基于云服務(wù)的NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

李滿玲

(湖南汽車工程職業(yè)學院電子信息系，湖南 株洲 412001)

0 引言

門禁監(jiān)控系統(tǒng)是門禁系統(tǒng)的核心，直接關(guān)系到門禁系統(tǒng)的性能［1］.當前主流的智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)主要是以視頻監(jiān)控為主［2］.這種監(jiān)控系統(tǒng)一定程度上起到了管理和監(jiān)控人員出入的作用，但是仍存在著弊端，即無法追蹤精確定位和追蹤人員.隨著云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，它逐漸深入到各行各業(yè).隨著安防監(jiān)控制的云服務(wù)需求加大，云存儲成本降低，云計算將成為視頻監(jiān)控新的方向［3-4］.智能手機的普及，使NFC與云計算技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)移動云服務(wù)變得可能［5-7］.

基于以上分析，本文試圖設(shè)計一個基于云服務(wù)的NFC智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)，來實現(xiàn)門禁監(jiān)控系統(tǒng)對出入人員實行更便捷、有效的管理.

1 基于云服務(wù)的NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)

1.1 NFC和云服務(wù)簡介

NFC(Near Field Communication)是一種基于RFID射頻識別和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的近距離無線通訊技術(shù)［8］.它無需另外設(shè)定安裝程序，任意兩臺NFC移動設(shè)備之間在10cm距離以內(nèi)便可自動啟動網(wǎng)絡(luò)通信功能，進行非觸摸式信息傳遞，實現(xiàn)電子錢包和身份驗證功能［9］.它的運行頻率在13.56 MHz以內(nèi)，傳輸速率為106 kbit/s～848 kbit/s之間，支持藍牙和802.11等無線協(xié)議.NFC技術(shù)符合國際標準，它將成為近距離無線互連領(lǐng)域一種極富競爭力的技術(shù)［10-12］.

云監(jiān)控是基于物聯(lián)網(wǎng)模式并且采用云存儲技術(shù)來滿足現(xiàn)代化監(jiān)控的需求［3］.具體實現(xiàn)是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)等功能，將視頻監(jiān)控、門禁控制、RFID射頻識別、入侵報警、消防報警、短信報警、GPS衛(wèi)星定位等技術(shù)通過“云”集合起來協(xié)同工作，進行信息交換和通信，完成智能化識別、定位、跟蹤和監(jiān)控的監(jiān)控管理.用戶可以通過C/S、B/S以及移動設(shè)備的客戶端進行24 h的無縫遠程監(jiān)管［4］.

1.2 基于云服務(wù)的NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)

NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)由主控制器、監(jiān)控終端和云服務(wù)器等三個子系統(tǒng)組成.其系統(tǒng)體系架構(gòu)圖如圖1所示.

(1)主控制器.主控制器是由NFC智能門鎖監(jiān)控器、NFC智能門鎖監(jiān)控服務(wù)、看門狗監(jiān)控服務(wù)、云實體監(jiān)控服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等5個部分組成.數(shù)據(jù)庫主要由系統(tǒng)配置信息表、實體信息表和功能信息表等3個表組成，負責存儲系統(tǒng)的相關(guān)信息.NFC智能門鎖監(jiān)控服務(wù)是一個運行于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，監(jiān)控NFC門鎖監(jiān)控器、NFC智能門鎖和看門狗監(jiān)控服務(wù)的工作狀態(tài)的應(yīng)用程序.云實例監(jiān)控服務(wù)是一個運行于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，監(jiān)控部署在本地的看門狗監(jiān)控服務(wù)和部署在云服務(wù)器上的云實例的工作狀態(tài)的應(yīng)用程序.

圖1 NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)圖

(2)云服務(wù)器.云服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫實例和WCF服務(wù)程序等兩部分組成.數(shù)據(jù)庫實例負責存儲云服務(wù)實例的ID、主控制器的系統(tǒng)名稱、通訊密碼、云服務(wù)的運行日志和手機(NFC智能鑰匙)的IP地址對應(yīng)關(guān)系.WCF服務(wù)程序負責建立與主控制器的連接，定時向主控服務(wù)器發(fā)送自身的工作狀態(tài)信息，將來自NFC智能鑰匙的請求信息轉(zhuǎn)發(fā)給主控制器，將主控制器響應(yīng)的信息轉(zhuǎn)發(fā)給NFC智能鑰匙.

