基于壓力傳感的圖書館座位管理系統

摘 要：設計了一種座位管理系統，以座位下壓力數值為使用狀態及區分人的依據。座位將壓力數據及時發送給服務器，通過屏幕將座位使用情況顯示給入館學生，學生可以點擊屏幕選座，節省尋座時間。通過離座計時防止占座，通過對比使用者重量防止他人搶座或幫忙占座。系統可使座位得到公平合理的利用，實現數字化管理。

關鍵詞：壓力傳感 尋座 占座 數字化管理

中圖分類號：TP399文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0214-01

圖書館是高校學生查閱資料和自習的重要場所，但存在兩個明顯問題：尋座費時，占座[1]。信息時代里，計算機的應用幾乎無處不在，在圖書館管理中也正發揮日益重要的作用，也可成為解決上述問題的途徑[2]。有人設計出基于單片機和紅外接近開關的圖書館座位管理系統，在一定程度上解決了用物品占座的問題[3]。但尋座費時和他人幫忙占座問題依然存在。

基于壓力傳感的圖書館座位管理系統，可簡單有效地解決上述問題。在凳子底部安裝壓力傳感器，檢測壓力判斷座位是否有人。對離開的學生計時防止長時間占座，記錄學生重量，區分不同學生，彌補他人搶座或幫忙占座的漏洞。座位使用情況可通過觸摸屏在圖書館入口顯示，學生可點擊屏幕選座，進而有目的尋座，節省時間。

1 系統總體設計

系統分為六部分：服務器、數據處理單元、觸摸顯示屏、壓力傳感器、座位指示燈、離開按鈕。系統的工作流程如下：

每個座位使用狀態有“空閑”和“占用中”兩種狀態。服務器實時將使用信息傳給顯示屏，學生可查看座位情況，若無空座則離開，否則點擊相應座位，屏幕將該信息反饋給服務器，服務器修改該座位的使用狀態為“占用中”，并將該信息發送給座位的數據處理單元，數據處理單元向指示燈發送指令，指示燈狀態變為“占用中”。使用者離座時，指示燈通過閃爍提醒使用者是否離開，若離開則按“離開”按鈕，否則視為短暫離開，服務器開始計時。若使用者點擊“離開”按鈕或45 min內未返回，該座位狀態置為“空閑”。

2 系統各功能模塊實現

圖書館要對大量座位進行管理，所以必須給每個座位分配一個編號。座位與服務器可采用無線通信單元如nRF24L01或數據線進行數據傳輸。采用無線通信可在各樓層合適地點放置數據收發機，通過頻分多址或碼分多址分配地址。若采用有線通信可以給不同座位分配不同端口，即地址。座位與服務器的通信頻率可采取兩種方式：定時同步數據，如以1秒為周期同步數據；當有新數據需要傳送時通信。數據處理單元、壓力傳感器、指示燈、按鈕都在座位旁，相互之間可以采用導線直接傳輸數據。

由于不同座位的差異只體現在地址上，在系統中的行為是完全相同的，所以下面只針對某一個座位對系統進行敘述。

2.1 服務器

服務器是整個座位管理系統的數據處理中心，主要功能包括：數據收發處理、信息存儲、離座計時。

服務器接收的數據包括從凳子數據處理單元發送的壓力信息、“離開”指令，及觸摸顯示屏發送的選座信息。當壓力大于某一門限（如30 kg）時認為有人使用，防止書本等輕物體占座。當壓力小于門限，認為暫時離開，啟動離座計時，當離座時間大于離座時間門限45 min時，釋放該座位資源。在離座計時期間，若有與原來學生重量相差較大的學生坐下，認為是他人搶座或他人幫忙占座，繼續進行離座計時。當服務器接收到觸摸顯示屏發送的選座信息時，修改數據庫信息，離座計時開始，并將該選座信息發送給相應座位，使指示燈做相應改變。

服務器需要存儲的信息包括每個座位的使用情況、使用者的重量、離座時間。使用者的重量取開始一段時間間隔內（如1 min）的平均重量，防止他人輕松模仿原使用者體重。座位使用結束后數據清零。

服務器的離座計時由兩個事件觸發：收到選座信息，學生離開座位且未點擊“離開”按鈕。在下述情況計時停止并清零：當本學生或重量相近學生坐下；使用者點擊“離開”按鈕；計時超過45 min。

2.2 數據處理單元

數據處理單元是每個座位的核心單元，主要有通信和空座判定功能。數據處理單元負責座位與服務器的通信，將壓力傳感器的壓力數據和按鈕的“離開”指令傳送給服務器，將服務器傳輸的座位狀態信息發送給指示燈?？兆卸üδ茉谑褂谜唠x座時觸發，當壓力傳感器傳送的壓力數值為凳子重力時，判定為空座，并發送持續3秒的閃爍指令給指示燈，使指示燈閃爍提醒使用者是否離開座位。

2.3 觸摸顯示屏

觸摸顯示屏有兩個功能：信息顯示、選座。顯示屏通過地圖方式或者列表方式顯示座位資源使用情況，用不同顏色標識“空閑”和“占用中”狀態。學生通過點擊顯示屏查看相應座位信息，并點擊選擇相應空位。

為使用方便，圖書館可以考慮在圖書館內多放置顯示屏供學生們使用。

2.4 壓力傳感器

在本系統中，壓力是判別座位實際使用狀態的唯一標準，所以壓力傳感器至關重要。壓力傳感器可置于凳子底部，也可以置于凳子表面與人體接觸部分，本文假設置于凳子底部，測量凳子及人施加給傳感器的總壓力。傳感器每隔一個時間間隔將壓力數據傳送給數據處理單元。使用者離開座位瞬間須讓指示燈閃爍以提醒使用者，所以傳感器測量壓力數據的時間間隔必須很短，可以設為10 ms。由于一天內人體重會有變化，所以對壓力傳感器的測量精度要求不高，精確到1千克左右即可。

2.5 座位指示燈

座位指示燈有三種工作狀態：“占用中”、“空閑”、閃爍?？梢杂昧?、滅、閃爍表示，也可以采用紅、藍、閃爍等其他方式表示。其中采用亮、滅、閃爍效果較好，亮的狀態表示無人使用，方便學生們尋找，滅的狀態表示使用中，可以減少對使用者的影響，也更加節能，閃爍方式是在使用者離座時的提醒信號。

2.6 離開按鈕

該按鈕是為了在使用者準備完全離開時及時釋放座位資源。使用者按下按鈕以后及時將該指令傳送給數據處理單元，再傳給服務器，最終使指示燈發生改變，完成座位釋放。為防止他人點擊該按鈕釋放座位資源，在使用者離座短時間（如3 min）內點擊有效。

3 結語

本文設計的系統功能多樣，可以很好地解決占座及尋座問題。模塊化設計使該系統可以根據用途進行相應改進，可擴展性強。此外，本系統實現簡單，座位終端設備價格低廉，數目可以任意添加，可以大規模使用，合理高效地分配不同規模圖書館的座位資源。

參考文獻

[1]賈成娟.藏借閱一體化管理模式下的搶占座位現象[J].農業圖書情報學刊，2005，17（10）.

[2]曲奎等.高校圖書館座位資源實施計算機管理初探[J].圖書館論壇，2008，28（1）.

[3]劉大杰.基于單片機和紅外接近開關的圖書館座位管理系統[J].電子工程師，2006，32（5）.