森林康养智慧管理系统微信小程序开发

森林康养智慧管理系统微信小程序开发摘要：针对目前森林康养产业缺乏实时数据跟踪等问题，本毕业设计开发了一个基于微信小程序的森林康养智慧管理系统。该系统所涉及的硬件包括树莓派、蓝牙传输模块、GPS模块、PM2.5传感器、氧气浓度传感器、温湿度传感器、蜂鸣器、心率传感器、温度传感器等。通过树莓派网关，将收集到的森林实时环境数据发送到数据服务中心，通过微信小程序调用数据接口，将数据显示在微信小程序页面中。利用所开发的微信小程序，游客可及时了解自身身体状况以及森林中各个方位的环境情况，对森林康养产业的发展具有较大的推动作用。关键词：物联网；森林康养；微信小程序；数据服务中心；氧气浓度传感器目录TOC\o"1-3"\h\u第一章绪论 41.1研究的背景及意义 41.2国内发展现状 51.3研究内容及系统介绍 5第二章相关技术简介 62.1系统开发环境 62.2微信小程序流程 62.2.1微信开发者工具 62.2.2微信小程序开发前期准备 62.2.3微信小程序开发流程及模块简介 92.2.4微信小程序发布过程 16第三章系统需求分析 193.1系统功能需求分析 193.1.1微信小程序客户端功能需求 193.1.2Web后台管理功能需求 193.2性能需求分析 20第四章系统设计 214.1微信小程序功能结构图 214.2数据库设计 214.2.1.users表 214.2.2.Temperature表 224.2.3.Humidity表 224.2.4.PM2.5表 224.2.5.Rate表 234.2.6.Map表 234.2.7.Devices表 244.2.8.list表 244.2.9.news表 24第五章设备管理系统功能实现 255.1微信小程序实现 255.1.1用户主菜单与侧滑 255.1.2心率详情页面 255.1.3康养基地环境各项数据 265.1.4康养基地界面及康养基地详情界面 275.1.5康养资讯及康养资讯详情界面 285.1.6“我的”界面 29第六章：结论 31参考文献 32致谢 34第一章绪论森林康养的兴起源于森林中含有多种对人体有益的元素。当人们置身于森林中，呼吸着新鲜的空气，可以有效地调节身体状况，从而达到康养的目的。微信小程序是基于微信的一种不用下载就能使用的应用。而微信庞大的用户群为本程序的推广带来了极大的便利，也更方便用户使用。本毕业设计了一个关于森林康养智慧管理系统小程序。通过微信小程序可实时了解佩戴设备用户的心率，体温等参数，还可以了解到康养基地的温湿度，PM2.5，负氧离子浓度等数据。除此之外，还有有关康养资讯，康养基地的相关信息的推送，方便用户了解森林康养的相关信息。1.1研究的背景及意义置身茂密的森林中，沐浴着晨光，漫步在康养步道上，大口呼吸着新鲜空气[1]……生活压力加大，很多人都有亚健康的问题[2]。环境对人体健康的重要性一再被证明，这就导致越来越多的人开始走近森林，游山、看水、赏景、康养身心。而森林康养作为森林生态和服务价值的一种新发现，正成为新时期林业发展的新业态[3]。近几年，我国森林康养业逐渐成熟。国家也开始重视起来这一行业。这就为森林康养未来的发展奠定了很大的基础。但是对于大众百姓来说，怎么样才能了解到有关森林康养的的信息呢？森林康养是什么？哪里有森林康养基地？环境怎么样？怎么知道当置身于森林中时身体的变化呢？这就是本毕业设计打算解决的问题。物联网作为信息科技产业的第三次革命[4]，已经越来越广泛地运用到各行各业当中去。微信小程序依托其自身方便、快捷的特点[5]，成为了本毕业设计的首选。运用物联网技术，设计了一套森林康养智慧管理系统的微信小程序。通过微信小程序，用户可以了解到什么是森林康养，可以随时随地查看有关森林康养的新闻、全国各个康养基地的信息和位置，各个康养基地的环境情况，如负氧离子含量，温湿度，PM2.5值等，从中挑选出适合的康养基地作为度假的地方或者周末小憩的场所，甚至可以作为患有某些疾病的人群的长期康养基地。除此之外，当身处森林中，佩戴基地的设备，通过微信小程序，还可以随时随地查看自己的心率，体温等身体参数。