基于開源硬件下的圖書館桌椅附屬設計

楊雅馨 郭媛珂 趙昊 陳磊

基于開源硬件下的圖書館桌椅附屬設計

楊雅馨 郭媛珂 趙昊 陳磊

（江蘇省南京市南京工程學院藝術與設計學院 211100）

高校圖書館占座系統不完善，對于桌椅沒有一個較為詳細的管理系統，導致出現很多座位分配不均以及惡意占座的情況，雖然目前市場上有很多網上預約占座以及號碼牌但是由于這種機制沒有得到較為廣泛的普及，而且桌椅本身并沒有一個很有效的約束、所以也會導致很多人之間的矛盾，而且這種無法處理很多突發情況，這樣就缺乏一種較為有效的管理圖書館占座的系統，而我們的設計就是提供一種在桌椅之間的連接裝置，學生可以通過刷卡解鎖使用桌椅，有效的避免了“惡意占座”的情況。

開源硬件；圖書館占座；連接裝置

1 圖書館現狀分析

近年來，由于高校的發展和擴展，然后教育資源逐漸展現出不足的一面，圖書館的公共座位資源已經不能滿足讀者需求，在高校圖書館桌椅管理系統中，存在著一些不足和缺點，圖書館桌椅設施作為一種公共設施，缺乏完善的管理機制。

2 開源硬件優點分析

當前開源的流行是我們有目共睹的，并且已經風行了近二十年，我們可以看到開源硬件帶給我們的好處良多，開源硬件的模塊化設計給不懂代碼的人一個機會，人們可以把握住這個機會進行DIY設計。

而Arduino的優勢有以下幾點，首先，開放源代碼的電路圖設計，并且可以根據需求自己修改，其次使用低價格的未處理控制器，可以采用USB接口供電，不需外接電源，并且可以支持多種互動程序，而且在應用方面，突破了以往智能使用鼠標、鍵盤、CCD等輸入的裝置的互動內容，可以更簡單的達成單人或多人游戲互動。

3 市場現有解決方案

在許多高校還沒有一個有效的解決方案就是采取人工監控的方法，通過設置圖書館管理員進行巡視，把放在桌子上占座位超過一定時間的書籍撤下來，將座位空出來，但是這種方法效率低下，無法從根本上解決問題。還有一種方法是網上預約，每個桌子上都有號碼，學生可以通過網上預約空座位，由于網上信息完備，你可以看到詳細的座位的分布和座位使用比例。這種解決方案首先解決了學生需要排隊進行搶座的困擾，但是存在可以幫助學生惡意占座的問題。缺乏對于座位本身的束縛，主要依賴于大家的自覺性。

4 方案構想

我們的產品就是為了有效解決圖書館占座的問題而設計的，這是一種在桌椅之間的新型連接裝置，由兩部分組成，一部分裝在桌子底下，另一部分裝在椅背側面，上面設有紅外線感應裝置和磁感應裝置，采用卡扣連接。紅外線感應裝置是為了感應學生是否在座位上，磁感應裝置是為了刷卡解開連接的鎖。學生使用這個裝置在使用的前期刷卡解鎖，不使用的時候刷卡離開，裝置上鎖避免了“惡意占座”的情況，就算是有學生不想遵守網上預約占座的規則也無法打開連接裝置使用桌椅，這樣可以強制學生去遵守相應的桌椅使用規則，在離開之前，還需將桌椅進行上鎖，如果不上鎖超過一定時間，那么終端機上將記錄下這次不規范的行為，超過3次，將禁止進入圖書館一周。當然，如果是暫時離開，只要不超過30min，就無需上鎖，只需要刷一下卡，就會在終端上記錄下來，但是如果超過了30min，那么將會按照不規范行為被記錄一次。這種新型解鎖裝置的設計是基于開源硬件下的結構設計，開源硬件給我們提供了一個良好的解決方法，通過模塊化的自行搭配達到自己設計產品并且制造產品解決問題的目的。

5 產品原理

開源硬件我們采用市場上使用人群較多也容易上手的Arduino。本系統原理是基于非接觸式卡的序列號是唯一的（學校的飯卡就是），制造廠家在產品出廠前已將此序列號固化，不可再更改。這樣不同的卡都是唯一的存在，可以利用RFID讀卡器讀取卡的序列號，來判斷卡的擁有者。基本原理可以參考圖1。

所需配件：Iteaduino Nano、SG90舵機、杜邦線若干、磁開關傳感器、RDM6300、學生卡。

圖1 原理圖

RDM6300是一款能讀125K RFID卡的模塊，我們可以利用此身份識別功能結合舵機完成座位鎖的設計。電源方面還需要一根micro數據線和一個移動電源。

步驟：

（1）讀取卡號：Rdm6300是直接串口讀取卡信息的，包括卡號。所以取號很簡單，打開arduino IDE燒寫一段空程序即可使用串口監視器查看卡號：復制卡號，記下來。多張卡，就記下多個號。

（2）燒寫固件：

邏輯設計：RDM6300識別到正確的卡號后，舵機旋轉180°開鎖，如果鎖沒被推開，磁傳感器還能感應到磁力，3s后舵機歸位上鎖；如果讀卡成功，推門進入，磁傳感器感應不到磁力，舵機保持180°開啟狀態，關上門，磁傳感器感應到磁力，延時1s舵機歸位上鎖。

（3）硬件連接：

按圖鏈接主控板aduino NANO和RDM6300模塊及舵機，如圖1所示，用硬件串口讀取RDM6300所識別的卡號，用數字輸出腳7腳輸出PWM波控制舵機，A0取磁傳感器的值Nano剛好有3對電源腳。uno的接線示意圖，可以不用到磁開關。

6 總結

全國有各大高校均有圖書館，而且由于圖書館的座位是稀缺資源，所以在座位的使用過程中會引起一些矛盾和沖突，面對這么大量的圖書館座位市場，需要出現一個有效的圖書館座位管理系統，本產品就是基于這樣的基礎進行設計的，外觀比較以往的刷卡系統有了改進，更加簡潔明快，而且在系統上有了一個較大的突破就是使用了開源硬件，完全可以進行自我編程比起市場上老舊的系統更加的有效率，可以與時俱進的增加新的功能以及及時的更新程序和數據。

通過該產品的應用，能夠有效的降低圖書館占座情況的發生，相比目前的圖書館作為管理系統，本產品著重從結構、外觀、系統等方面提出了改進，為提高圖書館不良占座行為和現象帶來了切實的效果。本產品在程序方面仍有若干不足，可以通過重新編寫程序方式進行改進。

[1]袁小毅.萌生希望的開源硬件.互聯網周刊，2012，12.

指導教師：陳磊，副教授。

TP311.5

A

1004-7344（2016）31-0280-02

南京工程學院2016年大學生科技創新，基于開源硬件下的圖書館桌椅附屬設計（TB20161002）。

2016-10-6