基于Android的中小學生手機上網(wǎng)監(jiān)控軟件的設計與實現(xiàn)

陳曼嗣

摘要：隨著時代的發(fā)展，智能手機成為方便、快捷的通信工具并走進了千家萬戶，中小學生擁有手機已成為普遍現(xiàn)象，但這同時也帶來了各種各樣的問題與爭論。為了解決目前中小學生沉迷手機的問題，該項目開展了基于Android系統(tǒng)的中小學生使用手機的管理軟件設計研究。

關鍵詞：智能;快捷;手機問題;管理軟件;檢測技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）31-0066-02

1設計思路

本軟件系統(tǒng)的工作思路為：當學生手機的網(wǎng)絡使用超出設定時間后，軟件后臺程序自動斷開手機的網(wǎng)絡連接，同時發(fā)送短信告知家長，家長在收到短信通知后也可以通過回復短信的方式延長學生的上網(wǎng)時間。另外該管理軟件也能將手機聯(lián)網(wǎng)的情況上傳到加密的管理平臺，家長可以密碼登錄到平臺上查看學生手機的上網(wǎng)情況。軟件用于管控學生的上網(wǎng)時間，相對于其他青少年手機上網(wǎng)管理APP，該軟件對學生上網(wǎng)的內(nèi)容不作監(jiān)視，并且通過短信的方式進行信息傳輸，不受是否處于上網(wǎng)狀態(tài)的限制。另外，軟件添加了圖像處理算法，能夠檢測手機屏幕與使用者眼睛的距離，當距離小于設定值時關閉手機屏幕。通過該軟件，家長能夠通過自己的手機管理孩子上網(wǎng)的時間，從而促進學生養(yǎng)成健康的手機使用習慣。

本次基于Android的手機上網(wǎng)管理APP，由Android Studio開發(fā)軟件應用java語言進行的應用程序開發(fā)。

2系統(tǒng)總體方案與實現(xiàn)

2.1邏輯結(jié)構(gòu)

軟件的實現(xiàn)邏輯是通過手機內(nèi)的網(wǎng)絡接口檢測手機是否處于上網(wǎng)狀態(tài)。由于手機上網(wǎng)的形式有3G4G和Wi-Fi兩種形式，因此需要同時監(jiān)測這兩種網(wǎng)絡的連接情況，如果其中一種網(wǎng)絡接口是連接的就認為手機是可以上網(wǎng)的。同時為了更準確地統(tǒng)計學生的上網(wǎng)時間，程序的邏輯判斷中加入了手機屏幕的亮滅作為一項判斷依據(jù)，即被監(jiān)控手機只有在開啟網(wǎng)絡連接且該手機屏幕亮的情況下才認為是處在上網(wǎng)狀態(tài)，計人手機上網(wǎng)時間統(tǒng)計中，除這種情況外，其他的手機使用狀態(tài)不計人手機上網(wǎng)時間。

手機上網(wǎng)管理軟件以“一天”作為一個統(tǒng)計周期，對每天的上網(wǎng)時間做出限定設置，只根據(jù)同一天中的上網(wǎng)時間進行統(tǒng)計疊加與判斷，如超出設定時間強制斷開網(wǎng)絡。第二天，手機系統(tǒng)中前一天的上網(wǎng)時間自動清零，手機上網(wǎng)功能恢復使用，直到上網(wǎng)時間超出了當天的使用限制，再斷開網(wǎng)絡連接.對手機上網(wǎng)監(jiān)控軟件額外添加了“延長上網(wǎng)時間”的功能。通過用家長手機回復短信到學生手機的方式延長學生手機上網(wǎng)時間，家長回復特定格式的短信到學生手機上后，管理軟件能自動讀取短信內(nèi)容并重新打開學生手機的上網(wǎng)權(quán)限。對于學生家長回復短信的內(nèi)容也做了如下考慮：家長回復的短信內(nèi)容應包含網(wǎng)絡再次打開的密碼，且密碼不應該固定，如果是固定不變的，短信內(nèi)容被學生獲取后網(wǎng)絡控制就不會再起作用，于是應用了動態(tài)短信驗證碼的方式，驗證碼是由學生手機自動隨機生成的，并與報警信息一起發(fā)送給家長手機，這樣就可以不擔心密碼泄密了。

