何鵬舉,徐榮青,郭振宇,王西玲

(南京郵電大學(xué)　電子科學(xué)與工程學(xué)院,南京　210046)

基于B/S的智能防盜門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

何鵬舉,徐榮青,郭振宇,王西玲

(南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院,南京210046)

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于B/S軟件架構(gòu)和Linux開發(fā)環(huán)境的智能防盜門禁系統(tǒng),該系統(tǒng)以AR9331處理器作為主控制器,實(shí)時(shí)采集USB攝像頭、紅外傳感器,以及壓力傳感器的數(shù)據(jù),然后由WEB終端或安卓APP終端通過GPRS 或Internet實(shí)時(shí)獲取該數(shù)據(jù)并達(dá)到監(jiān)控目的。設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)不僅能通過多方位傳感器達(dá)到實(shí)時(shí)語音提示和自動(dòng)報(bào)警的功能,而且實(shí)現(xiàn)了手機(jī)APP與WEB共同控制,提高了安全性和實(shí)用性。

門禁系統(tǒng);B/S;Android;WEB;遠(yuǎn)程監(jiān)控;Linux

引 言

隨著社會(huì)的發(fā)展、生活水平的提高,以及電子信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的高度集成化,使得人們對電子產(chǎn)品的智能化和無線化的需求越來越高。其中,門禁系統(tǒng)作為大家每天安全出行的重要組成部分,也起著舉足重輕的作用。目前智能門禁系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的研究。

[1]設(shè)計(jì)了一種基于ARM-Linux與Wi-Fi的移動(dòng)智能終端門禁系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程手機(jī)終端對門禁的監(jiān)視與控制。參考文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)了基于B/S架構(gòu)在線WEB門禁管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程終端通過網(wǎng)頁控制門禁系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了一種嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)采用C/S架構(gòu),能通過PC端軟件遠(yuǎn)程監(jiān)控。這些應(yīng)用實(shí)例盡管都實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程終端對門禁的控制,但是都無法對危險(xiǎn)情況自動(dòng)報(bào)警并實(shí)時(shí)提醒控制終端,而且部分門禁系統(tǒng)還基于傳統(tǒng)的C/S架構(gòu),用戶需在電腦上安裝該門禁系統(tǒng)的軟件才能進(jìn)行監(jiān)視和控制,由此安全性和實(shí)用性均無法滿足用戶需求。

為了解決以上問題,本文設(shè)計(jì)了一種基于B/S軟件架構(gòu)和Linux開發(fā)環(huán)境的智能防盜門禁系統(tǒng)。該門禁系統(tǒng)的性能在各方面都有所提升。首先,在實(shí)用性方面,本系統(tǒng)可以通過手機(jī)APP終端和WEB網(wǎng)頁終端遠(yuǎn)程監(jiān)視門禁的安全情況、控制門禁和燈光的開關(guān),能給用戶的生活帶來方便。同時(shí)在斷電的情況下,系統(tǒng)的備用電源也會(huì)自動(dòng)開啟,保證系統(tǒng)無間斷工作,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。其次,在安全性方面,本系統(tǒng)加載了多方位的傳感設(shè)備,有效地提高了系統(tǒng)的安全性。若有人靠近門禁時(shí),門禁系統(tǒng)中的紅外傳感器會(huì)通過APP提示有用戶到達(dá)。若有不法分子對門禁進(jìn)行擠壓或撬鎖時(shí),壓力傳感器會(huì)立刻讓門禁裝置的外圍報(bào)警電路報(bào)警,并且遠(yuǎn)程的手機(jī)端也會(huì)收到警報(bào)提示。另外,在應(yīng)用方面,本系統(tǒng)不僅可用于家庭、商鋪等個(gè)人活動(dòng)區(qū)域,而且也可用于學(xué)校、社區(qū)、辦公室等公共場所。

1 門禁系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。該系統(tǒng)由門禁裝置、外圍設(shè)備、WEB控制終端和安卓APP手持終端四部分組成。

圖1 門禁系統(tǒng)總體框架圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

門禁系統(tǒng)的硬件部分主要由門禁裝置、外圍設(shè)備構(gòu)成。門禁裝置采用AR9331核心板,外圍設(shè)備主要包括電源模塊、高清USB攝像頭、HC-SR501紅外傳感器,以及BF350高精度電阻式壓力傳感器。門禁系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示。

圖2 門禁系統(tǒng)硬件電路實(shí)體圖

2.1 AR9331核心板

本文采用的核心板模塊是基于Atheros AR9331 SoC方案的WiFi模塊。系統(tǒng)頻率達(dá)400 MHz,板載64 MB DDR2 RAM,8 MB Flash,對外引出USB、GPIO、UART、I2S、以太網(wǎng)接口、WiFi天線接口。本模塊體積小、功耗低、發(fā)熱量小,WiFi及有線網(wǎng)口傳輸性能穩(wěn)定,可長期穩(wěn)定運(yùn)行OpenWrt系統(tǒng)。

