基于微信小程序云開發(fā)的人流量監(jiān)測系統(tǒng)

李茹平 合子琦 張林燕 黃文杰 謝珺

（太原理工大學信息與計算機學院 山西省晉中市 030600）

人流量數(shù)據(jù)成為一項非常有價值的衡量指標，人流量統(tǒng)計技術在現(xiàn)今社會生活領域也有廣泛的應用。目前統(tǒng)計人流量的主流方法分兩類：第一種是基于機器視覺的視頻識別技術[2]，同時借助于已有的算法，比如百度AI 平臺[3]，或利用計算機圖像處理技術[4]。此類方法較精確，但成本高且技術復雜[5]。第二種是基于紅外傳感器的統(tǒng)計監(jiān)測技術[6]。此外，還有一種方法是使用Wi-Fi 探針識別指定區(qū)域內開啟Wi-Fi 的移動設備，因為電子設備具有唯一的MAC 地址，所以探針探測到的終端信息可以映射人流量數(shù)據(jù)[5]。此類方法使用場景限制性較大，且存在Wi-Fi 區(qū)域交叉的問題[7]。目前，人流量數(shù)據(jù)基本上在地點入口的液晶屏幕或者大屏幕上顯示[8]，比如景點、圖書館等公共場所的顯示屏等，用戶只有到該地點才能看到人數(shù)信息。目前鮮有能實現(xiàn)人流量數(shù)據(jù)在手機端的直接顯示，使用戶足不出戶就可及時查詢實時數(shù)據(jù)，尤其是高校范圍內對具有上述類似功能的小程序，開發(fā)和使用都較為薄弱。

全國高校內，頻繁出現(xiàn)餐廳、澡堂等公共區(qū)域高峰擁擠的現(xiàn)象[9]，造成擁擠現(xiàn)象原因如下：首先，由于在校大學生作息表相似。其次因在校學生數(shù)量大、大規(guī)模擴招導致了部分高?；A設施不足，如餐廳小，澡堂浴位過少等問題[10]。

為解決澡堂擁堵問題，本設計以“紅外計數(shù)器統(tǒng)計人流+微信小程序云開發(fā)”方式，調用云服務器進行數(shù)據(jù)分析處理，npm 網絡請求庫外包提供技術支撐，發(fā)起網絡請求。對公共澡堂進出入人數(shù)進行實時統(tǒng)計，學生只需通過微信客戶端就可快速便捷地查詢數(shù)據(jù)，以此科學規(guī)劃生活，錯峰洗澡。同時，也減緩了后勤部管理壓力。

1 系統(tǒng)設計

本文所設計的人流量監(jiān)測系統(tǒng)整體架構如圖1 所示，通過統(tǒng)計進出入公告澡堂區(qū)域的人流量數(shù)據(jù)，利用小程序官方開發(fā)文檔、git開源項目引入相關package，將數(shù)據(jù)信息在小程序端顯示出來，學生可以根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)劃自己的日常生活，合理地避開洗澡高峰期。此方法將以往的人流監(jiān)測系統(tǒng)與微信小程序云開發(fā)技術結合，有效提高了系統(tǒng)的實效性。人流量數(shù)據(jù)的上傳、傳遞、顯示的設計是本系統(tǒng)架構的核心，由以下三部分構成：

（1）第一步搭建硬件設備,即紅外計數(shù)器和基于gprs 技術的數(shù)據(jù)上傳器，將進出入數(shù)據(jù)上傳至中端服務器；

（2）第二步通過微信小程序云開發(fā)和基于requests-https 請求的開源外包，實現(xiàn)中端服務器與“掌上有數(shù)”微信小程序云服務器后端的接口對接，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；

（3）第三步進行小程序后端與前端UI 界面，即用戶手機端界面的連接，通過使用小程序高效的應用開發(fā)框架和豐富的組件及API，以此達到用戶隨時隨地通過“掌上有數(shù)”小程序查看人流量數(shù)據(jù)的目的。

2 硬件

2.1 紅外傳感裝置

圖1：系統(tǒng)整體架構

圖2：紅外傳感裝置檢測示意圖

圖3：“掌上有數(shù)”小程序架構

人流量統(tǒng)計硬件部分包括紅外發(fā)射裝置以及基于gprs 的數(shù)據(jù)接收裝置，紅外發(fā)射和接收裝置分別安裝在門框兩側[11]，高度保持在1.2~1.3m 左右，如圖2 所示。根據(jù)人體經過阻擋紅外線而產生的高低電平，統(tǒng)計紅外信號中斷的次數(shù)，處理通斷信號并轉換成人體經過次數(shù)，以此來統(tǒng)計進出入監(jiān)測區(qū)域內的人數(shù)。

