1、 智慧军营安防一体化平台智慧军营安防一体化平台 软件设计与实现软件设计与实现 作者姓名作者姓名 李沛甲李沛甲 指导教师指导教师姓名、职称姓名、职称 孙万蓉孙万蓉 教授教授 申请学位类别申请学位类别 工学硕士工学硕士 万方数据 万方数据 智慧军营安防一体化平台智慧军营安防一体化平台 软件设计与实现软件设计与实现 学校代码学校代码 10701 分 类分 类 号号 TP39 学学 号号 1302320863 密密 级级 公开公开 西安电子科技大学西安电子科技大学 硕士学位硕士学位论文论文 作者姓名作者姓名：李沛甲 一级学科一级学科：电子科学与技术 二级学科二级学科：电路与系统 学位类别：学位类别：工2、学硕士 指导教师姓名、职称指导教师姓名、职称：孙万蓉 教授 学学 院：院：电子工程学院 提交日期提交日期：2015 年 12 月 万方数据 万方数据 Software Design and Implementation of the Integrated Platform for Security of Intelligent Military Camp A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Circuits a3、nd Systems By Li Peijia Supervisor:Sun WanRong Professor December 2015 万方数据 万方数据 西安电子科技大学西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确4、的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日 期：西安电子科技大学西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。本人签名：导师签名：日 期：日 期：万方数据 万方数据摘要 I 摘要 物联网的出现，突破了计算机网5、络原有的模型，为计算机技术和通信技术的发展指引了未来。物联网飞速发展和大力推广的同时，也孕育着军事变革深入发展的新契机，在军队信息化建设中起着推波助澜的作用。为进一步推动部队建设由机械化向现代化、信息化的转变，提高部队的正规化管理水平、保障部队营院及各类基础设施的安全，营区数字化建设的紧迫性显得尤为突出。本论文基于物联网系统原理完成了智慧军营安防一体化平台的软件设计与实现。通过集成网络系统、统一接口标准、共享信息资源，将各类安全防护手段集成在统一的平台下进行管理，规范数据结构和接入标准，实现数据全网共享、设备全网贯通，充分发挥智能安防管理的先进性、可靠性、开放性和艺术性，确保部队正常的军事训练6、战备工作秩序及官兵一日生活秩序不受威胁，实现营区安全、稳定、长效发展。论文中所设计的软件系统是在 MyEclipse10.0 软件开发平台上，以 Tomcat7.0 为Web 服务器，以 MySQL5.0 为数据库服务器，以 Java 为编程语言，综合运用多种 Java Web 技术及 Struts、Spring和 Hibernate 框架技术设计并开发的基于 Browser/Server 模型的 Java EE 服务器端软件。系统主要通过 TCP/IP 协议完成与感知层的硬件设备的通信实现了采集数据的传输，通过数据库技术实现了采集数据的存储和管理，利用Java Web 技术实现了与用户的数7、据交互及具体的应用。结合营区安防建设实际，系统主要设置了营门管理模块、门禁管理模块、实时监控模块、历史查询模块、周界防护模块和系统设置模块六个模块。论文重点介绍了营门管理、门禁管理、实时监控和周界防护等安防管理功能，并在展示系统运行调试情况的同时，对关键功能的实现进行了描述。关关 键键 词词：智慧军营，安防，物联网，军事应用，Java EE 万方数据ABSTRACT III ABSTRACT The emergence of IoT(Internet of Things)breaks through the original model of the computer network,and 8、guides the development of computer technology and communication technology.With the rapid development and vigorous promotion of IOT,the military reform has a new opportunity to develop in depth and the impetus for army informatization construction.To further promote the transition from mechanization9、 to modernization and informatization in army building,to improve the armys level of standardized management and to protect the army barracks and all kinds of infrastructure security,the urgency of the digitalization construction of the camps is particularly prominent.Based on IoT system principle,t10、his thesis has completed the software design and implementation of Integrated platform for security of Intelligent Military Camp.Through the integration of network systems,unified interface standards,sharing of information resources,the system integrates all kinds of security measures in a unified p11、latform for management.This system standardizes data structures and access standard,realizes the sharing of data and equipment in a whole network and gives full play to the advanced,reliability,openness and artistry of the intelligent security management.It also ensures troops normal military traini12、ng and the order of combat readiness and soldiers day life,and achieves the camp safe,stable and long-term development.In this thesis,the software system based on the Brower/Server model is a Java EE server-side application,which is designed and developed on MyEclipse10.0 software development platfo13、rm.Its using Tomcat7.0 as Web server,MySQL5.0 as database server,Java as programming language,and using a variety of Java Web technology and framework technology of Struts,Spring and Hibernate.The system mainly completes the communication with the hardware device in the perception layer through the 14、TCP/IP protocol and achieves the transmission of data acquisition.It achieves the storage and management of data collection through database technology and achieves data exchange with users and specific applications by using Java Web technology.万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 IV According to the actual situation15、 of camp security construction，the system mainly consists of the six modules as camp gate management module,access control module,real-time monitoring module,historical inquiry module,perimeter protection module and system settings module.This thesis mainly introduces the security management functio16、ns,such as camp gate management,access control,real-time monitoring and perimeter protection,and describes the implementation of the key functions of the system when it displays system running and debugging.Keywords:Intelligent Military Camp,Security,Internet of Things,Military applications,Java EE 17、万方数据插图索引 V 插图索引 图 2.1 物联网军事应用体系架构.8 图 3.1 智慧军营安防一体化平台总体结构.11 图 3.2 C/S（Client/Server）模式.13 图 3.3 B/S（Browser/Server）模式.13 图 3.4 系统架构.14 图 4.1 AJAX 运行原理.20 图 4.2 JSP 技术的运行原理.22 图 4.3 Struts 架构.24 图 4.4 Spring架构.25 图 4.5 Hibernate 架构.26 图 4.6 系统逻辑架构.27 图 5.1 系统模块组成.29 图 5.2 请销假流程.30 图 5.3 车辆审批流程.31 图 18、5.4 登录界面.33 图 5.5 主界面.34 图 5.6 操作界面.34 图 5.7 请销假管理页面.35 图 5.8 请销假管理人员信息录入页面.35 图 5.9 门禁管理页面.35 图 5.10 数据采集页面.36 图 5.11 视频监控页面.36 图 5.12 周界防护页面.37 图 5.13 数据查询页面.37 图 5.14 视频查询页面.37 图 5.15 设备调度页面.38 图 5.16 传感器调度页面.38 图 5.17 用户管理页面.39 图 5.18 添加用户页面.39 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 VI 万方数据表格索引 VII 表格索引 表 3.1 t_use19、r 用户信息表.16 表 3.2 t_device 设备信息表.16 表 3.3 t_dataInfo 数据采集表.17 表 3.4 t_sensor 传感器信息表.17 表 3.5 t_insider 人员信息表.17 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 VIII 万方数据缩略语对照表 IX 缩略语对照表 缩略语 英文全称 中文对照 RFID Radio Frequency Identification 射频识别技术 GIS Geographic Information System 地理信息系统 IoT Internet of Things 物联网 C/S Client/Server 客20、户端/服务器 B/S Browser/Server 浏览器/服务器 TCP Transport Control Protocol 传输控制协议 IP Internet Protocol 网络协议 HTTP Hyper Text Transfer Protocol 超文本传输协议 DBS Database System 数据库系统 DBMS Database Management System 数据库管理系统 Java EE Java Enterprise Edition Java 企业版 HTML Hyper Text Markup Language 超文本标记语言 AJAX Asynchro21、nous