论文总字数：37105字

摘 要

设计了一套结合了物联网技术、软件技术和云存储技术的智能无人台球收费系统，通过将其应用在传统台球厅服务系统中，实现资源物联网、无人自动化和流程标准化、模块化的设计目标。通过系统参与者需求分析、程序分析，得到系统功能需求明细，再通过矩阵图分析法确定主要功能，进行重点设计完善。管理者可以在任意场景通过手机对系统进行监视，包括监视机器性能、服务状态和盈利数据，并且通过数据统计分析功能为管理者提供关于调配资源决策意见和场地布置决策意见。

关键词：微信小程序；云服务器；物联网；需求分析法；收费系统

Abstract

Designed a set of intelligent unmanned billiards charging system that combines IoT technology, software technology and cloud storage technology. By applying it to the traditional billiard hall service system, the design goals of resource IoT, unmanned automation and process standardization are achieved . Through system participant demand analysis and program analysis, the system function requirements are obtained, and then the main functions are determined through matrix graph analysis, and key design is improved. Managers can monitor the system through mobile phones in any scenario, including monitoring machine performance, service status and profit data, and provide statistical management analysis opinions on resource allocation and site layout decisions through data statistical analysis.

Keyword：WeChat Mini Program；Cloud server；Internet of things；demand analysis；billiard charging system

目录

1 绪论 1

1.1 项目背景 1

1.2 设计内容 1

1.3 预期目标 2

2 智能台球机硬件设计介绍 3

3 系统需求分析 6

3.1 参与者确认 6

3.2 使用场景优势 6

3.3 流程分析 7

4 系统用例操作分析 9

4.1 子系统图 9

4.2 重点用例说明 11

4.3 系统功能分解 17

4.4 数据库搭建与结构设计 20

5 程序界面展示 23

5.1 用户服务界面功能展示 23

5.2 管理界面功能展示 28

6 控制硬件展示 36

6.1 物联网模块 36

6.2 传感器模块 36

7 通信方式选择 38

7.1 通信方式选择 38

7.2 通信方式优势 38

8 优势与不足 39

8.1 系统优势分析 39

8.2 设计不足 40

参考文献

附录

绪论

项目背景

随着各行各业不断发展，强调粗量化的生产服务时代已经过去.，现代企业追求精细化管理的需求日益凸显，服务业不断迭代并通过各种科学信息技术的引入，不断规范化、标准化企业生产服务流程，提高服务即时性，同时节约人力成本管理成本是企业的共同需求。

无论是国内还是国外，都有针对交通和零售行业的无人收费系统构架先例，ETC高速公路收费系统是常见的无人收费服务系统，天猫与京东也相继在部分城市试点了无人零售超市，但针对台球厅无人收费管理系统的构架并没有一个完美的解决方案。现有的台球厅服务系统主要有两种：其一是老式系统，工作人员作为提供服务和柔性管理的主要角色，整个服务系统的高效与否完全取决于管理人员的个人能力素质，这就意味着可能需要一定程度上的员工入职培养，并且需要不断地为人力、人事调动和人身意外支出费用。在组织经营活动的层面上，需要一定程度的管理经验去进行管理环境、经营环境的搭建。

经营门槛存在，既有希望门槛被降低的需求，本设计系统力求能够满足相应的需求，具体设计目标见1.3章节叙述。

设计内容

设计一套完整的智能台球机管理系统，包括设计了智能台球机所需要的硬件设备、软件、实现相应系统功能、确定各个组成部分的通讯结构。

其内容包括物联网单片机及传感器设计、微信小程序程序设计和云服务器搭建和功能管理设计。

图 1 设计内容

预期目标

设计一套可行的无人台球桌收费管理系统，在以下层面优化经营流程：

（1）管理层面：标准化台球桌出租服务流程、减少人力维护成本支出、监控财产设备状况并且提供非标准化布置方案的评估辅助。

（2）服务层面：降低服务过程中无畏的走动，提高服务效率，降低人为失误率，提高顾客满意度，产生品牌效应。

（3）标准化层次.：标准化台球机经营环境搭建的过程，降低开展相应活动的门槛，项目具有可移植性，修改代码或者增加外设即可拓展功能满足不同行业需求

智能台球机硬件设计介绍

台球机的设计改进基于原有台球桌的标准尺寸，设计改进过程中不会造成任何有关游戏规范性的影响。基础为斯诺克台球桌，尺寸为3820*2035*850mm (GB/T22751-2008)。

