基于微信小程序的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應用

程亞維

（濟源職業(yè)技術學院 河南 濟源 459000）

1 引言

在社會發(fā)展的最新階段，物聯(lián)網(wǎng)是這一時代背景下的核心產物與關鍵構成部分。通過物聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)現(xiàn)實中的實物與互聯(lián)網(wǎng)的銜接，即通過網(wǎng)絡終端對物體進行操控。而全球經(jīng)濟呈現(xiàn)高速發(fā)展，也正是從物聯(lián)網(wǎng)時代高速發(fā)展后開始的。繼計算機技術后，社會出現(xiàn)了第3次網(wǎng)絡技術改革浪潮，各大高新企業(yè)爭先開發(fā)不同類型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，但由于傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)大多為商用系統(tǒng)，不僅設計成本高，也存在操作復雜的問題[1]。在傳統(tǒng)的設計中，常用的連接方式為云技術，并搭建云服務器中轉，進行系統(tǒng)傳感器信息在小程序端的輸出[2]。為了進一步滿足操作便捷的需求，本文將在微信小程序端進行服務器的通信連接，使用網(wǎng)關設備在IP+端口處進行系統(tǒng)操控，通過這一設計，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與便捷操作，并實現(xiàn)對云程序的有效開發(fā)。

2 硬件設計

為了確保本文設計的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可穩(wěn)定運行，對系統(tǒng)硬件結構進行設計與規(guī)劃[3]，見圖1。

圖1 系統(tǒng)硬件框架

據(jù)圖1可知，供電電源為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心硬件，主要負責為系統(tǒng)的運行提供穩(wěn)定持續(xù)的電流與電壓，為了避免電壓過高影響到系統(tǒng)運行，在實際應用中，可采用外接電源適配設備的方式，將220.0 V電壓轉變?yōu)?2.0 V直流供電電壓。并將電壓通過定制芯片，以5.0 V或3.3 V直流電壓的方式進行輸出。

通信設備中含有邏輯控制芯片（AVR芯片），其中ESPEWWORK-01為通信處理芯片，負責控制系統(tǒng)終端的預定功率。其運行主要是在本地邏輯控制器的處理下完成。

傳感器也屬于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主要硬件結構，主要負責感知周圍環(huán)境的變化、讀取數(shù)據(jù)。并將讀取的數(shù)據(jù)按照某種既定結構傳輸?shù)较到y(tǒng)前端，在完成I/O的轉換后，實現(xiàn)對環(huán)境溫度、濕度等相關數(shù)據(jù)在執(zhí)行端的輸出。

3 軟件設計

3.1 基于微信小程序設計系統(tǒng)云端響應函數(shù)

在完成對本文物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件結構設計的基礎上，引進微信小程序，進行系統(tǒng)云端響應函數(shù)的設計。考慮到微信小程序在常規(guī)情況下，是在客戶端運行的，因此在建立小程序與系統(tǒng)之間的鏈接時，需要將程序中的內容與功能調用并集成在API中。在此基礎上，連接外網(wǎng)設備，通過調用域名與前端IP地址，進行云端程序服務的響應。對此，在設計系統(tǒng)軟件前，需要設計響應函數(shù)，以此調用前端微信小程序，使兩者在某種意義上建立真正的通信連接。

由于本文設計的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)支持終端個人用戶使用，因此在進行通信連接中，可直接使用Internet進行小程序通信[4]。在小程序端，也可直接通過某種硬件配置，調用域名及相關域值，從而在HTTPS與EWSS端進行協(xié)議調度。并在通過協(xié)議處理后，進行云端自建服務器的感知與訪問，或直接將接口信息整合到云端響應函數(shù)中，通過此種方式，實現(xiàn)對自建服務器與前端微信小程序之間的良好通信與響應。綜合上述分析，在建立云端微信小程序時，可采用lamp框架結構，對終端數(shù)據(jù)進行同步處理，并在Web應用中，按照數(shù)據(jù)長連接的方式，發(fā)送連接請求。在小程序云空間中調動云函數(shù)，進行API調用。在此過程中，調用函數(shù)表達式如下。

公式（1）中：accountList表示為云端調用清單；γ表示為異步信息；i表示為調用行為發(fā)生的迭代次數(shù)；n表示為調用信息量。根據(jù)上述計算公式，在微信小程序中執(zhí)行信息調用行為，以此實現(xiàn)對系統(tǒng)運行中傳感器信息的有效獲取。

