企業(yè)智能無源鎖管理ＡＰＰ的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

姜佳琪 黃凱怡 王成慶等

摘要：在電力行業(yè)中，由于存在大量的鎖具需要進(jìn)行管理，傳統(tǒng)的一把鑰匙開一把鎖的方式極其不便，管理部門無法及時(shí)了解維護(hù)人員是否對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，設(shè)備的相關(guān)操作也無法得到及時(shí)的記錄與統(tǒng)計(jì)。因此，需要綜合利用智能硬件、無線通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)一個(gè)智能無源鎖管理APP，其通過授權(quán)分配開鎖權(quán)限，藍(lán)牙傳送指令信息，并自動(dòng)上傳記錄操作。該系統(tǒng)具有鎖具易于安裝維護(hù)、鑰匙可授權(quán)開任意鎖具和操作日志自動(dòng)實(shí)現(xiàn)打卡管理等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：無源鎖；藍(lán)牙傳輸；Android

中圖法分類號(hào)：TN925 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

１ 引言

在企業(yè)管理和人們的日常生活中，鎖具被廣泛應(yīng)用于保護(hù)貴重物品資料。尤其是在電力服務(wù)行業(yè)中，隨著國(guó)家智能電網(wǎng)和移動(dòng)通信基礎(chǔ)建設(shè)的深入，以集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、精益化管理和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)為特征的管理框架已基本形成［１］ ，為維護(hù)設(shè)備的安全，需頻繁使用大量的鎖具進(jìn)行開關(guān)操作。隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是Ｉｎｔｅｎｅｔ 和多媒體通信需求爆炸式的增長(zhǎng)，人們對(duì)通信的需求越來越集中在寬帶網(wǎng)絡(luò)和無線通信領(lǐng)域［２］ 。而對(duì)于鎖具龐大數(shù)量的需求，低成本、高安全也成為市場(chǎng)的主要考察指標(biāo)，如何將無線技術(shù)融入鎖具系統(tǒng)應(yīng)用是目前主要研究方向。

２ 開發(fā)背景

在電力服務(wù)行業(yè)公司中，經(jīng)常需要管理“輸電、配電、變電、送電”等眾多設(shè)備，這些設(shè)備分布區(qū)域廣，并且要定期對(duì)其進(jìn)行巡檢和維護(hù)。為保護(hù)這些設(shè)備的安全，通常需要對(duì)一些設(shè)備安裝鎖具。

傳統(tǒng)市場(chǎng)大部分以機(jī)械鎖為主，機(jī)械鎖芯裝配工藝復(fù)雜，通過轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙機(jī)械帶動(dòng)鎖芯齒輪完成開鎖，容易被鋼絲等工具盜開，結(jié)構(gòu)安全性不高。

隨著技術(shù)的發(fā)展與提升，在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)了利用信號(hào)采集和處理的電子鎖，將人體的指紋和虹膜等唯一特征與鎖具相結(jié)合，研制出保密安全性能較高的指紋鎖、人臉識(shí)別鎖等［３］ 。但由于其成本較高、價(jià)格昂貴，其發(fā)展與推廣也受到了一定程度的制約。

由于設(shè)備眾多，傳統(tǒng)的一把鑰匙開一把鎖的方式導(dǎo)致設(shè)備巡檢人員需要隨身攜帶眾多鑰匙，巡檢過程非常不方便，管理部門也無法及時(shí)了解巡檢人員的工作情況，給設(shè)備安全運(yùn)行留下了隱患。因此企業(yè)急需一套新型鎖具系統(tǒng)以解決上述問題，且通過中研網(wǎng)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，智能無源鎖正處于市場(chǎng)起步階段，其擁有良好的市場(chǎng)前景。

３ 技術(shù)介紹

本文企業(yè)智能無源鎖管理ＡＰＰ 同時(shí)適用于Ａｎｄｒｏｉｄ 和ｉＯＳ 系統(tǒng)，前端使用ｈ５ 語言以及ＭＵＩ 框架實(shí)現(xiàn)頁面，后臺(tái)使用ｓｐｒｉｎｇｂｏｏｔ 并結(jié)合ＭＹＳＱＬ 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

３．１ ＭＵＩ 框架

ＭＵＩ 是Ｄｃｌｏｕｄ 官方推出的一個(gè)基于“ｈｔｍｌ５＋”標(biāo)準(zhǔn)的框架，同時(shí)擁有ｈ５ 組件和原生組件，是最接近原生ＡＰＰ 體驗(yàn)的高性能前端框架。ＭＵＩ 原生組件依賴于“ ｈｔｍｌ５ ＋” 運(yùn)行環(huán)境， 也就是原生ＡＰＰ 里面的ｗｅｂｖｉｅｗ 組件（能加載顯示網(wǎng)頁，可以將其視為一個(gè)瀏覽器），所以ＭＵＩ 里面的原生組件不能用于瀏覽器環(huán)境［４］ 。

