基于Linux系統的錯誤位置圖書定位系統

石挺星 孫道宗 鄭燦塔 李澤鴻 林楚雅

摘? 要 針對用戶在還書時因歸還位置不準確而導致后續借書的用戶難以根據圖書借閱系統提示的位置信息找到目標書籍的問題，利用CCD掃描儀實現對圖書實時位置的精確識別和定位，搭建基于Linux內核的人機交互系統，引導圖書管理員快速定位到存放位置存在偏差的書籍，解決因書籍實際位置和圖書借閱系統提示位置不匹配而導致借閱效率低下問題。

關鍵詞 圖書定位系統;Linux系統;識別技術;圖書定位

中圖分類號：G250.71? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）04-0063-03

Abstract Based on Linux， the man-machine interface system is designed for the current problem of management and service in the public and private libraries that books are too many to be placed in the correct position by the readers， which leads to the later readers wrong book exploration instead of the correct one according to the traditional book lending system. CCD scanner used to get the book information， the real time positions of books and book information can be all accurately identified so that managers in the library can be?better led to find the books in the wrong position， which is able to?solve the problem of low efficiency， high cost caused by the tradi-tional management mode and the readers wrong exploration of booksthat could not be found according to the traditional book lending system.

Key words book positioning system; Linux system; recognition technology; book positioning

1 引言

國外對圖書館管理系統開展了大量研究，如Anita Gade和Yogesh Angal就圖書館管理機器人化，以便利用機械臂快速運輸書籍，開展了圖書館管理機器人系統的研究[1]。我國也有許多學者對圖書館管理優化進行研究，如陳孝東[2]、

馬巧梅[3]、彭美玲[4]等。其中，陳孝東提出的RFID管理系統，具有圖書館進出身份許可、優化圖書借還程序以及查詢圖書位置等功能[2];馬巧梅采用無線射頻識別技術，結合微處理控制器的控制，實現自動借書還書的功能，以及安全門禁和圖書管理的功能[3];彭美玲探討了書庫采取首書定位或強制定位方式給高校圖書館圖書管理帶來的效果，對圖書倒架、搬遷后重新定位的方法及問題的解決給出建議和方法[4];還有學者基于RFID的高校圖書館管理系統的設計進行硬件和軟件環境的構建[5]。他們都針對不同方面對圖書館管理和服務作了研究，加快了圖書館自動化、信息化、智能化的進程。

研究發現，在圖書館管理方面仍存在借閱者看后放回原位置時放錯，而圖書館館員不能及時了解錯位圖書的位置和數量，每次都需要花費大量時間和人力去逐一排查的問題，直接導致借閱者下次找書時不能準確找到圖書。針對這一問題，提出基于Linux系統的錯誤位置圖書定位系統，通過CCD掃描器快速掃描圖書館書架上的圖書，管理員通過終端查看即可知道哪本書是出現錯位的，可快速將圖書還原。

2 硬件總體設計

系統硬件主要分為圖書信息采集系統和上位機處理系統兩個部分，結構如圖1所示。上位機的主要功能是對數據進行處理保存，并進行人機交互，將難懂的數字信息以界面圖形化的方式顯示出來。系統以STM32為控制中心，上位機處理系統主要由NRF24L01、LED顯示屏、電容觸摸屏以及大容量DDR、Flash內存組成。上位機和圖書信息采集系統之間采用NRF24L01無線方式進行連接，負責圖書數據信息的傳輸。

3 軟件系統設計

無線傳輸編碼協議? 協議的主要任務是要保證圖書信息的準確、無漏以及高效傳輸，即節點設備定時向中心設備匯報自身的設備信息，協議的格式如表1、表2所示。起始碼和結束碼是為確定發送的幀數據是否有效（若無效則舍棄）;功能碼0x0001表示上傳圖書數據以小端格式儲存;幀數據字段的字節數，即幀長度字段與校驗字段（不包括幀長度和校驗）之間的數據的字節數按小端格式發送;幀數據即需要提取的圖書有用信息;校驗碼保證圖書數據的正確性。結果碼0x0001表示數據被正確地接收和讀取，0x0010表示接收校驗錯誤。下位機系統接收到發送錯誤的圖書信息時，應當重新發送數據;當下位機發送數據后，需收到正確完整的響應幀，才表示圖書數據的傳輸完成。