JavaScript And XML 异步 JavaScript 和 XML 技术 JSP Java Server Pages Java 服务器页面 J2EE Java 2 Platform,Enterprise Edition Java2 平台企业版 MVC Model-View-Controller 模型-视图-控制器 IoC Inverse of Control 翻转控制 AOP Aspect Oriented Programming 面向切面编程 JPA Java Persistent API Java 持久化 API JDBC Java Data Base Connecti22、vity Java 数据库连接 ORM Object Relation Mapping 对象关系映射 API Application Programming Interface 应用编程接口 POJO Plain Ordinary Java Object 普通 Java 对象 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 X 万方数据目录 XI 目录 摘要.I ABSTRACT.III 插图索引.V 表格索引.VII 缩略语对照表.IX 第一章 绪论.1 1.1 课题研究背景.1 1.2 课题研究现状.2 1.3 课题研究目的.3 1.4 论文主要工作及内容组织.4 第二章 物联网军事应用.5 2.123、 物联网发展概况.5 2.2 物联网军事应用发展概况.6 2.2.1 物联网军事应用雏形.6 2.2.2 物联网军事应用现状.6 2.2.3 物联网军事应用特点.7 2.3 物联网军事应用体系架构.8 2.3.1 感知识别层.9 2.3.2 网络传输层.9 2.3.3 应用支撑层.9 2.4 营区物联网.9 2.4.1 感知识别技术.10 2.4.2 网络通信技术.10 2.4.3 信息处理技术.10 2.5 本章小结.10 第三章 智慧军营安防一体化平台总体设计.11 3.1 总体结构.11 3.1.2 网络部分.12 3.1.3 设备部分.12 3.1.4 软件系统.12 3.2 网络结构24、.13 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 XII 3.3 系统架构.14 3.4 数据管理.14 3.4.1 数据库系统.15 3.4.2 数据库设计.15 3.4.3 MySQL 数据库的运用.15 3.5 本章小结.18 第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计.19 4.1 Java EE Web 开发技术.19 4.1.1 HTML 技术.19 4.1.2 JavaScript 技术.19 4.1.3 AJAX 技术.20 4.1.4 Applet 技术.20 4.1.5 Servlet 技术.21 4.1.6 JSP 技术.21 4.2 SSH 框架技术.23 4.2.1 25、Struts 框架技术.23 4.2.2 Spring框架技术.24 4.2.3 Hibernate 框架技术.25 4.2.4 SSH 整合.26 4.3 Java Web 服务器.27 4.4 本章小结.28 第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现.29 5.1 安防功能设计.29 5.1.2 营门管理.29 5.1.3 门禁管理.32 5.1.4 视频监控.32 5.1.5 周界防护.32 5.2 系统软件测试.33 5.2.1 系统界面.33 5.2.2 营门管理模块.34 5.2.3 门禁管理模块.35 5.2.4 实时监控模块.36 5.2.5 周界防护模块.36 5.2.626、 历史查询模块.37 万方数据目录 XIII 5.2.7 系统设置模块.38 5.3 关键功能实现.39 5.3.1 系统登录验证功能实现.39 5.3.2 系统前端框架实现.40 5.3.3 系统实时视频监控功能实现.42 5.3.4 系统周界防护功能实现.43 5.4 本章小结.44 第六章 总结与展望.45 参考文献.47 致谢.49 作者简介.51 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 XIV 万方数据第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题研究背景课题研究背景 随着信息高速公路的迅猛发展，人们对数字地球理论与实践的探索催生出数字城市、数字校园、智能住宅等园区建设管理模式1。这也启27、发我军各级建设部门积极开展营区数字化建设。在上级全面规划启动前，有的进行了锅炉量化智能改造，有的单位安装了营区边界防控系统，有的引入了营区地理信息系统，有的开展了图档资料数字化建设，但对于什么是智慧军营，还未形成共识。近几年，上级有关部门组织院校专家成立了专项课题组，在综合各单位实践探索的基础上逐步完善了智慧军营目标框架。至于智慧军营的概念，目前还没有权威的正式定义，综合相关资料和近年来建设实际，初步将智慧军营归纳定义如下：“智慧军营”，或称“数字营区”，是指在军队大力推进信息化建设的背景下，基于物联网思想，利用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）28、技术、现代传感器技术、网络与通信技术及地理信息系统（Geographic Information System，GIS）等技术，建设数字化的新型营区信息基础设施，实现对营区环境、人员、装备、物资等相关信息的自动采集、可靠传输和智能处理，为营区提供智能安全防范、精确后勤管理、便捷公共服务等功能的信息体系2。它重点强调了营区物联网本身是智慧军营信息基础设施，可以实现物理世界和信息世界的无缝融合，使营区内的物、人、网融合成为一个有机的整体。“智慧军营”集聚人的智慧，赋予物以智能，两方面互存互动、互促互补，充分发挥物联网在部队营区数字化建设中的作用，最大限度地开发利用营区信息资源，实现部队日常管理和军29、事活动最优化。智慧军营建设使得未来的部队管理在系统上朝着统一系统平台等方面演进，在业务上朝着统一协作等方面演进成为了可能。智慧军营建设主要以部队营区日常办公和安全为中心，充分发挥融合的通信与信息技术的作用，以一体化的信息管理为保障，不断激励部队管理手段持续创新，有力促进部队现代化建设，着力实现部队营区管理精细量化、高效节能、实时可视、安全预警。近年来，美、英、法、德、以色列等 10 多个发达国家，在数字化部队和数字化战场，尤其是数字营区方面取得了巨大的成功。美军及时将先进的信息技术运用于数字营区管理、营区资产可视化、数字化后勤等营区保障和管理的数字化建设，显著提高了营区管理水平和管理效率，大大30、促进了军队信息化建设水平。纵观我军多年来营区建设情况，可将营区数字化建设分为三个阶段：第一阶段是万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 2 分散探索建设阶段。从 20 世纪 90 年代末到 2008 年，以实现营区用水、用电自动计量，营房设施设备自动监测、监控为目的，形成了营区数字化建设的初步思路，在智慧军营建设中积累和探索成功经验。第二阶段是总部主导试点建设阶段。从 2008 年到 2011 年，首次提出了数字营区概念，先后开展了多个数字营区试点工程建设示范，形成了一个标准、五个规范的军队数字营区建设指导性文件，为全面开展数字营区建设奠定了良好的基础。第三阶段是各级推广应用建设阶段。从 20131、2 年起，按照现代营房建设要求，新建营区、配套整治营区建设同步开展营区数字化建设3。因此，在今后一段时期，数字营区建设将进入全面加速建设时期。近年来，有些单位尝试以军事业务需求为牵引，结合本单位的训练、工作、学习需要，扩展了数字营区建设的后勤保障功能，发挥了巨大的军事效益。国内已建成的数字营区试点现已基本完成了部分智能化系统的建设和运行，包括温度监测控制系统、锅炉监测系统、浴室控制与管理系统、供暖管道漏水监测系统、水电远程监控系统等。从运行情况来看，离智慧军营建设的要求还存在着较大的差距，还需对营区网络化平台、智能房间改造、温度系统无线组网、重点场所的视频监控、复杂电磁环境防护、自动化伪装防护32、等方面进行建设和改造，进一步完善营区智慧化、数字化功能。另外，某单位以营房数字化管理为中枢，引进数字化营区管理系统，通过网络布线将营区内所有终端连接起来，实现了对各终端的总体调控和动态管理。还有一些单位利用数字化技术进行营区信息化建设取得了成功，如某院校引进的使用网络数字化管理系统的数字化图书馆，实现了图书的自助借还、自动排架、感应编目及电子预警多项自动化功能。某通信团围绕“仗怎么打，网就怎么建”构建了智能高效的作战指挥信息系统，通过贯通全团的感知网络，实时掌握全团人员、车辆、装备态势变化，并与分队建立可视指挥链路，随时进行远程指挥行动、远程技术支持和装备支援。总的来说，智慧军营建设已经初见端33、倪，很多部队安装了计算网络系统、闭路电视系统、磁卡水电管理系统、供热量化管理系统、营区安全监控系统、营房消防报警系统等，初步实现了营区管理数字化和自动化。但是由于缺乏统一的理论指导和技术规范，营区数字化建设综合水平比较低，智能化程度不高，后期集成难度大，和真正的精细化管理、人性化管理还存在较大差距，并且由于信息智能营区建设内容涵盖广、难度大，涉及现场监控、网络集成、人工智能等诸多专业领域，迫切需要对其关键技术进行深入的系统研究，为智慧军营建设提供切实可行的解决方案和实现技术。1.2 课题研究现状课题研究现状 作为部队军事训练、战备工作和官兵日常生活的主要场所，营区为部队提供各类驻训保障的同时，34、又为军队信息化建设提供基础平台。营区的重要性不容忽视，营区万方数据第一章 绪论 3 的各类安全问题更加不容小觑。因此，营区智能安防建设是智慧军营建设的重中之重，也是智慧军营全面建设的基础和保障。同时，随着信息技术的高速发展和军队信息化建设的深入，作为营区三大防范手段之一，“技防”利用现代信息技术预防、制止、打击危害营区安全行为，逐渐超越传统的“物防”、“人防”手段，成为营区安全防范的主流手段4。随着营区数字化建设的步伐，营区安防建设有了较大进展，但距精细量化、高效节能、实时可视、安全预警的建设目标还存在一定差距，突出表现在以下三个方面。一是系统建设各自为政。缺乏有力组织领导和科学统筹规划，研究35、层次不够深、开展层面不够广、推动力度不够强，基本处于一种自发局面，系统建设盲目立项、多头开发、重复投入。二是业务软件互不兼容。在用业务软件，基本针对单项工作需求，灵活性、兼容性差、难以集成应用，不少软件还存在冲突，无法同时安装使用。三是数据采集口径不一。现有各类信息资源统计标准不规范，采集口径不统一，不同业务口数据差别较大，有的相互矛盾，甚至同一业务口不同任务采集的数据前后也不一致5。这些是当前智能安防建设过程中普遍存在的问题，也是阻碍智慧军营建设步伐的拦路石。在信息化领域，对顶层设计的认识是随着信息技术的发展和信息化建设的深入而不断深化的。正是由于建设之初缺少科学的顶层设计，传统意义上的总体36、规划缺乏应有的架构、规范及实现方法，才导致营区建设无所遵从、各自为政的现状，最终造成各系统之间难以互连互通、信息资源难以共享6。因此，智慧军营安防建设迫切需要从部队实际出发，切实搞好科学的顶层设计，以确保各项安防建设切实可行而又相辅相成，最大限度发挥智慧军营安防建设的整体效能。1.3 课题研究目的课题研究目的 结合当前营区安防建设现状，本论文旨在研究一套网络系统集成、接口标准统一、信息资源共享的安防一体化平台，综合利用物联网原理将各类安全防护手段在统一的平台下进行管理，规范数据结构和接入标准，实现数据全网共享、设备全网贯通，充分发挥智能安防管理的先进性、可靠性、开放性和艺术性，确保部队正常的军37、事训练、战备工作秩序及官兵生活秩序不受威胁，实现营区安全、稳定、长效发展。其建设意义主要有以下几点。（1）有效消除了部队各单元之间的空间距离障碍；（2）有效加强了对“小、远、散、点”等难以管控部位的管理；（3）实现了营区安全防护手段集中统一管理；万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 4（4）实现了营区安全防范工作的信息化、智能化、高效化、节能化；（5）实现了营区管理的飞速发展，真正将人、车、物智能管理起来；智慧军营安防一体化平台软件主要设计了以下几个功能。（1）营门管理模块：包括请销假管理、访客管理和车辆出入管理，结合部队请销假流程、车辆审批流程对出入营门人员、车辆进行有效管控。（2）门禁管理38、模块：针对营区内重要监管目标的通道口进行自动化管控。（3）实时监控模块：实时地以列表和视频的形式显示各点位各设备状态信息及采集数据。（4）周界防护模块：结合电子地图实时掌控营区周界防护信息。（5）历史查询模块：以列表和视频的形式显示各点位各设备的历史监测数据。（6）系统设置模块：统一调度设备及设备上的传感器，并区分权限对用户进行授权管理。1.4 论文主要工作及内容组织论文主要工作及内容组织 本论文按照“数字化、智能化、网络化、互动化、协同化、融合化”要求，总体规划设计了系统的体系框架、功能组成，分层设计了系统的技术体系结构，梳理归纳了信息交换内容和交互方式，综合运用了多种物联网技术，结合营区安39、防实际设计了集营门管理、门禁管理、实时监控及周界防护等安防手段于一体的智慧军区安防一体化平台。