基于微信小程序的实训室门禁系统——以高职院校实训室门禁系统开发设计为视角.pdf

第2 1卷第1期2 0 2 3年 3 月 湖 州 职 业 技 术 学 院 学 报J o u r n a l o f H u z h o u V o c a t i o n a l a n d T e c h n o l o g i c a l C o l l e g e V o l.2 1 N o.1M a r.2 0 2 3d o i:1 0.1 3 6 9 0/j.c n k i.h z y x b.i s s n.1 6 7 2 2 3 8 8.2 0 2 3.0 1.1 7基于微信小程序的实训室门禁系统以高职院校实训室门禁系统开发设计为视角*刘玉柱,吴树平(湖州职业技术学院 机电与汽车工程学院,浙江 湖州 3 1 3 0 9 9)摘要:目前,大多数高职院校的实训室门禁仍在使用W e b方式进行管理,这已不能满足智能化管理的需要,急需进行升级改造。基于此,本研究设计了一种基于微信小程序的实训室门禁系统升级方案,即用微信小程序替代W e b访问方式,通过S e l e n i u m复用现有门禁系统的开关门功能。该系统能最大限度地保留现有门禁系统的软硬件资源,且以最小的代价完成智能升级。关键词:实训室;门禁系统;微信小程序;S e l e n i u m;智能升级中图分类号:T P 3 1 5文献标志码:A文章编号:1 6 7 2 2 3 8 8(2 0 2 3)0 1 0 0 7 2 0 5A c c e s s C o n t r o l S y s t e m i n T r a i n i n g R o o m B a s e d o n W e C h a t A p p l e t sF r o m t h e P e r s p e c t i v e o f t h e D e v e l o p m e n t a n d D e s i g n o f A c c e s s C o n t r o l S y s t e m i n T r a i n i n g R o o m o f H i g h e r V o c a t i o n a l C o l l e g e sL I U Y u-z h u,WU S h u-pi ng(S c h o o l o f M e c h a t r o n i c s a n d A u t o m o b i l e E n g i n e e r i n g,H u z h o u V o c a t i o n a l a n d T e c h n o l o g i c a l C o l l e g e,H u z h o u3 1 3 0 9 9,C h i n a)A b s t r a c t:A t p r e s e n t,t h e a c c e s s c o n t r o l s y s t e m i n m o s t t r a i n i n g r o o m s o f h i g h e r v o c a t i o n a l c o l l e g e s i s s t i l l m a n a g e d b y W e b m o d e,w h i c h c a n n o l o n g e r m e e t t h e n e e d s o f i n t e l l i g e n t m a n a g e m e n t.I t i s u r g e n t t o u p g r a d e t h e e x i s t i n g a c c e s s c o n t r o l s y s t e m.I n v i e w o f t h i s,t h e s t u d y p r o p o s e s a n u p g r a d e s c h e m e o f t h e a c c e s s c o n t r o l s y s t e m i n t h e t r a i n i n g r o o m b a s e d o n W e C h