甚至当用户心率异常时，微信小程序会发出警报，并向康养基地反馈，以便用户得到及时的救援。1.2国内发展现状微信发展至今，早已经成为了大众百姓必不可少的社交软件。微信小程序是依托于微信的一系列应用程序。从小游戏“跳一跳”开始[6]，微信小程序开始走进大众。更是借助微信庞大的用户群，微信小程序迅速发展，到了今天，对维信小程序的使用几乎成了民众的习惯。微信小程序不需要下载安装就可以使用[7]，节省了时间，并且不单独占有内存，相比App来说，省去了很大内存，极大的方便了用户。小程序的出现让中国互联网小程序市场的格局也发生了巨大的改变[8]。在这么大一个用户受众的平台,用户可以通过森林康养微信小程序快速方便的了解森林康养的有关信息。森林康养是近几年新兴的行业。随着时代的发展，社会的变化，越来越多的人开始重视健康问题，也愿意投入时间、精力、金钱在养生上面。森林康养是同时推动林业、健康业、旅游业发展的重要新业态[9]。发展模式是“一业为主，多业融合”[10]。在这种背景下，各种各样的养生行业层出不穷。森林康养作为当下受欢迎的行业，经过短短的几年时间，就得到了快速发展，已经形成了初步的规模。但是还没有一款有关于森林康养智慧管理系统的微信小程序，可以让用户实时了解自己的心率，体温的变化，还可以随时了解康养基地的温湿度，PM2.5值，除此之外，用户还可以在微信小程序上查看有关于康养基地的介绍以及推送的康养资讯。1.3研究内容及系统介绍本毕业设计了一款面向物联网服务的森林康养智慧管理系统微信小程序。主要模块有传感器数据采集模块，通信模块，供电系统，树莓派，数据显示模块等。传感器数据采集模块主要由心率传感器，温度传感器，温湿度传感器，PM2.5传感器组成[11]。通信模块采用的是蓝牙以及4G网络。供电系统采用充电宝和电子电池组成。树莓派通过强大的处理能力，将传感器收集到的数据存储到数据库服务中心。数据显示模块是由微信小程序调用数据库接口，再通过前端UI技术将数据展示在小程序界面。通过将这些模块组合在一起，系统才可以正常运行，才能将传感器采集的数据及时上传到服务器，微信小程序实时调用数据显示在小程序界面，人们才可以随时了解有关森林康养的各方面信息。第二章相关技术简介2.1系统开发环境使用微信开发者工具开发森林康养小程序，前端基于JavaScript+CSS+HTML5语言开发，数据交互采用ajax技术调用阿里云数据服务器实现。后台管理系统用Elipse集成开发环境搭建，服务器使用Tomcat。用MySQL数据库处理传感器收集到的数据。表2-1开发环境分类名称开发语言微信小程序开发工具微信开发者工具JavaScript、CSS、HTML5小程序运行服务器阿里云服务器Web后端运行服务器Tomcat数据库服务器MySQLWeb系统平台开发工具eclipseJava2.2微信小程序流程2.2.1微信开发者工具微信开发者工作是微信官方提供的针对微信小程序的开发工具。集中了开发，调试，预览，上传等功能[12]。相对于搭建其他开发环境时，需要加入各种插件工具，还要配置环境变量，甚至一些开发软件还需要付费，而使用微信开发工具完全不必担心，微信开发者工具安装方便，不需要插件，不用配置环境变量，还是免费的一款工具。2.2.2微信小程序开发前期准备（1）登录微信公众平台，点击“立即注册”，申请微信公众账号，如图（2-1）所示。图2-1注册微信开发者账号（2）选择小程序开发，点击进入，如图（2-2）所示。图2-2选择账号类型（3）使用邮箱进行注册，设置密码，填完信息点击“注册”，如图（2-3）所示。图2-3信息登记（4）使用账号登录进去界面，如图（2-4）所示。图2-4登录后台（5）点击图（2-4）中的“开发设置”，这时会看到两个参数内容，一个是AppID（创建微信小程序项目时使用），另一个是AppSecret（请求OpenID时使用）。这两个参数对于微信小程序开发都是很重要的，需要妥善保管，不要轻易向别人透露。而AppID就像个人身份证号码一样，是每个用户使用微信开发者工具的通行证，如图（2-5）所示图2-5开发设置（6）返回（图2-4）界面，点击下载微信开发者工具安装包，如图（2-6）所示。