基于B/S的智能防盗门禁系统的设计

何鹏举,徐荣青,郭振宇,王西玲

(南京邮电大学　电子科学与工程学院,南京　210046)

基于B/S的智能防盗门禁系统的设计

何鹏举,徐荣青,郭振宇,王西玲

(南京邮电大学电子科学与工程学院,南京210046)

本文设计并实现了一种基于B/S软件架构和Linux开发环境的智能防盗门禁系统,该系统以AR9331处理器作为主控制器,实时采集USB摄像头、红外传感器,以及压力传感器的数据,然后由WEB终端或安卓APP终端通过GPRS 或Internet实时获取该数据并达到监控目的。设计及实现结果表明,本系统不仅能通过多方位传感器达到实时语音提示和自动报警的功能,而且实现了手机APP与WEB共同控制,提高了安全性和实用性。

门禁系统;B/S;Android;WEB;远程监控;Linux

引 言

随着社会的发展、生活水平的提高,以及电子信息技术和自动化技术的高度集成化,使得人们对电子产品的智能化和无线化的需求越来越高。其中,门禁系统作为大家每天安全出行的重要组成部分,也起着举足重轻的作用。目前智能门禁系统已经得到了广泛的研究。

[1]设计了一种基于ARM-Linux与Wi-Fi的移动智能终端门禁系统,实现了远程手机终端对门禁的监视与控制。参考文献[3]设计了基于B/S架构在线WEB门禁管理系统,实现了远程终端通过网页控制门禁系统。参考文献[4]设计了一种嵌入式无线视频监控系统,系统采用C/S架构,能通过PC端软件远程监控。这些应用实例尽管都实现了远程终端对门禁的控制,但是都无法对危险情况自动报警并实时提醒控制终端,而且部分门禁系统还基于传统的C/S架构,用户需在电脑上安装该门禁系统的软件才能进行监视和控制,由此安全性和实用性均无法满足用户需求。

为了解决以上问题,本文设计了一种基于B/S软件架构和Linux开发环境的智能防盗门禁系统。该门禁系统的性能在各方面都有所提升。首先,在实用性方面,本系统可以通过手机APP终端和WEB网页终端远程监视门禁的安全情况、控制门禁和灯光的开关,能给用户的生活带来方便。同时在断电的情况下,系统的备用电源也会自动开启,保证系统无间断工作,提高了系统运行的稳定性。其次,在安全性方面,本系统加载了多方位的传感设备,有效地提高了系统的安全性。若有人靠近门禁时,门禁系统中的红外传感器会通过APP提示有用户到达。若有不法分子对门禁进行挤压或撬锁时,压力传感器会立刻让门禁装置的外围报警电路报警,并且远程的手机端也会收到警报提示。另外,在应用方面,本系统不仅可用于家庭、商铺等个人活动区域,而且也可用于学校、社区、办公室等公共场所。

1 门禁系统总体结构

系统总体框架图如图1所示。该系统由门禁装置、外围设备、WEB控制终端和安卓APP手持终端四部分组成。

图1 门禁系统总体框架图

2 系统硬件设计

门禁系统的硬件部分主要由门禁装置、外围设备构成。门禁装置采用AR9331核心板,外围设备主要包括电源模块、高清USB摄像头、HC-SR501红外传感器,以及BF350高精度电阻式压力传感器。门禁系统硬件实验电路如图2所示。

图2 门禁系统硬件电路实体图

2.1 AR9331核心板

本文采用的核心板模块是基于Atheros AR9331 SoC方案的WiFi模块。系统频率达400 MHz,板载64 MB DDR2 RAM,8 MB Flash,对外引出USB、GPIO、UART、I2S、以太网接口、WiFi天线接口。本模块体积小、功耗低、发热量小,WiFi及有线网口传输性能稳定,可长期稳定运行OpenWrt系统。

2.2 电源模块

电源是向电子设备提供能源的装置,设备中所有部件所需要的电能都依靠它才能运作,因此一个优质的电源模块是整体电路系统正常运行的前提条件。在本系统中采用了一种微功耗不间断电源模块,当主电源断电时,备用电源能立即开启,以达到稳定不间断供电功能。

2.3 摄像头模块

摄像头采用的是iMac一体机内置Linux UVC兼容摄像头,在嵌入式系统中可由Mjpg-Streamer通过文件或者是HTTP方式进行访问。Mjpg-Streamer从Webcam摄像头采集图像,把它们以流的形式通过基于IP的网络传输到浏览器或者其他拥有浏览器的移动设备。整个过程无需为视频帧压缩浪费大量的计算效率,因此能有效降低服务器CPU的开销。

2.4 红外传感器与压力传感器

HC-SR501红外传感器是基于红外线技术的自动控制模块,灵敏度高、可靠性强、超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品。压力传感器主要由弹性体和BF350高精度电阻式压力应变片组成,内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,电阻应变片会相应受到拉伸或压缩而产生变形,此时它的阻值将发生变化,从而使电桥失去平衡,产生相应的差动信号,供后续电路测量和处理。

