基于Spring的門禁系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)

田路強　栗佩康　寧君宇

摘 要：針對當(dāng)前門禁系統(tǒng)普遍存在的擴展性差、實時性弱、系統(tǒng)冗余的特點，論文參考了TCP/IP分層設(shè)計的思路，提出了一種基于Spring的門禁系統(tǒng)架構(gòu)，并就系統(tǒng)的實時性、可擴展性和穩(wěn)定性進(jìn)行了簡要說明，為智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計提供了一種新的系統(tǒng)架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：門禁系統(tǒng);Spring;可擴展性

隨著信息化水平的不斷提高，門禁系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到了日常生產(chǎn)生活中。然而隨著信息化和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，門禁系統(tǒng)需要承擔(dān)越來越多的作用，比如：考勤功能、監(jiān)控對接、停車場管理、廣播播放等。當(dāng)前的大部分門禁系統(tǒng)由于設(shè)計過時、技術(shù)老化，已經(jīng)無法滿足用戶多樣化的門禁需求和隨時可擴展的能力。針對當(dāng)前的門禁系統(tǒng)存在的不足，本文提出了一種基于Spring的門禁系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。該系統(tǒng)通過對設(shè)備進(jìn)行抽象化管理，屏蔽了設(shè)備底層的區(qū)別，從而對所有的傳感及控制設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。在此基礎(chǔ)上又對前端進(jìn)行了統(tǒng)一化處理，用戶不論在PC客戶端或者瀏覽器都可以進(jìn)行所有操作，第三方平臺也可以方便的接入進(jìn)來，從而系統(tǒng)聯(lián)動，進(jìn)而實現(xiàn)所有功能的一體化操作運行，提高了門禁系統(tǒng)的便利性和可擴展性。

1 概述

1.1 門禁系統(tǒng)

傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)往往設(shè)計簡單、功能單一、可擴展性差，這導(dǎo)致門禁系統(tǒng)無法與其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動運行，越來越不能滿足用戶的多樣化的需求。

1.2 Spring框架

Spring是最受歡迎的企業(yè)級Java應(yīng)用程序開發(fā)框架，數(shù)以百萬的來自世界各地的開發(fā)人員使用Spring框架來創(chuàng)建性能好、易于測試、可重用的代碼。Spring框架的核心特性是可以作為一個容器，將其他任何需要的框架整合起來，從而提高開發(fā)效率和系統(tǒng)的可擴展性。

2 基于Spring的門禁系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

上圖所展示的是基于Spring的門禁系統(tǒng)架構(gòu)。本系統(tǒng)包含設(shè)備層、數(shù)據(jù)采集層、平臺層、應(yīng)用層和交互層五個部分。設(shè)備層主要指運行在底層的并且可以進(jìn)行簡單邏輯處理的各種終端設(shè)備，包括采集設(shè)備（溫度傳感器、聲音采集設(shè)備、視頻采集設(shè)備等）、輸出設(shè)備（音視頻播放、數(shù)據(jù)展示）和控制設(shè)備（門禁控制器、電梯控制器、停車場控制器等）等。數(shù)據(jù)采集層主要指由單位內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)組成的門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、傳輸、接受、下發(fā)的通信網(wǎng)絡(luò)?；赟pring的智能門禁系統(tǒng)架構(gòu)，其核心在于平臺層和應(yīng)用層兩部分的設(shè)計。由于平臺層的存在，使得依賴于平臺層的交互層可以屏蔽設(shè)備層不同設(shè)備間的巨大差異，實現(xiàn)不同設(shè)備可以無縫地和系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和對接管理的目標(biāo)。由于篇幅原因，本文將只對數(shù)據(jù)采集層、平臺層和應(yīng)用層三部分進(jìn)行著重說明。

2.2 數(shù)據(jù)采集層

數(shù)據(jù)采集層的核心設(shè)備是整個門禁系統(tǒng)的物理網(wǎng)關(guān)和在之上運行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換協(xié)議。針對門禁系統(tǒng)介入設(shè)備的協(xié)議多樣性，門禁系統(tǒng)設(shè)計了一個通用的數(shù)據(jù)格式，可以做到與市場上大部門終端設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接，用戶無需考慮由于不同的設(shè)備制造商所帶來的數(shù)據(jù)格式不一致而導(dǎo)致的無法通信的問題。數(shù)據(jù)采集層內(nèi)置多種協(xié)議設(shè)備模板，可以將不同協(xié)議的設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式。而且數(shù)據(jù)采集層在設(shè)計之初就支持模板編輯，可以根據(jù)需要添加新的模板，從而做到新設(shè)備的快速擴展和對接。

2.3 平臺層

平臺層是門禁系統(tǒng)中最為重要的一個環(huán)節(jié)。該層不僅要對門禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存儲，還要為上層應(yīng)用以及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)調(diào)用訪問的接口。平臺層除具備設(shè)備探測、設(shè)備接入、設(shè)備管理、權(quán)限下發(fā)、權(quán)限驗證及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接通信等基礎(chǔ)功能外，還可提供大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)清洗等服務(wù)，為門禁系統(tǒng)上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘、人員路線分析、考勤統(tǒng)計等高階數(shù)據(jù)處理服務(wù)。門禁系統(tǒng)平臺主要實現(xiàn)以下功能和目標(biāo)：①為所有子系統(tǒng)和設(shè)備建立通訊通道，從而實現(xiàn)互聯(lián)互通;②建立中間數(shù)據(jù)倉庫，實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享;③根據(jù)規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，為各種運行場景的有效控制和實時監(jiān)控提供保障;④為第三方應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和平臺支撐。

2.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層負(fù)責(zé)具體的業(yè)務(wù)處理。在本架構(gòu)中，應(yīng)用層依托于平臺層提供的數(shù)據(jù)和處理邏輯，以圖表、動畫等方式為門禁系統(tǒng)管理人員提供方便直觀的系統(tǒng)交互，實現(xiàn)對整個門禁系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)和硬件設(shè)備的集中呈現(xiàn)、統(tǒng)一管理和實時控制。對于用戶來說，既不用查看底層設(shè)備的枯燥數(shù)據(jù)又能對整個系統(tǒng)的情況了如指掌。門禁系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)功能的不同可以分為設(shè)備數(shù)據(jù)處理、交互管理和第三方接口三大類：①設(shè)備數(shù)據(jù)處理包括設(shè)備探測、設(shè)備接入、視頻監(jiān)控對接、入侵監(jiān)測、火災(zāi)探測及報警、車輛管理識別以及應(yīng)急出入口控制等;②交互管理包括人員信息管理、設(shè)備信息管理、地圖數(shù)據(jù)創(chuàng)建、權(quán)限數(shù)據(jù)分配、權(quán)限下發(fā)、考勤數(shù)據(jù)統(tǒng)計等交互動作;③第三方接口包括停車場接入、會議室控制、訪客管理、考勤數(shù)據(jù)導(dǎo)出、資產(chǎn)管理等。

3 結(jié)語

本文利用Spring框架類似容器化的特點，在設(shè)備層、應(yīng)用層和交互層三層架構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)下信息化及物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的需求及特點，引入數(shù)據(jù)接入層和平臺層的概念，形成了一套可靈活擴展的五層架構(gòu)設(shè)計模型。通過數(shù)據(jù)接入層設(shè)備的統(tǒng)一格式化和平臺層數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲處理，為門禁系統(tǒng)各信息化系統(tǒng)的互聯(lián)互通和可伸縮擴展提供了一種創(chuàng)新性的解決方案思路。

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