后疫情時代基于人工智能的校園檢測管理系統設計

曹春華，彭春起，黃瑞鵬，武家宇

（廣州軟件學院，廣東 廣州 510663）

1 研究背景

自2020年新型冠狀病毒性肺炎在全球大流行，新冠肺炎的防治給人們帶來新的挑戰。目前國外的抗疫形勢非常嚴峻，國外部分地區人員防控意識差，目前新型冠狀病毒在部分地區甚至出現了變異。

2020年6月，習近平總書記提出：在“后疫情時代”，織密防護網、筑牢筑實隔離墻是我國疫情防控的主要對策。2020年6月30日，習近平總書記主持召開中央全面深化改革委員會第十四次會議。會議指出，“把預防為主擺在更加突出位置”“完善相關配套支撐政策，打好改革組合拳”“要抓緊從體制機制上想辦法、補漏洞，堅決防止疫情反彈”[1]。因此防控一直在進行，防控疫情進入了常態化階段。目前國內外的防控措施主要在地鐵、飛機、車站等地方，面對高校的防控措施仍有欠缺，比如高校主要對飯堂進行隔座處理、校門把控等方面，防控措施還不夠全面高效。

2 研究的意義

無論是從高的國家層面，還是低的大學校園管理層面，預防都是“后疫情時代”最主要的疫情防控對策。因此對高校疫情的防控尤為重要，高校培養大量國家知識技術人才，為國家發展和進步提供源源不斷的動力。本系統充分利用了微信小程序的使用優勢，結合了目前高校學生活動管理以及疫情管理的現狀，設計了一個抗疫常態化下的智慧校園系統。本系統包括點餐跳轉、自習座位預約、行蹤查詢三大主要功能，點餐功能一方面不僅對師生提供便利，而且還有效減少了食堂的人流量，解決了人流過多問題；自習座位預約功能讓高校管理圖書館和自習室座位的利用更加高效，并結合目前疫情還規定了座位不能面對面，更能解決入口接觸密集情況；行蹤查詢功能，讓每個師生都能知道自己的行蹤記錄，一旦發現病情能更好地處理，讓管理更高效。

3 系統流程分析

系統結構是一個系統開發進程、結構、功能以及各種要素之間相互聯系的重要部署，是要素構成系統的媒介。系統結構，也用來表述對計算機系統中各級機器間界面的劃分和定義以及對各級界面上、下的功能進行分配。各級都有自己的系統結構。開發系統時，應先確定系統框架及結構，合理的系統框架及結構，會讓系統開發更快速，因此系統結構對于每個系統開發尤為重要。系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

4 系統功能實現

微信智慧校園小程序采用基于Vue.js和微信小程序云開發創建云函數進行開發實現的。其功能主要有點餐跳轉、座位預約、行蹤軌跡查詢、預約座位信息查詢等。當用戶進入微信小程序時需要授權登錄，獲取用戶的openID，本系統openID獲取使用微信小程序的云開發來實現，編寫云函數getopenID來獲取微信用戶唯一標識符[2]。

首先創建云開發環境，編寫云開發函數，進行初始化函數，編寫云函數入口函數，讓后續獲取openID時調用該接口函數進行獲取。創建云開發環境及云函數圖片效果如圖2所示。

圖2 創建云函數界面

4.1 點餐功能

用戶授權登錄后可以進行線上點餐，本系統點餐功能是建立在其他點餐系統上的，當用戶點擊點餐按鈕時，系統會跳轉到店鋪顯示頁面，點擊相應店鋪會出現相應的店鋪二維碼入口。

基本使用流程：（1）用戶授權登錄；（2）點擊點餐按鈕；（3）后臺接收命令，返回相關數據給微信小程序；（4）小程序跳轉店鋪顯示頁面，點擊某一店鋪；（5）后臺接收命令，返回相關數據給微信小程序，微信小程序跳轉顯示相應店鋪入口二維碼。

用戶進入智慧校園微信小程序時，跟其他App一樣需要進行一些授權或者登錄等操作，但小程序沒有App那么煩瑣的登錄注冊等操作，當用戶打開智慧校園微信小程序時，首先進入微信小程序home界面，該界面顯示功能模塊[3]。

4.2 座位預約

用戶授權登錄后可在線上進行自習座位預約，當用戶點擊預約座位按鈕時，系統跳轉至選擇自習教室頁面，當選擇教室后系統跳轉至座位選擇頁面，選好座位后會跳出選擇成功彈窗，并更新座位，用戶可以查看自己預約的座位信息。

