基于微信公眾號的室內環境監測系統的研究與設計

楊女成 徐克付

關鍵詞：智能家居;無線傳感器;套接字;阿里云;微信公眾號

中圖分類號：TP399;TP274 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）06-0164-03

Keywords：intelligent home furnishing;wireless sensor node;socket;Ali cloud;WeChat official accounts

0 ?引 ?言

隨著新時代我國經濟的飛速發展，人民生活水平的不斷提升，人們對居住環境的要求也隨之提高。傳統的家居環境已經越來越不能滿足人們的需要，隨之而來的是對智能化、舒適化的居住環境需求日益強烈，因此，對室內環境精準化和智能化的實時監測是人們對現代居家生活的一大關注熱點。

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）是一種由隨機部署在目標區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳、自組織的網絡系統，其目的是協同感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內監測對象的信息，并報告給用戶。WSN可以根據實際需要布設在任何區域，且能夠實時監測、感知和采集網絡分布區域內監測對象的信息。

本文通過在室內部署一定數量不同類型的傳感器節點，實現對溫度、濕度、光照度和煙霧等主要環境信息的采集，然后將其上傳至阿里云服務器，并通過微信公眾號發布。當用戶想要了解環境信息時，只需關注本公眾號，并發送相應指令，系統即可返回對應的實時環境信息。

雖然本文討論的對象為室內環境信息監測，但在實際中可以拓展到醫院、社區等較大范圍的社會公共環境信息監測應用中，因此具有較好的實際應用推廣價值。

1 ?微信公眾號及其消息的傳播機制

1.1 ?微信公眾號

微信公眾號是騰訊公司微信公眾平臺的別名，它是微信推出的重要功能模塊之一。2012年7月，微信公眾平臺上線，它以訂閱號、企業號和服務號的模式將用戶與資訊、服務連接在一起，這使得最初作為即時通訊工具的微信開始具備了更多的“新媒體”功能。截至2018年5月，微信和WeChat的合并月活躍賬戶數MAU（Monthly Active Users）達到10.40億，可以說微信已經成為全民級別的移動通訊工具。因此，本系統將環境信息通過公眾號的形式進行發布，很好地契合了現代社會人們的通訊方式和習慣。

1.2 ?微信公眾號的消息傳播機制

微信公眾號的消息傳播機制主要分為推送方式、互動方式和分享方式三種，它可以為關注者實時推送文字、語音、圖片、視頻等類型豐富的資訊。

（1）推送方式。與早期的廣播電視類似，所有的“受眾”只要關注了某個微信公眾號，那么就會接收到該公眾號發布的信息。因此，對用戶而言，推送方式是一種被動接收微信公眾號信息服務的方式。

（2）互動方式。互動方式類似于當前廣播電視的互動頻道，在這種方式下，微信公眾號用戶可以根據接收到的資訊信息做出一定的互動操作，通過“特定指令”的方式進行。例如，假設用戶接收到當前室內光照度為200lux時，可通過發送“Open R01 L01”開啟第1個房間的第1盞電燈，實現遠程調控室內光線。

（3）分享方式。顧名思義，這種方式可以將有關資訊分享至個人空間、朋友圈、微博等更廣闊的范圍進行擴散傳播。

鑒于實際生活中人們對環境信息的精細化和智能化控制需求，本文將采用互動方式對室內環境信息通過微信公眾號進行傳播。

2 ?基于微信公眾號的室內環境監測系統的研究與設計

2.1 ?系統總體結構圖

室內環境監測系統的整體結構如圖1所示。該系統主要分為兩大功能模塊：前端環境信息采集與傳輸、后臺環境信息存儲及微信公眾號資訊發布。

2.2 ?前端室內環境信息采集與傳輸

前端室內環境信息采集與傳輸模塊主要包含傳感設備綁定/解綁和信息采集與傳輸兩個子模塊。例如，分配設備碼，檢測當前傳感設備是否已被綁定，用戶通過遠程指令對傳感設備進行數據采集、控制等。

對于各類傳感器設備采集的環境信息，系統首先通過室內WiFi將其傳輸保存至本地服務器，然后經過預處理后，再通過網絡傳輸保存至云服務器（本文選擇阿里云作為后臺環境信息存儲服務器）。之所以經過預處理后再進行云端存儲主要基于以下幾個方面的原因：

（1）有效減輕云端數據庫的存儲負荷，同時保證傳感設備可移植的靈活性;

（2）用戶通過配置即可在本地服務器端查看指定周期內的歷史環境變化等信息，有效降低了與云端數據庫服務器的交互，提高了系統的響應速度;

（3）對于傳感數據的傳輸，該設備在與微信用戶進行綁定后，才會將其采集的信息傳送至云服務器，因此這在一定程度上保證了系統的安全性。

值得指出的是，對于某些用戶，也可以將采集到的環境信息經過預處理后直接上傳至阿里云服務器，在此情況下，本地服務器可作為備選項。對于那些需要頻繁查詢歷史環境信息的用戶，推薦采用本地和云端同時存儲的方式。

2.3 ?室內環境信息后臺存儲及資訊發布

室內環境傳感數據通過配置傳感器的Wi-Fi通信模塊遠程連接服務器地址端口，將數據包傳輸到云服務器中的數據采集后臺程序模塊中。該模塊負責對數據包進行解析、封裝等預處理操作，存儲到MySQL數據庫中，以便后續為應用層提供數據支持。

如前所述，用戶可以通過關注微信公眾號“iHome智能家居監控平臺”，發送指定的操作指令實現對自家智能傳感設備的相關操作。如綁定指定傳感設備、解除對指定傳感設備的綁定、遠程監測室內環境信息、遠程控制室內智能電氣設備（如開啟加濕器、調節室內燈光、開啟空調等）。

3 ?結 ?論

本文通過幾種常見的不同類型無線傳感器設備，利用相關技術實現了對室內基礎環境信息的采集、傳輸和存儲，并通過微信公眾號發布環境資訊，且能夠通過特定的操作指令對室內環境進行相應的遠程調控，較好地滿足了人們對現代居家生活的精細化和智能化控制需求。下一步將根據用戶的歷史操控數據，挖掘用戶在室內環境需求方面的習慣數據，使系統更加智能化。

參考文獻：

[1] 羅林，胥玉萍，宋春華.傳感器的最新應用與發展 [J].信息通信，2016（3）：176-177.

[2] 武思怡，解佺，張雨，等.微信小程序開發研究 [J].無線互聯科技，2018，15（11）：52-54.

[3] 梁榮龍，黃同成.基于微信平臺的智能家居控制系統設計與開發 [J].信息與電腦（理論版），2018（14）：72-73+77.

[4] 代國勇.基于STM32單片機溫室大棚環境的智能控制系統設計及實現 [D].石家莊：石家莊鐵道大學，2017.

[5] 馬俊，王曉磊.微信公眾平臺消息處理機制研究 [J].科學技術創新，2018（30）：83-84.

[6] 陸衛忠，趙玉雪，朱云祥，等.基于微信公眾平臺架構的應用系統開發 [J].蘇州科技學院學報（自然科學版），2015，32（3）：47-51.

作者簡介：楊女成（2001-），女，漢族，北京人，實習生，在中科院主要實習有關物聯網平臺方面的項目，研究方向：物聯網;徐克付（1977-），男，漢族，湖北隨州人，研究員，博士，研究方向：大數據、網絡與信息安全。