基于微信小程序的云打印系統設計

項靖　趙陳萍

摘 ?要：隨著物聯網技術和移動設備的快速發展，許多互聯網+產品走進人們的生活。微信小程序并不需要用戶下載和安裝應用程序，用戶只需要掃一掃即可打開。云打印系統能夠上傳用戶需要打印的文檔，選擇就近的打印點進行打印，學生不必出學校就可以享受打印服務。相比于傳統的打印服務，云打印不需要排隊等候，更加方便快捷。

關鍵詞：微信小程序;云打印系統;物聯網

中圖分類號：TP311 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 系統簡介

近年來，隨著云計算、物聯網、嵌入式等技術日趨成熟，以及移動設備的快速發展，許多互聯網+產品走進人們的生活，越來越多的產品向著無線化、網絡化、智能化的方向發展，基于物聯網技術的智能硬件從理念變為現實。

在學習工作和生活中，打印機是人們常使用的設備，而微信更是不可或缺的工具，兩者相互結合可以實現遠程打印，其相較于傳統的打印流程更安全、快捷。

該文設計并開發了一種基于微信小程序的云打印系統，用戶只需要上傳需要打印的文件，系統就可以自動進行打印服務，最后只需要到指定的地方取件便可以完成一次服務。

1.1 主要研究內容

云打印系統旨在實現一個基于互聯網+的打印服務平臺，其能夠讓打印更加智能化、便捷化。該文的主要研究內容包括云打印系統的設計、微信小程序的設計、研究阿里云服務器部署軟件和數據庫設計。

該文制定了云打印系統和微信小程序之間交互的解決方案，對用戶上傳的文件進行合理地保存。同時專門設計了方案對用戶的登錄狀態進行維護。基于Java開發并使用MySQL作為數據庫，微信小程序采用微信開發者工具設計。

該文研究并解決了服務器和終端之間的通信問題，因為終端采用Wi-Fi接入互聯網，無固定IP，服務器無法訪問，所以通信十分困難。

云打印系統的數據采用Socket連接發送，系統將打印數據封裝成包，然后發送到終端，終端再解析數據包，獲取需要傳輸的文件地址、FTP端口、賬號和密碼等信息[1]。終端傳輸完信息后再進行打印。

終端采用PDFBox工具控制打印機，Apache PDFBox是一個開源的Java庫，支持PDF文檔的開發和轉換[2]。使用這個庫可以開發創建、轉換和操作PDF文檔的Java程序。

1.2 技術創新之處

與其他類似的打印解決方案相比，該系統的創新之處有2個。1）提出利用微信小程序，通過小程序完成文檔的遠程打印模式。2）采用云服務器來處理用戶上傳的打印資料，終端經過Wi-Fi+FRP的方式來傳輸數據。

2 系統功能需求分析

該系統由打印機終端和云服務器組成。終端部分的主要功能包括接收云服務器數據和控制打印機，完成經無線網絡接入互聯網與云服務器進行通信，以及對各種文檔、照片進行處理和打印，云服務器的主要功能包括微信小程序設計和云打印服務設計。

2.1 軟件方面功能描述

2.1.1 微信小程序功能描述

用戶可通過小程序上傳文檔、照片等文件，并且能夠瀏覽、操作已經上傳的文檔、照片等文件。

用戶可打印已上傳的資料，查看打印狀態、瀏覽歷史訂單等信息。

2.1.2 云服務器功能描述

云服務器能處理微信小程序的業務信息，提供打印數據下發的云端打印服務。

2.2 硬件方面功能描述

可接收云服務器下發的打印任務和數據，進行打印作業，返回打印結果并記錄打印操作。

3 系統總體方案

根據對系統功能的需求分析和相關技術研究，制定了系統的總體設計方案，其流程如圖1所示。

云打印平臺是為小程序和打印終端服務的一個系統，由云服務器和云打印系統組成，系統要處理小程序發送的POST請求，處理用戶的業務。還能接收儲存用戶上傳的文件、圖片等數據，并生成打印任務，下發到打印終端。同時能夠分析打印終端的HTTP請求，判斷打印任務是否完成。

