基于微信小程序的物聯網系統開發與應用

程亞維

（濟源職業技術學院 河南 濟源 459000）

1 引言

在社會發展的最新階段，物聯網是這一時代背景下的核心產物與關鍵構成部分。通過物聯網，可實現現實中的實物與互聯網的銜接，即通過網絡終端對物體進行操控。而全球經濟呈現高速發展，也正是從物聯網時代高速發展后開始的。繼計算機技術后，社會出現了第3次網絡技術改革浪潮，各大高新企業爭先開發不同類型的物聯網系統，但由于傳統的物聯網系統大多為商用系統，不僅設計成本高，也存在操作復雜的問題[1]。在傳統的設計中，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，使用網關設備在IP+端口處進行系統操控，通過這一設計，實現物聯網系統的穩定運行與便捷操作，并實現對云程序的有效開發。

2 硬件設計

為了確保本文設計的物聯網系統可穩定運行，對系統硬件結構進行設計與規劃[3]，見圖1。

圖1 系統硬件框架

據圖1可知，供電電源為物聯網系統的核心硬件，主要負責為系統的運行提供穩定持續的電流與電壓，為了避免電壓過高影響到系統運行，在實際應用中，可采用外接電源適配設備的方式，將220.0 V電壓轉變為12.0 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。

傳感器也屬于物聯網系統的主要硬件結構，主要負責感知周圍環境的變化、讀取數據。并將讀取的數據按照某種既定結構傳輸到系統前端，在完成I/O的轉換后，實現對環境溫度、濕度等相關數據在執行端的輸出。

3 軟件設計

3.1 基于微信小程序設計系統云端響應函數

在完成對本文物聯網系統硬件結構設計的基礎上，引進微信小程序，進行系統云端響應函數的設計。考慮到微信小程序在常規情況下，是在客戶端運行的，因此在建立小程序與系統之間的鏈接時，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，在設計系統軟件前，需要設計響應函數，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網系統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端進行協議調度。并在通過協議處理后，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中，通過此種方式，實現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，對終端數據進行同步處理，并在Web應用中，按照數據長連接的方式，發送連接請求。在小程序云空間中調動云函數，進行API調用。在此過程中，調用函數表達式如下。

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

3.2 融合數據庫規劃系統運行流程

在完成對系統云端響應函數的設計后，需要持續將調用的數據與前端數據進行融合。根據物聯網系統的運行需求，可采用構建SQL Server數據庫的方式，進行終端數據信息與小程序前端用戶信息的管理。以前端信息為例，在系統內構建對應的數據庫表格。

在系統內構建對應的數據庫，數據庫中除主鍵外，所有內容均以varchar（n）進行定義，以便于后期對數據庫中表格內容進行修改。在完成對系統數據庫的構建后，融合數據庫對物聯網系統軟件運行流程進行規劃。

圖2為物聯網系統的軟件程序運行流程，在完成對系統軟件流程的規劃后，在services中進行數據信息的封裝處理，包括對系統內小程序信息的增加、刪除、修改、查詢等。調用數據庫運行系統的流程如下：使用db.程序（insert），執行數據插入指令，在表格內插入一條數據信息；使用db.程序（delete），執行數據刪除指令，在表格內刪除一條指令。以此種方式，完成對系統內信息的處理，實現對物聯網系統的開發。

圖2 系統軟件運行流程

4 對比實驗

上文從硬件與軟件兩個方面，完成了對物聯網系統的理論設計，為了證明設計的物聯網系統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，對系統運行進行檢測。

在對比實驗中，由計算機終端輸入系統測試指令：將系統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，系統處于正常運行狀態，在此種條件下，對系統運行的監控區域進行異常干擾，包括切斷電路、關閉燈光等。當系統傳感器感應到區域發生異常變化后，系統周圍環境的變化將通過傳感器對區域進行異常檢測與信息傳遞，當物聯網系統檢測到對環境的識別無誤后，終端可將字符串以二進位制數據的方式進行傳輸，此時計算機前端將發生感應，即用戶端的小程序將收到系統檢測的異常提醒。每順利執行一次上述提出行為，便可認為物聯網系統完成或通過一次檢測。

上文提出的物聯網系統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，等待物聯網系統是否能持續保持運行狀態。以此作為此次對比實驗的流程，并使用傳統的物聯網系統，按照上文設計的實驗操作，執行相同的實驗操作行為，對比本文設計的系統與傳統系統是否能順利完成檢測。此外，可在上述相關測試的基礎上，對系統硬盤的串口通信能力進行測試，即向物聯網系統輸入某種指令，退出系統后，其終端能否接收到指令與信息，并按照執行標準完成操作指令。

在完成對實驗中相關工作的規劃與布局后，實施此次對比實驗，完成實驗后，調度物聯網系統后臺的日志與數據，檢測其是否完成指令行為。整理實驗結果，見表1。

表1 物聯網系統功能對比結果

根據上文實驗結果可以看出，本文設計的物聯網系統，在實際運行中可達到預計效果，而傳統的物聯網系統，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系統的功能不完善。因此，在完成此次對比實驗后，得出最終結論：相比傳統的物聯網系統，本文設計的基于微信小程序的物聯網系統，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網系統開發與應用研究，并通過設計對比實驗的方式，證明了相比傳統的物聯網系統，本文設計的基于微信小程序的物聯網系統，功能更加完善，可滿足投入市場使用需求，且規避了傳統系統存在的不足。因此，可在后期的相關研究中，嘗試將本文設計的系統進行投放市場應用，在實踐應用中，掌握系統運行存在的不足，解決物聯網系統存在的多種問題。