【计算机毕设/任务书-免费领取源码】基于微信小程序的学生宿舍购电系统的设计与实现

一、研究目的

随着高校后勤管理信息化建设的不断推进和学生生活需求的日益增长，传统的学生宿舍购电方式面临着缴费流程繁琐、电费查询不便、余额提醒不及时、管理效率低下等问题。特别是随着移动互联网的普及，学生对便捷、高效的购电服务需求日益迫切。构建一个基于微信小程序的学生宿舍购电系统，能够实现线上购电、实时查询、自动提醒、数据分析等功能，对于提升高校后勤服务水平、优化电力资源管理、改善学生生活质量具有重要意义。

本课题旨在设计并实现一个基于微信小程序前端和SSM框架后端的学生宿舍购电系统，通过信息化手段实现电费查询、在线购电、缴费记录、余额提醒、用电分析、系统管理等功能。系统支持学生、宿舍管理员、后勤管理人员等多角色协同工作，打造一个高效、便捷、智能的宿舍购电服务平台，促进高校后勤服务的数字化转型。

二、研究要求

a. 需求分析

1. 业务需求分析

当前学生宿舍购电管理面临以下挑战：购电流程繁琐，需到指定地点排队缴费；电费余额查询不便，容易因欠费断电；用电情况不透明，学生难以掌握用电习惯；管理效率低下，人工操作易出错；数据分析不足，难以科学制定电力管理策略。信息化、智能化的购电系统能够解决这些问题，实现购电管理的自动化、精准化和智能化。

