齐鲁工大充电桩实时监控：从协议逆向到多线程自动化实战

一、 项目背景

齐鲁工业大学 23 号楼下的充电桩由威胜集团提供技术支持。由于官方小程序仅支持近距离扫码查看，无法远程获知全场 70 多个桩位的实时状态。在北方的严冬深夜，为了找一个空桩而在寒风中逐一尝试显然不是最优解。

本项目旨在通过 Python 逆向监测，将全场状态聚合为一个实时更新的可视化看板。

---

二、 协议逆向全流程

1. 流量嗅探与抓包

使用 Fiddler 对微信小程序进行 SSL 解密。通过分析发现，查询一个充电桩的状态需要遵循严格的顺序逻辑：

• 第一步：Session 激活 (AddSession)
  告知服务器“我要查看某个桩”。如果跳过此步直接取数，后端会报错。
• 第二步：数据拉取 (getWxInfo)
  服务器根据当前 Session 绑定的设备 ID，返回详细的 JSON 数据（包含剩余时间、占用状态等）。
  

2. 身份凭证拆解

接口校验的核心在于 Header 中的 Cookie：

• ASP.NET_SessionId: 服务端生成的会话标识，具有时效性。
• OpenID: 用户在微信生态下的唯一标识。

---

三、 核心架构设计

1. 负载均衡与 Cookie 池

由于单 Session 存在严重的频率限制，且极易因“操作频繁”被封禁。我设计了一个 Cookie 池 (Cookie Pool)。
通过维护多个有效的 Session，系统可以利用多线程并发技术，将 70 个点位的查询压力平摊给多个“虚拟用户”。

2. 关键代码片段

A. 核心通信逻辑

这是避开 .NET 后台 NullReferenceException 报错的关键。必须保证 Body 中的 openid 与 Cookie 严格一致。

def fetch_status(device_id, cookie, openid):
    headers = {
        "User-Agent": "Mozilla/5.0 (iPhone; CPU iPhone OS 17_0 like Mac OS X)...",
        "Cookie": cookie,
        "Content-Type": "application/x-www-form-urlencoded; charset=UTF-8"
    }
    
    # 1. 激活 Session 绑定
    reg_url = "[https://semiot.wasion.cn/Main/AddSession](https://semiot.wasion.cn/Main/AddSession)"
    requests.post(reg_url, headers=headers, data={"AdminName": "共享用电", "DeviceNumber": device_id, "PageTaype": "1"})

    # 2. 拉取实时 JSON 报文
    info_url = "[https://semiot.wasion.cn/DeviceCurrentData/getWxInfo](https://semiot.wasion.cn/DeviceCurrentData/getWxInfo)"
    response = requests.post(info_url, headers=headers, data={"DeviceNumber": device_id, "openid": openid})
    
    return response.json()

B. 多线程任务调度

使用 Queue 队列实现生产者-消费者模型。

def worker(cookie, task_queue):
    while True:
        pos, d_id = task_queue.get()
        # 提取当前线程分配到的 OpenID
        current_oid = extract_openid(cookie)
        
        result = fetch_status(d_id, cookie, current_oid)
        if result:
            update_local_json(pos, result) # 线程安全写入
        
        time.sleep(10) # 模拟人类操作间隔，保护 Session
        task_queue.task_done()

---

四、 坑位总结 (Post-Mortem)

1. 致命的 500 错误

现象：程序运行初期，频繁收到服务器返回的 HTML 错误页面，提示“未将对象引用设置到对象的实例”。
分析：威胜后台代码鲁棒性不足。当 AddSession 与 getWxInfo 之间的调用间隔过短，或者 openid 参数大小写不敏感时，后端无法在内存中初始化用户对象。
解决：严格对齐参数，并在两步操作间加入 0.5 秒的微小延迟。

2. 动态 Session 过期

现象：脚本运行数小时后，所有桩位显示“离线”。
解决：编写了一个 Cookie Check 脚本。每隔一小时对池内 Cookie 进行“健康检查”，若失效则通过钉钉或企业微信机器人提醒手动更新抓包。

五、伦理与安全性思考

本项目的初衷是公共数据透明化，而非恶意攻击。在实现过程中，我严格限制了请求频率（单个 Cookie 间隔 10s 以上），确保不对官方服务器造成额外压力。

---

六、 项目成果

通过这套系统，全场 70 个充电桩的巡检周期从手工扫码（约 1 小时）缩短到了自动化轮询（约 3 分钟）。
可视化看板不仅能显示哪个桩空着，还能通过 sytime 字段预测该桩位何时会释放，极大地优化了排队体验。

技术栈： Python / Flask / Requests / Fiddler / Threading