3.2 融合數(shù)據(jù)庫規(guī)劃系統(tǒng)運行流程

在完成對系統(tǒng)云端響應函數(shù)的設計后，需要持續(xù)將調用的數(shù)據(jù)與前端數(shù)據(jù)進行融合。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行需求，可采用構建SQL Server數(shù)據(jù)庫的方式，進行終端數(shù)據(jù)信息與小程序前端用戶信息的管理。以前端信息為例，在系統(tǒng)內構建對應的數(shù)據(jù)庫表格。

在系統(tǒng)內構建對應的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中除主鍵外，所有內容均以varchar（n）進行定義，以便于后期對數(shù)據(jù)庫中表格內容進行修改。在完成對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的構建后，融合數(shù)據(jù)庫對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件運行流程進行規(guī)劃。

圖2為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟件程序運行流程，在完成對系統(tǒng)軟件流程的規(guī)劃后，在services中進行數(shù)據(jù)信息的封裝處理，包括對系統(tǒng)內小程序信息的增加、刪除、修改、查詢等。調用數(shù)據(jù)庫運行系統(tǒng)的流程如下：使用db.程序（insert），執(zhí)行數(shù)據(jù)插入指令，在表格內插入一條數(shù)據(jù)信息；使用db.程序（delete），執(zhí)行數(shù)據(jù)刪除指令，在表格內刪除一條指令。以此種方式，完成對系統(tǒng)內信息的處理，實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā)。

圖2 系統(tǒng)軟件運行流程

4 對比實驗

上文從硬件與軟件兩個方面，完成了對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的理論設計，為了證明設計的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其中小程序功能具備一定實用性，本文提出黑盒與白盒測試方式，對系統(tǒng)運行進行檢測。

在對比實驗中，由計算機終端輸入系統(tǒng)測試指令：將系統(tǒng)中的傳感器與本機主控板與計算機通信接口，進行標準化連接，打開電源需對計算機進行恒流供電。此時，系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)，在此種條件下，對系統(tǒng)運行的監(jiān)控區(qū)域進行異常干擾，包括切斷電路、關閉燈光等。當系統(tǒng)傳感器感應到區(qū)域發(fā)生異常變化后，系統(tǒng)周圍環(huán)境的變化將通過傳感器對區(qū)域進行異常檢測與信息傳遞，當物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)檢測到對環(huán)境的識別無誤后，終端可將字符串以二進位制數(shù)據(jù)的方式進行傳輸，此時計算機前端將發(fā)生感應，即用戶端的小程序將收到系統(tǒng)檢測的異常提醒。每順利執(zhí)行一次上述提出行為，便可認為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)完成或通過一次檢測。

上文提出的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)檢測測試內容屬于黑盒測試內容，當完成對此方面的測試后，用戶端點擊小程序，在程序后臺添加指令，完成對指令的添加行為后返回主界面，退出微信小程序，等待物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是否能持續(xù)保持運行狀態(tài)。以此作為此次對比實驗的流程，并使用傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，按照上文設計的實驗操作，執(zhí)行相同的實驗操作行為，對比本文設計的系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)是否能順利完成檢測。此外，可在上述相關測試的基礎上，對系統(tǒng)硬盤的串口通信能力進行測試，即向物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)輸入某種指令，退出系統(tǒng)后，其終端能否接收到指令與信息，并按照執(zhí)行標準完成操作指令。

在完成對實驗中相關工作的規(guī)劃與布局后，實施此次對比實驗，完成實驗后，調度物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)后臺的日志與數(shù)據(jù)，檢測其是否完成指令行為。整理實驗結果，見表1。

表1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能對比結果

根據(jù)上文實驗結果可以看出，本文設計的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在實際運行中可達到預計效果，而傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，存在微信小程序界面運行卡頓、終端記錄丟失等問題，這些問題均代表了傳統(tǒng)系統(tǒng)的功能不完善。因此，在完成此次對比實驗后，得出最終結論：相比傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，本文設計的基于微信小程序的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，功能更加完善，可滿足投入市場使用需求。

5 結語

本文開展了基于微信小程序的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)與應用研究，并通過設計對比實驗的方式，證明了相比傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，本文設計的基于微信小程序的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，功能更加完善，可滿足投入市場使用需求，且規(guī)避了傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的不足。因此，可在后期的相關研究中，嘗試將本文設計的系統(tǒng)進行投放市場應用，在實踐應用中，掌握系統(tǒng)運行存在的不足，解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)存在的多種問題。