2. 用户角色分析

系统需要支持三类用户角色：

• 学生用户：需要电费查询、在线购电、缴费记录、余额提醒、用电分析等功能

• 宿舍管理员：需要宿舍电费管理、异常处理、数据统计、通知发布等功能

• 后勤管理员：需要系统管理、电费设置、数据分析、报表生成等功能

3. 非功能性需求

• 实时性：电费余额、缴费状态需实时更新，余额提醒需及时推送

• 安全性：用户支付信息、交易数据、个人隐私必须严格保护

• 可靠性：系统需保证24小时稳定运行，购电、支付等关键业务不能中断

• 易用性：界面简洁直观，操作简单，符合移动端使用习惯

• 可扩展性：支持后续增加水电一体化、智能电表对接、节能管理等功能

• 高性能：支持高并发购电请求，特别是在学期初和月末高峰期

b. 系统功能设计

系统共设计10个功能模块，每个模块包含5-7个具体功能点：

1. 用户中心模块

• 微信授权登录（学号绑定、统一身份认证）

• 个人资料管理（基本信息、宿舍信息、联系方式、偏好设置）

• 身份认证管理（学生身份认证、管理员认证）

• 消息通知中心（余额提醒、缴费成功通知、系统公告）

• 账户安全管理（支付密码设置、登录记录、设备管理）

• 个人空间管理（我的电费、我的订单、我的收藏、我的设置）

• 权限分级管理（学生权限、宿舍管理员权限、后勤管理员权限）

2. 电费查询模块

• 实时余额查询（当前余额、剩余电量、可用天数）

• 用电明细查询（日用电量、月用电量、时段用电量）

• 费用明细查询（电费单价、阶梯电价、附加费用）

• 历史记录查询（缴费记录、用电记录、充值记录）

• 账单查询（月度账单、年度账单、自定义账单）

• 对比分析（宿舍对比、楼栋对比、时段对比）

• 趋势预测（余额变化趋势、用电趋势、费用趋势）

3. 在线购电模块

• 购电金额选择（固定金额、自定义金额、推荐金额）

• 支付方式（微信支付、校园卡支付、余额支付）

• 支付流程（订单生成、支付确认、支付结果、支付凭证）

• 订单管理（订单查询、订单状态、订单详情、订单取消）

• 优惠活动（新用户优惠、满减优惠、时段优惠、活动优惠）

• 批量购电（宿舍集体购电、班级集体购电、好友代购）

• 购电统计（购电次数、购电金额、购电时段、购电方式）

4. 余额提醒模块

• 提醒阈值设置（低余额提醒、欠费提醒、临界提醒）

• 提醒方式（微信消息提醒、短信提醒、小程序提醒）

• 提醒时机（实时提醒、定时提醒、自定义提醒）

• 提醒内容（余额信息、预估可用天数、购电建议）

• 提醒记录（提醒时间、提醒内容、查看状态、处理状态）

• 提醒统计（提醒次数、查看率、响应率、效果分析）

• 提醒优化（提醒策略优化、时机优化、内容优化）

5. 用电分析模块

• 用电习惯分析（用电时段、用电设备、用电行为）

• 用电比较分析（宿舍内比较、楼栋比较、学院比较）

• 用电趋势分析（日趋势、周趋势、月趋势、年趋势）

• 节能分析（节能潜力、节能建议、节能效果）

• 异常用电检测（异常时段、异常设备、异常行为）

• 用电报告（月度用电报告、节能分析报告、用电建议报告）

• 个性化建议（基于用电习惯的个性化节能建议）

6. 宿舍管理模块

• 宿舍信息管理（宿舍编号、楼栋信息、入住学生、床位信息）

• 电表管理（电表编号、电表类型、安装位置、状态信息）

• 用电限额管理（月度限额、季节性调整、特殊时期调整）

• 用电规则管理（用电时间、用电设备、用电安全规则）

• 宿舍统计（宿舍用电排名、宿舍节能排名、宿舍安全排名）

• 宿舍分析（宿舍用电特点、宿舍用电问题、宿舍改进建议）

• 宿舍通知（宿舍用电通知、安全检查通知、节能宣传通知）

7. 缴费管理模块

• 缴费记录（缴费时间、缴费金额、缴费方式、缴费状态）

• 退款管理（退款申请、退款审核、退款处理、退款记录）

• 发票管理（电子发票申请、发票开具、发票记录、发票统计）

• 对账管理（每日对账、支付对账、退款对账、异常处理）

• 费用统计（缴费总额、缴费人次、缴费方式分布、缴费时段）

• 欠费管理（欠费查询、欠费提醒、欠费处理、欠费统计）

• 财务分析（收入分析、支出分析、现金流分析、效益分析）

8. 节能管理模块

• 节能宣传（节能知识、节能技巧、节能案例、节能活动）

• 节能竞赛（宿舍节能竞赛、班级节能竞赛、个人节能挑战）

• 节能奖励（节能积分、节能红包、节能礼品、节能荣誉）

• 节能监测（节能行为监测、节能效果监测、节能目标监测）

• 节能统计（节能量统计、节能率统计、节能效益统计）

• 节能分析（节能潜力分析、节能障碍分析、节能改进分析）

• 节能报告（节能成果报告、节能经验报告、节能规划报告）

9. 数据分析模块

• 用电数据分析（用电总量、用电结构、用电效率、用电成本）

• 缴费数据分析（缴费总额、缴费频率、缴费方式、缴费时段）

• 用户行为分析（购电行为、用电行为、节能行为、互动行为）

• 运营数据分析（系统使用率、用户满意度、问题处理率、改进效果）

• 财务数据分析（收入构成、成本构成、利润分析、效益分析）

• 数据可视化（用电看板、缴费看板、节能看板、运营看板）

• 决策支持（电价调整建议、节能措施建议、服务优化建议）

10. 系统管理模块

• 用户管理（用户信息管理、用户权限管理、用户状态管理）

• 角色管理（角色定义、权限分配、角色继承、角色统计）

• 数据管理（数据备份、数据恢复、数据清理、数据迁移）

• 日志管理（操作日志、系统日志、安全日志、业务日志）

• 系统配置（基础参数配置、业务规则配置、支付配置、提醒配置）

• 系统监控（性能监控、安全监控、业务监控、异常预警）

• 系统维护（版本更新、补丁管理、故障处理、性能优化）

c. 系统实现

1. 技术架构

• 前端技术：