開發(fā)者可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行代碼適配，對(duì)于ＡＰＰ 使用增強(qiáng)的原生組件，以及普通瀏覽器里面運(yùn)行的頁面使用ｈ５ 組件。同時(shí)用戶還可以使用ｍｕｉ．ｏｓ．ａｎｄｒｏｉｄ，ｍｕｉ．ｏｓ．ｉｏｓ 及ｍｕｉ．ｏｓ．ｗｅｃｈａｔ 對(duì)平臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，然后書寫不同的邏輯代碼。

３．２ Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 框架

Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 是由Ｐｉｖｏｔａｌ 團(tuán)隊(duì)提供的全新框架，其設(shè)計(jì)目的是用來簡(jiǎn)化新Ｓｐｒｉｎｇ 應(yīng)用的初始搭建以及開發(fā)過程。該框架使用特定的方式進(jìn)行配置，從而使開發(fā)人員不再需要定義樣板化的配置［５］ 。Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ基于Ｓｐｒｉｎｇ４．０ 設(shè)計(jì)，不僅繼承了Ｓｐｒｉｎｇ 框架原有的優(yōu)秀特性，而且還進(jìn)一步簡(jiǎn)化了Ｓｐｒｉｎｇ 應(yīng)用的整個(gè)搭建和開發(fā)過程。另外，Ｓｐｒｉｎｇ Ｂｏｏｔ 通過集成大量的框架使依賴包的版本沖突以及引用的不穩(wěn)定性等問題得到了很好地解決。

３．３ ＭｙＳＱＬ 數(shù)據(jù)庫(kù)

ＭｙＳＱＬ 是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，以提升速度及靈活性。ＭｙＳＱＬ 所使用的ＳＱＬ 語言是用于訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語言［６］ 。ＭｙＳＱＬ 軟件采用了雙授權(quán)政策，分為社區(qū)版和商業(yè)版，由于其體積小、速度快、總體擁有成本低，尤其是開放源碼這一特點(diǎn)，一般中小型和大型網(wǎng)站的開發(fā)都將ＭｙＳＱＬ 作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)。

４ ＡＰＰ 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

４．１ 需求分析

企業(yè)智能無源鎖管理ＡＰＰ 通過權(quán)限分配任務(wù)職責(zé)，通過藍(lán)牙連接鑰匙，主要實(shí)現(xiàn)人員管理、鑰匙管理、鎖具管理、任務(wù)管理、日志管理５ 個(gè)模塊功能。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由管理平臺(tái)、移動(dòng)端ａｐｐ 和智能無源鎖具３ 部分構(gòu)成。管理平臺(tái)負(fù)責(zé)集中控制，遠(yuǎn)程授權(quán)任務(wù)對(duì)象并查詢相關(guān)記錄；移動(dòng)端ａｐｐ 下載任務(wù)指令于鑰匙，完成開鎖操作，并返回相關(guān)操作日志于后臺(tái)；智能無源鎖具校驗(yàn)指令正確后執(zhí)行開關(guān)鎖操作。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１ 所示。

４．２ ＡＰＰ 功能設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析，本系統(tǒng)核心功能如圖２ 所示。其主要實(shí)現(xiàn)人員管理、鑰匙管理、鎖具管理、任務(wù)管理、日志管理５ 個(gè)模塊功能。

４．３ 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能包括用戶注冊(cè)登錄和個(gè)人設(shè)置２ 部分。

在手機(jī)上點(diǎn)擊企業(yè)智慧無源鎖管理軟件ＡＰＰ 就自動(dòng)進(jìn)入用戶登錄的界面，從這個(gè)界面中用戶可以看到用戶名和密碼需要輸入，此外還有記住密碼、自動(dòng)登錄、忘記密碼３ 個(gè)選項(xiàng)。待賬號(hào)密碼輸入完成后點(diǎn)擊登錄按鈕，若二者匹配正確則進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行操作。如果用戶不能正確登錄該軟件，將無法正常使用軟件。登錄界面如圖３ 所示。

４．４ 人員管理

人員管理頁面顯示當(dāng)前登錄用戶所在部門的所有員工信息。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，部門實(shí)行垂直化管理制度，一個(gè)系統(tǒng)只設(shè)置一個(gè)超級(jí)管理員，可增刪普通管理員與員工，向下兼容具備下級(jí)所有職能。各個(gè)部門設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的普通管理員，實(shí)行平行化管理，具備相同權(quán)限。權(quán)限是聯(lián)系結(jié)構(gòu)的紐帶，該系統(tǒng)本質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)無源鎖芯的開鎖與閉鎖功能，而任務(wù)的授權(quán)則依賴于權(quán)限的分配。人員信息顯示如圖４ 所示。