通过对营区内人、装与物及其行为的全面感知、实时控制，大幅优化并提升部队安防管理工作运行的效率和效益，实现工作更加便捷、环境更加友好、资源更加节约、安全更加有保障的可持续发展的军营，为部队全面建设和战斗力生成提供安全稳定的智慧平台支持。现将论文的主要工作及内容组织梳理如下。第一章主要介绍了智慧军营安防建设的历史背景与研究现状，并介绍了论文主要工作及内容组织。第二章主要介绍了物联网发展现状、物联网军事应用的特点及其架构体系，并针对营区物联网技术运用进行了探讨。第三章重点分析了智慧军营安防一体化平台的网络结40、构和设计思路，并介绍了数据库技术在系统中的运用。第四章重点阐述了智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计与相关技术运用。第五章主要完成了整个智慧军营安防一体化平台的功能设计、运行测试及重要功能代码实现。第六章总结了论文的主要工作和系统设计实现结果。万方数据第二章 物联网军事应用 5 第二章 物联网军事应用 尽管军事领域中的物联网应用尚处于初级阶段，但人们已经意识到其在军事应用中的优势，同时对营区物联网应用的未来寄予了憧憬。本章将从物联网的发展历程出发，引出物联网军事应用的概念及特点，确立了物联网军事应用的架构体系，并结合营区数字化建设实际对营区物联网技术运用进行了分析。2.1 物联网物联网发展发41、展概况概况 物联网（Internet of Things，IoT）通过全面感知、可靠通信和智能信息处理实现对物理世界物体信息的认知、处理与管控，已取得当今世界信息技术竞争中的关键地位，被公认为是继计算机、互联网和移动通信网后的又一轮技术革命浪潮。物联网是通过多种传感设备把物品与互联网连接起来，并按约定的协议进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络7。如果说互联网为人与人之间的交流提供了一个虚拟空间，那么，物联网则进一步将网络的边界延伸到物理世界，实现人与物、物与物之间的信息交换，从而使人们可以更加迅速、准确、智能地对物理世界进行管理和控制，大幅提高社会生产力水平和42、人类的生活质量。1995 年，微软创始人比尔盖茨在未来之路一书中首次提及“物联网”，但未引起广泛重视。1999 年，由美国、中国、日本等六个国家联合成立的 Auto-ID 实验室在产品电子编码和互联网的基础上提出了物品联网的概念，旨在解决物流领域信息传递不及时以及信息失真等问题。2005 年，国际电信联盟（ITU）发布了报告书正式提出物联网的概念，并全面阐述了物联网的支撑技术和应用前景8。物联网概念及应用前景一经提出便引起了世界各国的广泛关注，纷纷将其纳入国家顶层战略计划。2009 年初美国总统奥巴马将 IBM 公司提出的“智慧地球”设想提升为国家层面的发展战略。同年 9 月，欧盟发布了物联网43、研究战略路线图。另外，澳大利亚、新加坡、法国、德国等发达国家也从长远的角度提出了物联网相关战略，加快了部署下一代网络基础设施的步伐，在一些服务层面已经从构思阶段步入了实质性的实施阶段9。2009 年，物联网已经成为我国信息产业排名第一的关键字。同年，温家宝总理提出要建立中国传感信息中心，并命名为“感知中国”。物联网于 2010 年 3 月第一次写入政府工作报告，物联网产业正式被列为战略性新兴产业，成为“十二五”期间信息产业发展重点之一10。万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 6 2.2 物联网军事应用物联网军事应用发展发展概况概况 物联网不但对构建信息化社会有广泛的作用，对于推进军队信息化建44、设也将产生深远的影响。物联网正在孕育军事变革深入发展的新契机，将带来巨大的军事应用价值。通过物联网军事应用将军事领域的各个环节与要素有机连接起来，满足不同条件下各种军事信息获取的实时性、准确性、全面性等需求，可有效提升部队遂行多样化军事任务的能力11。目前对物联网军事应用尚没有权威的正式定义，综合相关资料将其概念初步归纳如下：物联网军事应用是通过各类感知手段或其他信息手段，获取军事活动中的人、装、物的状态信息，按照标准的通信协议，将各种作战要素、作战单元、作战力量、作战物资连接起来，通过栅格化的网络进行信息的智能化处理、应用和控制，使军事活动中的人、装、物有效整合为一个有机的整体，从而获取军事45、活动中的信息优势、决策优势、行动优势乃至战争胜势12。2.2.1 物联网军事应用雏形物联网军事应用雏形 在物联网概念出现之前，就已有各类与物联网内涵接近的军事系统或装备，并早在多年前就能在美军战场上见到物联网的身影，美军与我军建设已愈加重视物联网军事应用研究。其中，美军在阿富汗战争中曾经使用无线传感网模式对塔利班出没山区进行侦察监视，为其地面部队和武装直升机等提供目标情报，取得了很好的作战效果。这是物联网在战场侦察监视领域应用的雏形。1991 年，“沙漠风暴”战争中，针对军用物资没有标记，不知集装箱、货柜所装为何物，不知货物是发给谁的、或是谁要的，发了又送、重复投递等情况，美国研制了“联合后勤46、管理系统”和“国际运输信息跟踪系统”，基于互联网在全球传送物流信息13。这是物联网在军事后勤领域应用的雏形。另外，20 世纪末期，美军提出了“网络中心战”理论，并成立了“灵巧传感器网络（Smart Sensor Web）”项目，强调要将传感器网络、指挥信息网络和火力打击网络连接起来，共享信息，进而高效遂行军事行动。2.2.2 物联网军事应用现状物联网军事应用现状 物联网军事应用发展迅速，涉及领域广泛，涵盖了军队后勤保障、指挥控制及武器装备等方方面面。如美军研制了三防人员与探测飞机相结合的三防快速检测网络，可实现对各种恐怖袭击和安全事件的快速探测、早期预警和快速反应；美军研制出可实时感知并传输军47、人生理监测信息的“电子服装”，用于辅助作战指挥人员评估军队战斗力；我军在军事物流研究中开发的“军交运输动态监控系统”，通过 RFID、卫星导航定位等物联网技术，实现了军事运输计划、高度和统计的全过程管理，提供了军万方数据第二章 物联网军事应用 7 事物流运输环节的信息查询和态势监控；我军研制的基于物联网 RFID 技术的军车防伪系统，利用 RFID 标签的特性和数字防伪技术，将信息加密储存，最大限度地实现了信息的保密性与唯一性，并可进行远距离自动识别，实现了车辆证牌的防伪并提高了军用车辆管理的信息化水平。2.2.3 物联网军事应用物联网军事应用特点特点 与民用物联网相比，军用物联网有其特殊之处48、，具体表现在以下几个方面。（1）建设目标不同。与民用物联网追求经济效益和生产力的提升不同，军用物联网是使军事物理实体可在无需人工干预的情况下感知事件、触发动作和生成服务，其目标更强调对于军事建设或作战行动带来的促进性作用和倍增化的效能，追求的是军事效益和战斗力的提升。目标不同，会导致建设方法、手段、体系架构等方方面面的不同。（2）物联对象不同。物联网军事应用的连接对象主要是各类侦察、监测与感知设备，监控各类军事目标，获取敌情、我情、战场环境等信息，对于信息获取的准确性、实时性、安全性要求高，对于信息获取的难度更大，如敌我识别、目标区分合作识别等。民用物联网宽松得多，我们日常生活中所接触的所有物49、体都可以接入物联网，接受物联网的控制，提供各种服务。因此，民用的感知设备并不能简单地运用到军事领域，针对陆、海、空、天、电、网等多维战场感知信息的获取，需要一系列特制的侦察、监测与感知设备，适应复杂军事应用环境，满足信息获取精度、可靠性、实时性、保密性等方面的要求。（3）接入网络不同。物联网军事应用的核心是基于栅格的信息网络，通过军用卫星、超短波、短波等军用通信专网将监测信息接入栅格信息网络，在作战运用中，监测管控网络的安全性、抗干扰能力和抗毁重组能力要求更高。同时，随着民为军用、军民融合信息化建设思路的调整和公众移动通信网络成熟和覆盖广泛，基于异构公众移动通信网络构建军用物联通信网的条件已经50、成熟，这种基于公众网络传输军用物联信息的体系和技术相比军事通信网，能够更好地满足非战争军事行动、境内外特殊战场以及应急抢险等特殊军事任务的多样化军用物联通信保障需求。因此，如何构建一个统一的军用物联泛在通信网络来承载各种类型的军用物联业务数据传输，将是一定时期内物联网军事应用研究与建设的一个重要内容。（4）管理服务不同。管理服务是建于感知识别和网络构建之上的，是物联网智能的核心，当感知识别层生成大量信息通过网络层传输汇聚到管理服务层，就需要解决数据如何存储、如何检索、如何使用、如何不被滥用等问题。军用物联网有其特殊性，如信息数据的分布式存储，可提高数据中心的抗毁性和可靠性；信息数据的保密处理，51、区分密级区分人员，涉及信息获取、存储、传输、处理等各个环节所面临的安万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 8 全保密问题，必须采取有效措施防范失泄密；信息数据的智能运用，可实现集自动监控、数据传输、指挥决策、火力控制于一体的全要素、全过程决策控制链14。（5）综合应用不同。物联网军事应用融合方式主要是指机械化和信息化的融合，而民用物联网“两化融合”方式则主要是指工业化和信息化的融合。物联网军事应用的应用环境分为静态和动态两种情形。对于静态环境，军事物联网由于保密的特点，显然不能基于互联网这个开放的环境，而只能利用现有的封闭、独立的内部网络运行环境，但可以单向得到互联网上的信息。动态环境，是指在52、作战战场机动应用环境。在这种环境下，互联和传输网络以专用无线或移动通信网络为主。物联网军事应用的应用形态主要分为三类：日常战备值班、非战争军事行动、作战行动，这与民用物联网的常态与应急态均有不同，特别是作战行动更是千差万别。2.3 物联网军事应用体系架构物联网军事应用体系架构 图2.1 物联网军事应用体系架构 万方数据第二章 物联网军事应用 9 结合网络分层的原理与军事应用的需求，将物联网军事应用分成感知识别层、网络传输层、应用支撑层构成的三层体系架构，如图 2.1 所示。基于该架构，可开展异构军用网络的互连模型和互连机理的研究工作，从用户、网络提供者、应用开发者、服务提供者等多视角研究物联网53、军事应用体系结构，为制定各种接口、协议和规范提供依据15。2.3.1 感知识别层感知识别层 感知识别层主要通过各类侦察、监测与感知设备，采用射频识别、条形码技术、传感器、定位等技术，监控和识别各类军事敏感目标，获取敌情、我情、战场环境等信息，控制各类武器终端。感知识别层是物联网军事应用的“感觉器官”，可以感知自然界的各种信息。各类侦察、监测与感知设备及其附带的各类传感器是物联网军事应用的底层，是整个物联网军事应用体系中最基础和需要最多的组件。感知识别层重点是围绕军事应用中的人、装、物展开各类感知、采集和识别活动，根据遂行任务的具体需求区分具体对象和技术。2.3.2 网络传输层网络传输层 网络传54、输层是用于承载各种类型的军用物联业务数据传输的网络。物联网军事应用的核心网络是基于栅格的信息网络，通过军用卫星、超短波、短波等军用通信专网将监测信息接入栅格信息网络。随着物联网技术的飞速发展及军队信息化建设的深入，对当前军用物联通信网的安全性、抗干扰能力、抗毁重组能力以及开放性提出了更高的要求。为更好地满足部队遂行多样化军事任务的军用物联通信保障需求，迫切需要研究和利用当前已趋成熟和覆盖广泛的公众移动通信网络构建一个统一的军用物联泛在通信网络。2.3.3 应用支撑层应用支撑层 应用支撑层主要用于处理各种初始数据，提供用户所需的各种应用功能，是物联网军事应用的具体化。应用支撑层的关键算法和软件系55、统是物联网军事应用计算环境的主体，是物联网军事应用系统的重要组成部分，确保物联网在多应用领域安全可靠运行。应用支撑层利用网络化的计算设备和虚拟存储空间对感知数据和信息进行处理封装，为用户提供所需服务，实现了广泛的物物互连，为战术指挥控制、目标侦察探测、战场环境保障、战场监视管控、勤务支援保障等多个领域提供了具体的应用支撑。2.4 营区物联网营区物联网 营区是物联网军事应用的主要“阵地”，营区数字化建设离不开营区物联网的运万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 10 用。营区物联网是物联网在部队营区的特殊应用，通过构建营区局域网、设备网，加装设备控制箱，实现营区信息交换、营区智能设施设备数据传输与56、控制。营区物联网涉及多种物联网核心技术，结合物联网军事应用的体系架构分层，现将相关技术简要介绍如下。2.4.1 感知识别技术感知识别技术 感知识别技术是营区物联网的基础，负责部队营区中发生的物理事件和数据信息的采集，是营区物联网感知探测营区物理世界、识别物理属性的技术，包括传感器技术、RFID 技术、遥测遥感技术以及探测器技术等。以数字营区安防系统为例，可采用主动式红外探测器、光纤报警装置等作为周界防护系统的传感器，检测营区周边异常情况并及时报警；利用 RFID 技术制作智能卡，通过自动识别监控出入营门人员、车辆情况。2.4.2 网络网络通信技术通信技术 智慧军营的正常运行离不开网络与通信技术57、的支撑，可以说，网络与通信是整个智慧营区的神经系统，任何一处发生异常都可能会导致整个系统的瘫痪甚至崩溃。网络与通信技术主要用于整合营区现有网络，确保营区数据信息采集能及时有效地传输至应用系统，包括接入网络技术、网络融合技术、无线通信技术、TCP/IP 技术等。其中，由于数字营区中设备众多，使用的通信协议也不尽相同，很多情况下需要将设备串口通信协议转换为 TCP/IP 协议，才能进行互连互通16。2.4.3 信息处理技术信息处理技术 信息处理技术是对从物理世界感知和探测到的海量数据进行分析处理的技术，主要包括多源信息融合技术、数据挖掘技术以及云计算、分布式计算、嵌入式计算、普适计算等17。