目前各市、县的公安局派出所在警用装备的管理上，依然还停留在使用简单的铁皮柜进行储藏管理警用装备的落后模式，警用装备的信息登记、使用情况登记普遍采用手工登记的方式，感性管理容易造成漏记或者错记，工作效率低下，对警用装备的长期管理难以起到管理作用。为了有效地解决此类问题，引入物联网相关技术打造具有人脸识别、智能电弹锁、远程管理、远程授权、远程开启柜门、自动记录开柜信息等功能的智能装备柜及智能柜管理系统，实现联网管理、云存储，领导只需要轻点鼠标就可以了解所有的警用装备的使用情况。依托于管理系统实现高科技、现代规范化管理，确保警用装备的良好状态，更好地发挥警用装备的战斗性能，为提高警察的警务保障能力提供强有力的物质保障，所有装备数量充足、性能完好，很好地贯彻警用装备配备文件的科技强警要求，确保警队战斗力。1装备柜管理系统的设计1.1系统的整体架构设计
本系统采用基于Spring Boot 的MVC 三层设计架构，系统包括了Tomcat Web 服务器、MySQL 数据库服务器、MQTT 代理服务器、微型企业号等部分，其架构如图1所示。
本系统主要的组成部分有作为终端设备的智能装备柜、实现终端设备控制和对终端设备上传数据分析展示的Web 服务端、实现终端和平台之间信息交互的MQTT 代理服务器以及实现数据持久化的数据库服务器。基于MQTT 的报文紧凑、设计思想是开放、简单、轻量、易于实现等特点，系统最终采用MQTT
协议实现终端设别和系统平台之间的信息通信，智能柜和管理平台都作为MQTT 的客户端和MQTT 代理服务器建立连接，通过发布和订阅相应的主题来实现终端数据上传到平台和平台的控制指令下发到终端设备。为了提升数据库的性能,MySQL 数据库服务器进行了读写分离，主服务器用于实现对数据的增删改，从服务器用于实现数据的查询。1.2系统功能模块设计
根据各公安局派出所提供的业务需求，该装备柜管理系统分为几大功能模块:MQTT 代理服务器模块、设备注册模块、人员注册模块、终端控制模块、数据统计分析模块，各个大模块又
基于MQTT 的装备柜管理系统的设计与实现
Design and Implementation of Equipment Cabinet Management
Platform Based on MQTT 石言浩1卢
阳2张
捷1(1南京理工大学自动化学院，江苏南京210094;
2陆军装备部驻重庆地区军代局驻重庆地区第一军事代表室，重庆400060)
摘要：目前国内传统警员的警用装备管理一般还是采用普通的铁皮柜以及落后的人工内勤台账管理，耗时耗力，效率低下。因此为了改变这种落后的管理现状，引入物联网相关技术和思想，构建智能警用装备柜管理系统实现对智能装备柜和警用装备的高效管理。系统所管理的柜体为搭载了安卓屏作为控制单元，拥有人脸识别、远程开柜、RFID 感知等众多功能的智能柜体，系统采用MVC 三层架构的方式，配合Bootstrap 、Spring Boot 、MyBatis 等Web 框架和工具，实现终端设备的注册、用户信息录入、终端设备绑定等功能，通过MQTT 协议实现终端设备和平台间的通信。该管理系统实现了警用装备管理的智能化、无纸化、便捷化的操作，提高了工作人员的工作效率，改变后勤保障上总体处于落后的状态。
关键词：装备柜管理系统;MQTT ;Web 开发；智能柜；安卓
Abstract 押At present熏the management of police equipment for traditional police officers in China generally still uses ordi⁃nary metal cabinets and backward manual internal account management熏which is time-consuming熏labor-intensive and ineffi⁃cient.Therefore熏in order to change this backward management status熏the introduction of related technologies and ideas of the Internet of Things熏and build an intelligent police equipment cabinet management system to achieve efficient management of intelligent equipment cabinets and police equipment.The cabinet managed by the system is a smart cabinet equipped with an Android screen as the control unit熏and has many functi
ons such as face recognition熏remote opening of the cabinet熏RFID perception熏etc.The system adopts the MVC three-tier architecture熏and cooperates with Bootstrap熏Spring Boot熏and My⁃Batis.And other Web frameworks and tools熏realize terminal device registration熏user information entry熏terminal device binding and other functions熏realize the communication between terminal device and platform through MQTT protocol.The manage⁃ment system realizes the intelligent熏paperless熏and convenient operation of police equipment management熏improves the work efficiency of the staff熏and changes the overall backward state of logistics support.