2.2用戶權(quán)限模塊

控制系統(tǒng)分為兩種不同的用戶權(quán)限一學生與家長。學生手機作為被管理端，手機上網(wǎng)管理APP主要安裝于學生的手機上，根據(jù)權(quán)限設置學生只擁有對自己手機的使用權(quán)限，無法決定自己的上網(wǎng)時間，無延長上網(wǎng)權(quán)限。家長安裝的監(jiān)控端軟件，擁有最高權(quán)限，不僅可以通過遠程服務器平臺監(jiān)控學生上網(wǎng)的時間信息，同時可以具有關閉學生上網(wǎng)與投子學生上網(wǎng)的權(quán)限。

2.3代碼實現(xiàn)

在應用Android studio外境創(chuàng)建AP工程并做了相關基本配置（兼容版本、頁面布局等）后，應用Java語言開展程序開發(fā)。

2.4手機上網(wǎng)管理初始數(shù)據(jù)配置界面

手機上網(wǎng)管理系統(tǒng)的一個關鍵難點，在于需要在管理者（家長）手機與被管理者（學生）手機之間建立監(jiān)控關系，兩者手機需要進行定，軟件設計了在APP軟件安裝界面中通過用戶輸人手機號的方式定：在通用設置界面中將本機手機號碼與管理者手機號碼輸入，即建立那定關系。手機軟件不斷對本機的網(wǎng)絡狀況進行監(jiān)測，并通過網(wǎng)絡將上網(wǎng)數(shù)據(jù)傳送到平臺數(shù)據(jù)服務器端，管理者能夠通過登錄平臺數(shù)據(jù)服務器端進行歷史數(shù)據(jù)的查看，同時軟件在監(jiān)測到上網(wǎng)超時后通過短信方式將報警傳給管理者手機，短信格式為網(wǎng)絡報警信息與系統(tǒng)軟件自動生成的四位隨機驗證碼。管理者能夠通過將四位隨機驗證碼和特定格式的短信回復到被管理者手機上，開啟被管理者手機的上網(wǎng)延時。

2.5手機視力保護功能實現(xiàn)

正常情況下，眼睛與智能手機之間應保持30m左右的距離，可以有效防止視力疲勞，如距離小于30m長時間連續(xù)觀看手機，就對視力造成消極影響，尤其是廣大中小學生身體正處在生長發(fā)育階段，如長時間離手機屏幕很近，很容易導致視力的下降?？紤]到現(xiàn)有手機并沒有用于較長距離（30-60m）測距的傳感器。

于是我嘗試利用前置攝像頭，采集使用者圖像并應用圖像處理算法，計算出人眼到手機屏幕的距離，最終實現(xiàn)人眼視力的自動保護的軟件開發(fā)。

本項目采用了Ada-Boot算法作為人眼檢測算法，Ad-Bom算法是一種選代方法，通過從大量的弱分類器中選取最具有分類意義的組合成一個強分類器，目的是為了提高檢測的精確度。

3手機上網(wǎng)數(shù)據(jù)管理平臺的實現(xiàn)

為了更好地讓管理者通過手機查看被監(jiān)測手機的網(wǎng)絡使用記錄，專門開發(fā)了手機上網(wǎng)數(shù)據(jù)同步到網(wǎng)絡平臺端供管理者實時監(jiān)督，用戶在使用時需要用管理者的手機號與密碼登錄系統(tǒng)。

4主要成果與創(chuàng)新

本項目在專業(yè)老師的指導下，經(jīng)過調(diào)查并利用中學《信息》課程中所學的信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)等知識，得出了基于Android的中小學生手機上網(wǎng)監(jiān)控軟件的設計與實現(xiàn)的研究方案，并獲得以下成果。

1）采用基于Android studio開發(fā)環(huán)境，搭建一個Android-SDK開發(fā)環(huán)境;在iava環(huán)境中，通過網(wǎng)絡接口訪問底層數(shù)據(jù)系統(tǒng)，統(tǒng)計上網(wǎng)時間并做出判斷;實現(xiàn)對超過使用限制的遠程報警處理;實現(xiàn)對超過使用限制的強制斷網(wǎng)處理;通過訪問網(wǎng)頁服務器可以查看被監(jiān)控手機號的網(wǎng)絡使用情況;通過手機短信驗證碼發(fā)送的方式，實現(xiàn)了對被管理手機上網(wǎng)時間的延長使用許可。

2）通過手機的前置攝像頭、儲存器、CPU、屏幕顯示模塊，應用圖像處理算法的軟件，結(jié)合AdaBoost算法編寫了檢測手機屏幕與使用者眼睛距離的功能，當距離小于設定值時關閉手機屏幕，實現(xiàn)了保持人臉（主要是眼睛）與手機屏幕距離的技術(shù)，達到了保護使用者（中小學生）眼睛的目的。