潘威華，諶 頏（通訊作者），陳炎楓，鐘 健

（1 廣州理工學(xué)院計算機科學(xué)與工程學(xué)院 廣東 廣州 510540）

（2 廣州科技貿(mào)易職業(yè)學(xué)院信息工程學(xué)院 廣東 廣州 511442）

1 引言

隨著新一代信息技術(shù)的普及應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)有大量的應(yīng)用落地。日常應(yīng)用的打印機也向著無線化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展[1]，滿足人們?nèi)粘４蛴⌒枨?。然而，人們對打印的需求呈現(xiàn)著碎片化、實時性、頻度高、靈活性要求高等特點，傳統(tǒng)的固定打印店模式、辦公場所打印機等形式難已充分滿足打印需求[2]，尤其在高校、商業(yè)大廈、人才市場等對打印需求極高的場所，這種矛盾更加突出。以校園打印為例，當(dāng)前絕大多數(shù)高校都是打印店模式，打印時間固定、地點固定，且打印人數(shù)多時需要排較長時間隊，高峰期學(xué)校打印店更會擁擠不堪。因此，如果能夠在這些場所投放自助打印設(shè)備，將能很好地滿足用戶高頻次、實時性、碎片化打印需求，緩解供求矛盾。

2 系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)支撐

本文提出的基于微信平臺的自助打印機系統(tǒng)，依賴于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)云應(yīng)用平臺是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)價值的核心環(huán)節(jié)[3]，它為自助打印機設(shè)備提供了安全可靠的連接通信能力，向下連接部署在投放點的打印機設(shè)備，支撐打印設(shè)備數(shù)據(jù)實時采集上云；向上提供云端API，指令數(shù)據(jù)通過API 調(diào)用下發(fā)至目標打印機終端，實現(xiàn)遠程控制，本文采用微信平臺來實現(xiàn)用戶操作界面，降低了用戶使用門檻，提高了平臺的用戶粘度。物聯(lián)網(wǎng)平臺的主要功能包括：設(shè)備接入、設(shè)備管理、安全能力、規(guī)則引擎、數(shù)據(jù)分析等。

物聯(lián)網(wǎng)云平臺在物聯(lián)網(wǎng)四個邏輯層（感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層）中處于平臺層這一環(huán)，平臺層的作用在于收集、處理數(shù)據(jù)等。主要的技術(shù)指標包括：

（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。打印機設(shè)備投放環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀況參差不齊，以本文作者所在高校為例，網(wǎng)絡(luò)條件較復(fù)雜，這就導(dǎo)致打印機設(shè)備連接存在較大的不穩(wěn)定狀況，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性將決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膩G包、比特錯誤、噪聲等參數(shù)。因此，增加了WIFI 和4G 兩類無線網(wǎng)絡(luò)保證連接的可靠性。

（2）連接設(shè)備并發(fā)量。隨著物聯(lián)網(wǎng)云平臺的擴容，連接的設(shè)備也會越來越多，而高并發(fā)量的數(shù)據(jù)處理能力除了更多的云服務(wù)器之外，更重要的是技術(shù)團隊是否具有豐富的處理相似問題的經(jīng)驗。

（3）SDK 開發(fā)工具。SDK 主要用來幫助開發(fā)者降低開發(fā)難度，使設(shè)備快速接入平臺。

（4）API接口。API是各類智能設(shè)備連接到云端的接口，其差異化能力體現(xiàn)在接口的數(shù)量、接口開放能力等方面，豐富的API 接口可使平臺整合更多功能，為用戶提供更豐富的基于場景下的解決方案。以高校為例，提供與教務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用接口，可以滿足學(xué)生自助打印畢業(yè)成績單的需求。

3 自助打印機系統(tǒng)設(shè)計

本文設(shè)計的自助打印機系統(tǒng)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶交互層基于微信平臺開發(fā)，符合用戶使用習(xí)慣，具有用戶使用門檻低、使用方便快捷、用戶推廣快等優(yōu)點。

