基于Onenet及微信小程序的校園運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地預(yù)約系統(tǒng)

　　岳增霖，金浩軒，張偉豪，湯?毅（上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院?工程訓(xùn)練國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，上海??200044）

　　摘?要：校園內(nèi)師生進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)時(shí)，時(shí)常遭遇到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，卻由于同一時(shí)間場(chǎng)館人員較多，無足夠場(chǎng)地進(jìn)行活動(dòng)的問題，其中籃球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館情況尤為最嚴(yán)重。該研究以籃球場(chǎng)為例，采用中國(guó)移動(dòng)Onenet智能開放平臺(tái)作為數(shù)據(jù)交互服務(wù)器，微信小程序作為用戶終端，小程序數(shù)據(jù)庫作為信息記錄存儲(chǔ)中心，建立運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館使用、預(yù)約、實(shí)時(shí)場(chǎng)地查看為一體的智能化球場(chǎng)預(yù)約系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)利于師生合理安排時(shí)間進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館利用率，具有現(xiàn)實(shí)意義及推廣價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞:?Onenet；微信小程序；數(shù)據(jù)庫；UNO單片機(jī)；ESP8266模塊；

　　0 引言

　　近年來，隨著科技水平的迅速提升，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得了迅速的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品大量走入人們的日常生活，為人們的生活提供便捷。體育運(yùn)動(dòng)是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，市面上體育相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大多集中于可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，在整個(gè)體育場(chǎng)館進(jìn)行硬件改造部署及使用方法的智能化方向應(yīng)用并不成熟。對(duì)于公共場(chǎng)所而言，預(yù)約系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)場(chǎng)地使用率提升、場(chǎng)館資源合理分配有著極為重要的意義，本研究以場(chǎng)館使用智能化高效化及信息可視化為目標(biāo)，以市面廣泛應(yīng)用的微信小程序、小程序數(shù)據(jù)庫、Onenet智能開放物聯(lián)平臺(tái)為基礎(chǔ)，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及搭建。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　1.1 系統(tǒng)總體概述

　　運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地智能預(yù)約系統(tǒng)功能主要包含預(yù)約及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看功能，用戶模塊功能包括遠(yuǎn)程場(chǎng)地預(yù)約、場(chǎng)地當(dāng)前人數(shù)、場(chǎng)地使用情況及環(huán)境參數(shù)查看，依托微信小程序進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)。

　　硬件系統(tǒng)分為本地控制、采集及數(shù)據(jù)上傳部分，控制部分包含UNO單片機(jī)，繼電器，電磁門鎖，UART電容觸摸屏，溫濕度傳感器，GM65二維碼掃描模塊，上傳部分由ESP8266無線模塊實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，二維碼掃描器識(shí)別到符合條件的二維碼后，采用繼電器控制電磁門鎖進(jìn)行開門，由安裝于門兩側(cè)的紅外傳感器進(jìn)行人數(shù)計(jì)數(shù)工作，當(dāng)檢測(cè)到門關(guān)閉后，中斷計(jì)數(shù)，UNO通過UART串口將上傳數(shù)據(jù)傳輸至8266無線模塊，進(jìn)行人數(shù)實(shí)時(shí)上傳更新。在無二維碼信息輸入時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)循環(huán)監(jiān)測(cè)，并與最后發(fā)送狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，通過UART串口與8266無線模塊通信，進(jìn)行場(chǎng)地參數(shù)上傳。

　　整個(gè)系統(tǒng)通信流程及硬件線路連接設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1

　　1.2 本地系統(tǒng)與onenet平臺(tái)間通訊

　　上傳實(shí)現(xiàn)以arduino為IDE進(jìn)行編寫，通過加載無線模塊8266對(duì)應(yīng)的ESP8266WiFi.h、ESP8266WiFiMulti.h兩個(gè)庫文件，調(diào)用相應(yīng)功能函數(shù)進(jìn)行wifi連接，http服務(wù)請(qǐng)求等行為，簡(jiǎn)化程序工作量。

