基于Spring的门禁系统架构设计与实现

田路强　栗佩康　宁君宇

摘 要：针对当前门禁系统普遍存在的扩展性差、实时性弱、系统冗余的特点，论文参考了TCP/IP分层设计的思路，提出了一种基于Spring的门禁系统架构，并就系统的实时性、可扩展性和稳定性进行了简要说明，为智能门禁系统的设计提供了一种新的系统架构。

关键词：门禁系统;Spring;可扩展性

随着信息化水平的不断提高，门禁系统已经应用到了日常生产生活中。然而随着信息化和物联网的发展，门禁系统需要承担越来越多的作用，比如：考勤功能、监控对接、停车场管理、广播播放等。当前的大部分门禁系统由于设计过时、技术老化，已经无法满足用户多样化的门禁需求和随时可扩展的能力。针对当前的门禁系统存在的不足，本文提出了一种基于Spring的門禁系统架构设计。该系统通过对设备进行抽象化管理，屏蔽了设备底层的区别，从而对所有的传感及控制设备进行统一管理。在此基础上又对前端进行了统一化处理，用户不论在PC客户端或者浏览器都可以进行所有操作，第三方平台也可以方便的接入进来，从而系统联动，进而实现所有功能的一体化操作运行，提高了门禁系统的便利性和可扩展性。

1 概述

1.1 门禁系统

传统门禁系统往往设计简单、功能单一、可扩展性差，这导致门禁系统无法与其他系统进行联动运行，越来越不能满足用户的多样化的需求。

1.2 Spring框架

Spring是最受欢迎的企业级Java应用程序开发框架，数以百万的来自世界各地的开发人员使用Spring框架来创建性能好、易于测试、可重用的代码。Spring框架的核心特性是可以作为一个容器，将其他任何需要的框架整合起来，从而提高开发效率和系统的可扩展性。

2 基于Spring的门禁系统架构

2.1 系统技术架构

上图所展示的是基于Spring的门禁系统架构。本系统包含设备层、数据采集层、平台层、应用层和交互层五个部分。设备层主要指运行在底层的并且可以进行简单逻辑处理的各种终端设备，包括采集设备（温度传感器、声音采集设备、视频采集设备等）、输出设备（音视频播放、数据展示）和控制设备（门禁控制器、电梯控制器、停车场控制器等）等。数据采集层主要指由单位内网、外网及物联网组成的门禁系统数据收集、传输、接受、下发的通信网络。基于Spring的智能门禁系统架构，其核心在于平台层和应用层两部分的设计。由于平台层的存在，使得依赖于平台层的交互层可以屏蔽设备层不同设备间的巨大差异，实现不同设备可以无缝地和系统进行数据交互和对接管理的目标。由于篇幅原因，本文将只对数据采集层、平台层和应用层三部分进行着重说明。

2.2 数据采集层

数据采集层的核心设备是整个门禁系统的物理网关和在之上运行的数据转换协议。针对门禁系统介入设备的协议多样性，门禁系统设计了一个通用的数据格式，可以做到与市场上大部门终端设备或系统进行无缝连接，用户无需考虑由于不同的设备制造商所带来的数据格式不一致而导致的无法通信的问题。数据采集层内置多种协议设备模板，可以将不同协议的设备数据转换为标准的数据格式。而且数据采集层在设计之初就支持模板编辑，可以根据需要添加新的模板，从而做到新设备的快速扩展和对接。

2.3 平台层

平台层是门禁系统中最为重要的一个环节。该层不仅要对门禁系统数据进行分析、处理和存储，还要为上层应用以及其他业务系统提供数据调用访问的接口。平台层除具备设备探测、设备接入、设备管理、权限下发、权限验证及数据转接通信等基础功能外，还可提供大数据分析和数据清洗等服务，为门禁系统上层应用提供数据统计、数据挖掘、人员路线分析、考勤统计等高阶数据处理服务。门禁系统平台主要实现以下功能和目标：①为所有子系统和设备建立通讯通道，从而实现互联互通;②建立中间数据仓库，实现门禁系统的数据共享;③根据规则进行数据分析和处理，为各种运行场景的有效控制和实时监控提供保障;④为第三方应用提供统一的数据接口和平台支撑。

2.4 应用层

应用层负责具体的业务处理。在本架构中，应用层依托于平台层提供的数据和处理逻辑，以图表、动画等方式为门禁系统管理人员提供方便直观的系统交互，实现对整个门禁系统当前运行状态和硬件设备的集中呈现、统一管理和实时控制。对于用户来说，既不用查看底层设备的枯燥数据又能对整个系统的情况了如指掌。门禁系统架构根据系统功能的不同可以分为设备数据处理、交互管理和第三方接口三大类：①设备数据处理包括设备探测、设备接入、视频监控对接、入侵监测、火灾探测及报警、车辆管理识别以及应急出入口控制等;②交互管理包括人员信息管理、设备信息管理、地图数据创建、权限数据分配、权限下发、考勤数据统计等交互动作;③第三方接口包括停车场接入、会议室控制、访客管理、考勤数据导出、资产管理等。

3 结语

本文利用Spring框架类似容器化的特点，在设备层、应用层和交互层三层架构的基础上，针对当下信息化及物联网快速发展的需求及特点，引入数据接入层和平台层的概念，形成了一套可灵活扩展的五层架构设计模型。通过数据接入层设备的统一格式化和平台层数据的统一存储处理，为门禁系统各信息化系统的互联互通和可伸缩扩展提供了一种创新性的解决方案思路。

参考文献：

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