其中，58、利用多源融合技术可对营区物联网各感知节点感知到的多源不确定信息进行综合处理和利用；利用嵌入式计算可使传感器单元进行局部的数据分析和预处理；利用数据库技术可对营区各类传感器采集到的各类数据信息资源进行存储和管理，建立营区基础数据库，为管理决策提供信息支撑。2.5 本章小结本章小结 本章分析了物联网的发展，介绍了物联网军事应用的早期应用及现状，并在与民用物联网的对比中描述了物联网军事应用的鲜明特点，根据网络分层原理确定了物联网军事应用的体系架构，并结合智慧军营课题对营区物联网技术运用进行了简要介绍。万方数据第三章 智慧军营安防一体化平台总体设计 11 第三章 智慧军营安防一体化平台总体设计 根据需59、求不同，智慧军营安防建设中包含多个子系统，且在履行各自不同职能的同时也存在着一定的联系，独立运行分开管理往往导致管理混乱、相互冲突、效率低下，且难以保证各子系统间的数据更新同步。鉴于此，本论文通过物联网相关技术将营区中各个分离的安防设备、功能和信息等集成到相互关联、统一和协调的系统之中，旨在建立一个完整、可靠、经济、有效的安防一体化平台。3.1 总体总体结构结构 智慧军营安防一体化平台主要由网络部分、设备部分和软件系统三部分构成。营区内网营区内网单位领导客户端单位领导客户端基层官兵客户端基层官兵客户端管控中心客户端管控中心客户端应用服务器应用服务器数据库服务器营门管理营门管理门禁管理门禁管理周60、界防护周界防护视频监控视频监控智能卡发卡机智能卡发卡机智能卡读卡器智能卡读卡器身份证识读器身份证识读器车辆车辆RFIDRFID标签标签识别器识别器指纹密码识别器指纹密码识别器门禁卡识别器门禁卡识别器人脸识别器人脸识别器红外探测器红外探测器微波探测器微波探测器光纤报警装置光纤报警装置监控摄像头监控摄像头声光报警器声光报警器可接入可接入多个接点多个接点可接入可接入多个接点多个接点可接入可接入多个接点多个接点可接入可接入多个接点多个接点 图3.1 智慧军营安防一体化平台总体结构 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 12 3.1.2 网络部分网络部分（1）营区局域网。依托军事综合信息网，通过架设光纤61、双绞线、路由器、交换机等传输设备，将营区内各营房、库房、办公室、值班室等所有需接入计算机终端的房间进行互连互通，构成信息网络，为数据的传输做好硬件准备18。（2）营区设备网。根据用户需求，依照设计安排，在每个信息点处依据该点位所担负的职能安装相应智能设备、传感器等，采集、处理相应点位信息，并能够将所收集信息上传至营区数据中心统一存储、管理，构成营区智能设备网。其中，通过设备控制箱连接设备网实现设施设备数据采集和控制，与局域网连接实现数据网络传输；在传感器、变频器、电动阀等设备前端安装模数转换器，通过总线与设备控制箱连接，实现模拟与数字信息相互转换。3.1.3 设备部分设备部分（1）网络设备。62、网络设备是指设备控制箱等实现现场数据实时采集、实时上传、实时控制智能执行器设备的智能网络控制设备。（2）感知设备。感知设备是指获取现场信息的传感器、装备识别设备和环境监测设备等。（3）执行设备。执行设备是指完成现场设施设备开关启停功能的变频器、控制器、道闸、门禁等操控设备。3.1.4 软件软件系统系统 智能安防系统包括视频监控、门禁控制、周界防护、异常报警、人员管控、装备监控及数据存储与处理等内容。（1）视频监控。通过在营区内设置视频监控设备，实现对营区内重要场所和重要通道实时监控、视频图像动态存储、网络传输等功能。（2）门禁控制。在营区内重要目标区域和核心场所设置门禁系统，采用身份识别的方式63、，加强对特定区域的人员进出管理水平，同时可以远程控制门禁的开关状态。（3）周界防护。在营区周边设置各类探测器，监测可能出现的入侵、攀爬等异常情况，加强营区外围安全防范水平。（4）装备监控。对营区重要装备、物资及涉密数据载体，加装无源射频电子标签或者二维条码标签，实现出入仓库、出入营门管理。本系统主要针对日常应用频繁、控制管理困难的车辆装备进行了管控。（5）异常报警。营区内设置声光报警设备，实现与其他系统和传感器的联动控制，对于突发情况可进行迅速、有效的响应。（6）人员管控。系统通过营门管理设置请销假管理和访客管理，使请销假流程万方数据第三章 智慧军营安防一体化平台总体设计 13 程序化、电子化64、，实现出入营门有据可查，人员管控精细、量化。（7）数据存储与处理。对各类传感器采集数据进行集中存储与处理，通过历史查询模块进行查看、管理。3.2 网络网络结构结构 客户端/服务器（Client/Server，C/S）结构，是指将事务处理分开进行的网络系统。C/S 结构借助网络将系统资源和应用任务合理地分配到客户机和服务器两端，可以充分发挥计算机网络的优势，最大限度地利用两者的资源。客户端客户端数据库数据库服务器服务器1 1、数据请求数据请求2 2、数据返回数据返回 图3.2 C/S（Client/Server）模式 但随着互联网的飞速发展，移动办公和分布式办公越来越普及，C/S 模式的弊端也暴65、露无遗。任何一台客户端出问题，如病毒、硬件损坏、系统更新，都需要单独进行安装或维护，维护和升级成本非常高。于是，为了满足一体化客户端的需要，达到节约客户端更新、维护成本的目的，在 C/S 架构基础上提出了 B/S 架构19。浏览器浏览器WebWeb服务器服务器数据库数据库服务器服务器1 1、HTTPHTTP请求请求2 2、访问数据库访问数据库4 4、HTTPHTTP响应响应3 3、返回结果返回结果 图3.3 B/S（Browser/Server）模式 浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）结构，是基于特定通信协议（HTTP）的C/S 架构。这种结构下，软件应用的业务逻辑完全在应66、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通过 Web 服务器与数据库完成数据交互进行业务处理，简化了客户端载荷，降低了总体成本。根据设计目的及实际建设需要，本系统选择了浏览器/服务器（B/S）结构。万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 14 3.3 系统系统架构架构 从智慧军营安防一体化平台总体结构来看，软件系统主要围绕硬件设备采集的数据信息和用户端发送的指令信息的传递两条线进行架构。数据传输：通过 TCP/IP 协议等网络层技术将硬件设备采集的数据发送到数据库服务器（MySQL 数据库）中进行保存和管理。浏览器端用户通过 HTTP 协议与 Web服务器（To67、mcat 服务器）进行交互，Web 服务器响应页面请求，并通过 Hibernate 框架等方式向数据库服务器提出数据操作申请，将反馈结果动态生成页面返回给浏览器端用户。指令传送：用户通过浏览器页面发送指令信息到 Web 服务器中，Web 服务器接收指令信息并通过 TCP/IP 协议实现与硬件设备的通信与控制，并将硬件响应结果反馈给用户。浏览器浏览器WebWeb服务器服务器数据库服务器数据库服务器实时通信模块实时通信模块页面端展示页面端展示对数据库进行对数据库进行读取操作读取操作传递数据至传递数据至数据库服务器数据库服务器 图3.4 系统架构 软件系统主要由客户端、Web 服务器和数据库服务器组68、成，各组成部分在系统中发挥着不可替代的作用。（1）客户端：使用浏览器向 Web 服务器发送请求，接收服务器反馈信息并显示给用户。（2）Web 服务器：接收来自客户端（浏览器）的请求，判断请求并响应，适时与数据库服务器进行数据交互。（3）数据库服务器：对传感器采集的数据进行存储和管理，与 Web 服务器进行数据交互。3.4 数据数据管理管理 营区的管理、训练、运行保障、办公过程中，每天都有大量的信息产生，通常以数据、文档、图片、视频等形式存在，对于军事训练情况分析、一日生活制度及各项管理秩序落实及战备工作完成情况的检查督导、突发事件处理与分析及下步工作计划万方数据第三章 智慧军营安防一体化平台总69、体设计 15 制定等方面发挥着重要作用。在营区数字化建设进程中，通过使用数据库技术加快营区要素数字化进程，对营区内的属性数据（环保绿化、消防等）、管理数据（工程、人员、物资等）、图形数据（营区平面图、建筑结构图等）及文档数据等各类数据资源进行有效地管理、存储和利用，为营区数字化建设、科学研究及决策管理提供充分的数据支持。在本系统中，就是通过运用数据库技术将感知识别层采集的数据存储并向应用支撑层进行传输的。3.4.1 数据库系统数据库系统 数据库系统（Database System，DBS）是为适应数据处理的需要而产生的。它是指一个在计算机上可运行的、为应用系统提供数据并进行数据存储、维护和管理70、的系统，主要由数据、数据库管理系统（Database Management System，DBMS）、硬件（计算机和网络）和用户构成，其目标是存储数据信息并支持用户检索和更新所需要的数据信息20。数据库系统的出现，推动了计算机应用从科学计算发展到事务与非事务处理，促使计算机纵横各行各业、进入千家万户。目前，运用较为广泛的大型数据库系统有 SQL Server、Oracle 等，中小型数据库系统有Foxpro、Access、MySQL。根据设计目的和实际需要，系统采用了开源的MySQL数据库系统。3.4.2 数据库设计数据库设计 数据库设计(Database Design)是建立数据库及其应用系71、统的技术，是信息系统开发和建设中的关键性技术。具体而言，数据库设计的基本任务是根据用户的信息需求、处理需求和数据库的支持环境设计出相应数据模式21。数据库设计以数据结构与模型设计为主线，主要分为四个阶段：（1）需求分析阶段：调查与分析数据资料，在此基础上依据一定的规范要求编写数据需求分析说明书。（2）概念设计阶段：将用户需求抽象为信息结构及概念模型的过程，先通过数据抽象进行局部概念模式设计，再综合为全局模仿模式，最后提交审定。（3）逻辑设计阶段：将得到的基本 EE-R 图转换为与选用 DBMS 所支持的数据模型相符的逻辑结构。（4）物理设计阶段：为给定数据库的逻辑结构选取最适合应用环境的物理结72、构和存取方法。3.4.3 MySQL数据库的运用数据库的运用 MySQL 是关系型数据库系统，是世界上最流行的开放源码的数据库软件，尤其万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 16 是在 Web 应用方面是最好的应用软件之一。相对来说，MySQL 体积小、反应快且功能强大，能够胜任一般中小型甚至大型的应用程序。MySQL 在一定范围内表现出的高速、占用资源少、性能稳定等特点，加之它是少有的高性能且免费的数据库，使其成为 Internet 上的 Web 项目的首选数据库。Java 技术体系可以找出一整套的免费开源工具，对此 MySQL 也完全支持。综合以上特点及系统开发使用实际，本系统也选择MyS73、QL 来存储和管理各类数据信息。在本系统的开发过程中，使用了具有对象/关系映射的 Hibernate 框架与数据库进行通信，可以通过对象与数据库中表的对应关系配置文件，自动建立相应的数据库表。系统中建立的数据库表有以下几种。（1）t_user（用户信息表）：管理授权用户信息，如表 3.1 所示。表3.1 t_user 用户信息表 名称 数据类型 长度 允许空 功能描述 userId int 4 否 用户 Id 号 userName varchar 50 否 用户名 password varchar 50 否 密码 connTel varchar 50 是 联系电话 email varchar 74、50 是 邮件地址 createDate datetime 20 否 注册时间 （2）t_device（设备信息表）：管理设备信息，如表 3.2 所示。表3.2 t_device 设备信息表 名称 数据类型 长度 允许空 功能描述 devId int 4 否 设备编号 devType varchar 50 否 设备型号 devName varchar 50 否 设备名称 devIP varchar 50 否 设备 IP 编号 devPort varchar 50 否 设备端口编号 devText varchar 50 否 设备功能描述 Fun_Id int 4 否 设备所属功能 Id （3）t75、_dataInfo（数据采集表）：保存传感器采集的数据，如表 3.3 所示。万方数据第三章 智慧军营安防一体化平台总体设计 17 表3.3 t_dataInfo 数据采集表 名称 数据类型 长度 允许空 功能描述 dataId int 50 否 数据编号 dataV alue varchar 50 是 数据值 dataTime datetime 20 否 采集时间 senId int 8 否 数据所属传感器 （4）t_sensor（传感器信息表）：管理各类设备上对应的传感器，如表 3.4 所示。表3.4 t_sensor 传感器信息表 名称 数据类型 长度 允许空 功能描述 senId int76、 8 否 传感器主键 senName varchar 50 否 传感器名称 senType varchar 50 否 传感器类型 senPort varchar 50 否 传感器端口 senText varchar 50 否 传感器功能描述 devId int 11 否 传感器所属设备 Id （5）t_insider（人员信息表）：管理出入营门人员信息，如表 3.5 所示。