　　程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先進(jìn)行wi-fi連接，采用庫函數(shù)Wi-Fi.begin(wi-fi_name, wi-fi_key);實(shí)現(xiàn)wi-fi連接，而后通過WiFiClient client;建立基于wifi的客戶端口以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，程序頭部設(shè)定onenet平臺(tái)服務(wù)器IP地址，平臺(tái)賬號(hào)的設(shè)備編號(hào)，平臺(tái)注冊(cè)提供的apikey，將其命名為server_host、devidGet 、apiKey，分別按照格式包含在http請(qǐng)求指令中，調(diào)用庫中的client.print()函數(shù)進(jìn)行http請(qǐng)求發(fā)送。

　　數(shù)據(jù)上傳采用http中的post方法，以json格式進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。將上傳部分代碼封裝為void類型datasend_function(String id,String value)子函數(shù)形式，調(diào)用使用時(shí),在id,value位置填入相應(yīng)內(nèi)容即可便捷調(diào)用，將數(shù)據(jù)上傳至指定數(shù)據(jù)流點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)調(diào)用及其它相關(guān)操作。

　　根據(jù)平臺(tái)開發(fā)文檔要求，http上傳json格式形式如下：

POST /devices/所注冊(cè)設(shè)備編號(hào)/datapoints

HTTP/1.1

api-key: //（平臺(tái)注冊(cè)時(shí)數(shù)據(jù)流api密鑰）

Host: api.heclouds.com // 固定（此為onenet服務(wù)器域名）

Content-Length: length // 發(fā)送httppost指令長(zhǎng)度

{“datastreams”:

[{“id”:”對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)名”,”datapoints”:[{“v

alue”:””}]}]}

//value后填入數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)值

　　http上傳需嚴(yán)格按照平臺(tái)定義形式進(jìn)行，包括標(biāo)點(diǎn)、空格、換行等細(xì)節(jié)，否則數(shù)據(jù)將上傳失敗。數(shù)據(jù)上傳成功，短暫延遲后可在onenet平臺(tái)上實(shí)時(shí)查看管理對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)流。

　　1.3 小程序數(shù)據(jù)可視化

　　球場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，通過微信小程序和onenet平臺(tái)協(xié)作進(jìn)行達(dá)成。Onenet平臺(tái)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，小程序通過http指令，以get方式從onenet平臺(tái)請(qǐng)求數(shù)據(jù)流，從而將體育館內(nèi)的人數(shù)、環(huán)境指標(biāo)、使用情況等數(shù)據(jù)顯示給用戶。

　　得到場(chǎng)館內(nèi)相應(yīng)的信息之后，將其賦值給變量，調(diào)用console.log()函數(shù)，在wxml內(nèi)置文件中將得到的內(nèi)容再顯示到界面上，完成場(chǎng)館信息顯示功能。

　　1.4 小程序預(yù)約系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　小程序云開發(fā)數(shù)據(jù)庫：實(shí)現(xiàn)預(yù)約系統(tǒng)的過程中，小程序采用微信小程序的云開發(fā)數(shù)據(jù)庫。云開發(fā)提供了一個(gè)JSON 數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中的每條記錄都是JSON 格式的對(duì)象。一個(gè)數(shù)據(jù)庫可有多個(gè)集合（相當(dāng)于關(guān)系型數(shù)據(jù)中的表），集合可作為JSON數(shù)組，數(shù)組中的每個(gè)對(duì)象即為一條記錄，記錄格式以JSON格式進(jìn)行。

　　微信小程序數(shù)據(jù)庫相較于市面同類數(shù)據(jù)庫，有著開發(fā)成本低，易于操作的優(yōu)勢(shì)，尤其針對(duì)微信小程序，適配性高，配套函數(shù)調(diào)用極為便捷，內(nèi)置相關(guān)組件可便捷進(jìn)行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析及可    視化處理處理，針對(duì)小程序開發(fā)者，小程序數(shù)據(jù)庫的使用能夠提供極大的便利。