４．５ 鑰匙管理

鑰匙管理頁面顯示當(dāng)前可用鑰匙的基本信息及實(shí)時(shí)狀態(tài)。鑰匙由管理員賬號(hào)在移動(dòng)端ＡＰＰ 添加或批量導(dǎo)入，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息存儲(chǔ)。管理員可根據(jù)其執(zhí)行權(quán)限對(duì)鑰匙信息進(jìn)行增刪改操作，此外，ＡＰＰ 還提供了鑰匙在線更新功能，管理員可通過點(diǎn)擊下載文件，從服務(wù)器獲取最新版本信息的二進(jìn)制文件，在ＡＰＰ 端借助藍(lán)牙技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行在線更新。鑰匙信息顯示如圖５ 所示。

４．６ 鎖具管理

鎖具管理頁面顯示部門可用鎖具的基本信息及實(shí)時(shí)位置。鎖具信息由管理員賬號(hào)在移動(dòng)端添加或在平臺(tái)上批量導(dǎo)入，ＡＰＰ 根據(jù)省市區(qū)規(guī)劃自動(dòng)生成鎖具ＩＤ 唯一標(biāo)識(shí)，借助地圖插件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎖具的定位監(jiān)控，以便企業(yè)對(duì)線下硬件設(shè)備的管理和后期維護(hù)。鎖具信息顯示如圖６ 所示。

４．７ 任務(wù)管理

任務(wù)管理頁面顯示當(dāng)前登錄用戶的所有任務(wù)信息以及完成進(jìn)度。管理員按照規(guī)定步驟創(chuàng)建任務(wù)，并將其展示在對(duì)應(yīng)操作人員的頁面中，包括操作時(shí)間、授權(quán)鑰匙、待開鎖具等信息，對(duì)于已完成、已失效及未完成的任務(wù)信息將分別展示。操作人員執(zhí)行任務(wù)時(shí)將收到后臺(tái)發(fā)送的任務(wù)指令，隨后通過ＡＰＰ 藍(lán)牙連接，下發(fā)至鑰匙完成。任務(wù)界面顯示如圖７ 所示。

４．８ 日志管理

日志管理頁面顯示當(dāng)前登錄用戶的操作記錄，根據(jù)權(quán)限設(shè)置不同用戶的顯示范疇，以及多項(xiàng)查詢索引，可根據(jù)人員、日期、操作等篩選日志記錄，方便查看。同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)日志信息進(jìn)行可視化分析。日志管理界面分為用戶日志和操作日志。用戶日志記錄用戶登錄時(shí)間、修改密碼、注銷時(shí)間等信息；操作日志記錄開鎖、關(guān)鎖、巡檢等信息。日志信息自動(dòng)上傳并生成可視化界面。

普通用戶只能看到自己的操作日志，管理員可看到管理部門的所有操作日志。日志首頁展示操作時(shí)間、操作人、操作方式和執(zhí)行結(jié)果４ 項(xiàng)信息。日志管理界面如圖８ 所示。

４．９ 功能實(shí)現(xiàn)

４．９．１ 軟件系統(tǒng)架構(gòu)搭建

企業(yè)智能無源鎖管理ＡＰＰ 借助ＭＶＣ 開發(fā)架構(gòu)，以及ＡＰＰ 端用戶通過ＨＴＴＰ 通信方式，請(qǐng)求管理系統(tǒng)后臺(tái)的相關(guān)應(yīng)用接口通過服務(wù)層的處理事務(wù)提供相應(yīng)的服務(wù)，在持久層中獲取用戶所需的數(shù)據(jù)［７］ ，并通過前端頁面渲染技術(shù)，采用簡(jiǎn)潔美觀的顯示方式進(jìn)行信息展示，以提高整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的人性化水平。ＭＶＣ架構(gòu)如圖９ 所示。