表3.5 t_insider 人员信息表 名称 数据类型 长度 允许空 功能描述 insName varchar 50 否 姓名 insSection varchar 50 否 部职别 insId varchar 50 否 77、证件号码 insReason varchar 50 否 事由 insOuttime varchar 50 否 离开时间 insSettime varchar 50 否 到假时间 insRettime varchar 50 否 归队时间 insAppr varchar 50 否 审批 insRemark varchar 50 否 备注 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 18 3.5 本章小结本章小结 本章介绍了智慧军营安防一体化平台的总体结构，分析确定软件系统网络结构，并结合软件系统架构介绍了软件系统各组成部分的功能，最后选择确定 MySQL 数据库存储和管理营区内各类数据信息，并有代表性地78、列举了系统中建立的数据库表。万方数据第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计 19 第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计 本论文主要使用 Java EE Web 开发技术完成了系统前端展示、使用 SSH 框架技术完成了系统的框架架构、使用 Tomcat 服务器完成了系统服务器的架设，综合实现了智慧军营安防一体化平台应用服务器端的开发与设计。本章就 Java EE Web 开发技术、SSH 框架技术及 Web 服务器进行了详细阐述。4.1 Java EE Web开发技术开发技术 结合系统开发实际，本文简要对 HTML、Servlet、JSP、JavaScript、AJAX 及 A79、pplet等系统开发中用到的 Java EE Web 开发技术做以介绍。4.1.1 HTML 技术技术 超级文本标记语言（Hyper Text Markup Language，HTML）是编写网页的主要语言，是一种文本类、解释执行的标记语言22。HTML 对 Web 页面中显示内容的属性以标签的形式进行描述，客户机的浏览器对这些描述进行解释，并将相应的结果正确显示在显示器。通常一个 Web 页面就是一个 HTML 文档。编写 HTML 不需要特殊的工具，任何可以进行文本编辑的工具都可以用来编写 HTML 文档。HTML 文档通过使用、标记符来构架页面整体结构。4.1.2 JavaScript 80、技术技术 JavaScript是一种扩展到 HTML的脚本设计语言，可以创建丰富多彩的页面效果，从而增加网页的表现力，还有如表单数据校验等许多实用的页面扩展功能22。JavaScript 作为 HTML 文件的一部分由浏览器解释执行，可以直接打开 HTML 文件来编辑 JavaScript 语句，维护方便，并且可以立即看到改变后的效果。JavaScript 是一种基于对象的脚本语言，可以开发 Internet 客户端的应用程序。所谓的脚本是一种能够完成某些特殊功能的“小程序”，是一种解释式语言，不必事先编译，在程序运行中被逐行地解释并执行。JavaScript 脚本代码符号是，在这两个符号中间81、为 JavaScript 的脚本语句，通常嵌入在 HTML 中来实现自身功能，主要用于创建相关对象、函数或者是执行某一个功能。JavaScript 程序可以放在 HTML 网页的主体标签对与、头部标签对与和外部“.js”文件中。JavaScript 面向程序设计，将程序设计为一些可以完成不同功能的独立部分（即万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 20 对象）的组合体，相同类型的对象作为一个类（class）被组合在一起。4.1.3 AJAX 技术技术 AJAX 即“Asynchronous JavaScript And XML”（异步 JavaScript 和 XML），是指一种创建交互式网页应82、用的网页开发技术22。通过在后台与服务器进行少量数据交换，AJAX 可以使网页实现异步更新，即在不重新加载整个网页的情况下，对网页的某部分进行更新。AJAX 的核心是 JavaScript 对象 XMLHttpRequest，支持异步请求，使用户通过JavaScript 向服务器提出请求并处理响应，而不阻塞用户23。图4.1 AJAX 运行原理 4.1.4 Applet 技术技术 Applet是一种特殊的Java程序，它通常通过支持Java的网页浏览器下载后执行。Applet 程序离不开使用它的 HTML 文件，它的运行由浏览器控制，而不是 Applet 中的代码控制，利用 Applet 可以83、引入声音、显示图像、播放视频等使网页更加生动24。当浏览器载入包含由 Applet 的 Web 页面时，它将生成一个 Applet 类的对象，然后利用 Applet 类对象的四个 public 的 void 方法控制 Applet 的执行。（1）init()方法 启动 Applet，浏览器总是调用 Applet 类的默认构造器生成对象，然后调用 init()方法进行初始化。一般在这个方法中生成 Applet 运行所需的对象并初始化 Applet 类的所有数据成员。（2）start()方法 当 Applet 第一次启动时，start()方法将紧跟 init()方法后被浏览器调用。如果用户离开当前84、的页面后，在重新返回到该页面时，start()方法也会调用。start()方法一般用来启动 applet 需要的任何附加线程。万方数据第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计 21（3）stop()方法 在用户离开包含有 Applet 页面时，浏览器调用此方法。stop()方法被调用后，将立即停止所有在 start()方法中启动的操作。（4）destory()方法 在终止 Applet 运行时，调用 destory()方法，以便释放 Applet 占用的，由本地操作系统管理的任何系统资源。此方法执行之前，总是先调用 stop()方法后再执行。4.1.5 Servlet技术技术 Servl85、et（Server Applet），是用 Java 编写的服务器端程序，运行在 Web 服务器上，在来自 Web 浏览器或其他 HTTP 客户机的请求与 HTTP 服务器上的数据库或应用程序之间起一个中间层的作用25。Servlet 主要用于读取客户机发送的显式数据或隐式HTTP 请求数据，与数据库交流并调用传统的应用程序或直接得出响应，发送显式数据（即文档）或隐式 HTTP 响应数据到客户机。Java Servlet 比传统的 CGI（Common Gateway Interface，公共网关接口）和许多可供选择 CGI 一类的技术更有效、更方便、更安全且更便宜26。其优点主要有：（1）有一86、个标准的 API（Servlet API），保证了程序开发的一致性。（2）可扩展性强，可以通过继承机制安全方便地增加功能。（3）可移植性好，能够做到“一次编译，到处运行”。（4）效率高，多次调用同一个 Servlet 时，只需加载一次即可。（5）方法灵活，可以单独或结合运行，也可混合或逐个调用。4.1.6 JSP 技术技术 JSP（Java Server Pages）与 Servlet 一样，是在服务器端执行的，是一个简化的Servlet 设计，它是在传统的网页 HTML 文件中插入 Java 程序段和 JSP 标记（tag），从而形成 JSP 文件，后缀名为（*.jsp）27。它以形式实现了87、 HTML 语法中的 Java 扩展。Web 服务器收到访问 JSP 网页文件的请求时，首先将与 HTML 混合的代码转换为 Servlet 服务器端运行的 Java 程序，将其中的 HTML 代码以静态字符的形式同 Java 脚本执行的结果一同输出给客户端。这些输出的 HTML 代码会被客户端浏览器执行生成用户界面28。构建动态网页的技术有多种，目前最常用的除了 JSP 以外，还包括 ASP 和 PHP技术。相对于其他技术而言，JSP 具有以下优点：（1）低成本。JSP 使用开源的 Java 语言作为核心开发工具，在 JSP 项目开发过程中，从 IDE 到数据库，几乎可以找到一整套免费的工具88、及现成的组件供程序员使用29。万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 22（2）适用平台广泛。JSP 继承了 Java 的跨平台性，可以实现一次编译、多次执行30。（3）组件可重用。绝大多数 JSP 页面的核心处理逻辑均依赖于可重用的、跨平台的组件 JavaBean或者 Enterprise JavaBean 组件31。JSPJSP页面页面创建并使用创建并使用ServletServlet（.JavaJava）ClassClass文件文件（.classclass）JVMJVM是是否否1 1.客户端向服务器客户端向服务器发送发送JSPJSP页面请求页面请求2 2.经过经过JSPJSP引引擎擎、Jav89、aJava编译编译器器、JavaJava虚拟虚拟机对机对JSPJSP文件的文件的处理处理，将结果将结果返回给客户端返回给客户端JSPJSP是否有语法是否有语法错误错误?否否是是报告报告错误错误信息信息报告错误报告错误信息信息服务器端服务器端客户端客户端JSPJSP引擎引擎Java Java 编译器编译器 图4.2 JSP 技术的运行原理 JSP 是基于 Servlet 和 JavaBean以及整个 J2EE 体系的 Web 开发技术。利用 JSP技术开发 Web 应用时，只在首次执行编译成 Servlet 时需要花费相对较多的时间。编译成 Servlet 后，可直接使用 Servlet 和 J90、avaBean在容器中运行，极大地提高了程序执行的速度和效率。万方数据第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计 23 4.2 SSH 框架技术框架技术 目前，Java EE 应用十分流行，从个人网站到银行、证券系统等企业信息化平台，甚至一些小公司都在使用其应用程序。Java EE 提供了中间层集成框架，用来满足可用、可靠及可扩展的应用需求，提高了异构环境的协同工作能力。但作为 Java EE 的核心容器 EJB 开发和部署成本高，且学习难度较大，于是，出现了非 EJB 架构的轻量级容器。轻量级容器改变了容器强制业务对象采用特定的接口，最低程度地降低了侵入性，实现了效果极佳的架构重用32。91、开发中有三大轻量级框架：Struts、Spring、Hibernate，简称 SSH。SSH 将三大框架整合在一起，使程序员在同一个项目中可以同时使用这三大框架33。4.2.1 Struts 框架技术框架技术 Struts 由模型（Model）、视图（View）与控制器（Controller）三部分组成，其核心思想是三个部分既各自独立又相互合作。通过使用 MVC 架构减小了各个模块间的耦合程度，增加了应用的可扩展能力。MVC 的每个组件只关心组件内的逻辑，一般不与其他组件的逻辑混合。ActionServlet 是 Struts 框架中的核心组件，通过接收发送自整个应用的客户端请求，并根据 St92、ruts-config.xml 的配置信息决定调用哪个 Action来处理请求的业务逻辑，然后将处理后的最终结果通过 JSP 显示给用户34。Struts 是MVC 模式的典型实现，对于模型、视图和控制器都提供了相对应的实现组件。Model 部分：“数据模型”主要由底层逻辑组件充当，用于封装与业务逻辑相关的数据或者对数据处理的方法等。该模型可以直接访问数据库，且与视图和控制器是既相互独立，而又相互协调合作关系。Model 部分可能由几个 EJB 组件组成，也可能是一个Web Service服务。总而言之，Model用来封装全部应用的业务逻辑，但 Model部分不是由 Struts 提供的，并且93、 Struts 不为 Model 组件提供任何服务。View 部分：Struts 的 View 部分是为了有目的地显示数据，是由 JSP 技术实现的。通过使用 Struts 框架提供的大量标签库，有效降低了脚本的使用率，也实现了控制器的输出显示结果。Controller 部分：控制器顾名思义用来控制应用程序的流程，它由核心控制器和业务逻辑控制器组成。其中核心控制器即 ActionServlet 类，是 Struts 框架中的核心组件。业务逻辑控制器是用户自己实现的 Action实例。在 Web 应用启动时就会加载并初始化 ActionServlet，ActionServlet 读取Struts94、-config.xml 中的配置信息，并把它们存放到各种配置对象中。当 ActionServlet 接收到一个客户请求时，将执行如下流程，如图 4.3 所示。（1）检索与用户请求匹配的 ActionMapping 实例，如不存在，则返回用户路径万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 24 无效的信息。