锁控板
产品准备
+----------------------+
| 微信小程序 |
| - 扫码 |
| - 登录 |
| - 发起开门请求 |
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|
v
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| 后端服务（API） |
| - 权限校验 |
| - 控制逻辑 |
| - MQTT/HTTP 发命令 |
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|
v
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| 智能柜设备主控 |
| - 接收指令 |
| - 通过485控制锁控板 |
| - 上报状态反馈 |
+------------+------------+
设备端
✅ 设备端功能定位
设备端是整个系统中的“控制中枢”，主要负责以下任务：
- 接收来自后端/小程序的开门控制命令
- 通过 485 串口控制锁控板开关柜门
- 状态反馈（如门状态、设备离线、断电等）
- 控制显示屏显示二维码和提示信息
- 支持 OTA 升级、日志采集与错误处理
✅ 模块划分与技术概览
| 模块 | 功能描述 | 涉及技术 |
|---|---|---|
| 通信管理模块 | 与服务器进行 MQTT / HTTP / WebSocket 通信 | Paho MQTT / OkHttp / libwebsockets |
| 命令解析模块 | 解析 JSON 指令，分发控制 | cJSON / RapidJSON / Gson |
| 485锁控控制模块 | 控制 485 锁控板开门、读状态 | UART 驱动、自定义串口协议 |
| 显示屏控制模块 | 显示二维码、提示信息 | LCD/EPD 控制驱动 |
| 状态监测模块 | 检测门磁、电源状态 | GPIO / ADC |
| 心跳与状态上报模块 | 周期性上报设备状态 | 定时器 + 网络 |
| OTA 升级模块（可选） | 远程固件升级 | HTTP 拉取 / Mender |
| 日志与异常处理模块 | 本地记录日志，异常上报 | Flash / SQLite / 文件系统 |
✅ 模块依赖结构图
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| 云端服务器 | <-----> | 通信管理模块 |
|（MQTT / HTTP） | |（MQTT/WebSocket） |
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|
v
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| 命令解析与调度模块 |
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|
+-----------------------------+------------------------------+
| | |
v v v
+-------------+ +--------------------+ +-------------------+
| 锁控控制模块 | <-----> | 状态监测模块 | | 显示屏控制模块 |
|（控制485门锁）| |（电源、门状态） | |（二维码+文本） |
+-------------+ +--------------------+ +-------------------+
|
v
+------------------------+
| 状态上报与日志模块 |
+------------------------+
服务器端
✅ 后端主要功能
- 接收小程序请求（如开门、查询状态）
- 管理设备（二维码、状态、控制命令等）
- 与智能柜设备通信（HTTP、MQTT、WebSocket等）
- 用户权限和身份校验
- 状态存储、统计、日志分析
- 支持远程运维功能（OTA、报警、日志上传）
✅ 后端模块划分
| 模块名 | 功能描述 | 技术建议 |
|---|---|---|
| 用户身份与权限管理模块 | 小程序用户登录、身份校验、权限分配 | 微信登录、JWT、Session |
| 设备管理模块 | 设备信息、二维码配置、状态维护 | REST API + 数据库管理 |
| 开门控制模块 | 接收小程序“开门请求”，转发设备 | 命令缓存 + MQTT / WebSocket |
| 状态同步模块 | 接收设备状态上报（门状态、电源状态等） | MQTT订阅 + 数据库持久化 |
| 日志记录模块 | 操作日志、异常记录、设备日志 | 异步写库 / ElasticSearch |
| OTA升级模块（可选） | 上传设备固件、远程升级 | 文件服务 + 固件调度 |
| 数据统计模块 | 器材使用记录、统计报表 | SQL聚合 / BI工具对接 |
📦 服务端架构建议：
- 语言框架：Java（Spring Boot）、Python（FastAPI）、Node.js（NestJS）
- 数据库：MySQL / PostgreSQL
- 缓存：Redis（二维码 token、设备在线状态）
- 设备通信：MQTT Broker（推荐 EMQX）、HTTP / WebSocket（可选）
- 文件服务：MinIO 或本地存储
- 日志分析：ELK / Graylog（可选）
- 部署方式：Docker + Nginx + Supervisor
✅ 后端部署结构图
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| 微信小程序 |
| 扫码开门、借还查询 |
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|
v
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| 后端服务 | <-----> | MQTT Broker (EMQX) |
| API, 权限, 控制调度等 | | 设备通信、状态上报 |
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|
v
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| MySQL / Redis / MinIO |
| 存储用户、设备、日志等数据 |
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微信小程序端
✅ 小程序端主要功能
- 扫码进入柜子使用界面
- 用户身份登录和绑定（校园账号/微信账号）
- 展示柜子状态（门状态、设备在线）