a t a p p l e t s.W e C h a t a p p l e t s a r e u s e d t o r e p l a c e t h e W e b a c c e s s m o d e,a n d t h e d o o r o p e n i n g a n d c l o s i n g f u n c t i o n s o f t h e e x i s t i n g a c c e s s c o n t r o l s y s t e m a r e r e u s e d t h r o u g h S e l e n i u m.T h i s s c h e m e c a n r e t a i n t h e s o f t w a r e a n d h a r d w a r e r e s o u r c e s o f t h e e x i s t i n g a c c e s s c o n t r o l s y s t e m t o t h e m a x i m u m e x t e n t,a n d c o m p l e t e t h e i n t e l-l i g e n t u p g r a d e a t t h e m i n i m u m c o s t.K e y w o r d s:t r a i n i n g r o o m;a c c e s s c o n t r o l s y s t e m;W e C h a t a p p l e t s;S e l e n i u m;i n t e l l i g e n t u p g r a d e实训室是高职院校使用频率非常高的集教、学、做于一体的实践教学场所,对进出和安全都有较高的要求。目前,为了统一管理,绝大多数高职院校都给实训室配备了基于W e b的门禁系统。然而,W e b系统在使用过程中存在不少问题:(1)实训室门禁具有使用群体复杂、使用者数量多、使用时间段不固定等特点,管理员在处理门禁权限申请时需要进行重复操作。(2)不管是传统的密码、I C卡门禁,还是带有蓝牙、W i F i、多种生物特征等现代技术的门禁11 0 51 0 7 22 4 82 5 2,都存在因忘记密码、忘带卡、无线连接失败、生物特征无法识别等原因而无法开锁的情况。(3)门禁系统多数以W e b的方式提供服务,需要通过浏览器登录,且系统多数部署在校内网,这导致管理员不能及时处理门禁权限业务。(4)门禁系统通常是一个孤立的系统,没有与其他信息系统融合,所以,身份信息往往不能及时更新。针对目前存在的问题,实训室急需对现有门禁系统进行智能升级。但是,目前门禁供应商提供的升级方案一般都是从硬件到软件的一整套服务,不仅费用高、代价大,而且从需求提出到实施部署的周期也长。因*收稿日期:2 0 2 2 1 1 1 7基金项目:本文系2 0 2 1年度浙江省高等学校实验室工作研究项目“基于物联网的实验室小型火焰监测系统设计与开发”(Y B 2 0 2 1 0 7)的研究成果之一。作者简介:刘玉柱(1 9 8 8-),男,河南信阳人,助理实验师,计算机应用技术硕士,主要从事计算机网络技术研究;吴树平(1 9 9 2-),男,浙江湖州人,助理实验师,主要从事实训管理研究。此,如何在现有门禁系统软硬件的基础上,以最小的代价实现智能升级,成为实训室管理的当务之急。一、微信小程序在高校的应用现状随着互联网信息技术的发展,微信成为使用率最高的社交软件,拥有庞大的用户群,截至2 0 2 2年6月3 0日,月活跃用户超过1 2亿33。2 0 1 7年,微信正式推出了小程序,相较于W e b和手机A p p,其优势十分明显,主要表现在:(1)只需在微信中进行搜索,即搜即用,无需安装、卸载。(2)占用空间小,打开速度快。(3)一次开发就可适配所有手机,开发成本较低,开发者无需考虑平台的差异性和兼容性。国内已有一些学者对微信小程序在高校中的应用进行了探索和研究,并取得了较多的成果,主要有:基于微信小程序的实验室管理平台设计和实验室信息管理系统设计48 5 56 16 4;微信小程序应用于高校图书馆咨询服务、座位预约和线上智能服务等66 67 1 71 5 81 6 1 88 89 1;以微信用户o p e n i d的身份标识为基础,提出一种二维码认证方案用于图书馆安全身份认证96 16 4。