（2）创建 ActionForm对象，存储用户提交的表单数据;（3）根据配置信息，调用 ActionForm的 validate()方法验证表单;（4）ActionForm 的 validate()方法返回 null 或返回一个不包含 ActionMessage 的ActuibErrors 对象，表95、示表单验证成功;（5）根据 ActionMapping 所包含的映射信息，ActionServlet 将请求转发某一个Action，如果相应的 Action 实例不存在，就先创建这个实例，然后调用 Action 的execute()方法;（6）Action的 execute()方法返回一个 ActionForward 对象，ActionServlet 在把客户请求转发给 ActionForward 对象指向的 JSP 组件;（7）ActionForward 对象指向 JSP 组件生成动态网页，返回给用户。图4.3 Struts 架构 4.2.2 Spring 框架技术框架技术 Spring是一96、个开源的构架，它具有控制反转（Inversion of Control，IoC）和面向切面（Aspect Oriented Programming，AOP）的特性，它的主要目的是简化企业级应用开发35。Spring到底是轻量级框架还是重量级框架取决于它使用了多少服务，使用的服务越多，容器要为普通 Java 对象的作业就越多，这就必然会影响应用的服务时间和运行性能。如果应用使用的服务很少，例如，只使用 Spring 核心服务，那么就可以认为此应用属于轻量级。但是如果使用了 Spring 提供的大部分服务，那么就可以认为此应用就属于重量级应用。目前 EJB 窗口因为其默认为应用提供了 EJB 规范97、中的的所有的功能，所以就属于重量级。使用 Spring框架具有如下几点好处。（1）降低组件间的耦合程度，实现软件各层间的相互协同与操作35。开发人员万方数据第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计 25 能够使用容器提供许多服务，比如异常管理服务、消息服务等。当使用窗口管理事务时，用户不需要自己手工控制事务，一切都交给容器管理。窗口能够提供单例模式对事务进行支持，开发人员无须自己进行代码编写。（2）窗口提供 AOP 技术，因此容易实现运行监控、权限拦截等功能。（3）窗口使用许多辅助类，使用这些类能够缩短应用程序的开发时间，如 Jdbe Template，HiberbateTemplate98、。Spring 对于主流的应用框架提供了集成支持，如集成Hibernate JPA Struts 等，这样更有利于应用的开发。组成 Spring 框架的每个模块既可以单独存在，又可以与其他一个或多个模块合作存在。如图 4.4 所示为 Spring架构。其中，Spring Core，是 Spring的核心容器，包含 Spring 的核心功能；Spring 全文，提供上下文信息；Spring AOP，针对传统 OOP编程技术在跨越多个模块进行编程时显得能力不足提出来的面向方面的编程功能；Spring DAO，主要是为了实现尽量减少不必要异常捕获的目的而设计的；Spring ORM，提供了 ORM 99、的对象关系工具；Spring Web 模块，为基于 Web 的应用程序提供了上下文；Spring MVC 框架，Spring的一些思想让它实现的 MVC 高度可配置。图4.4 Spring 架构 Spring框架功能可以应用在任何 Java EE 服务器中，大部分功能也适用于不受管理的环境，可以广泛应用到物联网相关应用的 Web 模块中。4.2.3 Hibernate 框架技术框架技术 JDBC 是 Java 操作数据库最常用的数据库接口，它使开发人员不必理会数据库内部的复杂性，让开发人员可以将主要精力放到业务逻辑上面来。然而 JDBC 只提供了供程序员和数据库交互的简单方式，比如执行 SQL100、 语句、打开数据库等。执行一次数据库操作，要求开发人员编写大量的代码。为了减少程序员的工作量，出现了大量的 Java 数据库的框架，这些框架重新对 JDBC 进行了高层次的封装。ORM 是具有完成面向对象程序设计语言与关系型数据库的映射的框架的总称。万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 26 ORM 具有很多好处：面向对象建模与操作、多态及继承、舍弃不容易理解的过程、简单易用和容易理解等。而 Hibernate 就是其中的佼佼者，成为最为流行的 ORM 框架，是一个对象/关系映射框架。在编程作业中，通常有 90%的时间用来编写相关数据库操作。对于以数据为中心的 Java EE 程序而言，往往在101、数据库中使用存储过程来实现商业逻辑，Hibernate 可能不是最好的解决方案，但是对于那些设计采用面向对象的业务建模和商业逻辑，Hibernate 是非常有用的，开发人员只需要关注商业逻辑。Hibernate 能够消除各种数据库厂商的 SQL 代码（使用特定的 HQL 代替），并且把结果集用表格形式转换为对象形式。Hibernate 框架中，数据对象不通过 SQL 语句与数据库进行相连，而是通过对象与表的对应关系配置文件*.hbm.xml，系统启动后在数据库中自动生成相应数据表36。图4.5 Hibernate 架构 4.2.4 SSH整合整合 整个 SSH 可以用一个式子表示：Struts102、（表示层）+Spring（业务层）+Hibernate（持久层）。其中，Struts 是一个表示层框架，主要作用是界面展示，接受与分发请求，利用 JSP 的动态特性与 JavaBean 完美结合；Spring 是一个业务层框架，能很好地完成各种业务逻辑，通过配置文件对 Struts 和 Hibernate 提供了友好支持；Hibernate 是一个持久层框架，也就是与关系型数据库的连接操作。由于 Spring 提供了 Struts 和Hibernate 相当好的支持，所以可以将 Struts 和 Hibernate 注入 Spring中，利用 Spring来管理 Struts 和 Hibern103、ate，实现 SSH 的整合37。本系统中充分使用了面向接口和对象的编程思想，构建 POJO（Plain Ordinary Java Object，普通 Java 对象）的领域模型 Domain，尔后编写接口 Dao，即使用 Hibernate万方数据第四章 智慧军营安防一体化平台应用服务器端设计 27 完成对数据库的访问。系统整体业务流程为：首先通过 JSP 页面来完成与用户的交互，通过 Struts 接收、处理和存储用户发送的请求并找到相应的业务控制 Action，然后调用业务逻辑层（即 Spring）与模型层的 Dao 层进行通信，最后通过 Hibernate 来实现与数据库的通信流程。104、然后按原路逆向将处理信息反馈给用户。如图 4.6 所示为系统逻辑构架。通过通过JSPJSP界面界面提供操作页面提供操作页面，利用利用FormForm表单表单传送数据传送数据。用于处理页面用于处理页面请求请求，并与逻并与逻辑层时行交互辑层时行交互，控制界面的响应控制界面的响应。实现核心业务逻辑实现核心业务逻辑，并且调用并且调用DaoDao进行数进行数据操作据操作，连接控制连接控制层与数据持久层层与数据持久层。实现数据的持久实现数据的持久化化，提供对数据提供对数据库表示的增删查库表示的增删查改操作改操作。领域对象领域对象Service接口接口Service实现类实现类Action类类JSP界面界面105、Dao接口接口Hibernate实现实现Dao类类表示层表示层层控制层控制业务逻辑层业务逻辑层数据持久层数据持久层实现实现实现实现StrutsStruts框架框架SpringSpring框架框架HibernateHibernate框架框架 图4.6 系统逻辑架构 4.3 Java Web服务器服务器 Web 服务器是可以向发出请求的浏览器提供文档的程序，是在网络中为实现信息发布、资料查询、数据处理等诸多应用而搭建的服务器。它采用的是浏览器/服务器结构（即 B/S 结构），Web 浏览器使用 HTTP 协议向服务器发送请求，服务器响应请求并向浏览器发送反馈信息。.目前支持 Web 开发的服务器非106、常多，如 Tomcat、WebLogic、JBoss 等。Tomcat 服务器能够很好地在 Java 上运行 JSP 和 Servlet 并支持 Web 应用部署，本系统使用了Tomcat 服务器来执行所需要的服务。Tomcat属于Servlet容器，既可被用作独立运行的Servlet引擎（便于开发和调试），又可作为一个需要增加功能的 Web 服务器插件。Tomcat 服务器响应客户端请求并作出响应的完整过程如下：首先，Web 服务器接收到客户端发出的 HTTP 请求后，转发给 Servlet 容器，同时把控制返回 Servlet 容器；然后，Servlet 容器把响应对象 ServletRe107、sponse 中的处理万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 28 结果转发给Web服务器，通过Web服务器以HTTP响应的方式把结果发送到客户端，同时把控制返回 Web 服务器38。4.4 本章小结本章小结 本章详细介绍了智慧军营安防一体化平台应用服务器端的技术运用和框架设计。系统综合运用了HTML、JavaScipt、Servlet、JSP等Web开发技术，整合Struts、Hibernate、Spring三大框架完成了整个系统的架构，并利用 Tomcat服务器为系统提供稳定的Web开发和应用服务平台。万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 29 第五章 智慧军营安防一体化平台108、功能设计与实现 智慧军营安防一体化平台是在结合使用传统安全防范系统的基础上，采用物联网等信息技术，设计的一套针对营区内人员、车辆、重要目标、周界等安防主体实施一体化管控的软件平台。5.1 安防功能安防功能设计设计 智慧军营安防一体化平台主要由：营门管理、门禁管理、实时监控、周界防护、历史查询、系统设置等模块组成，其中营门管理、门禁管理、实时监控、周界防护是系统中的安防应用功能，也是系统设计的重点。图5.1 系统模块组成 5.1.2 营门管理营门管理 军队因其担负任务的特殊性，对出入营区的人、装、物必须严格把关，做到出入受控、有据可查。随着军队信息化建设的不断深入，传统的管理方法已难以适应日常管109、理现状。传统人员管理方式和车辆派遣管理方式，主要采取“逐级申请、领导批条、凭条出入、落实登记”的流程，依靠传统的纸质文书传递信息，效率低下，存在监管不力、管理混乱等问题，且通行记录难统计，难以实现规范化管理。鉴于此，营门管理模块主要采取 RFID 智能卡识别方式，连接证件识读仪、RFID读写器等硬件设备39，通过智能卡识别出入人员、车辆，登记出入信息，规范营门管理。该模块主要由请销假管理、访客管理及车辆出入管理三个部分组成。（1）请销假管理 安防 一体化 营门管理 门禁管理 实时监控 周界防护 历史查询 系统设置 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 30 请销假管理主要针对本单位所属人员实施110、管理。根据规定，人员外出必须逐级做好请销假，按时归队。请假 1 日以内的（不得远离驻地），一般为节假日或休息日，士兵由本级首长批准，军官由直接首长批准；请假 1 日以上的，探亲假（休假）和事假（不超过 10 天），一般需经上一级领导同意并由单位主管领导批准。图5.2 请销假流程 临时假（1 日以内），士兵（军官）需填写请假条，到连长（本级首长）处进行审批，审批通过后，由值班员将外出信息录入系统，同时发放具有外出权限的智能卡。探亲假或事假，士兵（军官）需填写请假条，经连长（本级首长）审批，尔后由值班员将外出信息录入系统，待主管领导网上审批通过后，方由主管业务部门发放具有外出权限的智能卡，如图 5111、.2 所示。若士兵（军官）按时归队，刷卡进入，系统自动记录归队时间，并注销卡片；若超假或逾假不归，则智能卡权限失效，系统将超假人员信息及情况报有关管理部门，经核实后按规定采取相应措施进行处理。（2）访客管理 访客管理主要通过人脸拍照、电子登记、证件识别实现对来访人员的管理。门卫万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 31 值班人员将来访人员信息录入系统后，经受访单位或个人确认，报主管安全部门审核通过后，利用 RFID 发卡机发放临时授权卡，并暂时保管其身份证件。来访人员通过刷卡进入营区，访问结束后，刷卡外出，并交换其身份证件。（3）车辆出入管理 车辆管理是近年来部队安全防范管理的112、重点，外出执行任务车辆必须由专职驾驶员驾驶，且派出带车干部负责监督，严格遵守安全驾驶规定，确保车辆在执行任务期间不发生任何安全问题。车辆出入管理主要采用非接触式 RFID 卡作为车辆出入营门的“身份证”，通过在营门车辆出入口安装智能设备对出入车辆进行自动识别，系统将接收信息实施综合处理40。图5.3 车辆审批流程 系统严格按照部队车辆使用相关规定落实派遣审批流程。用车单位根据需要填写用车申请单，包括带车人员、车辆型号、驾驶员、用途、距离、时间等相关信息，经本级领导审批后录入系统，待主管领导审批后，由车辆管理业务部门发放车辆外出智能识别卡。营区内部车辆粘贴 RFID 标签，当车辆来到入口时，通道113、处的感应线圈能够检测到车辆到来，管理计算机将启动 RFID 读写器获取车辆 RFID 标签内的信息资料，通过读写器验证 RFID 标签是否有效，判断该车辆是否有出入权限41。若 RFID 标签有万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 32 效则道闸开启，管理系统将自动记录车辆有关信息，同时保存到数据库服务器。