基于物聯網的圖書與檔案智能管理系統

曲丹秋

摘 要： 為了對傳統圖書與檔案管理系統實施改革，提升圖書與檔案的智能管理水平，設計基于物聯網的圖書與檔案智能管理系統，分析了物聯網體系結構，對物聯網在圖書與檔案管理系統應用過程中的感知層、網絡層以及應用層三方面內容進行詳細描述。對系統的電子標簽和閱讀器進行重點設計，詳細分析了基于物聯網的智能圖書與檔案管理系統實現的內容與過程。經過對系統的性能測試得出，此智能管理系統為用戶提供了更加方便快捷的途徑。實驗結果說明所設計系統各項功能運行穩定，檢測效果理想。

關鍵詞： 物聯網； 圖書與檔案； 智能管理系統； 性能測試； 電子標簽； 閱讀器

中圖分類號： TN919?34； TP309 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）01?0165?04

Abstract： In order to implement the reformation of the traditional book and archives management system， and enhance the intelligent management level of book and archives， a book and archives intelligent management system based on the Internet of Things was designed. The architecture of the Internet of Things is analyzed. The application process of the Internet of Things in book and archives management system is described in detail in the aspects of perception layer， network layer and application layer. The electronic tag and reader as the key components of the system are designed emphatically. The realization content and process of the intelligent book and archives system based on the Internet of Things are analyzed in detail. The performance test results of the system show that the intelligent management system provides a convenient and rapid approach for users. The experimental results show that the designed system has stable operation function and satisfied detection effect.

Keywords： Internet of Things； book and archives； intelligent management system； performance test； electronic tag； reader

當前互聯網技術快速發展，使得圖書與檔案信息化建設逐漸引起人們的關注。合理采用網絡資源，整合不同部門的信息資源，對傳統圖書與檔案管理系統進行改革，創造高質量的圖書與檔案，成為圖書館與檔案館信息化建設的熱點話題。移動通信技術和數字技術的大范圍應用為物聯網技術在圖書與檔案管理領域的應用提供了基礎，因此研究基于物聯網的圖書與檔案的智能管理系統具有重要的應用價值。

1 基于物聯網的圖書與檔案智能管理系統

在物聯網技術及RFID技術快速發展的今天，隨著RFID標簽統一的制定標準和成本降低，越來越多的行業對其有著廣泛的使用[1]，特別是一些圖書與檔案的管理也在逐漸引進該項技術，實現圖書與檔案管理的數字化。本文設計了基于RFID技術而建立的智能圖書與檔案管理系統，并對該系統的體系結構和業務流程進行研究。

1.1 物聯網體系結構及其在圖書與檔案智能管理的應用

如圖1所示，物聯網的體系結構由數據面、控制面、知識面、管理面組成，也就是由感知層、網絡層、應用層[2]構成。各組成部分作用如下：數據面是對數據包進行傳輸和發送；控制面為數據匹配數據包并發送，對數據吞吐量和網絡延遲進行優化，并保證其可靠性和安全性；知識面將所有的信息傳送到控制面[3]，并對數據面、控制面、知識面間的信息傳輸進行監督，確保物聯網能夠自主對數據進行交互處理。

由圖1可得物聯網在圖書與檔案智能管理系統中的應用過程如下：

1） 感知層通過傳感器、短距離無線通信以及自組織網絡等技術完成圖書與檔案資料的信息采集、書本檔案標識以及識別等功能。傳感網絡可確保圖書館、檔案館內大數據的傳播和感應的高效進行。讀者通過傳感網絡以及智能手機[4]，在館內通過電子標簽和閱讀器來感知各方位的資料。

2） 網絡層由接入層和核心層構成，網絡層主要通過電信網、移動通信網、校園無線局域網、互聯網等網絡完成圖書信息的通信。

3） 應用層將信息技術同圖書與檔案管理領域連接，滿足各管理領域的需求，如圖書與檔案環境監控、智能化通信等，并且對各種信息進行共享[5]。通過應用層，用戶與圖書及檔案館間、用戶與信息間、圖書與檔案館內部和外部間建立起了統一的整體。

