基于微信小程序云开发的人流量监测系统

李茹平 合子琦 张林燕 黄文杰 谢珺

（太原理工大学信息与计算机学院 山西省晋中市 030600）

人流量数据成为一项非常有价值的衡量指标，人流量统计技术在现今社会生活领域也有广泛的应用。目前统计人流量的主流方法分两类：第一种是基于机器视觉的视频识别技术[2]，同时借助于已有的算法，比如百度AI 平台[3]，或利用计算机图像处理技术[4]。此类方法较精确，但成本高且技术复杂[5]。第二种是基于红外传感器的统计监测技术[6]。此外，还有一种方法是使用Wi-Fi 探针识别指定区域内开启Wi-Fi 的移动设备，因为电子设备具有唯一的MAC 地址，所以探针探测到的终端信息可以映射人流量数据[5]。此类方法使用场景限制性较大，且存在Wi-Fi 区域交叉的问题[7]。目前，人流量数据基本上在地点入口的液晶屏幕或者大屏幕上显示[8]，比如景点、图书馆等公共场所的显示屏等，用户只有到该地点才能看到人数信息。目前鲜有能实现人流量数据在手机端的直接显示，使用户足不出户就可及时查询实时数据，尤其是高校范围内对具有上述类似功能的小程序，开发和使用都较为薄弱。

全国高校内，频繁出现餐厅、澡堂等公共区域高峰拥挤的现象[9]，造成拥挤现象原因如下：首先，由于在校大学生作息表相似。其次因在校学生数量大、大规模扩招导致了部分高校基础设施不足，如餐厅小，澡堂浴位过少等问题[10]。

为解决澡堂拥堵问题，本设计以“红外计数器统计人流+微信小程序云开发”方式，调用云服务器进行数据分析处理，npm 网络请求库外包提供技术支撑，发起网络请求。对公共澡堂进出入人数进行实时统计，学生只需通过微信客户端就可快速便捷地查询数据，以此科学规划生活，错峰洗澡。同时，也减缓了后勤部管理压力。

1 系统设计

本文所设计的人流量监测系统整体架构如图1 所示，通过统计进出入公告澡堂区域的人流量数据，利用小程序官方开发文档、git开源项目引入相关package，将数据信息在小程序端显示出来，学生可以根据数据规划自己的日常生活，合理地避开洗澡高峰期。此方法将以往的人流监测系统与微信小程序云开发技术结合，有效提高了系统的实效性。人流量数据的上传、传递、显示的设计是本系统架构的核心，由以下三部分构成：

（1）第一步搭建硬件设备,即红外计数器和基于gprs 技术的数据上传器，将进出入数据上传至中端服务器；

（2）第二步通过微信小程序云开发和基于requests-https 请求的开源外包，实现中端服务器与“掌上有数”微信小程序云服务器后端的接口对接，进而实现数据通信；

（3）第三步进行小程序后端与前端UI 界面，即用户手机端界面的连接，通过使用小程序高效的应用开发框架和丰富的组件及API，以此达到用户随时随地通过“掌上有数”小程序查看人流量数据的目的。

2 硬件

2.1 红外传感装置

图1：系统整体架构

图2：红外传感装置检测示意图

图3：“掌上有数”小程序架构

人流量统计硬件部分包括红外发射装置以及基于gprs 的数据接收装置，红外发射和接收装置分别安装在门框两侧[11]，高度保持在1.2~1.3m 左右，如图2 所示。根据人体经过阻挡红外线而产生的高低电平，统计红外信号中断的次数，处理通断信号并转换成人体经过次数，以此来统计进出入监测区域内的人数。

图4：“掌上有数”小程序云开发公网链路

图5：分时间段人数统计图

图6：用户获取数据流程图

图7：人体经过时测试示意图

2.2 数据接收装置

数据接收装置内部装有物联卡，也就是俗称的流量卡。物联卡把任何物品与互联网连接起来[12]，采用专业号段和独立网元，满足智能硬件和物联网行业对设备联网的需求，进行信息交换和通讯。同时，该装置数据通讯技术基于gprs 通用分组无线服务技术，属于第二代移动通信中的数据传输技术。以物联卡和gprs 技术为基础，保证了此装置和中端服务器之间的数据传递。

3 软件实现

3.1 微信小程序

微信小程序（Mini Program）相对于APP，具备无需安装、无需注册、开发费用低等优点。基于微信平台超9 亿的用户流量入口以及小程序“用完即走“的理念，同时可以节省用户的手机空间，成为取代手机APP 的最佳选择[13]。

图8：云服务器监测数据

图9：“掌上有数”小程序端显示数据

小程序依靠微信平台，近三年内发展迅速，涉及生活娱乐、医疗交通、健身阅读等各个领域，但对于实现实时查询公共场所进出人流量需求的小程序较稀缺。对于高校学生，此类小程序新颖且便捷日常生活。对于开发者，小程序开发门槛相对较低，能够满足简单的基础需求，如查询、通知、统计、打卡等。因此，本研究将微信小程序作为开发平台。