(3)監(jiān)控終端.監(jiān)控終端是由操作層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層組成的三層架構(gòu).操作層主要用于展示圖形化的用戶操作界面.業(yè)務(wù)邏輯層主要用于處理操作層傳遞過來的命令，并根據(jù)命令調(diào)用相關(guān)的方法處理相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，將處理結(jié)果返回給操作層.數(shù)據(jù)訪問層主要用于訪問主控服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，獲取訪問結(jié)果和將其返回給業(yè)務(wù)邏輯層.

2 關(guān)鍵技術(shù)介紹

2.1 云服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

云服務(wù)的數(shù)據(jù)庫主要由3張表組成，分別為云實例信息表、云服務(wù)日志表和手機IP地址映射表.云實例信息表用于存儲云服務(wù)實例的基本配置信息.云服務(wù)日志表用于存儲云服務(wù)實例的運行日志信息.手機IP地址映射表用于存儲已注冊成功的手機的基本通訊信息.

2.2 WCF服務(wù)程序的設(shè)計

WCF服務(wù)程序是一個長期運行在云服務(wù)器上、提供云服務(wù)功能的應(yīng)用程序.它包括一個啟動云服務(wù)主程序的管理類“CloudServiceManager”、一個服務(wù)實現(xiàn)類“CloudService”、一個向外界暴露服務(wù)終結(jié)點的接口“ICloudService”和 5 個實體信息類:AlarmMessage、RegistrationResult、AccessRightRequest、AccessRight和LockInfo.類“CloudServiceManager”用于創(chuàng)建一個新的云服務(wù)實例、啟動云服務(wù)、定期檢測云服務(wù)實例的工作狀態(tài)和向主控服務(wù)器發(fā)送告警信息.類“CloudService”用于實現(xiàn)接口“ICloudService”中聲明的方法，執(zhí)行具體的操作.接口“ICloudService”用于實現(xiàn)WCF的對外服務(wù)契約，提供相應(yīng)的云服務(wù).類“AlarmMessage”用于存儲告警信息實體.類“RegistrationResult”用于存儲NFC智能鑰匙的成功注冊結(jié)果.類“AccessRight-Request”用于存儲NFC智能鑰匙的門鎖訪問權(quán)限申請的信息.類“AccessRight”用于存儲向NFC智能鑰匙發(fā)送的門鎖訪問權(quán)限的信息.類“LockInfo”用于存儲向NFC智能鑰匙發(fā)送的門鎖信息實體.云服務(wù)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 云服務(wù)的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖

3 實驗驗證

3.1 實驗條件準備

本實驗主要選擇一個測試點，即測試門禁監(jiān)控系統(tǒng)是否能實現(xiàn)審核門鎖訪問權(quán)限申請的功能.假設(shè)門禁監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)安裝完畢，云服務(wù)已經(jīng)部署到云服務(wù)器中.設(shè)定一個名為“測試者”的NFC智能鑰匙，其身份識別碼為329112456206723，PIN碼為20131010.啟動“測試者”NFC智能鑰匙，輸入個人 PIN碼“20131010”，在“權(quán)限視圖”窗口中事先設(shè)置好“申請永久訪問權(quán)限”選項，并點擊“提交”按鈕.

3.2 實驗結(jié)果

實驗中，系統(tǒng)管理員在如圖3所示的門禁監(jiān)控中心系統(tǒng)的門鎖訪問權(quán)限操作窗口中，點擊“權(quán)限審批”圖標，進入如圖 4所示的門鎖訪問權(quán)限審批窗口，找到名稱為“測試者”、身份識別碼為“329112456206723”的NFC智能鑰匙的門鎖權(quán)限申請記錄，勾選該記錄，點擊“批準”按鈕.此時，訪問權(quán)限申請的審批就已經(jīng)完成.用戶查看申請結(jié)果時，在“權(quán)限視圖”窗口中可以查詢到“訪問權(quán)限申請成功”的結(jié)果.

圖3 NFC智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)的門鎖訪問權(quán)限操作窗口

從實驗測試結(jié)果來看，本文實現(xiàn)的產(chǎn)品基本上符合了設(shè)計的初衷.

圖4 NFC智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)的門鎖訪問權(quán)限審批窗口

4 結(jié)語

本文分析了現(xiàn)有智能門禁監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，提出了一種基于云服務(wù)的NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，給出了基于云服務(wù)的NFC門禁監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)圖，并對它進行了詳細的描述.還特別給出了云服務(wù)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計和程序設(shè)計實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖.最后通過實驗驗證了該門禁監(jiān)控系統(tǒng)的便于操控、安全性強等優(yōu)點.在后續(xù)工作中，我們將試圖將該系統(tǒng)原型運用于實際應(yīng)用中.

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