基于小程序的微信云教室

汪正山 杨志学

摘要：物联网方兴未艾，微信遍地生根，小程序横空出世，智能互联引领时代发展。项目结合当今高校的实际需求与智能互联发展的技术，推出了采用微信小程序作为控制终端的智能教室系统。本项目可以通过微信小程序对教室空调、多媒体、灯光、风扇等一系列外设进行智能化管理。并且融入基于RFID的考勤管理系统，解决了大学生逃课现象和其他一些弊端。

關键词：小程序、智能互联、RFID

1、研究背景

随着物联网技术飞速的发展，为其在智能领域的应用打开了广阔的前景，物联网较早应用于智慧交通、智慧物流等领域，并起到了良好的示范作用。物联网技术的日渐成熟，为现代化教育系统带来了新的机遇和挑战，物联网技术也为高校教室管理带来了全新的技术手段和管理方法，为了达到更优化的教学环境和效果，使学校的现代化教学管理水平更上一个台阶，我们研究物联网关键技术，设计智慧多媒体教室，以实现教室多媒体、空调、风扇、灯光等各个外设的智能化控制、远程管理，从而进一步提升学校教室的信息化、自动化、互动化水平。

2、实施原理及过程

2.1 微信小程序开发

在微信开发者工具进行小程序的开发，首先开发基本的操作界面，利用view子控件搭建主界面，再对子界面进行渲染。系统主界面包括：外设、多媒体、考勤三大部分，外设部分包括：控制灯光、风扇、窗帘的开关，控制空调的开关、模式、温度。多媒体部分包括：控制教室内多媒体上的软件、课件的播放，控制多媒体的开关。考勤部分包括：记录出勤缺勤情况，同学上课状态监督与记录。通过点击相关功能，可以继续进行相应的控制，

2.2 单片机外设控制及考勤管理

采用STM32单片机对外设进行控制，通过P2.0口控制步进电机从而达到控制窗帘的目的，P2.1口控制电机开关，从而控制风扇的停转，P1口控制灯光，控制灯光的开关。

使用FM1702射频卡（RFID）模块读取刷卡人信息，并将相应的数据传输至单片机，并进行存储。单片机对刷卡信息进行译码后通过EPS8266可以将刷卡信息传至服务器，服务器再把信息传送到单片机上显示。

同时采用学习型红外对空调进行控制，IR_01是一种集红外学习与发射一体的智能产品，可以支持市面上99.9%以上空调、电视、DVD、风扇等家电的控制。可扩展远距离无线传输方式，实现远程控制。模块支持定时发送功能，可以实现红外家电断电记忆，得电启动功能。

红外模块通过在上位机上进行指令学习，以宿舍空调为学习对象，用空调遥控器发送学习指令，红外模块学习指令并且储存指令。

2.3 多媒体管理

本项目采用python实现了对多媒体的远程控制，首先建立python与服务器的连接。

对于server端：

1 创建socket对象。调用socket构造函数。

2 将socket绑定到指定地址。这是通过socket对象的bind方法来实现的。

3 使用socket套接字的listen方法接收连接请求。

4 服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接。

5 处理阶段，服务器和客户端通过send和recv方法通信（传输 数据）。服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。服务器使用recv方法从客户接收信息。调用recv 时，服务器必须指定一个整数，它对应于可通过本次方法调用来接收的最大数据量。recv方法在接收数据时会进入“blocked”状态，最后返回一个字符 串，用它表示收到的数据。如果发送的数据量超过了recv所允许的，数据会被截短。多余的数据将缓冲于接收端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区 删除（以及自上次调用recv以来，客户可能发送的其它任何数据）。

6 传输结束，服务器调用socket的close方法关闭连接。

对于client端：

1 创建一个socket以连接服务器：

2 使用socket的connect方法连接服务器。

3 处理阶段，客户和服务器将通过send方法和recv方法通信

4 传输结束，客户通过调用socket的close方法关闭连接。

如此，在python上运行程序，就可以建立与服务器的连接，python就可以接收到来自服务器的指令，在电脑客户端进行相应的操作。

而python对电脑软件的控制，课件的管理，只需要调用CMD命令就可以。

3、特色与创新点

3.1 作品特色

本作品是由switch团队设计研发的一款智能教室产品。本产品紧跟时代潮流，将微信小程序作为我们的用户交互平台，集成红外响应、无线信息传输、远程控制等技术，实现对教室内空调、风扇、多媒体等设备进行控制。除此之外，我们通过打卡签到的方式，对学生的到课率进行监督，利用摄像头对学生听课状态进行监督反馈。

3.2 功能创新

1、引入微信小程序作为控制界面，颠覆传统的app控制形式，紧跟时代潮流。

2、融入考勤打卡管理系统，实现学生打卡上课，提高学生到课率。

3、多元素控制，可以方便的控制空调、灯光、风扇等外设，突破传统的单一控制模式。方便老师学生使用教室内设备。

4、利用深度学习算法，通过摄像头进行图像识别，辨别每位同学的学习状态，进而督促学生认真听课。

3.3 技术特色

1、感知技术的普遍运用，各种环境信息可以随时随地进行采集，摆脱时间上的限制

2、通过智能控制技术，有线与无线的互补充，以实现高效、稳定的网络传输保障

3、云计算技术实现各项信息的关联共享

4、不同的组合方案，以实现不同的教学方式的需求

4、结论

本作品利用微信对教室的各种外设进行控制，实现智慧校园。通过创立微信小程序，把教室的空调、多媒体设备、窗帘、灯光等外设与手机微信连接，通过传感器网络感知教室信息，由单片机进行智能化控制。同时，建立python与服务器的socket连接，接受服务器的指令，然后通过python进行软件课件的管理。并且融入基于RFID技术的考勤管理系统，利用射频技术对学生进行考勤管理，很好的解决了高校点名难这实际问题。本套设备目前主要为高校、教育机构提供教室设备的改良，以满足不同教学环境的需要，方便学校对教师资源的统一管理，也为教室使用者提供人性化的服务设施。

参考文献：

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[2]傅隆生，冯亚利，ElkamilTola等.基于卷积神经网络的田间多簇猕猴桃图像识别方法[J].农业工程学报，2018，第34卷（2）：205-211.

[3]王天泥.当图书馆遇上微信小程序[J].图书与情报，2016，（6）：83-86.