上位機圖書信息處理系統軟件工作流程? 系統采用基于自行開發的Linux操作系統內核。系統上電時，CPU自動加載部署在小容量的Flash中的uboot;uboot被加載后，初始化大容量的DDR內存和大容量Flash，Linux被存儲在大容量的Flash中。uboot運行后會將存儲在大容量Flash中的Linux讀取到DDR中運行。Linux被成功運行后，將會執行Linuxrc程序，Linuxrc將會構建根文件系統;文件系統加載成功后會運行inittab腳本，腳本的任務是設置自定義程序運行的環境配置[6]。

上位機圖書信息處理系統軟件主要使用QT開發，主要通過讀取圖書信息采集系統傳輸過來的信息，將其中圖書的條形碼信息和圖書所在信息提取出來，根據圖書的條形碼信息在數據庫中查詢并取到詳細的圖書信息和圖書位置信息;將位置信息進行對比，相同就直接顯示在圖書界面，不同就更新數據庫中的位置信息并將信息實時在圖書界面顯示，方便系統使用者實時獲取結果，防止錯漏。

4 測試與分析

方案設計? 提前準備好320本樣本書籍，其中98本偏舊圖書;模擬圖書館放置四個雙層書架，依次按文史、自科、社科和哲學四大類放置在書架上;各自插入非該列的類別的圖書兩本;一個學生負責準備書籍并確定時間，兩個學生負責掃描圖書，一個學生計時，一個學生記錄并統計。主要測試系統準確率、掃描時間、掃描速度和無線通信距離以及對錯誤位置圖書定位。具體操作：由人工手持順序掃描各個書架的圖書，通過無線通信傳輸數據到終端，掃描信息準確率以三類書籍的30本圖書進行詳細條形碼數據一一比對來得出，掃描時間由人工秒表計時，采用整列總時間測試來求出平均單本掃描時間，得出掃描時間及掃描速度。用卷尺測量通信距離。在每一樣本書架的某一位置放置一本錯誤位置的圖書，進行順序掃描之后，查看管理員終端是位置正確，進行圖書錯位模擬測試。

測試內容及數據? 先進行準確率測試，以A、B、C架作為樣本架，各樣本數為10，測試結果如圖2所示。圖2中，紅色記錄為識別出位置錯誤的記錄，通過標紅形式提示圖書管理員該書放置位置錯誤。進行掃描速度、識別準確率的各項相關值測試，測試結果如表3所示。進行CCD掃描終端和接收端的無線通信距離測試，測試結果如表4所示。

數據分析? 由測試數據可得，單本書籍的平均掃描時間為1本/秒，系統每分鐘可識別并定位60本書籍，識別準確率達到近100%;CCD掃描終端和接收端的無線通信距離室內達到50米，可覆蓋約7800平方米的圖書室。因此，一個圖書館室放置一臺終端即可，極大節省人力、物力和財力。錯誤位置圖書定位系統能夠準確將錯誤位置的圖書識別出來，并以標紅的形式提示，達到實際應用價值。

5 結語

本文開發了圖書信息采集和圖書信息處理軟件系統以及管理員終端軟件系統，并進行整體的掃描信息準確率、掃描時間、掃描速度和無線通信距離等功能測試，結果表明：系統單本書籍的平均掃描時間為1本/秒，每分鐘可識別并定位60本書籍，識別定位信息準確率達到近100%;CCD掃描終端和接收端的無線通信距離室內達到50米，可覆蓋約7800平方米的圖書室;解決了因書籍實際存放位置和圖書借閱系統提示的位置不匹配而導致的借閱效率低下，圖書管理員需花費大量時間排查位置不匹配的書籍信息問題。

參考文獻

[1]Gade A， Angal Y. Development of Library Manage-ment Robotic System[M]//IEEE，2017.

[2]陳孝東.基于RFID的高校智能圖書館管理系統的設計[J].辦公室業務，2018（11）：168.

[3]馬巧梅.基于RFID的高校智能圖書館管理系統的設計[J] 電腦知識與技術，2017，13（36）：179-181.

[4]彭美玲.高校圖書館應用RFID系統圖書定位方式的選擇：以內蒙古大學圖書館為例[J].圖書館學刊，2018，40（1）：41-47.

[5]ZHANG J， WEN C. The University Library Management System Based on Radio Frequency Identification[M]//IEEE，2017.

[6]賀丹丹，劉峰，張帆.嵌入式Linux系統開發教程[M].北京：清華大學出版社，2010.