基于微信公众号的室内环境监测系统的研究与设计

杨女成 徐克付

关键词：智能家居;无线传感器;套接字;阿里云;微信公众号

中图分类号：TP399;TP274     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）06-0164-03

Keywords：intelligent home furnishing;wireless sensor node;socket;Ali cloud;WeChat official accounts

0  引  言

随着新时代我国经济的飞速发展，人民生活水平的不断提升，人们对居住环境的要求也随之提高。传统的家居环境已经越来越不能满足人们的需要，随之而来的是对智能化、舒适化的居住环境需求日益强烈，因此，对室内环境精准化和智能化的实时监测是人们对现代居家生活的一大关注热点。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由随机部署在目标区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳、自组织的网络系統，其目的是协同感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内监测对象的信息，并报告给用户。WSN可以根据实际需要布设在任何区域，且能够实时监测、感知和采集网络分布区域内监测对象的信息。

本文通过在室内部署一定数量不同类型的传感器节点，实现对温度、湿度、光照度和烟雾等主要环境信息的采集，然后将其上传至阿里云服务器，并通过微信公众号发布。当用户想要了解环境信息时，只需关注本公众号，并发送相应指令，系统即可返回对应的实时环境信息。

虽然本文讨论的对象为室内环境信息监测，但在实际中可以拓展到医院、社区等较大范围的社会公共环境信息监测应用中，因此具有较好的实际应用推广价值。

1  微信公众号及其消息的传播机制

1.1  微信公众号

微信公众号是腾讯公司微信公众平台的别名，它是微信推出的重要功能模块之一。2012年7月，微信公众平台上线，它以订阅号、企业号和服务号的模式将用户与资讯、服务连接在一起，这使得最初作为即时通讯工具的微信开始具备了更多的“新媒体”功能。截至2018年5月，微信和WeChat的合并月活跃账户数MAU（Monthly Active Users）达到10.40亿，可以说微信已经成为全民级别的移动通讯工具。因此，本系统将环境信息通过公众号的形式进行发布，很好地契合了现代社会人们的通讯方式和习惯。

1.2  微信公众号的消息传播机制

微信公众号的消息传播机制主要分为推送方式、互动方式和分享方式三种，它可以为关注者实时推送文字、语音、图片、视频等类型丰富的资讯。

（1）推送方式。与早期的广播电视类似，所有的“受众”只要关注了某个微信公众号，那么就会接收到该公众号发布的信息。因此，对用户而言，推送方式是一种被动接收微信公众号信息服务的方式。

（2）互动方式。互动方式类似于当前广播电视的互动频道，在这种方式下，微信公众号用户可以根据接收到的资讯信息做出一定的互动操作，通过“特定指令”的方式进行。例如，假设用户接收到当前室内光照度为200lux时，可通过发送“Open R01 L01”开启第1个房间的第1盏电灯，实现远程调控室内光线。

（3）分享方式。顾名思义，这种方式可以将有关资讯分享至个人空间、朋友圈、微博等更广阔的范围进行扩散传播。

鉴于实际生活中人们对环境信息的精细化和智能化控制需求，本文将采用互动方式对室内环境信息通过微信公众号进行传播。

2  基于微信公众号的室内环境监测系统的研究与设计

2.1  系统总体结构图

室内环境监测系统的整体结构如图1所示。该系统主要分为两大功能模块：前端环境信息采集与传输、后台环境信息存储及微信公众号资讯发布。

2.2  前端室内环境信息采集与传输

前端室内环境信息采集与传输模块主要包含传感设备绑定/解绑和信息采集与传输两个子模块。例如，分配设备码，检测当前传感设备是否已被绑定，用户通过远程指令对传感设备进行数据采集、控制等。

对于各类传感器设备采集的环境信息，系统首先通过室内WiFi将其传输保存至本地服务器，然后经过预处理后，再通过网络传输保存至云服务器（本文选择阿里云作为后台环境信息存储服务器）。之所以经过预处理后再进行云端存储主要基于以下几个方面的原因：

（1）有效减轻云端数据库的存储负荷，同时保证传感设备可移植的灵活性;

（2）用户通过配置即可在本地服务器端查看指定周期内的历史环境变化等信息，有效降低了与云端数据库服务器的交互，提高了系统的响应速度;

（3）对于传感数据的传输，该设备在与微信用户进行绑定后，才会将其采集的信息传送至云服务器，因此这在一定程度上保证了系统的安全性。

值得指出的是，对于某些用户，也可以将采集到的环境信息经过预处理后直接上传至阿里云服务器，在此情况下，本地服务器可作为备选项。对于那些需要频繁查询历史环境信息的用户，推荐采用本地和云端同时存储的方式。

2.3  室内环境信息后台存储及资讯发布

室内环境传感数据通过配置传感器的Wi-Fi通信模块远程连接服务器地址端口，将数据包传输到云服务器中的数据采集后台程序模块中。该模块负责对数据包进行解析、封装等预处理操作，存储到MySQL数据库中，以便后续为应用层提供数据支持。

如前所述，用户可以通过关注微信公众号“iHome智能家居监控平台”，发送指定的操作指令实现对自家智能传感设备的相关操作。如绑定指定传感设备、解除对指定传感设备的绑定、远程监测室内环境信息、遠程控制室内智能电气设备（如开启加湿器、调节室内灯光、开启空调等）。

3  结  论

本文通过几种常见的不同类型无线传感器设备，利用相关技术实现了对室内基础环境信息的采集、传输和存储，并通过微信公众号发布环境资讯，且能够通过特定的操作指令对室内环境进行相应的远程调控，较好地满足了人们对现代居家生活的精细化和智能化控制需求。下一步将根据用户的历史操控数据，挖掘用户在室内环境需求方面的习惯数据，使系统更加智能化。

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作者简介：杨女成（2001-），女，汉族，北京人，实习生，在中科院主要实习有关物联网平台方面的项目，研究方向：物联网;徐克付（1977-），男，汉族，湖北随州人，研究员，博士，研究方向：大数据、网络与信息安全。