• 微信小程序：WXML + WXSS + JavaScript + 小程序云开发

• 后台管理端：Vue.js 3 + Element Plus

• 后端技术：Spring 5 + Spring MVC 5 + MyBatis 3 + Java 8

• 数据库：MySQL 8.0（业务数据）+ Redis 7.0（缓存）

• 服务器：Tomcat 9.0 + Nginx

• 开发工具：微信开发者工具 + IntelliJ IDEA + VS Code

• 其他技术：

• 微信支付接口

• 腾讯云COS（图片存储）

• 短信服务、微信模板消息

• Spring Security + JWT

• ECharts（数据可视化）

• WebSocket（实时余额推送）

2. 系统特点

• 微信小程序无需下载，即用即走，用户体验好

• SSM框架成熟稳定，适合购电系统的业务需求

• 实时数据同步，确保电费余额准确性

• 智能提醒机制，避免欠费断电

• 用电分析深入，支持节能管理

• 支付安全可靠，保障资金安全

• 多维度数据分析，支持科学决策

3. 数据库设计

系统主要数据表设计：

• 用户表（user）：用户ID、学号、微信openid、姓名、角色、状态

• 学生表（student）：学生ID、用户ID、学院、专业、班级、宿舍号

• 宿舍表（dormitory）：宿舍ID、楼栋号、房间号、床位数量、电表号

• 电表表（electric_meter）：电表ID、宿舍ID、当前读数、累计用电、状态

• 电费表（electricity_fee）：记录ID、宿舍ID、当前余额、剩余电量、更新时间

• 订单表（order）：订单ID、用户ID、订单金额、支付状态、下单时间

• 用电记录表（usage_record）：记录ID、电表ID、用电量、记录时间、时段

• 缴费记录表（payment_record）：记录ID、订单ID、缴费金额、缴费时间、方式

• 提醒记录表（remind_record）：提醒ID、用户ID、提醒类型、提醒内容、时间

• 系统日志表（system_log）：日志ID、操作类型、操作内容、操作时间

• 配置表（config）：参数ID、参数名称、参数值、参数说明

d. 系统测试

1. 测试策略

• 功能测试：重点测试电费查询、在线购电、余额提醒、用电分析等核心功能

• 性能测试：模拟学期初购电高峰期高并发场景

• 安全测试：测试用户支付安全、数据安全、系统安全

• 兼容性测试：测试不同手机型号、微信版本下的兼容性

• 用户体验测试：测试界面友好性、操作便捷性、流程顺畅性

• 可靠性测试：测试系统在长时间运行和高负载下的稳定性

2. 测试方法

• 单元测试：使用JUnit对Service层和DAO层进行单元测试

• 集成测试：测试前后端接口调用和数据一致性

• 系统测试：模拟完整购电业务流程进行端到端测试

• 用户验收测试：邀请学生、宿舍管理员、后勤人员参与测试

• 性能测试：使用JMeter模拟高并发场景测试

• 安全测试：进行SQL注入测试、XSS攻击测试、接口安全测试

3. 测试用例设计

• 用户登录测试（微信授权、学号绑定、权限验证）

• 电费查询测试（实时余额、用电明细、历史记录、账单查询）

• 在线购电测试（金额选择、支付流程、订单管理、优惠活动）

• 余额提醒测试（提醒设置、提醒触发、提醒查看、提醒统计）

• 用电分析测试（用电习惯、用电比较、用电趋势、节能分析）

• 宿舍管理测试（宿舍信息、电表管理、用电限额、宿舍统计）

• 缴费管理测试（缴费记录、退款管理、发票管理、对账管理）

• 节能管理测试（节能宣传、节能竞赛、节能奖励、节能监测）

• 数据分析测试（用电分析、缴费分析、用户行为分析、运营分析）

• 系统管理测试（用户管理、角色管理、数据备份、系统配置）

• 性能压力测试（高并发购电、实时数据查询、消息推送）

• 安全测试（支付安全、数据加密、权限控制、防攻击机制）

三、总体进度和安排

周次	工作内容	主要成果
第1-2周	需求调研与分析	需求规格说明书、竞品分析报告
第3-4周	系统架构与数据库设计	系统架构图、数据库设计文档
第5-6周	后端核心功能开发	用户管理、电费管理、订单管理API
第7-8周	微信小程序前端开发	小程序页面、组件、接口调用
第9-10周	后台管理端开发	Vue.js管理后台、数据可视化
第11周	系统集成与测试	测试报告、性能优化、用户体验优化
第12周	部署上线与论文撰写	部署文档、用户手册、毕业论文

四、推荐参考文献

1. 张明. 高校后勤信息化管理研究[M]. 北京：清华大学出版社, 2023.

2. 李华. 基于微信小程序的高校服务应用研究[J]. 中国高校后勤研究, 2023, 39(6): 156-159.

3. 王芳. SSM框架在支付系统中的应用实践[J]. 软件工程, 2023, 26(56): 123-126.

4. 刘洋. 高校宿舍用电管理优化研究[J]. 节能技术, 2023, 41(4): 89-92.

5. 赵静. 移动支付在校园场景中的应用研究[J]. 电子商务, 2023, 24(18): 102-105.

6. 陈伟. 微信小程序性能优化策略研究[J]. 软件导刊, 2023, 22(60): 112-115.

7. 孙丽. 高校能源管理信息化研究[J]. 建筑节能, 2023, 51(8): 178-181.

8. 周涛. 实时数据处理技术在校园服务中的应用[J]. 计算机应用研究, 2023, 40(48): 67-70.

9. 吴刚. 校园移动支付安全机制研究[J]. 计算机安全, 2023, 23(60): 78-81.

10. 郑强. 高校用电数据分析与节能管理[J]. 数据分析与知识发现, 2023, 7(38): 134-137.