基于小程序云開發(fā)的通達(dá)自習(xí)通系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

梁天鴻 聶佳偉 呂偉豪南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院

1 通達(dá)自習(xí)通設(shè)計(jì)和原理介紹

由于學(xué)院正方系統(tǒng)空教室查詢功能不向?qū)W生開放，許多學(xué)生在日常學(xué)習(xí)、期末復(fù)習(xí)或考研準(zhǔn)備中，難以知曉學(xué)校教學(xué)樓是否有空教室以供自習(xí)。同時(shí)，存在單人占據(jù)一個(gè)自習(xí)室，后來者因擔(dān)心產(chǎn)生誤解和影響而放棄同教室自習(xí)，既造成校園自習(xí)室資源的浪費(fèi)，也耽誤了學(xué)生寶貴自習(xí)時(shí)間。通達(dá)自習(xí)通以二維碼為媒介，配合后臺(tái)云數(shù)據(jù)庫管理，為學(xué)院有效管理自習(xí)教室提供了科學(xué)依據(jù)。

通達(dá)自習(xí)通是一款基于微信平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)自習(xí)室進(jìn)行科學(xué)管理與查詢的微信小程序，通過小程序的云開發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)自習(xí)室數(shù)據(jù)的記錄、修改、查詢。使用者在給予該小程序登錄接口的授權(quán)并調(diào)用權(quán)限后，對(duì)自習(xí)室已布置的靜態(tài)二維碼標(biāo)簽掃描簽到，微信后臺(tái)會(huì)調(diào)用云函數(shù)自動(dòng)記錄最新的數(shù)據(jù)，在云數(shù)據(jù)庫中對(duì)信息進(jìn)行修改。使用者也可以查詢各個(gè)教室的使用情況及用戶的最近自習(xí)時(shí)間記錄，從而選擇合適的教室進(jìn)行學(xué)習(xí)，采用定位計(jì)算距離并判斷的函數(shù)，限制只有在教室200 m內(nèi)才能簽到，有效防止有人惡意掃碼占位。

2 小程序整體設(shè)計(jì)框架

2.1 前端框架介紹

在本程序的前端界面實(shí)現(xiàn)中，采用了適配微信小程序的語言wxml、wxss、js進(jìn)行編譯。微信小程序的框架包含兩部分：View視圖層、App Service邏輯層。View層用來渲染頁面結(jié)構(gòu)，AppService層用來邏輯處理、數(shù)據(jù)請(qǐng)求、接口調(diào)用，在兩個(gè)線程里運(yùn)行。其中，視圖層使用WebView渲染，邏輯層使用JSCore運(yùn)行，通過在app.json里創(chuàng)建各頁面Page的配置文件，以wxml和wxss編寫視圖層，由組件來進(jìn)行展示；邏輯層中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)均來自對(duì)應(yīng)Page的data，可以通過setData方法修改數(shù)據(jù)，從而將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后發(fā)送給視圖層。最后，基于系統(tǒng)層的JSBridage為視圖層與邏輯層間提供了數(shù)據(jù)傳輸和事件系統(tǒng)，可以讓開發(fā)者更方便地聚焦于數(shù)據(jù)與邏輯上。

2.2 后端設(shè)計(jì)開發(fā)

2.2.1 云開發(fā)環(huán)境配置

圖1 云開發(fā)流程

云開發(fā)是一套解決小程序前后端開發(fā)的云端工具，如圖1所示，提供了一整套云服務(wù)及簡(jiǎn)單、易用的API和管理界面，以盡可能降低后端開發(fā)成本，讓開發(fā)者能夠?qū)Ｗ⒂诤诵臉I(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)，盡可能輕松地完成后端的操作和管理。

（1）云函數(shù)。是一段運(yùn)行在云端的代碼，無需管理服務(wù)器，在開發(fā)工具內(nèi)編寫、一鍵上傳部署即可運(yùn)行后端代碼。完全使用Node.js編寫，可以操作云端數(shù)據(jù)庫和存儲(chǔ)空間。小程序提供了專門用于云函數(shù)調(diào)用的API，開發(fā)者可以在云函數(shù)內(nèi)使用wx-server-sdk提供的getWXContext方法獲取到每次調(diào)用的上下文（appid、openid等），無需維護(hù)復(fù)雜的鑒權(quán)機(jī)制，即可獲取天然可信任的用戶登錄態(tài)（openid）。

（2）云數(shù)據(jù)庫。云開發(fā)提供了一個(gè)既可在小程序前端操作，也能在云函數(shù)中讀寫的MongoDB數(shù)據(jù)庫，可提供每日5萬次的數(shù)據(jù)庫讀取請(qǐng)求，滿足絕大部分小程序應(yīng)用。另外，一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)集合（相當(dāng)于關(guān)系型數(shù)據(jù)中的表），集合可看作一個(gè)JSON數(shù)組，數(shù)組中的每個(gè)對(duì)象就是一條記錄，記錄的格式是 JSON對(duì)象。通過對(duì)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改，可以使用云函數(shù)來操作數(shù)據(jù)庫的讀寫。