- 发送开门请求
- 显示开门结果反馈
- 查看历史使用记录与个人信息
- 异常提示（设备离线、权限不足等）
✅ 主要模块划分
| 模块名称 | 功能描述 | 主要技术/工具 |
|---|---|---|
| 扫码与跳转模块 | 扫描柜体二维码，跳转对应页面 | 微信扫码 API，页面跳转 |
| 用户登录模块 | 微信登录、用户身份绑定（学号、手机号等） | 微信登录 API，云开发用户管理 |
| 开门控制模块 | 向后端发送开门请求，接收开门状态反馈 | wx.request，WebSocket/MQTT* |
| 状态展示模块 | 显示柜门状态、电源、网络等实时信息 | 页面数据绑定，定时轮询/订阅 |
| 使用记录模块 | 查询并展示个人借用历史 | 后端接口调用，列表渲染 |
| 异常提示模块 | 展示设备异常、操作错误提示 | 页面弹窗，Toast 组件 |
*备注：微信小程序原生不支持 MQTT，需用后端做桥接或使用 WebSocket。
✅ 关键技术点
| 技术点 | 说明 |
|---|---|
| 微信扫码 API | 允许用户扫描柜体二维码，获取柜体ID等信息 |
| 用户认证 | 微信登录 + 结合校园认证（绑定学号/手机号等） |
| 网络请求 | wx.request 调用后端 RESTful API |
| 实时通信 | 通过 WebSocket 实现状态推送（MQTT需后端转发） |
| 数据绑定与渲染 | 使用小程序的 MVVM 框架进行页面数据绑定 |
| 页面路由与导航 | 页面跳转、参数传递（柜体ID、用户信息） |
| UI 组件 | 使用微信小程序官方组件或第三方 UI 库（如 Vant Weapp） |
| 本地缓存 | wx.setStorage / wx.getStorage 缓存登录状态和配置信息 |
| 异常处理 | 网络超时、权限不足、设备离线等异常提示处理 |
产品总结
┌────────────────────────────┐
│ 管理后台（Web） │
│ │
│ - 用户管理 │
│ - 设备管理 │
│ - 开门记录、状态监控 │
│ - OTA 发布/报警设置 │
└────────────┬─────────────┘
│
HTTPS / WebSocket / REST │
▼
┌───────────────────────────────────────────────────────┐
│ 后端服务（核心） │
│ │
│ - 用户认证（微信登录，JWT 校验） │
│ - 权限管理（学生/教师/管理员） │
│ - 开门控制接口（REST + MQTT下发） │
│ - 状态同步（接收设备心跳、门状态、电源状态） │
│ - 操作日志（谁、什么时候、开了哪扇门） │
│ - OTA升级（固件管理 + 升级调度） │
│ │
│ 第三方组件： │
│ - MQTT Broker（如 EMQX） │
│ - MySQL/PostgreSQL（数据存储） │
│ - Redis（token/二维码缓存、状态缓存） │
│ - MinIO/OSS（二维码图片、OTA包等资源存储） │
└──────┬───────────────────────────────────────┘
│
│MQTT / WebSocket / HTTPS
▼
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 智能柜设备端（Linux/Android） │
│ │
│ - 二维码展示（显示屏/LCD） │
│ - 网络通信模块（MQTT/HTTP） │
│ - 命令解析与处理（JSON/二进制指令） │
│ - 485锁控模块（控制开锁/反馈锁状态） │
│ - 门磁检测模块（开关门状态） │
│ - 电源检测（断电上报） │
│ - 心跳上报（定时发送在线信息） │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘
▲
│扫码进入控制界面
│HTTPS 请求控制命令
▼
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 微信小程序端（学生/教师） │
│ │
│ - 扫码进入 → 获取设备ID │
│ - 微信登录 + 校园身份绑定 │
│ - 请求开门接口（wx.request） │
│ - 实时柜门状态展示 │
│ - 操作结果反馈（成功/失败/离线） │
│ - 历史记录查询、个人借用统计 │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘
设备端屏幕设计草图-AI生成
╔══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║ 📘 校园智能储物柜 📶 已联网｜编号：S03 ║ ← 顶部状态栏：标题左，状态右（深蓝底，白字）
╠══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║ ║
║ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ ║
║ ▓ [ 二维码区域 ] ▓ ║ ← 居中放大二维码（黑白对比，圆角卡片）
║ ▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓ ║
║ ║
║ 请使用微信“校园储物柜”小程序扫码开门 ║ ← 二级说明（灰蓝色，14号字，居中）
║ ║
╠══════════════════════════════════════════════════════════════╣
║ 🔔 今日提示：柜门使用时限为 60 分钟，请勿长时间占用 ║ ← 底部公告栏（橙底白字，喇叭图标）
╚══════════════════════════════════════════════════════════════╝
APP 架构设计
[MQTTManager 单例类]
↑
[MQTTService 后台服务]
↑
[App 启动时启动它]
↑
┌────────────────┐
│ UI 层(Activity) │
└────────────────┘
↑
用 Broadcast / 回调 接收消息
MQTT心跳和业务心跳的区别
| 对象 | 意义 | 发起方 | 内容 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| MQTT 心跳 (keep-alive) | 保持连接 | MQTT 协议栈（自动发 PINGREQ） | MQTT 控制包 | 保证客户端和 broker 保持连接，避免断链 |
| 后端定义的心跳消息 | 上报在线状态 | App 手动发 MQTT 消息 | 例如 {"type":"heartbeat"} |
业务层逻辑，如在线状态、设备状态监控等 |