图2-6下载微信开发者工具（7）开发微信小程序就像开发网页一样，需要具备一定的前端技能，例如JavaScript、CSS、HTML5、Ajax等。开发原理基本和网页一样，都是通过标签、样式表进行页面渲染。通过JavaScript来进行逻辑开发与数据交互[13]。2.2.3微信小程序开发流程及模块简介（1）点击微信开发工具软件启动，用微信扫一扫扫描界面的二维码登录，如（图2-7）所示。图2-7登录微信开发者工具（2）进入主界面，在此可以选择新建微信小程序，或者打开之前创建的项目，如图（2-8）所示。图2-8主界面显示（3）点击添加的符号，创建一个新的项目，如图（2-9）所示：图2-9创建新项目（4）填写小程序的相关信息（AppID填写之前注册账号时的ID号，后端服务选择不使用云服务），如图（2-10）所示。图2-10填写小程序相关信息（5）创建之后，系统自动创建一个index页面，包括微信登录登录功能以及显示“HelloWorld”字符，如图（2-11）所示。图2-11初始创建界面 图2-12初始创建目录（6）查看初始创建的目录，发现已经存在一些文件，各个文件后缀名不一样，功能也不一样，但共同组成一个完整的微信小程序，如图（2-12）所示。（7）app.js文件：是整个微信小程序的逻辑文件（每个微信小程序有且仅有一个app.js文件），里面包含小程序的一些参数、方法，其他页面都可以访问里面包含的参数和方法，整个程序共享的一个逻辑文件，如图（2-13）所示。图2-13app.js文件（8）app.json文件：是用来对整个微信小程序进行全局配置的，包含每个页面的路径，窗口表现[14]，设置页面底部的tabBar等，如图（2-14）所示。图2-14app.json文件（9）app.wxss文件：是整个小程序的样式表，内容可以共享给每一个页面，当单独页面的*.wxss文件内容和此文件内容重复时，此内容失效，如图（2-15）所示。图2-15app.wxss文件（10）Pages文件夹：存放描述各个页面的文件夹，一个page文件夹表示一个页面，一个微信小程序就是由多个page文件夹表示的页面组成的。每个page文件夹包含4个名称相同后缀不同的文件，分别是*.js，*.json，*.wxml，*.wxss。①*.js：里面存放的是每个页面的逻辑内容，定义一些参数和方法（这些参数、方法只在本页面使用，在其他页面无效），如图（2-16）所示。图2-16*.js文件②*.json文件：是本页面窗口表现的配置文件，当此文件和app.json文件中有相同配置项时，会优先使用此页面的配置项。③*.wxml文件：是整个页面文件的中心，里面的内容会直接体现在小程序界面上，是由一组组标签构成，如图（2-17）所示。图2-17*.wxml文件④*.wxss文件：是本页面的样式表，可以在此文件中定义字体，颜色，尺寸，背景等，页面的排版是否好看取决于此文件，如图（2-18）所示。图2-18index.wxss文件（11）Project.config.json文件：是小程序的项目配置文件，保存小程序的基本信息，如项目名称，AppId等信息，如图（2-19）所示。图2-19project.config.json文件（12）Sitemap.json文件：用来配置小程序及其页面是否允许被微信索引。（13）获取OpenID[15]：使用weixin.login方法发送登录请求，得到一个code码，将此code码发送到后台服务器，来换取OpenId。如图（2-20）、（2-21）所示图2-20小程序端代码图2-21服务端代码2.2.4微信小程序发布过程（1）小程序编写完成之后，在微信开发者工具中点击右上角的“上传”按钮，就可以上传代码，如图（2-22）所示。图2-22代码上传（2）代码上传之后，用项目AppId的账号登录微信公众平台，就可以看到提交的小程序的信息，包括开发者，版本号，点击“提交审核”或者“选为体验版本”，此时点击“提交审核”，如图（2-23）所示。图2-23查看上传的小程序（3）点击“提交审核”，就可以提交成功，等待审核通过就可以了，之后就等待审核通过，如图（2-24）所示。