1.2 系統關鍵部件設計

1.2.1 電子標簽設計

電子標簽即射頻標簽，是整個系統的應答器部分，其內部結構如圖2所示。可以看出，電子標簽包括標簽天線、線圈、標簽芯片三部分。根據其作用的不同，電子標簽的調制方式包括主動式、被動式、半被動式三部分；其可讀寫性又包括只讀、讀寫、一次寫入多次讀出。當前圖書與檔案館中的傳統條形碼逐漸被RFID電子標簽所代替[6]。使用電子標簽后，將使圖書與檔案管理員的工作變得格外輕松，同時，在借還圖書檔案資料方面也為用戶帶來方便。endprint

1.2.2 閱讀器設計

閱讀器即讀頭，由于射頻識別的工作頻段取決于閱讀器頻率，射頻識別的距離取決于閱讀器功率，因此閱讀器的作用在整個RFID系統中顯得尤為重要。閱讀器的軟件部分可執行讀頭所收到的命令并將該命令發送給標簽。讀頭有分離式讀頭、集成讀頭，其判定標準為天線與讀頭是否分離。閱讀器由標簽、讀卡器、天線三部分構成。

如圖3所示，其工作流程為：發射天線對射頻信號進行發送；電子標簽被激活并通過內置發送天線來傳輸自身的編碼及射頻信號[7]；接收天線接收電子標簽發來的信息并通過調制解調器傳送給閱讀器；閱讀器將信息調制解碼后傳輸到后臺系統進行處理。

2 基于物聯網的智能圖書與檔案管理系統的實現

本文利用物聯網技術、網絡管理系統、移動運營商平臺等建立起來的智能圖書與檔案管理系統，包括客戶查詢、數據庫管理、移動運營商平臺、RFID讀寫器、RFID標簽、圖書定位以及終端服務器等部分。該系統將對圖書館中館藏信息、借還書信息、計費收費等信息進行詳細記錄。根據分工不同，該智能系統還設有圖書查詢、圖書借還、圖書續借、檔案管理、讀者管理等子系統。

校園網是物聯網智能圖書與檔案管理系統的主要依靠。由移動運營商提供協助，在師生的手機SIM卡上裝上RFID標簽，即可將RFID技術與SIM技術進行合并[8]，這樣的SIM卡叫作無線通信智能手機卡。這項技術，可近距離實現信息之間的通信，為建立智能化圖書與檔案管理系統打下基礎。

建立基于物聯網的智能圖書與檔案管理系統，可在提高圖書館、檔案館管理效率的同時，降低工作人員的勞動強度以及運營成本，該系統的功能結構如圖4所示。以讀者從進入圖書館直至借書、還書完成為例，對該智能管理系統功能進行詳細介紹。當師生來到圖書館入口處時，將本人帶有RFID標簽的手機放在圖書館入口處安裝的標簽識別器上，通過識別器對個人信息實施讀取[9]，確認來訪人員身份是否符合規定。通過檢查的人員順利進入到圖書館內部，而圖書館門禁將不會對不合法的人員開啟。進入圖書館后，師生可根據圖書借閱管理系統發送到手機上的短信了解個人已查閱的圖書信息，并對借還圖書的詳細信息進行核查。

圖4描述的智能圖書館系統的詳細功能如下：

1） 識別身份：可以進入圖書館的用戶都是經過系統識別后的合法用戶。

2） 借閱圖書：通過系統對讀者借閱情況的記錄，可核對讀者是否存在欠款及過期仍未歸還的圖書。當存在以上任一情況時，系統將進行報警，從而使讀者無法繼續借閱圖書。而記錄中未顯示有欠或有過期未歸還圖書的讀者，即可順利借到圖書，同時借閱信息也將顯示在系統中。與此同時，系統中詳細記錄的還有過期未及時歸還圖書的罰款以及罰款金額。

3） 歸還圖書：讀者在歸還圖書時，將圖書在讀寫器上掃描信息[10]，并不需要提供借書證。成功掃描圖書后，讀者的借閱信息將被顯示在系統中，如果在歸還的圖書中存在逾期的情況，系統也將統計出對該本書的罰款金額并對所有罰款金額進行匯總。

4） 續借圖書：對于讀者進行圖書的借閱，系統將在借閱表中對相應信息進行修改，并自動計算圖書借閱天數以及圖書歸還日期。

3 實驗分析

3.1 總體性能測試

實驗對本文設計的基于物聯網的圖書與檔案智能管理系統的具體案例實施測試，分析本文系統的總體性能，結果如表1所示。分析表1可得，本文系統能夠快速獲取每一本經過感應區的帶有RFID標簽的圖書檔案資料的信息，確保自主借書、自主還書、庫存統計、智能安全門等功能得以實現，是十分有效的圖書與檔案智能管理系統。

