節(jié)流轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，并以接口方式提供給Activity調(diào)用。

（4）MQTT功能模塊的主要功能與WebService服務(wù)器系統(tǒng)上實現(xiàn)MQTT客戶端的功能類似，主要用來接收WebService服務(wù)器端以MQTT協(xié)議方式發(fā)送的消息，并以Android通知消息方式在終端通知欄中顯示。MQTT功能模塊必須另起一個新線程，該線程通過Handler與Activity通信。

4 結(jié) 語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展及移動終端技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對信息傳遞的及時性要求越來越高。本文提出的跨平臺訪客管理系統(tǒng)在充分調(diào)研了各個領(lǐng)域?qū)τ趤碓L人員管理實際需求的基礎(chǔ)上，采用基于MQTT的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議與Android終端開發(fā)技術(shù)解決傳統(tǒng)訪客管理系統(tǒng)信息傳遞不及時的缺陷，用以提高對來訪人員的管理效率。

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