关于互联网在门禁领域的应用,国内学者也有研究。完东提出将智能手机终端作为开启门禁的“钥匙”1 01 2;林俊强、唐艳凤等设计了一种基于物联网云平台的智能门禁系统,可使用手机A p p远程开锁1 19 59 8。基于已有研究成果,我们拟开发一款用于高职院校实训室门禁管理的微信小程序,以方便实训管理人员操作。二、基于微信小程序的门禁系统使用场景考虑到微信小程序的诸多优点,我们设计的门禁系统升级方案如下:前端使用微信小程序代替现有门禁管理系统的W e b网页访问,管理人员直接通过小程序管理门禁权限,普通用户无需使用门禁卡、密码等原有开门方式,直接使用小程序扫码即可开门。结合传统门禁系统功能和实训室门禁特点,升级后基于微信小程序的实训室门禁系统,其使用场景可分为以下几类:1.进入小程序 每个实训室门上张贴小程序二维码,用户可使用微信扫描二维码打开小程序,也可在微信中搜索小程序的名称进行访问。首次使用需要微信授权登录和开启订阅消息授权,然后用户才能提交姓名、电话、工号、学号等关键信息进行注册绑定,注册完成后进行登录。只有登录成功,后续的功能才能使用。2.用户列表页面 该页面的使用对象为超级管理员。超级管理员若要查询或管理所有注册的用户信息,只要点击列表项就可进入用户详情页面,点击删除按钮即可删除某个用户。3.用户详情页面 该页面的使用对象为超级管理员。页面展示用户的姓名、电话、角色、密码、状态等信息。对状态为未认证的用户,管理员可对该用户进行认证。4.门禁权限申请列表页面 该页面展示用户所有的申请记录。用户点击申请按钮即可进入申请页面,在门禁列表中根据门牌号选择门禁,并设置门禁权限开放的日期区间和时间段,然后提交申请,返回申请列表页面。5.门禁权限申请页面 该页面展示申请状态、申请时间、审批日期、理由等信息。用户在申请列表页面点击申请记录即可进入申请页面。6.门禁权限审批列表页面 该页面的使用对象是管理人员,他们可对普通用户提交的申请进行审批。该页面分为已审批和未审批两个部分。管理人员在未审批列表中选择申请条目即可进入权限审批页面。7.权限审批页面 管理人员在该页面对提交的权限申请进行审批,选择同意或拒绝,若拒绝需给出理由。8.门禁列表页面 开门是小程序最核心的功能。扫描进入后的首页即为门禁列表页面,展示所有有权限的门禁。列表中每个门禁条目展示的信息有门牌号、门禁状态和开关门状态。用户点击开门按钮即可打开对应的实训室大门。9.故障反馈页面 当遇到门禁故障不能开门时,用户可以在该页面进行反馈。1 0.故障列表页面 该页面的使用对象是实训室管理人员。管理员可以查看使用人员反馈的故障,并及时对故障进行处理。三、基于微信小程序的门禁系统架构设计升级后的系统采用B/S架构,主要由前端、服务端和数据库等组成(参见图1)。37第1期 刘玉柱,等:基于微信小程序的实训室门禁系统图1 基于微信小程序的门禁系统架构图示1.前端 微信小程序为前端交互,向服务端发送h t t p s请求,并接收服务端返回的数据。2.服务端 由对内和对外两部分组成。对外部分处理和响应小程序发送的h t t p s请求,以及用户注册、登录、门禁申请、权限审批、故障报修等请求;对内部分连接数据库,与现有门禁系统建立连接,执行开锁操作,并与校内的其他管理系统进行数据对接。3.数据库 为用户、门禁申请和门禁权限等数据的持久化提供支撑。4.微信消息推送 系统通过微信提供订阅消息的推送服务,向用户推送消息。5.内网穿透 为避免网络安全问题,方便升级后的门禁系统与教务系统及其他校内信息管理系统的对接,我们将服务端部署在校园网内,其可以通过NA T或其他内网穿透技术向外网提供服务。四、基于微信小程序的门禁系统功能模块设计结合前面的使用场景分析,根据门禁系统的管理和使用需求,基于微信小程序的实训室门禁系统的核心功能可分为用户管理、权限申请、权限审批、打开门禁、故障报修、消息推送和门禁管理等7个模块。1.用户管理 学校进出实训室的群体比较复杂,有实训管理员、任课老师、外聘老师、学生、保洁人员和临时使用者等。