Keywords 押equipment cabinet management system熏MQTT熏Web development熏intelligent
cabinet熏Android
图1系统架构图
基于MQTT 的装备柜管理系统的设计与实现
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由一到多个子模块的具体实现，其模块的结构图如图2所示。
图2系统模块结构图
1.2.1MQTT代理服务器模块
MQTT协议是基于发布/订阅模式的物联网通信协议，凭借简单易实现、支持QoS、报文小等特点，占据了物联网协议的半壁江山。该系统中选择MQTT主要有以下四个原因:
1)MQTT报文紧凑，可在严重受限的硬件设备和低带宽、高延迟的网络上实现稳定传输;
2)覆盖全语言平台的客户端和SDK,AWS IoT Core、Azure IoT Hub等顶级云厂商物联网平台标准通信协议，物联网事实标准;
3)基于发布/订阅模式，发布订阅模式的优点在于发布者与订阅者的解耦：订阅者与发布者不需要建立
直接连接、也不需要同时在线;
4)提供心跳机制、遗嘱消息、QoS质量等级+离线消息、主题和安全管理等全面的物联网应用特性。
终端设备数据上传到系统的具体实现是终端设备发布相应数据上传的主题，将数据发布到代理服务器上，与此同时系统订阅了相应的主题，通过代理服务器获取终端设备上传的数据信息。同理，系统的控制指令的下发的具体实现是系统发布相应指令下发的主题，将控制指令发布到代理服务器上，终端设备订阅该主题，从而获取系统下发的控制指令，执行相应的后续操作。
1.2.2设备注册模块
设备注册模块细分为两个子模块，分别是智能柜注册模块和警用装备注册模块。智能柜注册模块的功能是实现对各个公安分局和派出所中的每一个警用装备柜的注册，即终端设备在平台上的注册流程的实现。终端作为MQTT的客户端和MQTT 代理服务器连接时需要对终端设备进行鉴权认证，所以设备注册的同时会生成设备的唯一密钥并保存在数据库中；警用装备注册模块实现的功能是将一个柜子中所存储的警用装备进行注册，实现警用装备和装备柜之间的关联，每个装备都有唯一的RFID标签，同时也用于实现警用装备和RFID标签建立唯一关联关系。通过以上的关联关系可以根具上传的开柜记录获取警用装备的使用信息。
1.2.3人员注册模块
每一台设别都有其所对应的使用人员，需要该设别的使用者在对应的终端设备上进行人员注册的相关流程。由于使用了人脸识别技术，所以人员注册时除注册者的基本信息外，还需要通过双目摄像头捕获注册者清晰面部图片，后端通过该图片调用百度人脸识别的相应接口，实现人员的人脸信息的注册。人员注册完成后，可以直接通过摄像头实现人脸识别来获取打开柜门的权限，除此之外，打开柜门的途径还有使用者通过企业号和后台管理系统实现远程开柜。
1.2.4终端控制模块
终端控制模块的实现依赖于搭建MQTT代理服务器，以代理服务器为中介，实现管控平台和企业号对终端设别的远程控制。通过Spring MVC编写对应的开柜接口供前端页面调用，根据调用所传入的装备柜编号和柜门号确定调用者所需要控制的对象。在调用过程中会存在一系列的认证和鉴权步骤，来实现只有拥有操作该台终端设备权限的人员才可以实现柜门的远程开锁。
1.2.5数据统计分析模块
通过RFID技术和自动记录开柜信息来实现对警用装备使用情况的追踪。装备柜使用人员在每次打开相应的柜门时通过MQTT协议把开柜的人员信息、开柜时间、操作的智能柜编号、打开的柜门编号等信息上传至服务端并保存到主数据库中，在柜门关闭后通过RFID技术获取此时装备柜中存储的警用装信息，通过前后对比便可获知开柜人员取走了哪些警用装备。通过以上的技术实现和业务实现，最终达
到对警用装备的自动追踪，实现对装备损坏、丢失等意外情况的快速追责和认定。
圆系统关键技术的实现
2.1MQTT代理服务器的搭建
为了实现终端设备和平台间的通信，需要搭建MQTT代理服务器作为终端和平台间的连接桥梁，通过对比现有的多种MQTT代理服务器，最终选用EMQ搭建代理服务器。EMQ是基于Erlang/OTP平台开发的开源物联网MQTT消息服务器。Erlang/OTP是出的软实时、低延时、分布式的语言平台。EMQ设计目标是实现高可靠，并支持承载海量物联网终端的MQTT连接，支持在海量物联网设备间低延时消息路由。产品部署建议是Linux服务器，一般不推荐Windows服务器，所以该系统是在Centos7中搭建代理服务器。