打印終端是用來完成云打印的設備，通過Wi-Fi連接互聯網與云服務器進行通信，當收到系統發送的打印命令時，終端對數據進行分析并執行打印操作，完成打印工作后，將文件狀態返回給云服務器。

4 打印終端設計方案

打印終端是接收打印任務和處理打印任務的一個設備。云服務器發送數據到設備，該系統通過無線連接的方式來傳輸數據。目前無線網絡的覆蓋情況十分良好，為打印終端在實際應用的過程中提供了良好的基礎。

該設計中采用Z3735F主板作為基礎，微處理器采用的是Intel Atom Z3735F。該主板采用3 V直流電源供電，2G內存，32GB存儲。

終端系統采用CentOS作為操作系統，由于云服務器不能直接通過網絡訪問終端設備，因此需要內網穿透工具，該系統使用FRP內網穿透軟件，可以完成從公網到FRP（服務器）到終端的連接。打印端通過監聽指定端口，獲取云服務器數據，通過FRP設置指定端口接收數據。

5 云打印系統設計

5.1 用戶登錄設計

微信小程序并非傳統的Web網頁，不能保存收到的會話信息，這使得每次請求到后臺服務端都會創建一個新的會話ID，后端服務器就不會保存小程序的登錄狀態。解決方法是封裝自定義微信請求，在小程序端獲取會話信息時，將其保存到本地，后續請求時，再從本地取出，添加到header請求里。

在用戶打開小程序時，會請求微信服務器返回獨有的驗證數據，再攜帶這個數據去請求云服務器，云服務器再請求微信服務器獲取用戶的ID（openid）和會話秘鑰（session key），生成用戶初步數據并存儲在數據庫中。openid是普通用戶的一個唯一標識，因此系統可以根據openid判斷用戶。

5.2 用戶上傳文件設計

將本地資源上傳到云服務器。頁面通過wx.chooseImage等接口獲取到一個本地資源的臨時文件路徑后，可以通過該接口將本地資源上傳到指定服務器中。發起一個HTTPS請求，其中Content-Type為multipart/form-data。小程序還可預覽上傳的圖片，實現刪除功能。

上傳文件后，每個文件會生成唯一的文件ID，用戶文件表的file_state字段用來記錄文件狀況，wait_order狀態說明文件已經上傳，等待下單，同時也會生成socket_file表數據，記錄文檔打印份數和打印范圍。

5.3 用戶文件傳輸設計

云服務器和終端設備之間的文件傳輸是通過Socket連接來實現的，使用FRP時需要在終端和云服務器安裝軟件，并配置相應的端口。

設備啟動時，會請求并攜帶信息向服務器注冊該設備，該信息如圖2所示，device_port字段代表服務器訪問的端口號，建立連接時，可跟距用戶選擇的設備查詢Device表，獲取設備對應的端口號，建立Socket連接。

建立連接后，通過查詢用戶文件表中記錄的文件地址獲取文件，與socket_file表中的打印數據一起封窗成SocketFile對象，經Java的I/O數據流通過網絡傳輸到終端，終端和云服務器有著相同的類文件，序列化對象并調用打印服務。

5.4 設備注冊設計

設備每次啟動時候都要更新數據庫的信息，保證用戶的發送數據都是向正確的設備發送的。終端設備根據自定義HTTP請求發送配置信息來發送數據。

6 結語

隨著互聯網時代的快速發展，云打印服務已逐漸成為社會發展的主要方向。該課題根據該校的一些基本現狀，以提升學生打印服務效率、降低打印成本為目的來設計云打印系統，實現了以互聯網+為思想的創新創業目標。

參考文獻

[1]玉亮.網絡編程1[EB/OL].（2018-08-23）[2020-05-30].https：//blog.csdn.net/qq_32417289/article/details/81980239.

[2]Sky浪翻云.PDFBox簡介[EB/OL].（2012-05-16）[2020-5-30].https：//www.yiibai.com/pdfbox/pdfbox_overview.htm.