按门禁使用次数和时间跨度,用户类型可以划分为永久、长期、短期和临时4类。永久用户的开锁权限不受时间限制,长期用户的开锁最长时间权限设置为1年,短期用户的开锁最长时间权限设置为3个月,临时用户的开锁最长时间权限设置为1周。根据实际情况,我们将用户角色划分为超级管理员、实训管理员、老师、学生和其他。角色和用户类型之间的映射关系较复杂(参见图2)。其中,只有超级管理员和实训管理员的用户类型为永久,其他角色有默认的用户类型(见图2中的实线连接),可以在长期、短期、临时之间切换(见图2中的虚线连接)。用户按状态可分为已认证和未认证,除超级管理员外,其他用户均需注册认证,只有通过认证的用户才能正常使用功能;超级管理员的账户和密码由系统内置。图2 用户角色类型映射图示47湖 州 职 业 技 术 学 院 学 报 2 0 2 3年2.权限申请 该功能的使用对象是普通用户,包括老师、学生和其他角色用户。每次申请可选择多个门禁,可选择门禁开放的开始和结束日期,以及开始和结束时间点。时间点可精确到分,权限开放的时间跨度受用户类型限制。申请提交成功后,用户的微信会收到小程序的通知信息。3.权限审批 该功能的使用对象为实训管理员。在普通用户提交申请后,管理员的微信会收到小程序推送的通知消息。管理员点击通知进入小程序,可在申请列表页面查看待审批申请,再点击某一项进入审批页面,选择同意或拒绝,并备注审批理由。在管理员提交审批后,服务端向申请人的微信推送审批结果通知。4.打开门禁 该功能面向所有类型的用户。门禁列表页面展示用户有权限的门禁,用户点击开门按钮即可使系统执行开门操作。如果开门时间点不在权限时间范围内,界面会返回并提示异常。开门属于异步操作,服务端处理完开门请求后向用户的微信推送结果通知。5.故障报修 用户在使用小程序过程中出现的问题和门禁故障均可在线提交故障报修。管理员在收到微信推送的通知后即可查看报修记录,并进行实地查看,在确认门禁问题后,对报修记录进行回复处理,若确认故障存在,则该门禁状态改为故障。6.消息推送 消息推送分为两种:一种是用户在前端执行提交操作后,服务端推送操作结果通知消息,例如门禁申请提交结果、故障报修提交结果等;另一种是服务端向非操作用户推送消息,如实训管理员收到的门禁审批申请。7.门禁管理 该模块属于后端业务处理模块,负责门禁列表页面的信息维护。门禁管理具有3种功能:(1)门禁列表更新。系统会定期从原门禁系统中同步门牌号等门禁信息。(2)门禁列表展示。根据用户o p e n i d查询有权限的门禁列表,系统将返回的数据在门禁列表页面展示。(3)门禁状态管理。门禁状态分为正常和故障两种。门禁默认是正常状态,管理员在发现门禁故障后,可将状态设置为故障;或管理员在确认用户提交的报修情况后,状态自动设置为故障。五、基于微信小程序的门禁系统关键技术基于微信小程序的实训室门禁升级系统,以最小的代价完成智能升级,既保留了现有的门禁系统,又不对其进行任何升级变动。用户通过小程序发送开门请求,服务端收到请求后借助现有的门禁系统完成开门操作。因此,新的服务端与现有门禁系统如何对接适配是本方案要解决的关键技术问题。下面,我们探讨在用户管理、权限申请和审批、新旧管理系统适配对接中涉及的关键技术。1.用户管理 用户管理涉及账户绑定和账户认证两个关键问题。(1)账户绑定。用户首次使用小程序,需要先注册、再登录,登录成功后,管理系统将微信小程序用户的唯一标识o p e n i d与账户进行绑定,并持久化到数据库,后续登录则无需绑定。(2)账户认证。用户在注册后,需经管理员认证才能正常使用此功能。考虑到用户数量多,认证工作量大,升级后的门禁管理系统需与教务系统等校内管理系统进行数据对接。在老师、学生等校内人员注册时,门禁系统利用校内管理系统对提交的姓名、工号、手机号、学号等信息进行验证。验证通过后,账户状态自动转为已认证。而其他使用人员的用户管理,则需要管理员手动认证。2.权限申请和审批 在权限申请和审批过程中,需要解决消息收发问题。微信为开发者提供了消息订阅功能,后端服务收到普通用户提交的权限申请后,以订阅消息的形式将审批通知发送给实训管理员,后端服务在收到实训管理员提交的审批结果后,再使用订阅信息将审批结果发送给申请用户(参见图3)。