基本使用流程：（1）用戶授權登錄；（2）點擊預約座位按鈕，后臺接收請求返回自習室數據給微信小程序； （3）跳轉顯示自習室頁面，點擊某一開放自習室，后臺接收請求返回自習室座位數據給微信小程序；（4）跳轉顯示座位界面，選擇座位，返還座位信息給后臺，后臺進行記錄修改等；（5）提示信息及更新座位信息。

用戶使用該功能時系統需要獲取用戶的openID進行相關操作，后臺將數據信息錄入數據庫，因此用戶需要授權登錄，讓后臺調用云開發函數getopenID獲取openID。授權成功，用戶可以點擊預約自習座位按鈕，微信小程序將跳轉到自習室選擇界面，在此界面，用戶可以選擇不同的自習室，點擊某一自習室時，將跳轉到座位顯示頁面。

4.3 行蹤記錄查詢

用戶授權登錄后可在線上查詢自己的相關行蹤軌跡，系統通過sipeed MF1模塊進行人臉識別，然后將數據記錄返至數據庫，當用戶點擊查詢行蹤記錄時可以查詢到自己的行蹤記錄。

基本使用流程：（1）用戶授權登錄；（2）點擊行蹤記錄查詢；（3）顯示相關記錄；（4）用戶在使用該功能時同樣需要進行授權登錄，讓系統獲取到openID進行相關查詢；在此基礎上用戶必須聯系管理員要將自己的人臉信息錄入sipeed MF1模塊，并將人臉ID跟openID進行數據的綁定才能使用該功能。

當用戶通過sipeed MF1模塊人臉識別時，sipeed MF1模塊顯示識別成功并將數據信息返回到數據庫中，以便后續行蹤記錄查詢。當人臉識別記錄成功后，用戶就可以在微信小程序上進行行蹤記錄查詢。用戶在微信小程序上點擊行蹤記錄查詢按鈕時將跳轉到行蹤記錄顯示界面。

硬件支持模塊：其中該功能模塊運用到sipeed MF1人臉識別模塊。sipeed MF1 是一個基于RISC-V 的K210雙核芯片的人臉識別模組。sipeed MF1模塊如圖3所示。

圖3 sipeedMF1模塊

5 Java后臺服務器端功能模塊設計

小程序后臺服務器使用Java進行編寫，利用Java的輕量型框架SpringBoot作為整體后臺服務器框架，引入JPA簡化對數據庫的操作。后臺創建been包，been包下的類一一對應數據庫的表；創建controller包，controller包下的類對應一些提供給前端微信小程序接口以及一些對數據庫進行增刪改查的操作；創建repository包，repository包下對應的是每個been類的接口繼承JpaRepository，該接口還可以自定義對數據庫進行相關操作方法；創建common包，common包下的ResultVO是請求返回的最外層對象；創建utils包，utils包下的APIUtil類是返回json數據的工具類[4]。

系統數據庫設計。本系統需要一個后臺服務器端來提供數據接口服務給微信小程序，當然龐大的數據信息的保存尤為重要，本系統后臺服務器采用MySQL數據庫存放數據。MySQL數據庫是一種關聯數據庫管理系統，關聯數據庫的特點是將數據保存在不同的表中，而不是將所有的數據都放在一個大倉庫里進行存儲，這樣不僅提高了操作速度而且還提高了靈活性。本系統使用多個數據庫表，數據庫的ER圖和每個表的詳細設計結構如圖4所示。

圖4 系統ER圖

6 軟件測試

在開發軟件系統的過程中，需要面對錯綜復雜的問題，在軟件生存周期的每個階段都不可避免地會產生錯誤，所以軟件測試極其重要，否則后期可能出現不可逆轉的錯誤或者造成巨大的損失。軟件測試主要測試微信小程序的功能是否正確，根據需求文檔和設計來測試其功能即可。本章節軟件測試將從功能測試方面對軟件進行檢測，站在用戶的角度進行測試用例。

“授權”獲取openID測試，云開發云函數getopenID函數調用，“授權”獲取用戶的openID是用戶使用本系統小程序的前提，它完成了對用戶使用本系統的初始化，獲取openID來區分不同的用戶，本測試用例測試是云函數的獲取openID功能，測試的目的是驗證云函數是否能成功獲取openID并返回。

首先用戶打開微信小程序界面，點擊我的，來到我的界面，點擊授權登錄，登錄成功云函數返回openID結果顯示。