基于微信公眾號的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

楊女成 徐克付

關(guān)鍵詞：智能家居;無線傳感器;套接字;阿里云;微信公眾號

中圖分類號：TP399;TP274 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）06-0164-03

Keywords：intelligent home furnishing;wireless sensor node;socket;Ali cloud;WeChat official accounts

0 ?引 ?言

隨著新時代我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提升，人們對居住環(huán)境的要求也隨之提高。傳統(tǒng)的家居環(huán)境已經(jīng)越來越不能滿足人們的需要，隨之而來的是對智能化、舒適化的居住環(huán)境需求日益強(qiáng)烈，因此，對室內(nèi)環(huán)境精準(zhǔn)化和智能化的實時監(jiān)測是人們對現(xiàn)代居家生活的一大關(guān)注熱點(diǎn)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是一種由隨機(jī)部署在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個多跳、自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)同感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)監(jiān)測對象的信息，并報告給用戶。WSN可以根據(jù)實際需要布設(shè)在任何區(qū)域，且能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)監(jiān)測對象的信息。

本文通過在室內(nèi)部署一定數(shù)量不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)對溫度、濕度、光照度和煙霧等主要環(huán)境信息的采集，然后將其上傳至阿里云服務(wù)器，并通過微信公眾號發(fā)布。當(dāng)用戶想要了解環(huán)境信息時，只需關(guān)注本公眾號，并發(fā)送相應(yīng)指令，系統(tǒng)即可返回對應(yīng)的實時環(huán)境信息。

雖然本文討論的對象為室內(nèi)環(huán)境信息監(jiān)測，但在實際中可以拓展到醫(yī)院、社區(qū)等較大范圍的社會公共環(huán)境信息監(jiān)測應(yīng)用中，因此具有較好的實際應(yīng)用推廣價值。

1 ?微信公眾號及其消息的傳播機(jī)制

1.1 ?微信公眾號

微信公眾號是騰訊公司微信公眾平臺的別名，它是微信推出的重要功能模塊之一。2012年7月，微信公眾平臺上線，它以訂閱號、企業(yè)號和服務(wù)號的模式將用戶與資訊、服務(wù)連接在一起，這使得最初作為即時通訊工具的微信開始具備了更多的“新媒體”功能。截至2018年5月，微信和WeChat的合并月活躍賬戶數(shù)MAU（Monthly Active Users）達(dá)到10.40億，可以說微信已經(jīng)成為全民級別的移動通訊工具。因此，本系統(tǒng)將環(huán)境信息通過公眾號的形式進(jìn)行發(fā)布，很好地契合了現(xiàn)代社會人們的通訊方式和習(xí)慣。

1.2 ?微信公眾號的消息傳播機(jī)制

微信公眾號的消息傳播機(jī)制主要分為推送方式、互動方式和分享方式三種，它可以為關(guān)注者實時推送文字、語音、圖片、視頻等類型豐富的資訊。

（1）推送方式。與早期的廣播電視類似，所有的“受眾”只要關(guān)注了某個微信公眾號，那么就會接收到該公眾號發(fā)布的信息。因此，對用戶而言，推送方式是一種被動接收微信公眾號信息服務(wù)的方式。

（2）互動方式?；臃绞筋愃朴诋?dāng)前廣播電視的互動頻道，在這種方式下，微信公眾號用戶可以根據(jù)接收到的資訊信息做出一定的互動操作，通過“特定指令”的方式進(jìn)行。例如，假設(shè)用戶接收到當(dāng)前室內(nèi)光照度為200lux時，可通過發(fā)送“Open R01 L01”開啟第1個房間的第1盞電燈，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控室內(nèi)光線。

（3）分享方式。顧名思義，這種方式可以將有關(guān)資訊分享至個人空間、朋友圈、微博等更廣闊的范圍進(jìn)行擴(kuò)散傳播。

鑒于實際生活中人們對環(huán)境信息的精細(xì)化和智能化控制需求，本文將采用互動方式對室內(nèi)環(huán)境信息通過微信公眾號進(jìn)行傳播。