图2-24等待审核通过（4）审核通过之后，填写小程序信息（小程序名称，简介，头像等），点击“前往发布”就可以成功发布，之后就可以在任意微信号上搜索小程序名称来使用小程序，如图（2-25）所示。图2-25发布小程序第三章系统需求分析3.1系统功能需求分析3.1.1微信小程序客户端功能需求微信小程序客户端的功能包括：微信账号登录、设备绑定、解除绑定设备、编辑设备、空气的温度、湿度与PM2.5指数的查看、蓝牙测距、心率查看、预警值设置、个人资料修改、问题反馈、查看公告、康养基地与康养资讯的推送等，相关功能叙述如下。登录注册页面：用户点击登录按钮，就会获取微信头像以及账号，即可登陆成功。添加设备：点击“添加设备”按钮，输入设备码即可添加成功。解除绑定：点击“解除绑定”按钮，即可解除与当前设备的绑定。蓝牙测距：监测佩戴设备和网关之间的距离。心率查看：用户在佩戴设备之后可以实时查看自己的心率以及心率变化的折线图。温度查看：将获取到的基地温度值转换成折线图的形式，更方便观察温度变化。湿度查看：将获取到的基地湿度值转换成折线图的形式，更方便观察湿度变化。PM2.5查看：将获取到的基地PM2.5值转换成折线图的形式，方便观察PM2.5变化康养基地：用户可以随时了解各个康养基地的简介等信息。康养资讯：用户可以查看每天推送的有关森林康养的资讯。问题反馈：用户可以将自己所遇到问题以及建议反馈上传。查看公告：可以在此页面查看来自康养中心所发出来的公告。个人资料修改：用户可以修改保存名字、性别、邮箱、手机、住址等。联系客服：可以拨打客服电话及时进行沟通。3.1.2Web后台管理功能需求森林康养智慧管理系统后端管理系统主要功能包括：注册、登录、设置修改密码、设备查看及设备管理、管理员个人资料、查看管理员与微信小程序用户资料、扫一扫、意见反馈、发布公告发布。注册管理员账号：注册一个管理员账号，设置用户名和密码。登录管理员账号：在登录界面输入注册的帐号与密码，即可成功登录。修改密码：通过输入旧密码或者回答问题进行新密码的设置。管理管理员账号：超级管理员可以对管理员账号进行添加、删除等操作，还可以修改管理员账号的个人资料。查看设备：管理员可以对基地设备以及人体佩戴设备查看或者管理。查看管理员信息：管理员可以随时查看管理者的个人信息。查看小程序用户信息：管理员可以查看小程序用户的个人信息以及所佩戴设备的设备码、数据等信息。扫一扫：通过扫描界面的二维码进入到微信小程序客户端。查看意见反馈：管理员可以查看用户反馈的消息以及回复用户解决方案。公告发布：管理员可以发布公告到微信小程序客户端。推送康养资讯：管理员可以定期发推送有关森林康养的文章或者新闻给小程序用户。3.2性能需求分析所开发的面向物联网服务的森林康养智慧管理系统微信小程序的性能需求包括以下几点：微信小程序界面排列有序，操作简单，系统稳定。设备传感器监测到的数据要在极短时间内显示在界面上。Web服务器要有良好的安全防护措施，防止入侵。Web后台管理系统要采用安全的保护机制，防止黑客入侵后台。当数据过多时，服务器运行流畅，不能卡死。第四章系统设计4.1微信小程序功能结构图微信小程序功能结构图设计如图（4-1）所示。微信小程序底部设有4个tabBar，共分为首页、列表、资讯、我的四个主页面，打开微信小程序，开始页面是首页，首页的功能主要有康养基地温湿度、PM2.5的详情按钮，点击任意按钮图标就可以进入其折线图页面，包括指标变化折线图，天气状况等相关信息。基地列表页面是一些康养基地的名称以及基地图片，点击图片就可以进入基地详情页面包括基地介绍，建成时间等信息。康养资讯页面是向用户推送相关的资讯信息。我的页面主要显示微信头像、名称等信息，修改个人资料等功能。图4-1微信小程序功能模块图4.2数据库设计4.2.1.users表表4-1储存的数据为小程序用户信息。包括用户名、密码、邮箱、性别，生日、IP地址等，用于微信小程序登录验证、获取绑定设备的设备码等信息。表4-1users表字段名SQL类型说明OPENIDVarchar主键，微信对象标识符USERNAMEVarchar用户名PASSWORDVarchar密码DEVICE_IDVarchar绑定设备码MAILVarchar邮箱SEXInteger性别(1:男,0:女)DATEDatetime生日IPVarcharIp地址CAPTCHAVarchar验证码4.2.2.Temperature表表4-2为基地温度表，通过温湿度传感器获取到数据，存储温湿度传感器获取的温度值、传感器的设备码、检测时间。