图3 权限申请和审批流程图示57第1期 刘玉柱,等:基于微信小程序的实训室门禁系统3.新旧管理系统适配对接 现有门禁系统远程开门流程是:管理员通过W e b网页登录门禁管理系统,在门禁列表中找到对应的门牌号门禁,并在页面操作完成开门。而这一系列W e b页面的手动执行操作可以通过程序自动化完成。S e l e n i u m是一个用于W e b应用程序测试的工具,可以像真正的用户操作一样直接在浏览器中运行,其不仅支持W i n d o w s、L i n u x等操作系统,I n t e r n e t E x p l o r e r、C h r o m e、F i r e f o x等多种浏览器,也支持J a v a和P y t h o n等编程语言。S e l e n i u m完全开源,对商业用户没有任何限制。自动化的远程开门操作由S e l e n i u m自动化脚本完成。自动化脚本无需手动编写,可在浏览器安装S e l e n i u m I D E插件,通过插件录制脚本。录制过程如下:(1)创建新的录制项目。(2)设置录制的首页地址,开始录制。(3)在新打开的浏览器窗口模拟真实的开门操作流程。(4)在录制脚本中添加断言命令,以用于判断门禁是否打开成功。(5)关闭浏览器,停止录制,点击回放,以测试录制过程。(6)回放测试通过后,导出脚本。选择P y t h o n W e b D r i v e r的脚本格式,导出自动化脚本。服务端单独启动进程,执行P y t h o n自动化脚本,调用W e b D r i v e r,模仿用户在页面进行开门操作。从前端发起开门请求到后端打开门禁的时序如图所示(参见图4)。但是,现有门禁管理系统的升级,会导致原来的操作流程和页面发生变动,自动化开门脚本会失效。在这种情况下,我们只需重新录制S e l e n i u m自动化开门脚本,以降低工作量和升级成本。图4 基于微信小程序的门禁系统开门时序图示综上,基于微信小程序的实训室门禁升级系统,使用微信小程序替代原有的W e b访问方式,极大地提高了权限申请、权限审批和故障报修等流程的效率,改善了广大师生在使用门禁过程中的用户体验。同时,该系统能最大限度地利用现有门禁系统的软硬件,且无需对现有门禁管理系统进行替代或升级,实现了以最小的代价完成门禁系统的智能升级。这一升级系统的应用场景更具普适性,便于在各个高职院校推广应用。参考文献:1 吴卫东.高校门禁系统规划与建设探究以常州纺织服装职业技术学院为例J.电脑知识与技术,2 0 2 2(2 1).2 包 俊,张新有,朱宏颖,等.基于多种生物特征识别的R F I D门禁系统设计J.成都信息工程大学学报,2 0 2 2(3).3 腾讯科技.腾讯公布二二二年第二季及中期业绩E B/O L.(2 0 2 2 0 8 1 7)2 0 2 2 0 9 1 6.h t t p s:/s t a t i c.w w w.t e n c e n t.c o m/u pl o a d s/2 0 2 2/0 8/1 7/e d c 9 8 9 f b 1 3 9 8 1 9 b 8 e 6 c 0 2 4 a b d e 7 1 6 c a 0.p d f.4 赵文杰.基于微信小程序的实验室管理平台的设计J.计算机产品与流通,2 0 1 8(1 2).5 李丽萍,田 浩,袁小平,等.基于微信小程序的实验室信息管理系统设计与实践J.实验室科学,2 0 2 2(1).6 潘俊芳,侯振兴.基于微信小程序的图书馆座位预约系统的设计J.黑龙江工业学院学报:综合版,2 0 2 2(5).7 张育芬.基于微信小程序的图书馆咨询服务系统设计与实现J.信息记录材料,2 0 2 2(6).8 吕丰华,刘 悦,刘春燕.“互联网+”背景下微信小程序在高校图书馆中的应用J.中国传媒科技,2 0 2 2(8).9 王 栋,宫兆阳.一种基于动态二维码的图书馆安全身份认证方案J.计算机应用与软件,2 0 2 1(8).1 0 完 东.基于互联网的手机控制门禁系统的研究D.哈尔滨:哈尔滨理工大学,2 0 1 8.1 1 林俊强,唐艳凤,郑焕坡,等.基于物联网云平台的智能门禁系统设计J.物联网技术,2 0 2 2(1).67湖 州 职 业 技 术 学 院 学 报 2 0 2 3年