2 ?基于微信公眾號的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計

2.1 ?系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要分為兩大功能模塊：前端環(huán)境信息采集與傳輸、后臺環(huán)境信息存儲及微信公眾號資訊發(fā)布。

2.2 ?前端室內(nèi)環(huán)境信息采集與傳輸

前端室內(nèi)環(huán)境信息采集與傳輸模塊主要包含傳感設(shè)備綁定/解綁和信息采集與傳輸兩個子模塊。例如，分配設(shè)備碼，檢測當(dāng)前傳感設(shè)備是否已被綁定，用戶通過遠(yuǎn)程指令對傳感設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制等。

對于各類傳感器設(shè)備采集的環(huán)境信息，系統(tǒng)首先通過室內(nèi)WiFi將其傳輸保存至本地服務(wù)器，然后經(jīng)過預(yù)處理后，再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸保存至云服務(wù)器（本文選擇阿里云作為后臺環(huán)境信息存儲服務(wù)器）。之所以經(jīng)過預(yù)處理后再進(jìn)行云端存儲主要基于以下幾個方面的原因：

（1）有效減輕云端數(shù)據(jù)庫的存儲負(fù)荷，同時保證傳感設(shè)備可移植的靈活性;

（2）用戶通過配置即可在本地服務(wù)器端查看指定周期內(nèi)的歷史環(huán)境變化等信息，有效降低了與云端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的交互，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度;

（3）對于傳感數(shù)據(jù)的傳輸，該設(shè)備在與微信用戶進(jìn)行綁定后，才會將其采集的信息傳送至云服務(wù)器，因此這在一定程度上保證了系統(tǒng)的安全性。

值得指出的是，對于某些用戶，也可以將采集到的環(huán)境信息經(jīng)過預(yù)處理后直接上傳至阿里云服務(wù)器，在此情況下，本地服務(wù)器可作為備選項。對于那些需要頻繁查詢歷史環(huán)境信息的用戶，推薦采用本地和云端同時存儲的方式。

2.3 ?室內(nèi)環(huán)境信息后臺存儲及資訊發(fā)布

室內(nèi)環(huán)境傳感數(shù)據(jù)通過配置傳感器的Wi-Fi通信模塊遠(yuǎn)程連接服務(wù)器地址端口，將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)皆品?wù)器中的數(shù)據(jù)采集后臺程序模塊中。該模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析、封裝等預(yù)處理操作，存儲到MySQL數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支持。

如前所述，用戶可以通過關(guān)注微信公眾號“iHome智能家居監(jiān)控平臺”，發(fā)送指定的操作指令實現(xiàn)對自家智能傳感設(shè)備的相關(guān)操作。如綁定指定傳感設(shè)備、解除對指定傳感設(shè)備的綁定、遠(yuǎn)程監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境信息、遠(yuǎn)程控制室內(nèi)智能電氣設(shè)備（如開啟加濕器、調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光、開啟空調(diào)等）。

3 ?結(jié) ?論

本文通過幾種常見的不同類型無線傳感器設(shè)備，利用相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)了對室內(nèi)基礎(chǔ)環(huán)境信息的采集、傳輸和存儲，并通過微信公眾號發(fā)布環(huán)境資訊，且能夠通過特定的操作指令對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程調(diào)控，較好地滿足了人們對現(xiàn)代居家生活的精細(xì)化和智能化控制需求。下一步將根據(jù)用戶的歷史操控數(shù)據(jù)，挖掘用戶在室內(nèi)環(huán)境需求方面的習(xí)慣數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)更加智能化。

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作者簡介：楊女成（2001-），女，漢族，北京人，實習(xí)生，在中科院主要實習(xí)有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)平臺方面的項目，研究方向：物聯(lián)網(wǎng);徐克付（1977-），男，漢族，湖北隨州人，研究員，博士，研究方向：大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全。