2.2 電源模塊

電源是向電子設(shè)備提供能源的裝置,設(shè)備中所有部件所需要的電能都依靠它才能運(yùn)作,因此一個(gè)優(yōu)質(zhì)的電源模塊是整體電路系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提條件。在本系統(tǒng)中采用了一種微功耗不間斷電源模塊,當(dāng)主電源斷電時(shí),備用電源能立即開啟,以達(dá)到穩(wěn)定不間斷供電功能。

2.3 攝像頭模塊

攝像頭采用的是iMac一體機(jī)內(nèi)置Linux UVC兼容攝像頭,在嵌入式系統(tǒng)中可由Mjpg-Streamer通過文件或者是HTTP方式進(jìn)行訪問。Mjpg-Streamer從Webcam攝像頭采集圖像,把它們以流的形式通過基于IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綖g覽器或者其他擁有瀏覽器的移動(dòng)設(shè)備。整個(gè)過程無需為視頻幀壓縮浪費(fèi)大量的計(jì)算效率,因此能有效降低服務(wù)器CPU的開銷。

2.4 紅外傳感器與壓力傳感器

HC-SR501紅外傳感器是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制模塊,靈敏度高、可靠性強(qiáng)、超低電壓工作模式,廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電器設(shè)備,尤其是干電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品。壓力傳感器主要由彈性體和BF350高精度電阻式壓力應(yīng)變片組成,內(nèi)部線路采用惠更斯電橋,當(dāng)彈性體承受載荷產(chǎn)生變形時(shí),電阻應(yīng)變片會(huì)相應(yīng)受到拉伸或壓縮而產(chǎn)生變形,此時(shí)它的阻值將發(fā)生變化,從而使電橋失去平衡,產(chǎn)生相應(yīng)的差動(dòng)信號(hào),供后續(xù)電路測量和處理。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程的整體框架圖如圖3所示。主要包括門禁裝置服務(wù)器端、基于HTML5的WEB網(wǎng)頁控制端以及繼承自WEB的移動(dòng)終端APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

3.1 門禁裝置服務(wù)器端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程

核心板AR9331采用的是OpenWrt系統(tǒng),OpenWrt是一個(gè)高度模塊化、自動(dòng)化的嵌入式Linux系統(tǒng),并且擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)組件和擴(kuò)展性能。通過OpenWrt可以快速構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用平臺(tái),OpenWrt從交叉編譯器到Linux內(nèi)核,再到文件系統(tǒng),甚至Bootloader都整合在了一起,形成了一個(gè)SDK環(huán)境。用戶只需簡單的一個(gè)make命令即可方便快速地定制一個(gè)具有特定功能的嵌入式系統(tǒng)來制作固件,大大減少了嵌入式軟件開發(fā)的工序。

門禁裝置的軟件設(shè)計(jì)主要包括外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)安裝及自啟動(dòng)腳本和可執(zhí)行CGI腳本的設(shè)計(jì)。自啟動(dòng)腳本主要是對紅外傳感器和壓力傳感器的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測,并將檢測的數(shù)據(jù)傳送到WEB數(shù)據(jù)庫所在的文件夾,以供WEB控制端實(shí)時(shí)調(diào)用?？蓤?zhí)行腳本設(shè)計(jì)也是為了供WEB調(diào)用來執(zhí)行門禁或燈光的開關(guān)。由于門禁的實(shí)時(shí)性以秒為量級(jí)是可以接受的,因此只需每隔1 s檢測GPIO口電平的變化,這樣可以降低CPU的開銷。然后將檢測的數(shù)據(jù)傳送到WEB數(shù)據(jù)庫所在的文件夾,WEB控制終端遠(yuǎn)程調(diào)用該數(shù)據(jù)時(shí)就能實(shí)時(shí)獲取該GPIO引腳的電平變化,從而達(dá)到實(shí)時(shí)檢測的目的。

圖3 門禁系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)整體框架圖

3.2 WEB網(wǎng)頁控制端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程

網(wǎng)頁控制端的設(shè)計(jì)是基于B/S結(jié)構(gòu)的,具有無需安裝客戶端,交互性強(qiáng),升級(jí)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。B/S系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示,B/S架構(gòu)是隨著Internet技術(shù)的興起,對C/S結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)。在這種結(jié)構(gòu)下,軟件應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯完全在應(yīng)用服務(wù)器端實(shí)現(xiàn),用戶表現(xiàn)完全在WEB服務(wù)器實(shí)現(xiàn),客戶端只需要瀏覽器即可進(jìn)行業(yè)務(wù)處理,是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)。這種結(jié)構(gòu)將成為當(dāng)今應(yīng)用軟件的首選體系結(jié)構(gòu)。