４．９．２ Ｓｈｉｒｏ 安全驗(yàn)證

針對(duì)當(dāng)前交互主體提交請(qǐng)求，所有的Ｓｕｂｊｅｃｔ 都綁定到ＳｅｃｕｒｉｔｙＭａｎａｇｅｒ，與Ｓｕｂｊｅｃｔ 的所有交互最終都會(huì)委托給ＳｅｃｕｒｉｔｙＭａｎａｇｅｒ，ＳｅｃｕｒｉｔｙＭａｎａｇｅｒ 是安全管理器，它管理著所有Ｓｕｂｊｅｃｔ，是Ｓｈｒｉｏ 的核心部件。隨后Ａｕｔｈｅｎｒｉｃａｔｏｒ，Ａｕｔｈｏｒｉｚｅｒ 完成對(duì)Ｓｕｂｊｅｃｔ 的驗(yàn)證或角色授權(quán)。而Ｒｅａｌｍ 是一個(gè)安全實(shí)體數(shù)據(jù)源，用于獲取安全實(shí)體［８］ 。擁有ｒｅａｌｍｓ，Ｓｈｒｉｏ 就可以知道Ｓｕｂｊｅｃｔ的信息和數(shù)據(jù)庫(kù)的信息是否匹配，它的作用就是得到數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。由于對(duì)Ｓｕｂｊｅｃｔ 進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)都需要調(diào)用ｒｅａｌｍ，因此ｒｅａｌｍ 不僅僅相當(dāng)于數(shù)據(jù)源，更加包含了認(rèn)證和授權(quán)的一種邏輯。Ｓｈｒｉｏ 處理認(rèn)證＆授權(quán)流程圖如圖１０ 所示。

４．９．３ ａｊａｘ 前后端交互

本項(xiàng)目使用ＭＵＩ 提供的Ａｊａｘ 工具完成與服務(wù)器端的交互。ＭＵＩ 框架基于ｈｔｍ５ ｐｌｕｓ 的ＸＭＬＨｔｔｐＲｅｑｕｅｓｔ，封裝了常用的Ａｊａｘ 函數(shù)，支持ＧＥＴ，

ＰＯＳＴ 請(qǐng)求方式，支持返回ｊｓｏｎ，ｘｍｌ，ｈｔｍｌ，ｔｅｘｔ，ｓｃｒｉｐｔ數(shù)據(jù)類型。本著極簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)原則，ＭＵＩ 提供了ｍｕｉ．ａｊａｘ 方法，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步簡(jiǎn)化出最常用的ｇｅｔ，ｇｅｔＪＳＯＮ，ｐｏｓｔ 三個(gè)方法［９］ 。

如圖１１ 所示，先聲明服務(wù)器ｕｒｌ 地址，在ｈｅａｄｅｒｓ中聲明內(nèi)容的類型，固定格式為｛＇Ｃｏｎｔｅｎｔ?Ｔｙｐｅ ＇：＇ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ／ ｊｓｏｎ＇｝，在ｄａｔａ 參數(shù)中，聲明要向服務(wù)器端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，前者為該數(shù)據(jù)在服務(wù)器端的名稱，設(shè)置ｔｉｍｅｏｕｔ 延時(shí)，若超過設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為數(shù)據(jù)傳輸失敗。

Ｓｕｃｃｅｓｓ 對(duì)服務(wù)器端返回?cái)?shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)處理。

５ 結(jié)束語

“企業(yè)智慧無源鎖系統(tǒng)”由智能藍(lán)牙鑰匙、無源鎖芯、手機(jī)ＡＰＰ 管理軟件及在線管理平臺(tái)４ 部分組成。

系統(tǒng)以垂直模式分配管理權(quán)限，手機(jī)ＡＰＰ 與藍(lán)牙鑰匙進(jìn)行連接，由管理員在平臺(tái)創(chuàng)建任務(wù)指令并傳輸?shù)剑粒校?，再通過藍(lán)牙下發(fā)給鑰匙，完成開鎖操作，同時(shí)根據(jù)鑰匙返回信息自動(dòng)生成操作日志，以便后期查看。

結(jié)合３Ｄ 建模技術(shù)實(shí)時(shí)更新顯示企業(yè)鎖具位置狀態(tài)，結(jié)合大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)日志數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以提供更直觀簡(jiǎn)潔的可視化圖形界面。本系統(tǒng)在滿足企業(yè)需求的同時(shí)，提供了更高效快捷的管理模式。

與市面上現(xiàn)有產(chǎn)品相比，該系統(tǒng)存在以下優(yōu)勢(shì)。

（１）轉(zhuǎn)移帶電載體。將帶電載體從鎖具轉(zhuǎn)移到鑰匙，解決了戶外安裝不便的問題，且鑰匙小巧方便攜帶。

（２）打破傳統(tǒng)鎖具與鑰匙一對(duì)一的局限。通過任務(wù)授權(quán)，一把藍(lán)牙鑰匙可打開萬把鎖，而同一個(gè)鎖具也可以被多把鑰匙打開，解決了鑰匙丟失換鎖麻煩、鑰匙偷竊安全不保障的問題。（３）自動(dòng)巡檢簽到制度。任何操作記錄都會(huì)自動(dòng)上傳，經(jīng)處理后生成日志，并結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)做出分析，管理人員可通過后期查看檢查工作人員是否懈工怠工或謊報(bào)操作。

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作者簡(jiǎn)介：

姜佳琪（２００１—），本科，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

方建文（１９７２—），博士，教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)（通信作者）。