2.2人脸识别的后台实现
装备柜搭载了双目摄像头，实现人脸识别的功能，警员不再需要使用钥匙来打开柜门，只需要刷脸即可获取操作智能柜的权限。人脸识别的功能实现依赖于百度智能云中的人脸识别API来实现。整个系统的开发语言为Java，所以首先就是安装Face Java SDK，安装方式是直接使用maven依赖的配置, SDK默认使用slf4j-simple包进行日志输出，需要使用自定义日志实现，可去除slf4j-simple依赖包，再额外添加相应的日志实现包即可。
API具体的使用方法:
1)创建AipFace:AipFace是人脸识别的Java客户端，为使用人脸识别的开发人员提供了一系列的交互方法。新建一个AipFace，时使用单例模式，避免重复获取access_token，但是要注意access_token有效期的管理;
2)通过之前创建的客户端，调用其groupAdd穴雪方法实现一个用户组的创建，每一个用户组就对应着一台装备柜的所有使用人员;
3)警员在进行注册时，会调用客户端的addUser穴雪方法将用户的人脸信息和身份信息保存到之前创建完成的用户组中;
4)在进行人脸识别开柜时，调用客户端的search穴雪方法进
(下转第111页
)
(上接第109页)
行1:N搜索，将终端设备获取的面部图片在对应的用户组中进行搜索，根据搜索结果来判定用户是否有权限执行开柜操作。2.3终端设备接入认证的实现
为了防止不合法的客户端连接到EMQ，造成服务端资源的浪费，所以在客户端接入时需要对接入的客户端身份进行认证。可以使用的认证方式有Mnesia认证、HTTP认证、MySQL认证、Redis认证等，在综合考虑后，该系统中使用MySQL认证方式控制客户端连接服务器的权限。具体的实现步骤如下:
1)设置配置文件，关闭匿名认证，设置未匹配的客户端的默认权限;
2)MySQL认证使用外部MySQL数据库作为认证数据源，可以存储大量数据，同时方便与外部设备管理系统集成，需要安装插件emqx_auth_mysql;
3)创建mqtt_user和mqtt_acl两张表，认证/超级用户表(mqtt_user)用于存储用户信息和标明用户是普通用户还是超级用户，如果是超级用户可以发布和订阅任意主题，如果是普通用户，那么需要进一步根据权限表(mqtt_acl)表来判定该客户端是否拥有订阅或者发布的权限以及发布订阅的主题有哪些限制。3结束语
随着物联网技术和互联网技术的发展，迫切需要一套数字化的智能管理系统来改变警局传统的后勤保障模式，以简化警用装备的管理流程，提升管理效率。该系统的构建可以通过先进强大的信息服务技术，强化系统的使用效率，有效地推进公安工作信息化的进程。
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[收稿日期:2020.10.26]
图5销售发货规划后流程
图6外来临时车辆规划后流程
规划设计总结如下:
1)与四级ERP系统建立数据交互，获取ERP采购合同和销售计划信息支撑采购送货、经销发货业务。ERP未覆盖中金时，采用后备新增方式录入;
2)明确车辆的当前作业任务，跟踪车辆进出厂情况;
3)通过门禁管理系统下发权限给车号识别系统，车号识别系统自动识别车辆后，根据进出厂权限对车辆自动放行或管制，提升门禁管控的自动化水平、提高安全管控能力，降低劳动强度;
4)车辆进厂时，门禁管理系统自动触发计量委托到计量系统、发送进厂通知到料场系统、质量检验系统，支撑厂内物料运输计量、收料、检化验作业，串联厂内作业流程不落地，减少每个环节工作量;
5)门禁管理系统更新发货提单车辆信息到成品发货系统，自动回收发货实绩形成出门证信息，在门岗未确认前车辆无法出厂，增强门岗管控能力;
6)门禁管理系统与码头水运模块进行联动，自动获取码头采购转港发货等业务的车辆信息，并生成相应的进出厂权限，自动识别相关车辆并按权限放行进出。
差异分析如表1所示。
表1差异分析
3结束语
本文介绍了中金公司采购进厂业务流程、销售出厂业务流程、外来车辆进出厂业务流程的现状和将来的设计规划，然后对现状和规划进行了差异性分析，最终得出了中金门禁管理系统的设计思路。
[收稿日期:2020.12.24
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