表4-2Temperature表字段名SQL类型说明IDLong主键，对象标识符NUMInteger数值DEVICE_IDVarchar设备码CTIMEDatetime检测时间4.2.3.Humidity表表4-3为基地湿度表，通过温湿度传感器获取到数据，存储温湿度传感器获取的湿度值、传感器的设备码、检测时间。表4-3Humidity表字段名SQL类型说明IDLong主键，对象标识符NUMInteger数值DEVICE_IDVarchar设备码CTIMEDatetime检测时间4.2.4.PM2.5表表4-4为PM2.5表，通过PM2.5传感器获取数据，存储PM2.5传感器获取的PM2.5值、传感器的设备码、检测时间。表4-4PM2.5表字段名SQL类型说明IDLong主键，对象标识符NUMInteger数值DEVICE_IDVarchar设备码CTIMEDatetime检测时间4.2.5.Rate表表4-5为心率数据表，通过心率佩戴设备获取到心率值，储存多个设备的设备码、心率值、检测时间。表4-5Rate表字段名SQL类型说明IDLong主键，对象标识符NUMInteger数值DEVICE_IDVarchar设备码CTIMEDatetime检测时间4.2.6.Map表表4-6为地理位置信息表，通过GPS传感器获取数据，储存每个用户所在的地理位置信息以及心率异常标志，当用户心率异常时能够及时获取用户当前位置。表4-6Map表字段名SQL类型说明NAMELong主键，对象标识符LONGITUDEVarchar经度LATITUDEVarchar维度FLAGInteger心率异常标志(0:正常,1:异常)4.2.7.Devices表 表4-7为设备基本信息表，存储设备名称和时间，用来保证其他数据库表的数据准确。表4-7Devices表字段名SQL类型说明DEVICE_IDVarchar主键，设备码NAMEVarchar设备名称CTIMEDatetime时间 4.2.8.list表 表4-8为基地列表，存储各个基地信息，包括基地位置，简介，基地图片等信息。表4-8list表字段名SQL类型说明IDVarchar主键，对象标识符LOCATIONVarchar基地位置INTRODUCTIONVarchar基地简介PICTUREVarchar基地图片4.2.9.news表 表4-9为康养咨询表，存储有关森林康养的新闻信息，包括发布人、时间、新闻内容、插图。表4-7Devices表字段名SQL类型说明IDVarchar主键，对象标识符NAMEVarchar发布人NEWSVarchar新闻内容PICTUREVarchar插图TIMEDatetime时间 第五章设备管理系统功能实现5.1微信小程序实现5.1.1用户主菜单与侧滑微信小程序的首页（图5-1），用户通过添加设备码来绑定自己的佩戴设备，可以看到用户当前的心率值是多少，还可以解除当前设备的绑定。查看佩戴设备与网关之间的距离、基地温湿度图标，PM2.5图标，点击各自图标分别进入各自详细页面查看折线图以及当前城市天气情况。5.1.2心率详情页面点击首页心率值框，进入心率变化折线图页面（图5-2），可以实时了解心率变化情况，心率数据每3秒更新一次，方便用户随时了解当前心率值。图5-1小程序首页图5-2心率变化折线图5.1.3康养基地环境各项数据在首页点击温度、湿度、PM2.5按钮，进入各自折线图页面（图5-3、图5-4、图5-5），在此页面，可以观察各个指标的变化情况，还可以查看当前日期时间、天气情况、当前所在城市等信息。图5-3温度变化折线图图5-4温度变化折线图图5-5PM2.5变化折线图5.1.4康养基地界面及康养基地详情界面在基地列表界面（图5-6），可以上下滑动查看列表的所有基地，点击图片，进入基地详情界面（图5-7）。