3.2 主數據處理性能測試

實驗檢測本文系統對信息流的處理性能時，設計的案例如表2所示。

實驗采用本文系統對表2中的案例進行檢測并取得最終結果。由于該測試結果體現了測試案例的效果與效率，因此該項檢測所涉及到的所有數據均為關鍵數據。其測試結果如表3，表4所示。可以看出，本文系統成功執行了不同數據的編輯功能，并且對信息的處理結果同預期目標一致。

綜合分析上述實驗測試結果可得，本文所設計的基于物聯網的圖書與檔案智能管理系統各功能運行穩定，檢測效果理想。

4 結 論

本文設計了一種基于物聯網的圖書與檔案智能管理系統，分析了物聯網體系結構、圖書與檔案管理應用中的體系結構，以及基于物聯網的智能圖書與檔案管理系統實現的內容和過程，極大地提升了智能管理水平。

參考文獻

[1] 何志俊.基于物聯網RFID技術的智慧圖書館研究[J].圖書情報導刊，2016，1（6）：33?35.

HE Zhijun. Study on the intelligent library based on RFID （radio frequency identification devices） technology of the Internet of Things （IOT） [J]. Sci?Tech information development & economy， 2016， 1（6）： 33?35.

[2] 牛悅，王若琳.面向QoE基于物聯網的云圖書館服務[J].情報資料工作，2015（3）：71?74.

NIU Yue， WANG Ruolin. QoE?oriented cloud library services based on Internet of Things [J]. Information and documentation services， 2015（3）： 71?74.

[3] 李守宏.基于MVC的數字圖書館管理系統的開發與設計[J].電子設計工程，2016，24（24）：22?24.endprint

LI Shouhong. The development and design of digital library management system based on MVC [J]. Electronic design engineering， 2016， 24（24）： 22?24.

[4] 徐麗平.物聯網技術在圖書館中的應用研究[J].電腦知識與技術，2015，11（31）：225?226.

XU Liping. Review on the research of the application of IOT （Internet of Things） technology in the library [J]. Computer knowledge and technology， 2015， 11（31）： 225?226.

[5] 馬靜.基于物聯網的智能圖書館系統設計與研究[J].工業儀表與自動化裝置，2017（4）：69?71.

MA Jing. Design and research of intelligent library system based on Internet of Things [J]. Industrial instrumentation & automation， 2017（4）： 69?71.

[6] 徐豪輝，楊朝江，王懷宇，等.圖書館智能還書分類系統演示平臺開發與設計[J].價值工程，2016，35（5）：180?181.

XU Haohui， YANG Chaojiang， WANG Huaiyu， et al. Deve?lopment and design of the intelligent library book classification system demonstration platform [J]. Value engineering， 2016， 35（5）： 180?181.

[7] 陳志輝，王穎純，劉燕權.基于物聯網環境的圖書館RFID技術應用現狀的研究[J].情報雜志，2015（5）：196?201.

CHEN Zhihui， WANG Yingchun， LIU Yanquan. Current applications of RFID Technology in libraries under the environment of the Internet of Things [J]. Journal of intelligence， 2015（5）： 196?201.

[8] 何赫，劉濤，李丹.基于RFID的圖書館圖書定位系統研究與設計[J].電子器件，2017，40（3）：688?691.

HE He， LIU Tao， LI Dan. Research and implementation of a RFID?based system for library books positioning [J]. Chinese journal of electron devices， 2017， 40（3）： 688?691.

[9] 王瀅.基于物聯網的圖書館流通服務模式探析[J].現代情報，2015，35（3）：175?177.

WANG Ying. Analysis of the circulation service pattern of library based on the Internet of Things [J]. Modern information， 2015， 35（3）： 175?177.

[10] 許艷丹，張前進.基于物聯網的智慧圖書館研究[J].陜西理工學院學報（自然科學版），2016，32（1）：50?53.

XU Yandan， ZHANG Qianjin. Intelligent library design based on Internet of Things [J]. Journal of Shaanxi University of Technology （natural science edition）， 2016， 32（1）： 50?53.endprint