（3）云存儲(chǔ)。云開發(fā)提供了一塊存儲(chǔ)空間，在小程序前端直接上傳/下載云端文件，在云開發(fā)控制臺(tái)可視化管理。微信平臺(tái)推出基于“無服務(wù)開發(fā)小程序”，即Serveless。基于Servelss架構(gòu)的小程序依賴云平臺(tái)提供的后臺(tái)服務(wù)，使得在小程序端可以分別調(diào)用wx.cloude.uploadfile和wx.cloude.downloadfile完成上傳和下載云文件操作。

2.2.2 云數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫的使用中，直接使用云數(shù)據(jù)庫功能，建立了一個(gè)class的云數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)各個(gè)教室的使用情況。這個(gè)數(shù)據(jù)庫包含的字段有：教室人數(shù)、教室名、在該教室的簽到/簽退時(shí)間；每次簽到或者簽退，都會(huì)通過調(diào)用自己定義的qiandao云函數(shù)，來記錄教室的人數(shù)、時(shí)間與教室的變化。

3 掃碼簽到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

鑒于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的需要，設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程。

3.1 教室數(shù)據(jù)生成

首先，在小程序文件夾中建立cloud和miniprogram兩個(gè)目錄，并在package文件中配置，通過編寫數(shù)據(jù)庫函數(shù)cloud.database().collection(class)，在小程序云端創(chuàng)建教室數(shù)據(jù)庫。由于要充分利用每個(gè)自習(xí)教室，所以要將大量自習(xí)教室納入規(guī)劃，為每個(gè)空閑教室生成有唯一標(biāo)識(shí)性的二維碼。其次，創(chuàng)建自習(xí)教室的同時(shí)，可以設(shè)置自習(xí)教室的正常使用時(shí)間和最大容量人數(shù)，若不在正常使用時(shí)間范圍內(nèi)，或超過自習(xí)教室課容納人數(shù)，則不允許簽到或簽退操作。

3.2 定位距離限制

為了防止自習(xí)教室的靜態(tài)二維碼被故意保存后，在非自習(xí)教室區(qū)域外進(jìn)行掃碼簽到、干擾正常使用，本團(tuán)隊(duì)在程序中添加了distance∶function與wx.getLocation函數(shù)，對(duì)簽到進(jìn)行距離限制。distance∶function函數(shù)是對(duì)使用者與簽到教室之間的距離進(jìn)行計(jì)算，wx.getLocation函數(shù)是獲取簽到者經(jīng)緯度，再調(diào)用distance∶function函數(shù)與設(shè)定好的經(jīng)緯度進(jìn)行計(jì)算，得到距離。通過條件語句進(jìn)行判定，若簽到距離在200 m之內(nèi)，就會(huì)跳轉(zhuǎn)簽到按鈕，否則將無法跳轉(zhuǎn)，不能進(jìn)行簽到。

3.3 掃碼簽到/簽退

掃碼簽到是通達(dá)自習(xí)通的核心功能。首先，小程序中編有wx.scanCode函數(shù)，允許從相機(jī)和相冊(cè)中調(diào)取圖片進(jìn)行掃碼。用戶在掃描相應(yīng)自習(xí)教室的二維碼后，微信服務(wù)器向系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)用戶的信息，系統(tǒng)判斷用戶的唯一性和自習(xí)教室否處于正常狀態(tài)（使用時(shí)間范圍內(nèi)和可容納人數(shù)范圍內(nèi)），將二維碼攜帶的信息及掃描用戶的微信openid發(fā)送到業(yè)務(wù)服務(wù)器，在簽到/簽退成功后，調(diào)用_getYMDTime與_getcurrentTime函數(shù)獲取此時(shí)刻時(shí)間，并將其存入定義的times數(shù)組中。其次，再將class數(shù)據(jù)庫與times數(shù)組中的數(shù)據(jù)渲染到界面上，顯示在哪個(gè)時(shí)刻在哪個(gè)教室簽到/簽退，并且簽到/簽退的同時(shí)都會(huì)調(diào)取qiandao云函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫中教室的人數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)項(xiàng)目可以基本解決自習(xí)教室資源和學(xué)生自習(xí)時(shí)間浪費(fèi)的問題，實(shí)現(xiàn)自主簽到循環(huán)過程，有利于合理分配空閑教室，方便學(xué)生找到適合自己學(xué)習(xí)的教室。通達(dá)自習(xí)通現(xiàn)可在學(xué)院自習(xí)教室投入使用，運(yùn)行狀況良好，但也存在不足之處，例如：定位簽到存在一定偏差，短距離內(nèi)不能保證二維碼不會(huì)被學(xué)生誤掃，簽退功能對(duì)于人為因素敏感性高。當(dāng)然，只要學(xué)生積極學(xué)習(xí)，并誠信使用通達(dá)自習(xí)通，所有問題都將迎刃而解。