图5-6基地列表界面图5-7基地详情界面5.1.5康养资讯及康养资讯详情界面在康养资讯界面（图5-8），可以上下滑动查看推送的有关森林康养的资讯，点击资讯文字，进入某条资讯详情界面（图5-9）。图5-8康养资讯列表界面图5-9康养资讯详情界面5.1.6“我的”界面在“我的”界面（图5-10）上，可以看到用户头像及昵称，以及相册，设置等按钮，点击相册进入相册详细界面（图5-11），点击某个图片，还可以放大图片。点击设置按钮，进行个人资料编辑（图5-12）。图5-10“我的”界面图5-10相册界面图5-10个人资料编辑第六章结论本毕业设计是针对当前森林康养的一些困难提供解决方案。由于森林康养发展时间短，各个方面研究还不够成熟，本毕业设计要做的就是把森林康养和物联网技术结合起来，对传统森林康养行业的进一步改善，可以实时了解自身心率，体温等信息，还可以查看基地的温湿度值等天气情况。不过由于时间仓促，可能有些功能还未完全实现，比如有关基地的温湿度以及PM2.5等的硬件部分还没来得及实现，所以数据都是虚拟数据。在此过程中，遇到了很多难题，所幸没有放弃，反复的思考与总结让自己变得不断强大起来，培养了探究问题、团队一起解决的能力，一直克服各种各样的技术难题。从零开始学习微信小程序的知识，直至后来完成森林康养智慧管理系统微信小程序的设计与开发，做完整个系统，收益很多。参考文献王玉梅．嘉宾观摩我市乡村休闲旅游精品[N].伊春日报，2019-7-15.翟兴波，王欣．神农架定位“森林康养第一区”[N].湖北日报，2019-4-30.李文军,李慧.辨析“森林康养”与“森林疗养”[J].现代园艺,2019(20):174-176.周子涵.关于物联网环境下信息安全问题的研究[J].中国新通信,2019,21(22):140.刘玉仁.微信小程序对企业的价值[J].现代营销(下旬刊),2018(12):155.2019年微信小程序数据[J].中国科技信息,2020(Z1):2-5.李哲,周灵.微信小程序的架构与开发浅析[J].福建电脑,2019,35(12):66-69.詹新惠.小程序会改变移动互联网生态吗[J].青年记者,2019(24):91.柏方敏.森林康养对人体健康的促进作用[J].林业与生态,2018(01):17-19.宋维明.关于森林康养产业发展必然性与路径的思考[J].林业经济,2020,42(01):3-8.李宝烨.温湿度传感器集成系统设计[D].东南大学,2017.代洪彬.基于微信小程序的《计算机应用基础》微学习平台的设计与实现[D].广西师范学院,2018./miniprogram/dev/framework/app-service./miniprogram/dev/framework/config.html.陈思,冷雪.微信小程序开发方式对比[J].电子制作,2020(02):52-53+22.

DevelopmentofWechatAppletProgramofForestHealthIntelligentManagementSystemYangYanshuang2016InternetofThingsEngineeringMajor,SchoolofInformationEngineering,SanmingUniversityAbstract:Inviewofthelackofreal-timedatatrackingandotherproblemsinforesthealthindustry,thisgraduationprojectdevelopedaforesthealthintelligentmanagementsystembasedonWechatsmallprogram.Thehardwareofthesystemincludesraspberrypie,Bluetoothtransmissionmodule,GPSmodule,PM2.5sensor,oxygenconcentrationsensor,temperatureandhumiditysensor,buzzer,heartratesensor,temperaturesensor,etc.Throughtheraspberrygatew