　　預(yù)約系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯

　　小程序預(yù)約系統(tǒng)運(yùn)行邏輯：通過小程序來對(duì)場(chǎng)館的類別和時(shí)間段進(jìn)行預(yù)約，再由小程序從數(shù)據(jù)庫讀取相應(yīng)的用戶預(yù)約記錄，轉(zhuǎn)而生成二維碼，再由門禁系統(tǒng)掃取二維碼，根據(jù)二維碼內(nèi)容進(jìn)行識(shí)別，從而判斷用戶能否進(jìn)入場(chǎng)館。

　　小程序預(yù)約系統(tǒng)通過基于數(shù)據(jù)庫的查詢與添加進(jìn)行展開，小程序以查詢數(shù)據(jù)庫方式，獲取所有已預(yù)約時(shí)間和未預(yù)約時(shí)間，由此更新用戶端時(shí)間預(yù)約列表。用戶進(jìn)行預(yù)約后，小程序再次對(duì)預(yù)約時(shí)間進(jìn)行審核，核對(duì)用戶所預(yù)約的時(shí)間為無人預(yù)約后，將這個(gè)數(shù)據(jù)通信更新至數(shù)據(jù)庫。隨后他人打開預(yù)約界面的時(shí)候會(huì)再次訪問數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息讀取刷新，由此實(shí)現(xiàn)預(yù)約信息的實(shí)時(shí)更新。

　　查詢數(shù)據(jù)庫更新列表狀態(tài)采用db.collection.where與.get條件查詢語句，查詢?cè)谟脩舻目深A(yù)約時(shí)間段內(nèi)，數(shù)據(jù)庫內(nèi)是否已經(jīng)含有預(yù)約記錄。若查詢到某個(gè)時(shí)間已經(jīng)被預(yù)約，則將列表中對(duì)應(yīng)的時(shí)間從時(shí)間文本更改為“請(qǐng)選擇其他時(shí)間”的文本。由此對(duì)用戶可預(yù)約時(shí)間內(nèi)的每一個(gè)時(shí)間進(jìn)行查詢，完成對(duì)列表狀態(tài)更新。

　　用戶可在預(yù)約界面選擇預(yù)約日期并點(diǎn)擊預(yù)約進(jìn)行場(chǎng)館預(yù)訂。單擊預(yù)約后，程序會(huì)再次判斷該時(shí)間是否可預(yù)約，如果可預(yù)約，則使用db.collection.add語句來向數(shù)據(jù)庫發(fā)送信息，信息包含日期、時(shí)間、場(chǎng)地號(hào)、使用方式，以“查詢”的方式顯示到小程序上“我的訂單”模塊。

　　1.5 門禁系統(tǒng)的識(shí)別實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的信息，轉(zhuǎn)化為包含“密鑰+日期+時(shí)間+場(chǎng)館號(hào)”信息的二維碼。每個(gè)場(chǎng)地對(duì)應(yīng)特有場(chǎng)地號(hào)作為不同場(chǎng)地識(shí)別，由本地控制系統(tǒng)，經(jīng)過GM-65二維碼掃描模塊，對(duì)小程序生成的二維碼信息進(jìn)行掃描進(jìn)而進(jìn)行身份驗(yàn)證。系統(tǒng)本地時(shí)間信息獲取通過gps模塊獲取實(shí)時(shí)UTC信息，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后獲取。

　　2 結(jié)論

　　本系統(tǒng)采用時(shí)下使用較為廣泛的Onenet開放式智能平臺(tái)，微信小程序及其數(shù)據(jù)庫，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)結(jié)合硬件傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程場(chǎng)地狀態(tài)查看及預(yù)約功能，為校園師生日常生活中合理規(guī)劃體育運(yùn)動(dòng)提供了便利，使得運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的使用更加智能高效便捷，系統(tǒng)的構(gòu)建為預(yù)約功能在小程序中的實(shí)現(xiàn)、遠(yuǎn)程設(shè)備信息上傳及開放式智能平臺(tái)搭建使用提供了可參考的解決方案，本系統(tǒng)具備一定現(xiàn)實(shí)意義及推廣價(jià)值。

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　　本文來源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第12期第55頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。