圖4 B/S系統(tǒng)架構(gòu)圖

WEB網(wǎng)頁的設(shè)計(jì)是基于HTML5的,具有友好的用戶交互界面及體驗(yàn)效果,并且兼容性和可移植性都很好。通過在HTML中調(diào)用JavaScript,然后在JavaScript中調(diào)用WEB服務(wù)器中的CGI腳本,可以實(shí)現(xiàn)WEB網(wǎng)頁對門禁系統(tǒng)的控制,從而達(dá)到網(wǎng)頁控制端與門禁裝置之間的交互。網(wǎng)頁控制端主要包括用戶登錄驗(yàn)證頁面及用戶控制頁面。

3.3 移動(dòng)終端APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程

盡管已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了WEB網(wǎng)頁控制端,但是網(wǎng)頁控制必須要在終端網(wǎng)頁保持開啟的狀態(tài)才能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制,無法滿足用戶的具體需求。因此為了方便用戶更好地管理門禁系統(tǒng),本文設(shè)計(jì)了繼承自WEB的移動(dòng)終端門禁APP。用戶在手機(jī)上裝載該APP,可以實(shí)時(shí)獲取監(jiān)控圖像,并控制門禁的開關(guān)。同時(shí),該APP允許在后臺(tái)運(yùn)行,若出現(xiàn)語音提示或安全警報(bào),APP能及時(shí)有效地提醒用戶,保證用戶的財(cái)產(chǎn)不受損失。WEB網(wǎng)頁控制頁面如圖5所示。

該APP的設(shè)計(jì)基于Web View,也就是在安卓設(shè)計(jì)中嵌套網(wǎng)頁。Web View是Android中一個(gè)非常實(shí)用的組件,它和Safai、Chrome一樣都是基于Webkit網(wǎng)頁渲染引擎,可以通過加載HTML數(shù)據(jù)的方式便捷地展現(xiàn)軟件的界面。使用Web View開發(fā)軟件可以打開遠(yuǎn)程URL頁面,也可以加載本地HTML數(shù)據(jù),另外還可以無縫地在java和JavaScript之間進(jìn)行交互操作。因此,通過WebView可以使APP的大部分功能及頁面設(shè)計(jì)繼承自WEB門禁網(wǎng)頁控制端,這樣可以大大縮減APP的設(shè)計(jì)周期。移動(dòng)終端APP如圖6所示。

圖5 WEB網(wǎng)頁控制頁面

圖6 移動(dòng)終端APP

同時(shí),該APP也采用了開機(jī)自啟動(dòng)服務(wù)程序的設(shè)計(jì),即手機(jī)開機(jī)后用于語音提示和安全警報(bào)的后臺(tái)服務(wù)程序就自動(dòng)開啟,這樣既可以方便用戶也能在一定程度上提高門禁系統(tǒng)的安全性。Android后臺(tái)服務(wù)程序的設(shè)計(jì)是通過四大組件之一的service來實(shí)現(xiàn)的。

結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一種基于B/S軟件架構(gòu)和Linux開發(fā)環(huán)境的智能防盜門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AR9331處理器作為主控制器,實(shí)時(shí)采集攝像頭、紅外傳感器、以及壓力傳感器的數(shù)據(jù),然后由WEB控制終端和安卓APP手持終端通過GPRS和Internet進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該門禁系統(tǒng)具有多方面的優(yōu)點(diǎn):首先采用了無間斷電源模塊的設(shè)計(jì),使得門禁裝置擁有穩(wěn)定的不間斷電源,有效地避免了門禁裝置斷電情況的發(fā)生,然后采用了多方位傳感器達(dá)到實(shí)時(shí)語音提示和自動(dòng)報(bào)警功能,有效地提高了門禁系統(tǒng)的安全性。最后,實(shí)現(xiàn)了安卓APP與WEB共同控制,滿足了用戶的具體需求,進(jìn)一步提高了門禁系統(tǒng)的實(shí)用性。因此,本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的門禁系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的價(jià)值。

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何鵬舉(碩士研究生),主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)與嵌入式系統(tǒng);徐榮青(教授),主要研究方向?yàn)閭鞲衅鲬?yīng)用;郭振宇(碩士研究生),主要研究方向?yàn)闊o線移動(dòng)通信。

Smart Security Access Control System Based on B/S

He Pengju,Xu Rongqing,Guo Zhenyu,Wang Xiling

(College of Electronic Science and Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210046,China)

In the paper,a smart security access control system is proposed,which based on the B/S software architecture and Linux development environment.This system uses AR9331 chip as the main controller,and it can real-time acquire the data of camera,infrared sensors and precision resistive pressure sensor.At the same time,the WEB control terminal and Android APP can real-time monitor and control the access control device through GPRS and Internet.The results show that the system not only can achieve the function of real-time alerts and automatic alarm through the multi-directional sensor,but also can be controlled by APP and WEB,which improves the safety and practicality.

access control system;B/S;Android;WEB;remote monitoring;Linux

TP36

A

(責(zé)任編輯:楊迪娜2016-05-09)