自动智能台球桌硬件改进方面分为3个部分：收球系统、设施清点系统、计费管理系统。

图 2 台球外观三视图

①收球系统

对现有斯诺克球袋进行贯通设计改进，为之加上收球管道（详细见图3），采用适当的倾斜角度能够很好地利用势能进行桌球收集。收球管道为局部透明封闭设计，一般情况无法从管道中取球，但能通过检查窗口人工检查（用于人工检查维护场合）。每次消费者将球击入球袋后，桌球都能自动滑落到桌球收集平台的收集器中，当所有的球收集完毕后客户自行抬升收集器以重新调整桌球位置状态，开启下一回合游戏。

收球系统的优点：相对比于前收集流程，参与者不再需要逐个球袋检查入球状况，不需要多次将手伸入球袋进行收球作业，减少游戏对局之间的码球动作。在游戏过程中，提升了用户体验。在管理维护上，由于每局比赛结束后，球总是汇集在收集器中，工作人员也需要收球清点，减少了多余的流程，同时利用自动化的设备清点系统能控制收球过程，确定设备损坏丢失责任对象。

图 3 收球轨道示意图

②桌球设备清点系统

智能台球设备具备自动清点设备能力，清点收集器中的桌球个数是否满足要求，进而决定该设备能否向用户开放或者是否能够提前结束服务计时。清点系统配合收球系统硬件的设计，首先通过收球系统控制阀把来球控制在收集轨道内，数字光学手段进行清点。通过识别清点结果进行行动决策，假如设备清点不成功则会告知消费者并且无法完成台球桌出租业务结算。设备选用esp8266作为控制芯片，实现设备物联网及设备控制功能。

作用：清点功能保证功能设备数量、设备性能足够支持下一组消费者游戏；保护台球设施所有者的财产安全；确保游戏过程的用户体验和引导消费参与者能进行正确的操作而减少系统归属者的维护投入。

③计费管理系统

计费管理系统硬件部分主要以收集器管道控制阀、收集平台构成。软件开发是基于微信公众程序开发环境，利用设计的程序界面作为其与用户交流窗口，完成数字计时、计费和支付功能，程序利用基于MQTT协议的第三方接口控制收集器管道控制阀。完成对台球设施的开放、关闭控制，管理者能利用软件监控台球机运行状态（主要元件的运行状况）。

作用：收费手段保证了持有者的收入安全性，交易的无纸化及微信平台的身份识别使得整个流程中对人力的使用需求降低。

④设施开放关闭控制系统

此系统被收费系统管理，通过台球管道控制阀门的开启和关闭调整设备的运行状态。

系统需求分析

参与者确认

本章节依据每一位台球游戏服务过程参与者的参与目的、性质和大致需求的不同，将其划分为不同类型的系统参与者主体。每一种主体参与者都希望其特定的操作需求（如登录、购买、定价和维护检测）能被设计者仔细考量，设计出定制化的人机交互界面，

（1）消费者：

台球桌娱乐场所设施的使用者及系统收入来源的主要直接提供方。通常以多于两人作为一个团体进行设施使用，对象特征标签为青壮年人士、对消遣活动有需求、掌握移动支付手段、以及拥有完成对应台球设施的预定、租用和归还活动的能力。

在系统涉及的范围内，要求该对象正常使用相关台球设备、租用期结束后确认订单对象及相关收费项目，完成台球收球之后退出系统。

（2）经营者和设备管理者：

表示利用台球桌及系统的向外租赁服务进行盈利、及相关一切服务的提供主体。该系统用户将提供相应微信账户作为系统的收费接口，具有修改收费价格、检测台球设备状态的需求。

请支付后下载全文，论文总字数：37105字