圖4：“掌上有數(shù)”小程序云開發(fā)公網鏈路

圖5：分時間段人數(shù)統(tǒng)計圖

圖6：用戶獲取數(shù)據(jù)流程圖

圖7：人體經過時測試示意圖

2.2 數(shù)據(jù)接收裝置

數(shù)據(jù)接收裝置內部裝有物聯(lián)卡，也就是俗稱的流量卡。物聯(lián)卡把任何物品與互聯(lián)網連接起來[12]，采用專業(yè)號段和獨立網元，滿足智能硬件和物聯(lián)網行業(yè)對設備聯(lián)網的需求，進行信息交換和通訊。同時，該裝置數(shù)據(jù)通訊技術基于gprs 通用分組無線服務技術，屬于第二代移動通信中的數(shù)據(jù)傳輸技術。以物聯(lián)卡和gprs 技術為基礎，保證了此裝置和中端服務器之間的數(shù)據(jù)傳遞。

3 軟件實現(xiàn)

3.1 微信小程序

微信小程序（Mini Program）相對于APP，具備無需安裝、無需注冊、開發(fā)費用低等優(yōu)點?；谖⑿牌脚_超9 億的用戶流量入口以及小程序“用完即走“的理念，同時可以節(jié)省用戶的手機空間，成為取代手機APP 的最佳選擇[13]。

圖8：云服務器監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖9：“掌上有數(shù)”小程序端顯示數(shù)據(jù)

小程序依靠微信平臺，近三年內發(fā)展迅速，涉及生活娛樂、醫(yī)療交通、健身閱讀等各個領域，但對于實現(xiàn)實時查詢公共場所進出人流量需求的小程序較稀缺。對于高校學生，此類小程序新穎且便捷日常生活。對于開發(fā)者，小程序開發(fā)門檻相對較低，能夠滿足簡單的基礎需求，如查詢、通知、統(tǒng)計、打卡等。因此，本研究將微信小程序作為開發(fā)平臺。

除查詢實時人流量外，“掌上有數(shù)”小程序同時會輔以其他模塊，比如查看澡堂不同時間段人數(shù)統(tǒng)計圖，查詢餐廳對應窗口菜單種類及通知公告等，以提高實用性和功能的多樣性。小程序架構如圖3 所示。整體分三個層次：前端層、邏輯層、云服務層。

（1）前端層是小程序功能最直接的體現(xiàn)。前端基于小程序特有的應用開發(fā)框架MINA，該框架提供了基礎組件和豐富的微信原生API，使“掌上有數(shù)”小程序頁面簡潔美觀，編程語言主要是WXML、WXSS、JavaScript。

（2）邏輯層是小程序數(shù)據(jù)通信的核心部分，是開發(fā)者與小程序直接“交流”的空間。"掌上有數(shù)"小程序有澡堂人流量實時查詢、餐廳菜品查看、通知公告和聯(lián)系建議四大基礎頁面，MINA 框架在前端層與邏輯層間提供了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，管理了頁面間的路由、切換與每個頁面的生命周期，保證了“掌上有數(shù)”小程序頁面切換流暢和用戶的良好體驗感。四大基礎功能采用模塊化設計，利于小程序后期修改完善。邏輯層基于小程序API，與云服務層進行數(shù)據(jù)傳輸、方法函數(shù)調用，用戶進入小程序點擊屏幕按鈕（選擇功能）時，邏輯層觸發(fā)函數(shù)發(fā)起云調用，獲取云函數(shù)返回的實時人流量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)反饋給用戶。

（3）服務層是小程序的技術保障后臺部分，云函數(shù)基于node[14]，引入git 開源項目 request-promise 外包發(fā)起云調用，進行https 請求調取中端服務器的數(shù)據(jù)。

3.2 云開發(fā)

小程序云開發(fā)（CloudBase）集成于小程序控制臺的原生 Serverless 云服務，為開發(fā)者提供完整的原生云端支持和微信服務支持，底層由騰訊云提供專業(yè)支持，以確保本研究數(shù)據(jù)安全，且服務穩(wěn)定。傳統(tǒng)開發(fā)小程序需要購買域名、物理機托管、專門的運維人力等，無疑是高花銷且大工作量[15]。而云開發(fā)使用騰訊云服務取代第三方服務器，只需專注編寫核心邏輯代碼，借助云開發(fā)提供的豐富的云端 API ，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲傳遞、文件的上傳、結果的計算等，確保本研究高效完成。