除查询实时人流量外，“掌上有数”小程序同时会辅以其他模块，比如查看澡堂不同时间段人数统计图，查询餐厅对应窗口菜单种类及通知公告等，以提高实用性和功能的多样性。小程序架构如图3 所示。整体分三个层次：前端层、逻辑层、云服务层。

（1）前端层是小程序功能最直接的体现。前端基于小程序特有的应用开发框架MINA，该框架提供了基础组件和丰富的微信原生API，使“掌上有数”小程序页面简洁美观，编程语言主要是WXML、WXSS、JavaScript。

（2）逻辑层是小程序数据通信的核心部分，是开发者与小程序直接“交流”的空间。"掌上有数"小程序有澡堂人流量实时查询、餐厅菜品查看、通知公告和联系建议四大基础页面，MINA 框架在前端层与逻辑层间提供了数据传输系统，管理了页面间的路由、切换与每个页面的生命周期，保证了“掌上有数”小程序页面切换流畅和用户的良好体验感。四大基础功能采用模块化设计，利于小程序后期修改完善。逻辑层基于小程序API，与云服务层进行数据传输、方法函数调用，用户进入小程序点击屏幕按钮（选择功能）时，逻辑层触发函数发起云调用，获取云函数返回的实时人流量数据，并将数据反馈给用户。

（3）服务层是小程序的技术保障后台部分，云函数基于node[14]，引入git 开源项目 request-promise 外包发起云调用，进行https 请求调取中端服务器的数据。

3.2 云开发

小程序云开发（CloudBase）集成于小程序控制台的原生 Serverless 云服务，为开发者提供完整的原生云端支持和微信服务支持，底层由腾讯云提供专业支持，以确保本研究数据安全，且服务稳定。传统开发小程序需要购买域名、物理机托管、专门的运维人力等，无疑是高花销且大工作量[15]。而云开发使用腾讯云服务取代第三方服务器，只需专注编写核心逻辑代码，借助云开发提供的丰富的云端 API ，就可以实现数据的存储传递、文件的上传、结果的计算等，确保本研究高效完成。

综上，借助于云开发云端一体化的全新研发和运维模式，在高效、安全开发的需求背景下，云开发无疑是最佳的技术选型方案。本设计遵从小程序界面——微信后台——云开发这一公网链路，如图4 所示。从”掌上有数“小程序端触发的云函数，发起云调用会经过微信自动鉴权，微信后台通过专线走内网，将请求传递给云开发后台服务。该专线是私有协议，不仅保障了“掌上有数”小程序的数据安全性[15]，而且提高了传输性能。

本设计主要使用了小程序云开发的云函数、云存储和云数据库三大功能[16]。用户点击数据图展示页面，触发相应云函数中读写 JSON 云数据库中存储的不同时段人流量数据，该页面基于云数据库和开源可视化图表库Echarts，使统计数据直观的显示在移动端，增强用户体验感，如图5 所示。用户在手机端通过点击“澡堂人流查询”，该页面相应的触发函数发起云调用 wx.cloud.callFunction，定义的云函数代码会在云端 Node.js 环境中执行，使用axios 中post请求URL，根据中端服务器的请求条件发送异步请求，即可将数据返回微信后台，流程见图6 所示，最终通过小程序的前端显示在用户手机界面上。

4 系统测试与维护

4.1 系统测试

系统测试针对红外计数器计数功能和移动端小程序的查询准确度，通过比较人工统计和系统监测的进出入人数，测试硬件检测功能。通过比较人工统计与小程序查询所得数据，测试云服务器后台的数据处理、和用户手机端小程序的信息通信功能。

将两个红外对射计数器安装在门框两侧，从8:00 至10:00，时长2 小时内两名测试人员分别多次经过，测试情况下单人进出入，如图7 所示。系统监测的数据，微信开发者工具调试器输出结果显示如图8 所示，“leftNum”对应进入人数，“rightNum”对应出去人数。手机端“掌上有数”小程序查询显示如图9 所示，该页面显示进60 出58，当前滞留人数为2，小程序页面显示与后台检测数据一致，表明云服务器与小程序数据通信正常。测试结果表明该系统可以达到人流量监测效果，如表1 所示，符合设计需求。

4.2 系统维护

“掌上有数”微信小程序的系统维护基于小程序云开发控制台，控制台监控图表清晰统计了云函数读取写入及请求次数，云存储上传次数、CDN 流量，云函数调用次数、使用时间等，根据上述数据可以分析小程序的用户行为，对小程序进行及时更新、优化、整合。同时，”掌上有数“小程序将计划绑定学校后勤官方公众号，进一步与校园后勤管理系统融合，保证小程序服务持久高效。

表1：测试数据

5 结束语

本设计基于小程序的前端技术(WXML+WXSS+JavaScript)与云开发后端技术，实现了用户通过手机微信端，可以实时查看具体区域进出入人数的设想。本文所设计的人流量监测系统工作稳定，代码简洁，且系统在软硬件端相互独立，适用于不同的环境，只需做出少量变动，就可以在很多地方完成人流量监测，对于其它使用小程序云开发实现相似功能的设计有一定的借鉴意义。