车辆离开后，道闸自动关闭。若为外来车辆，到达入口时，RFID 读写器无法检测到有效信息，道闸保持关闭状态，系统将立即发出警报信号通知门卫值班人员。值班人员报请上级批准后，对人员和车辆进行登记和检查，发放临时授权卡（离开时收回）并放行。营门管理模块主要针对出入营门的内部人员、外来访客、车辆进行114、登记管理，同时，模块工作中可与门禁管理模块、视频监控模块及周界防护模块联动，补充单一模块运行中的不足。5.1.3 门禁管理门禁管理 门禁管理主要利用物联网技术连接控制安装在部队营区重点监管目标的通道口的读卡器、电子门锁等控制设备对出入人员进行管控，根据人员所属权限采取相应识别手段，实施开门、拒绝开门、报警、保存进出记录等操作42。所有需进出门禁管理区域的人员必须经有关管理部门审核后授予对应门禁出入权限方可正常出入。根据门禁设备类型，出入门禁管理区域有智能卡、密码、指纹、人脸识别、虹膜、掌纹等识别手段，也可多种识别手段结合使用。人员欲通过受控门，需通过外部识别系统录入个人信息，系统判断信息是否有115、出入权限，有效则驱动门禁系统开门放行，无效则拒绝请求，甚至多次输入无效时启动报警。控制器、系统将存储所有操作记录，以备查询。另外，在系统设置模块中，可对各受控门控制器进行各项功能参数设置，同时，还可通过系统联动视频监控，实时监测出入人员动态。5.1.4 视频监控视频监控 视频监控模块是本系统最核心的模块，它基于现有的军事通信网络，将营区的视频监控、视频会议、高清电视等视频系统进行整合，对营区周界、重点部位、重点目标等区域进行全时段、全方位监控，并通过网络将目标场所的视频图像情况实时传送到服务器，并全部或部分地记录下来以供日后查询。该模块综合运用了数字视频、图像传感器、图像数据压缩等多种技术，在116、实现对监控视频的传输、处理和存储等功能的同时，还可实现与周界防护、门禁控制等模块的实时联动。5.1.5 周界防护周界防护 周界防护模块主要通过在营区周边布设带有探测功能的设备，全时对监控防范区域内的人体入侵、移动、攀爬等异常情况进行探测，并根据情况通知服务器启动声光万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 33 报警及系统联动设备，从而有效威慑和阻止入侵行为的发生。周界防护采用先进的整合分析算法，智能检测攀爬等入侵行动并报警，误报率低、适应性强；采用多防区布控方式，可结合电子地图实现报警精确定位；与视频系统进行联动，异常报警时视频自动切换至报警区域，进行人工复核，及时采取处置措施。117、5.2 系统软件测试系统软件测试 本系统是在 MyEclipse10.0 软件开发平台上以 Java 语言为编程语言，以 JDK7.0为虚拟机运行环境，以 Tomcat7.0 为 Web 服务器，以 MySQL5.0 为数据库服务器进行的开发。目前，系统已基本实现安防一体化相关功能，可以在 window xp、window 7操作系统上正常运行。系统主要通过 TCP/IP 协议完成与感知识别层硬件设备的通信从而实现了采集数据的传输，通过数据库技术（MySQL 数据库）实现了采集数据的存储和管理，利用 Java Web 技术（Tomcat 服务器）实现了与用户的数据交互及具体的应用。本系统的测试118、流程如下：首先，启动 Tomcat 服务器，测试服务器配置及运行环境是否正常。其次，通过 ping 命令来测试网络是否畅通。然后，通过浏览器登录系统，并逐一测试营门管理、门禁管理、视频监控、周界防护、历史查询、系统设置六个模块来查看运行状况。5.2.1 系统系统界面界面 用户通过系统浏览器输入网址，进入系统登录界面即 login.jsp 页面。在登录界面中，为用户提供了用户名、密码及验证码输入框，正确输入并经系统验证成功后，点击登录按钮方可进入系统主界面，如图 5.4 所示。图5.4 登录界面 在主界面中，通过点击功能图标，系统可快速跳转至操作界面，并显示所点击功万方数据西安电子科技大学硕士学119、位论文 34 能相关内容，如图 5.5 所示。图5.5 主界面 操作界面的左侧部分是系统菜单栏，操作菜单栏可查看各模块所属功能，点击功能图标进入到相应操作页面中。另外，操作界面上方分别显示了当前用户名、当前时间，设置了关于、帮助、注销等按钮，如图 5.6 所示。图5.6 操作界面 5.2.2 营门管理模块营门管理模块 此模块主要是用来对出入营门的人员、车辆进行登记管理，区分人员请销假管理、访客管理、车辆出入管理三个子模块。其中请销假管理功能主要采取逐级审批的流程对军官、士兵等内部人员外出实施有效管控；访客管理功能主要针对来访人员及受访人员相关信息进行详细记录，以备后期查询；车辆出入管理功能主要120、规范车辆派遣申请、审批，记录车辆出入相关信息。以请销假管理为例，如图 5.7 所示。万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 35 图5.7 请销假管理页面 同时，系统设置了添加、删除、修改功能，用户可以手动对出入人员、车辆进行添加、修改、删除管理。如图 5.8 所示为请销假管理人员信息录入页面。图5.8 请销假管理人员信息录入页面 5.2.3 门禁管理门禁管理模块模块 此模块主要针对营区内重要监管目标的通道口进行自动化管控，如图 5.9 所示。图5.9 门禁管理页面 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 36 数据库中预设人员权限，将采集到的人员信息与数据库中预设人员信息匹配来实121、施门禁控制，同时保存进出记录。系统同时设置了添加、修改、删除功能，便于系统管理员日常维护管理。5.2.4 实时监控实时监控模块模块 根据传感器功能不同，将此模块分为数据采集和视频监控两部分。通过列表方式显示采集到的数据信息，如图 5.10 所示；图5.10 数据采集页面 通过视频方式显示采集到的视频图像信息，如图 5.11 所示。图5.11 视频监控页面 5.2.5 周界防护模块周界防护模块 周界防护模块主要结合电子地图将营区周边布设的探测设备采集的信息实时显示，全时监控防范区域是否有入侵者，一旦探测到异常入侵情况能够及时进行报警和精确定位，经人工复核确认情况后，采取相应处置措施，如图 5.1122、2 所示。万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 37 图5.12 周界防护页面 5.2.6 历史查询历史查询模块模块 此模块与实时监控相对应，主要完成对传感器的历史数据的显示，分为数据查询和视频查询两部分。用户可以分别通过列表和视频两种方式查询过去某一天采集的各类信息，如图 5.13、图 5.14 所示。图5.13 数据查询页面 图5.14 视频查询页面 万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 38 5.2.7 系统系统设置设置模块模块（1）设备调度 系统工作过程中，各功能模块实现其功能所关联使用的硬件设备是不同的，需要在系统中根据端口设置对应关系，以备设备连接使用。设备调度功能123、设有各功能模块所对应设备信息的增加、删除、修改操作，如图 5.15 所示。图5.15 设备调度页面 当选中某个设备点击修改按钮就会进入到设备修改页面，在此页面可对设备代码、设备类型、设备名称、设备 IP 地址、设备连接端口及设备所对应功能模块等信息进行修改，操作完成后，点击修改按钮即可保存设备修改信息，返回设备列表。（2）传感器调度 硬件设备运行并实现其功能，需要多个甚至多种传感器同时运行。系统提供了各功能模块所对应的各类传感器的信息，同时也提供了传感器信息添加、删除、修改功能，如图 5.16 所示。其中，当前系统测试所用硬件设备外接接口多达 37 个，在添加传感器过程中可根据需要选择不重复的124、输入端口。图5.16 传感器调度页面 万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 39（3）用户管理 智慧军营安防一体化平台采用 B/S 网络结构，且系统集成了营门出入人员、车辆管理、重要目标门禁管理、重点区域视频监控、营区周界防护报警等多项传统安防功能于一体，功能强大，但管理权限设置不当，也会导致系统内部冲突，甚至崩溃。为便于日常管理，确保各点位各司其职、各功能有条不紊运行，系统根据用户实际职能对应设置了用户操作权限，如图 5.17 所示。其中营门哨兵只有“营门管理”模块的操作权限；军务参谋主管营区安防，可对系统所有功能进行操作；而自动化站可作为超级管理员，对系统设置等功能进行维护125、操作。图5.17 用户管理页面 系统还设置了用户的添加、修改、删除功能，如图 5.18 所示为添加用户页面。图5.18 添加用户页面 5.3 关键功能实现关键功能实现 5.3.1 系统登录系统登录验证验证功能实现功能实现 为确保系统安全性，在系统开发过程中设置了用户名、密码及验证码识别功能，万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 40 将登录识别代码写入了 login.jsp 文件中，在登录页面加入了用户验证表单；用户输入用户名、密码及验证码后，系统利用 AJAX 技术先一步与服务器进行部分数据交换，提前判断用户输入信息的合法性，确定合法后，用户方可提交表单；服务器将用户提交的表单信息与数据库中126、信息比对验证成功，自动跳转至操作界面，用户登录成功。同时，为防止非系统用户通过链接系统内部页面资源地址获取相关信息甚至非法登陆，系统默认将所有内部资源地址定向到 login.jsp 页面，用户成功登录后自动转至各自对应地址。登录成功后，系统将用户的登录信息写入 Session，确保用户未退出或离开之前一直有效。在当前用户进行的每一次操作中，服务器通过使用 BaseAction 实现与Session 中的保存信息进行比对验证，实现多个 JSP 程序操作同一个 JavaBean，减少用户操作中数据库的使用，为数据库减轻了负担，也降低了代码的重写。其具体实现代码如下：public class Bas127、eAction extends DispatchAction Override public ActionForward execute(ActionMapping mapping,ActionForm form,HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)throws Exception if(request.getSession().getAttribute(user)=null)return mapping.findForward(index);return super.execute(mapping,form,requ128、est,response);5.3.2 系统前端框架系统前端框架实现实现 系统前端框架设计的核心是操作界面左侧菜单栏功能的实现。菜单栏控制和显示了系统运行的所有模块和功能，方便用户在各功能操作界面间灵活切换。其具体实现方法如下：首先，将系统的一个功能模块以及每个模块下的子功能定义到一个数组中，所有的样式都是针对这个数组进行的解析。OutBarFolder1=new Array(营门管理,img/user.png,请销假管理,insider.do,parent.parent.main,img/user.png,访客管理,visitor.do,parent.parent.main,img/user129、.png,车辆出入管理万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 41,visitor.do,parent.parent.main);OutBarFolder2=new Array(门禁管理,img/user.png,出入记录,insider.do,parent.parent.main,img/user.png,授权人员,insider.do,parent.parent.main);OutBarFolder3=new Array(实时监控,img/list.png,数据采集,RealTimeDataInfo.do,parent.parent.main,img/video.png,视频130、监控,RealTimeVideo.do,parent.parent.main);OutBarFolder4=new Array(历史查询,img/list.png,数据查询,dataInfoHisList.do,parent.parent.main,img/video.png,视频查询,map.do,parent.parent.main);OutBarFolder5=new Array(周界防护,img/map.png,周界防护,map.do,parent.parent.main);OutBarFolder6=new Array(系统设置,img/user.png,用户管理,user.do,p131、arent.parent.main,img/repair.png,设备调度,device.do,parent.parent.main,img/sensor.png,传感器调度,sensor.do,parent.parent.main);其次，生成每个模块下的功能菜单。下面代码中是对最初定义的数组的一部分解析，每一个循环将一个模块的菜单放到动态生成的 div中，值得注意的是，解析从数组的第二个元素开始。在数组的定义中，第一个元素是系统功能的模块。