綜上，借助于云開發(fā)云端一體化的全新研發(fā)和運維模式，在高效、安全開發(fā)的需求背景下，云開發(fā)無疑是最佳的技術選型方案。本設計遵從小程序界面——微信后臺——云開發(fā)這一公網鏈路，如圖4 所示。從”掌上有數(shù)“小程序端觸發(fā)的云函數(shù)，發(fā)起云調用會經過微信自動鑒權，微信后臺通過專線走內網，將請求傳遞給云開發(fā)后臺服務。該專線是私有協(xié)議，不僅保障了“掌上有數(shù)”小程序的數(shù)據(jù)安全性[15]，而且提高了傳輸性能。

本設計主要使用了小程序云開發(fā)的云函數(shù)、云存儲和云數(shù)據(jù)庫三大功能[16]。用戶點擊數(shù)據(jù)圖展示頁面，觸發(fā)相應云函數(shù)中讀寫 JSON 云數(shù)據(jù)庫中存儲的不同時段人流量數(shù)據(jù)，該頁面基于云數(shù)據(jù)庫和開源可視化圖表庫Echarts，使統(tǒng)計數(shù)據(jù)直觀的顯示在移動端，增強用戶體驗感，如圖5 所示。用戶在手機端通過點擊“澡堂人流查詢”，該頁面相應的觸發(fā)函數(shù)發(fā)起云調用 wx.cloud.callFunction，定義的云函數(shù)代碼會在云端 Node.js 環(huán)境中執(zhí)行，使用axios 中post請求URL，根據(jù)中端服務器的請求條件發(fā)送異步請求，即可將數(shù)據(jù)返回微信后臺，流程見圖6 所示，最終通過小程序的前端顯示在用戶手機界面上。

4 系統(tǒng)測試與維護

4.1 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試針對紅外計數(shù)器計數(shù)功能和移動端小程序的查詢準確度，通過比較人工統(tǒng)計和系統(tǒng)監(jiān)測的進出入人數(shù)，測試硬件檢測功能。通過比較人工統(tǒng)計與小程序查詢所得數(shù)據(jù)，測試云服務器后臺的數(shù)據(jù)處理、和用戶手機端小程序的信息通信功能。

將兩個紅外對射計數(shù)器安裝在門框兩側，從8:00 至10:00，時長2 小時內兩名測試人員分別多次經過，測試情況下單人進出入，如圖7 所示。系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，微信開發(fā)者工具調試器輸出結果顯示如圖8 所示，“l(fā)eftNum”對應進入人數(shù)，“rightNum”對應出去人數(shù)。手機端“掌上有數(shù)”小程序查詢顯示如圖9 所示，該頁面顯示進60 出58，當前滯留人數(shù)為2，小程序頁面顯示與后臺檢測數(shù)據(jù)一致，表明云服務器與小程序數(shù)據(jù)通信正常。測試結果表明該系統(tǒng)可以達到人流量監(jiān)測效果，如表1 所示，符合設計需求。

4.2 系統(tǒng)維護

“掌上有數(shù)”微信小程序的系統(tǒng)維護基于小程序云開發(fā)控制臺，控制臺監(jiān)控圖表清晰統(tǒng)計了云函數(shù)讀取寫入及請求次數(shù)，云存儲上傳次數(shù)、CDN 流量，云函數(shù)調用次數(shù)、使用時間等，根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以分析小程序的用戶行為，對小程序進行及時更新、優(yōu)化、整合。同時，”掌上有數(shù)“小程序將計劃綁定學校后勤官方公眾號，進一步與校園后勤管理系統(tǒng)融合，保證小程序服務持久高效。

表1：測試數(shù)據(jù)

5 結束語

本設計基于小程序的前端技術(WXML+WXSS+JavaScript)與云開發(fā)后端技術，實現(xiàn)了用戶通過手機微信端，可以實時查看具體區(qū)域進出入人數(shù)的設想。本文所設計的人流量監(jiān)測系統(tǒng)工作穩(wěn)定，代碼簡潔，且系統(tǒng)在軟硬件端相互獨立，適用于不同的環(huán)境，只需做出少量變動，就可以在很多地方完成人流量監(jiān)測，對于其它使用小程序云開發(fā)實現(xiàn)相似功能的設計有一定的借鑒意義。