3 系统软件设计与实现过程

系统软件设计与实现过程的整体框架图如图3所示。主要包括门禁装置服务器端、基于HTML5的WEB网页控制端以及继承自WEB的移动终端APP的设计与实现。

3.1 门禁装置服务器端的设计与实现过程

核心板AR9331采用的是OpenWrt系统,OpenWrt是一个高度模块化、自动化的嵌入式Linux系统,并且拥有强大的网络组件和扩展性能。通过OpenWrt可以快速构建一个应用平台,OpenWrt从交叉编译器到Linux内核,再到文件系统,甚至Bootloader都整合在了一起,形成了一个SDK环境。用户只需简单的一个make命令即可方便快速地定制一个具有特定功能的嵌入式系统来制作固件,大大减少了嵌入式软件开发的工序。

门禁装置的软件设计主要包括外部设备的驱动安装及自启动脚本和可执行CGI脚本的设计。自启动脚本主要是对红外传感器和压力传感器的状态进行实时检测,并将检测的数据传送到WEB数据库所在的文件夹,以供WEB控制端实时调用。可执行脚本设计也是为了供WEB调用来执行门禁或灯光的开关。由于门禁的实时性以秒为量级是可以接受的,因此只需每隔1 s检测GPIO口电平的变化,这样可以降低CPU的开销。然后将检测的数据传送到WEB数据库所在的文件夹,WEB控制终端远程调用该数据时就能实时获取该GPIO引脚的电平变化,从而达到实时检测的目的。

图3 门禁系统软件设计与实现整体框架图

3.2 WEB网页控制端的设计与实现过程

网页控制端的设计是基于B/S结构的,具有无需安装客户端,交互性强,升级维护方便等优点。B/S系统架构如图4所示,B/S架构是随着Internet技术的兴起,对C/S结构的一种改进。在这种结构下,软件应用的业务逻辑完全在应用服务器端实现,用户表现完全在WEB服务器实现,客户端只需要浏览器即可进行业务处理,是一种全新的软件系统构造技术。这种结构将成为当今应用软件的首选体系结构。

图4 B/S系统架构图

WEB网页的设计是基于HTML5的,具有友好的用户交互界面及体验效果,并且兼容性和可移植性都很好。通过在HTML中调用JavaScript,然后在JavaScript中调用WEB服务器中的CGI脚本,可以实现WEB网页对门禁系统的控制,从而达到网页控制端与门禁装置之间的交互。网页控制端主要包括用户登录验证页面及用户控制页面。

3.3 移动终端APP的设计与实现过程

尽管已经实现了WEB网页控制端,但是网页控制必须要在终端网页保持开启的状态才能进行实时监视和控制,无法满足用户的具体需求。因此为了方便用户更好地管理门禁系统,本文设计了继承自WEB的移动终端门禁APP。用户在手机上装载该APP,可以实时获取监控图像,并控制门禁的开关。同时,该APP允许在后台运行,若出现语音提示或安全警报,APP能及时有效地提醒用户,保证用户的财产不受损失。WEB网页控制页面如图5所示。

该APP的设计基于Web View,也就是在安卓设计中嵌套网页。Web View是Android中一个非常实用的组件,它和Safai、Chrome一样都是基于Webkit网页渲染引擎,可以通过加载HTML数据的方式便捷地展现软件的界面。使用Web View开发软件可以打开远程URL页面,也可以加载本地HTML数据,另外还可以无缝地在java和JavaScript之间进行交互操作。因此,通过WebView可以使APP的大部分功能及页面设计继承自WEB门禁网页控制端,这样可以大大缩减APP的设计周期。移动终端APP如图6所示。

图5 WEB网页控制页面

图6 移动终端APP

同时,该APP也采用了开机自启动服务程序的设计,即手机开机后用于语音提示和安全警报的后台服务程序就自动开启,这样既可以方便用户也能在一定程度上提高门禁系统的安全性。Android后台服务程序的设计是通过四大组件之一的service来实现的。

结 语

本文设计了一种基于B/S软件架构和Linux开发环境的智能防盗门禁系统。该系统以AR9331处理器作为主控制器,实时采集摄像头、红外传感器、以及压力传感器的数据,然后由WEB控制终端和安卓APP手持终端通过GPRS和Internet进行实时监视和控制。实验结果表明,该门禁系统具有多方面的优点:首先采用了无间断电源模块的设计,使得门禁装置拥有稳定的不间断电源,有效地避免了门禁装置断电情况的发生,然后采用了多方位传感器达到实时语音提示和自动报警功能,有效地提高了门禁系统的安全性。最后,实现了安卓APP与WEB共同控制,满足了用户的具体需求,进一步提高了门禁系统的实用性。因此,本文设计与实现的门禁系统在实际应用中具有较高的价值。

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何鹏举(硕士研究生),主要研究方向为计算机与嵌入式系统;徐荣青(教授),主要研究方向为传感器应用;郭振宇(硕士研究生),主要研究方向为无线移动通信。

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

(责任编辑:杨迪娜2016-05-09)