本系統(tǒng)包括硬件和軟件設(shè)計兩大部分，其中硬件包括一臺標準的打印機、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、4G+WIFI 通信模塊等；軟件設(shè)計部分則是基于微信平臺開發(fā)的小程序，包括微信小程序前端設(shè)計和云打印服務(wù)后臺設(shè)計。前端是用戶交互界面，包括一鍵登錄、文檔打印、計費、支付、常見問題、投訴與反饋等功能；云打印服務(wù)后臺包括終端配置、打印機設(shè)置、預(yù)警、統(tǒng)計與分析、用戶問題處理、用戶推廣、系統(tǒng)維護等功能。系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)圖見圖1 所示。

圖1 自助打印系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)圖

由圖1 可知，本系統(tǒng)由以下四個部分組成：

（1）移動控制終端。目前普及的智能手機是最理想的個人移動控制終端，只要用戶安裝微信客戶端軟件APP就可以使用本系統(tǒng)。由于當(dāng)前微信已覆蓋全體手機用戶，因此用戶無須再安裝其他APP。在使用過程中，用戶打開微信掃描打印機機上的二維碼，即可打開自助打印機小程序，根據(jù)小程序用戶界面可以操作具體打印業(yè)務(wù)功能。

（2）微信服務(wù)器。本系統(tǒng)基于微信平臺開發(fā)，因此系統(tǒng)的核心服務(wù)器就是騰訊的微信服務(wù)器?；竟ぷ鬟^程是：用戶使用微信小程序時發(fā)送的信息，首先會被提交到微信服務(wù)器上打包，然后通過HTTP POST 的方式將該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給第三方開發(fā)者服務(wù)器；微信服務(wù)器接收到第三方開發(fā)者服務(wù)器響應(yīng)的信息后，進行解包處理，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給微信客戶端。

（3）云端服務(wù)器。該服務(wù)器運行著部署在第三方開發(fā)者服務(wù)器上的軟件和數(shù)據(jù)集合，其主要作用是分析由微信服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的請求/響應(yīng)信息，并根據(jù)定制的微信小程序業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)交互響應(yīng)、數(shù)據(jù)讀寫等操作，將需要響應(yīng)的文本、多媒體信息以XML 格式打包轉(zhuǎn)發(fā)到微信服務(wù)器上。云端服務(wù)器需要根據(jù)微信小程序的業(yè)務(wù)需求，負責(zé)生成唯一的打印訂單數(shù)據(jù)Unicode 碼，當(dāng)系統(tǒng)收到打印請求任務(wù)時，分析是否完成支付，完成了支付的打印請求任務(wù)即生成訂單，并由云端服務(wù)器將打印內(nèi)容數(shù)據(jù)下發(fā)給目標打印終端設(shè)備，打印機終端設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)對打印業(yè)務(wù)HTTP請求進行分析，并實時將打印訂單執(zhí)行情況以及打印終端設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)送回云端服務(wù)器。

（4）打印終端設(shè)備。打印終端是本系統(tǒng)直接面向用戶的輸出設(shè)備，打印終端通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上的4G 或WIFI模塊實現(xiàn)與用戶、云端服務(wù)器的三方連接。當(dāng)用戶掃描目標打印終端機上的打印二維碼并上傳打印內(nèi)容、選擇打印模式、完成支付后，打印終端設(shè)備將接收到來自云端服務(wù)器下發(fā)的打印指令信息，打印終端分析打印任務(wù)信息，根據(jù)用戶配置的打印要求完成相應(yīng)操作，并實時將打印任務(wù)、打印終端設(shè)備等的狀態(tài)信息上傳給云端服務(wù)器。

4 結(jié)語

針對日常應(yīng)用場景中對打印需求特點的分析，基于微信平臺設(shè)計了一種可滿足用戶碎片化、實時性、頻度高的打印需求的自動打印機系統(tǒng)，較好地解決了打印供需的矛盾，經(jīng)投放部分高校應(yīng)用以來，效果顯著，說明該系統(tǒng)具有較高的市場推廣價值。