这里的 4的意思是，每一个菜单区域由 4 部分组成：图片（images/user.png）、图片下的文字（请销假管理）、图片链接（insider.do）132、打开链接的 url 窗口（parent.parent.main）。var items=0;var folderWidth=(OB_Width-OB_BorderWidth*2);while(Folderitems+1)items+=4;items/=4;每一个大的功能块 div区域，都包括：图片（images/user.png）、图片下的文字（请销假管理）、图片链接（insider.do）、打开链接的 url 窗口（parent.parent.main）document.write();解析的时候，从 1 开始，而不是从 0，也就是说从图片开始的，而不是每个功能万方数据西安电子科技大学硕士学133、位论文 42 模块的说明（图片上面的文字）。for(var i=1;iitems*4;i+=4)定义图片区及点击后转向的链接和打开链接的区域。document.write();document.write();document.write();document.write();document.write(Folderi+1);document.write();5.3.3 系统实时系统实时视频视频监控功能实现监控功能实现 系统中，实时视频监控功能主要是将感知识别层视频监控设备所采集的数据以视频播放的形式同步显示在用户操作页面，以便用户实时监测和控制重点目标、重要区域。系统开发中，视频监控功能主134、要采用 Java Applet 技术实现。Java Applet 是用 Java编写的、含有可视化内容的、并被嵌入 Web 页中用来产生特殊页面效果的小程序。当支持 Java 的浏览器加载到含有applet和/applet这样一对标记的网页的HTML 文代码时，就将相应的小程序代码下载到本地计算机上并在本地执行该 Applet小程序。Applet 小程序的执行速度不受网络带宽或者 Modem 存取速度的限制，这在视频监控开发中是非常有利的，更加便于视频监控的实时显示。万方数据第五章 智慧军营安防一体化平台功能设计与实现 43 5.3.4 系统周界防护功能实现系统周界防护功能实现 系统中，周界防135、护功能主要是将营区周边布设的探测设备的相对位置集中显示在营区电子地图上，并通过电子地图直接调用设备相关信息，实现全时全域探测控制。周界防护功能重点是实现在电子地图上标记设备相对位置。在系统开发过程中，为便于设备用户操作，设置了设备标记的增删改查功能。其具体实现代码如下：function showmenuie5()t=event.clientY;l=event.clientX;var rightedge=document.body.clientWidth-event.clientX;var bottomedge=document.body.clientHeight-event.clientY;i136、f(rightedge ie5menu.offsetWidth)ie5menu.style.left=document.body.scrollLeft+event.clientX-ie5menu.offsetWidth;else ie5menu.style.left=document.body.scrollLeft+event.clientX;if(bottomedge ie5menu.offsetHeight)ie5menu.style.top=document.body.scrollTop+event.clientY-ie5menu.offsetHeight;else ie5menu.st137、yle.top=document.body.scrollTop+event.clientY;ie5menu.style.visibility=visible;return false;使用 showmenuie5()函数记录当前点击坐标，使用 addDevPlace()函数在当前点击位置添加设备。function addDevPlace()var oLa=document.getElementById(layer);var oSpan=document.createElement(span);var oForm=document.getElementById(form);var oMyCont138、ent=document.getElementById(myContent);placeX=document.body.scrollLeft-12+l;placeY=document.body.scrollTop-36+t;万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 44 oSpan.innerHTML=;oSpan.style.position=absolute;oSpan.style.left=placeX+px;oSpan.style.top=placeY+px;oLa.appendChild(oSpan);oForm.style.position=absolute;oForm.style.d139、isplay=block;oForm.style.left=l+document.body.scrollLeft+px;oForm.style.top=t+document.body.scrollTop+px;oMyContent.value=坐标 X:+placeX+坐标 Y:+placeY;5.4 本章小结本章小结 本章根据智慧军营安防建设需要设计了系统在安防运用中的具体功能，结合系统部署对各模块具体应用进行了运行调试，展示了系统运行的效果和功能，并对部分重要功能的实现进行了重点描述。万方数据第六章 总结与展望 45 第六章 总结与展望 物联网实现了无处不在的人与物、物与物的互联，在军事应140、用这个大背景下的前景无限广阔，战场感知精确化、武器装备智能化、后勤保障灵敏化等方面优势尤其明显。特别是在当前为适应军队建设发展需要，全面建设数字营区的新时期，物联网作为营区数字化建设的支撑技术，其地位和作用不容忽视。本论文基于物联网原理，综合运用网络技术、数据库技术、Java EE Web 开发技术和 SSH 框架技术等，基本完成了智慧军营安防一体化平台软件系统的设计和具体功能的实现。首先，简要介绍物联网在当今社会的发展及应用，对比民用物联网，讨论了物联网军事应用的特点；结合网络分层将物联网军事应用分为感知识别层、网络传输层和应用支撑层三层，并按架构层次分析了营区物联网相关技术的运用。其次，从141、顶层设计出发，分析并确定了智慧军营安防一体化平台的总体结构，讨论了系统的网络结构模型（即 B/S 结构），围绕采集自硬件设备的数据信息和发送自用户端的指令信息对系统的整体架构进行了设计，并对数据信息的存储和管理方法进行了讨论和设计。然后，详细介绍了系统应用服务器端软件开发技术及框架技术，并针对系统具体技术运用进行了研究与设计。最后，根据智慧军营安防建设需要设计了系统在安防运用中的具体功能，并结合系统部署对各模块具体应用进行了运行调试，基本实现了系统预设功能。物联网的广泛应用是当今信息社会发展的大势，营区数字化建设是新时期军队变革的迫切需要。营区数字化建设需要综合运用物联网技术，才能为部队信息化142、建设提供坚实的基础平台、为战时保障提供有力的战略支撑。作为物联网在营区数字化建设中的一个具体应用，智慧军营安防一体化平台集成各类安防应用系统，将各类数据信息在各个安防环节中进行了可靠的共享，基本实现了监视报警联动有效配合数字、图像的一体化监控。在后续的研究工作中，还需要拓展物联网技术在智慧军营中的应用，与装备装具智能识别系统、营区要素数字转换系统等实现一体化集成，完善安全体系，消除信息“孤岛”43。万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 46 万方数据参考文献 47 参考文献 1 李甲舱,吴一戎.基于物联网的数字社区构建方案J.计算机工程,2011,37(13):262-264.2 李生林,张恒143、,魏小涪等.基于 SOA 的数字营区综合管理信息系统集成研究J.2012(22):30,31 3 何明,黄庆国,刘羽等.物联网与数字营区M.北京:国防工业出版社,2014.4 胡俊良.安全防范系统集成J.广东科技,2007(01):43.5 谢社初.安防系统数字化应用探讨J安防科持,2005(04):126-130.6 李旭东.数字化安防系统的应用研究与设计J.安防科技,2008(03):35,36.7 吴迪,朱昌平.“无线传感器网络”课程的教学实践与探索J.2012,(20):63-64.8 工信部电信研究院等.物联网白皮书(2011)J.中国公共安防(综合版),2012.9 彭杨,蒋长兵.144、物联网技术与应用基础M.北京：中国物资出版社,2011.10 张春红,裘晓峰,夏海轮等.物联网技术与应用M.北京：人民邮电出版社,2011.11 蓝士斌 孙文虎 盘仰珂.物联网对军队建设的影响及其应用对策J.2012(1):74-76,79.12 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Distributed ComputingM.2004:287-289.万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 48 28 邹竹彪.JSP 网络编程从入门到精通M.北京：清华大148、学出版社,2007:226-229.29 池雅庆,周珺等.JSP 项目开发实践M.北京：中国铁道出版社,2006:8-9.30 张黎伟.JSP 从入门到精通M.上海：上海科学普及出版社,2007:45-60,31 Cay S.Horstmann Gary Cornell.Core Java2,V olumn I-Fundamentals,Sixth EditionM,2003.340.32 王雪 杨进 邹盼霞.基于 J2EE 轻量级框架的研究与应用J.计算机工程与设计,2008(14):36283630.33 郭子南.轻量级架构及其安全控制的研究及其应用D.大连：大连交通大学,2008.34 149、孙卫琴.精通 Struts：基于 MVC 的 Java Web 设计与开发M.北京：电子工业出版社,2004:4-38 35 耿渊,张卫滨.Spring 实战M.北京：人民邮电出版社,2013:20-35.36 孙卫琴.精通 Hibernate：Java 对象持久化技术详解M.北京：电子工业出版社,2005,5:234-300 37 蔡明,陈永运.J2EE 架构的研究与应用J.计算机应用与软件,2003(4).38 孙鑫.Servlet/JSP 深入详解：基于 Tomcat 的 Web 开发M.北京：电子工业出版社,2008.8.369-374.39 郎为比.射频识别(RFID)技术原理与应用150、M.北京:机械工业出版社,2006.40 赵吉清.远距离智能识别技术设计与实施D.湘潭大学,2007.41 钟振,赖顺桥,肖熠琳等.RFID 车辆智能管理系统J.机电工程技术,2011,40(2):39,40.42 王红林.基于 RFID 技术的门禁控制管理系统设计与实现D.南京信息大学,2006.43 冯海燕.智能化安防技术的发展前景J.安防科技,2005(03):60-62.万方数据致谢 49 致谢 两年前，工作多年的我怀着激动的心情来到美丽的西安电子科技大学，重回校园，感慨万千，有喜悦、有憧憬，还有对地方大学生活的一点好奇。今天，我即将离开这所生活、学习了两年多的校园，惆怅满满，有遗憾、151、有感激，还有对往昔生活的几多回忆。值此论文完稿之际，我要向在这两年多的学习生涯中指导我、帮助我、关心我的老师和同学们表示我最真挚的感谢。本论文是在我的导师孙万蓉教授的亲切关怀和悉心指导下完成的，从论文的选题到论文的撰写，无不渗透着导师的心血。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在此，谨对孙老师的辛勤培育以及谆谆教诲表示最衷心的感谢!同时，还要感谢在 201 教研室一起学习生活的各位师兄弟姐妹们，正是由于他们的帮助和支持，我才能克服困难顺利完成本论文的写作。最后，感谢我的家人在我读研期间给予的理解与支持。万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 50 万方数据152、作者简介 51 作者简介 1.基本情况基本情况 李沛甲，男，河南平顶山人，1984 年 3 月出生，西安电子科技大学电子工程学院电路与系统专业 2013 级硕士研究生。2.教育背景教育背景 2003.092007.07 军械工程学院，本科，专业：机械工程及其自动化 2007.072008.07 西安陆军学院，本科，专业：步兵指挥 2013.092016.01 西安电子科技大学，硕士研究生，专业：电路与系统 3.攻读硕士学位期间的研究成果攻读硕士学位期间的研究成果 3.1 发表学术论文发表学术论文 1Zhijia Yue,Wanrong Sun,Peijia Li.Internet of Things:Architecture,Technology and Key Problems in ImplementationC.2015 8th International Congress on Image and Signal Processing(CISP 2015),China.,2015.10.万方数据西安电子科技大学硕士学位论文 52 万方数据