基于Spring的門禁系統架構設計與實現

田路強　栗佩康　寧君宇

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

關鍵詞：門禁系統;Spring;可擴展性

隨著信息化水平的不斷提高，門禁系統已經應用到了日常生產生活中。然而隨著信息化和物聯網的發展，門禁系統需要承擔越來越多的作用，比如：考勤功能、監控對接、停車場管理、廣播播放等。當前的大部分門禁系統由于設計過時、技術老化，已經無法滿足用戶多樣化的門禁需求和隨時可擴展的能力。針對當前的門禁系統存在的不足，本文提出了一種基于Spring的門禁系統架構設計。該系統通過對設備進行抽象化管理，屏蔽了設備底層的區別，從而對所有的傳感及控制設備進行統一管理。在此基礎上又對前端進行了統一化處理，用戶不論在PC客戶端或者瀏覽器都可以進行所有操作，第三方平臺也可以方便的接入進來，從而系統聯動，進而實現所有功能的一體化操作運行，提高了門禁系統的便利性和可擴展性。

1 概述

1.1 門禁系統

傳統門禁系統往往設計簡單、功能單一、可擴展性差，這導致門禁系統無法與其他系統進行聯動運行，越來越不能滿足用戶的多樣化的需求。

1.2 Spring框架

Spring是最受歡迎的企業級Java應用程序開發框架，數以百萬的來自世界各地的開發人員使用Spring框架來創建性能好、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，從而提高開發效率和系統的可擴展性。

2 基于Spring的門禁系統架構

2.1 系統技術架構

上圖所展示的是基于Spring的門禁系統架構。本系統包含設備層、數據采集層、平臺層、應用層和交互層五個部分。設備層主要指運行在底層的并且可以進行簡單邏輯處理的各種終端設備，包括采集設備（溫度傳感器、聲音采集設備、視頻采集設備等）、輸出設備（音視頻播放、數據展示）和控制設備（門禁控制器、電梯控制器、停車場控制器等）等。數據采集層主要指由單位內網、外網及物聯網組成的門禁系統數據收集、傳輸、接受、下發的通信網絡。基于Spring的智能門禁系統架構，其核心在于平臺層和應用層兩部分的設計。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備層不同設備間的巨大差異，實現不同設備可以無縫地和系統進行數據交互和對接管理的目標。由于篇幅原因，本文將只對數據采集層、平臺層和應用層三部分進行著重說明。

2.2 數據采集層

數據采集層的核心設備是整個門禁系統的物理網關和在之上運行的數據轉換協議。針對門禁系統介入設備的協議多樣性，門禁系統設計了一個通用的數據格式，可以做到與市場上大部門終端設備或系統進行無縫連接，用戶無需考慮由于不同的設備制造商所帶來的數據格式不一致而導致的無法通信的問題。數據采集層內置多種協議設備模板，可以將不同協議的設備數據轉換為標準的數據格式。而且數據采集層在設計之初就支持模板編輯，可以根據需要添加新的模板，從而做到新設備的快速擴展和對接。

2.3 平臺層

平臺層是門禁系統中最為重要的一個環節。該層不僅要對門禁系統數據進行分析、處理和存儲，還要為上層應用以及其他業務系統提供數據調用訪問的接口。平臺層除具備設備探測、設備接入、設備管理、權限下發、權限驗證及數據轉接通信等基礎功能外，還可提供大數據分析和數據清洗等服務，為門禁系統上層應用提供數據統計、數據挖掘、人員路線分析、考勤統計等高階數據處理服務。門禁系統平臺主要實現以下功能和目標：①為所有子系統和設備建立通訊通道，從而實現互聯互通;②建立中間數據倉庫，實現門禁系統的數據共享;③根據規則進行數據分析和處理，為各種運行場景的有效控制和實時監控提供保障;④為第三方應用提供統一的數據接口和平臺支撐。

2.4 應用層

應用層負責具體的業務處理。在本架構中，應用層依托于平臺層提供的數據和處理邏輯，以圖表、動畫等方式為門禁系統管理人員提供方便直觀的系統交互，實現對整個門禁系統當前運行狀態和硬件設備的集中呈現、統一管理和實時控制。對于用戶來說，既不用查看底層設備的枯燥數據又能對整個系統的情況了如指掌。門禁系統架構根據系統功能的不同可以分為設備數據處理、交互管理和第三方接口三大類：①設備數據處理包括設備探測、設備接入、視頻監控對接、入侵監測、火災探測及報警、車輛管理識別以及應急出入口控制等;②交互管理包括人員信息管理、設備信息管理、地圖數據創建、權限數據分配、權限下發、考勤數據統計等交互動作;③第三方接口包括停車場接入、會議室控制、訪客管理、考勤數據導出、資產管理等。

3 結語

本文利用Spring框架類似容器化的特點，在設備層、應用層和交互層三層架構的基礎上，針對當下信息化及物聯網快速發展的需求及特點，引入數據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設計模型。通過數據接入層設備的統一格式化和平臺層數據的統一存儲處理，為門禁系統各信息化系統的互聯互通和可伸縮擴展提供了一種創新性的解決方案思路。

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