Android 的智能圖書(shū)館系統(tǒng)

孫曉葉 畢思琦 張 兵

（防災(zāi)科技學(xué)院，河北 三河065200）

1 概述

在計(jì)算機(jī)技術(shù)被引進(jìn)圖書(shū)館之前，圖書(shū)館主要是采用純手工的方式對(duì)圖書(shū)進(jìn)行借閱管理，通過(guò)查詢(xún)檔案、手動(dòng)填寫(xiě)借閱記錄、蓋章等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，館內(nèi)管理人員服務(wù)的效率低，且工作強(qiáng)度大容易出錯(cuò)；計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到圖書(shū)館之后，圖書(shū)館的管理逐漸開(kāi)始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，圖書(shū)館內(nèi)配備的電腦可以為讀者提供查詢(xún)服務(wù)，借閱證也轉(zhuǎn)變也借閱卡，管理人員利用PC 端的系統(tǒng)就可以輕松實(shí)現(xiàn)讀者的需求。但是隨著人們對(duì)圖書(shū)資源的需求越來(lái)越大，利用人工結(jié)合PC 端的管理方式也開(kāi)始呈現(xiàn)一種低效率的趨勢(shì)。

2006 年，科技部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、商務(wù)部和信息產(chǎn)業(yè)部等15 個(gè)部委共同編制的《中國(guó)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)政策白皮書(shū)》正式發(fā)表[1]。同年，RFID 技術(shù)進(jìn)入了圖書(shū)館管理系統(tǒng)領(lǐng)域，廈門(mén)大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院圖書(shū)館成為了國(guó)內(nèi)首家使用RFID 技術(shù)管理系統(tǒng)的，深圳圖書(shū)館成為國(guó)內(nèi)第一家建立基于RFID 技術(shù)全自動(dòng)圖書(shū)管理系統(tǒng)的公共圖書(shū)館[2]。

我國(guó)文化部發(fā)布的《“十三五”時(shí)期全國(guó)公共圖書(shū)館事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出，到2020 年，我國(guó)的智能化圖書(shū)館發(fā)展將又會(huì)向前邁進(jìn)一步，全國(guó)的圖書(shū)館中所運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也會(huì)進(jìn)一步完善。在圖書(shū)館智能化建設(shè)領(lǐng)域，國(guó)際上有很多國(guó)家的圖書(shū)館都取得了積極進(jìn)展。如印度、澳大利亞、新加坡、荷蘭、馬來(lái)新亞等國(guó)家，有很多圖書(shū)館都運(yùn)用了RFID 無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)[3]。

本系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）客戶(hù)端APP：用戶(hù)登錄后，在圖書(shū)頁(yè)面可以進(jìn)行圖書(shū)查詢(xún)、借閱和歸還操作，在個(gè)人頁(yè)面可查看個(gè)人借閱記錄和修改個(gè)人信息。（2）WEB 后臺(tái)管理：管理員登錄后，可進(jìn)行圖書(shū)、用戶(hù)和借閱管理。圖書(shū)管理中主要實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)的添加、查找、刪除和修改等；用戶(hù)管理主要實(shí)現(xiàn)注冊(cè)新用戶(hù)、刪除用戶(hù)和刪改用戶(hù)密碼等；借閱管理主要實(shí)現(xiàn)查看圖書(shū)借閱、歸還情況。（3）RFID 硬件設(shè)備能夠自動(dòng)識(shí)別電子標(biāo)簽，通過(guò)串口將讀取的圖書(shū)信息或用戶(hù)信息返回WEB 后臺(tái)管理端。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能描述

本系統(tǒng)的RFID 設(shè)備負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)串口將數(shù)據(jù)傳遞到WEB 的服務(wù)程序，客戶(hù)端的APP 通過(guò)retrofit2 技術(shù)請(qǐng)求服務(wù)器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，客戶(hù)端解析服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù)，并在界面上進(jìn)行顯示。WEB 后臺(tái)可以同步看到客戶(hù)端的借閱操作并查看歷史記錄。數(shù)據(jù)通過(guò)服務(wù)器端存儲(chǔ)在本地MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)功能圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)分析

2.2.1 硬件架構(gòu)分析

本系統(tǒng)以RFID 無(wú)線(xiàn)射頻設(shè)備為硬件核心，其工作原理是：當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器閱讀范圍后，接收RFID 標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。由RFID 讀卡器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來(lái)看大致上可以分成：感應(yīng)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID 大都采用第一種方式，而較高頻的RFID 大多采用第二種方式[4]。

2.2.2 軟件架構(gòu)分析

系統(tǒng)主要架構(gòu)為C/S 模式下的三層體系結(jié)構(gòu)，分別為客戶(hù)端、服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫(kù)。客戶(hù)端：基于Android 平臺(tái)開(kāi)發(fā)，使用retrofit2 網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求框架。服務(wù)端：解析所有客戶(hù)端發(fā)送來(lái)的請(qǐng)求。數(shù)據(jù)庫(kù)：系統(tǒng)使用MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)接收服務(wù)器端SQL 請(qǐng)求進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索與存儲(chǔ)。用戶(hù)在客戶(hù)端程序向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，服務(wù)器通過(guò)對(duì)客戶(hù)端發(fā)起的請(qǐng)求進(jìn)行處理并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，再講操作結(jié)果返回到客戶(hù)端。軟件架構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 軟件架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分主要是用到京勝公司提供的虛擬仿真平臺(tái)，主要分為借閱卡的讀寫(xiě)模塊和圖書(shū)標(biāo)簽的讀寫(xiě)模塊。

借閱卡模塊：借閱卡的讀寫(xiě)模塊主要用到的設(shè)備是14443讀寫(xiě)器、14443 電子標(biāo)簽和5V、2A 的電源給讀寫(xiě)器供電。其中14443 電子標(biāo)簽是讀者的借閱卡，當(dāng)借閱卡放在讀寫(xiě)器上時(shí)，讀寫(xiě)器能夠自動(dòng)識(shí)別借閱卡對(duì)應(yīng)的用戶(hù)信息。借閱卡讀寫(xiě)模塊的硬件圖如圖3 所示。

圖3 借閱卡讀寫(xiě)模塊硬件圖

圖書(shū)標(biāo)簽讀寫(xiě)模塊:圖書(shū)標(biāo)簽的讀寫(xiě)模塊主要用到了15693讀寫(xiě)器、15693 天線(xiàn)、15693 電子標(biāo)簽以及9V、1.5A 的電源為讀寫(xiě)器供電。其中15693 電子標(biāo)簽代替了條形碼的存在成為圖書(shū)的標(biāo)簽，進(jìn)入讀寫(xiě)器的讀取范圍內(nèi)可以自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)。圖書(shū)標(biāo)簽讀寫(xiě)模塊如圖4 所示。

3.2 Android 客戶(hù)端設(shè)計(jì)

登錄頁(yè)面:本系統(tǒng)的客戶(hù)端主要服務(wù)于用戶(hù)讀者，讀者可以通過(guò)登錄操作進(jìn)入APP 實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)的查找、借閱和歸還操作，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)自己個(gè)人信息及密碼的修改。進(jìn)行登錄操作時(shí)，會(huì)通過(guò)服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)判斷用戶(hù)是否存在并檢驗(yàn)用戶(hù)名密碼是否正確，會(huì)相應(yīng)彈出提示語(yǔ)句。當(dāng)用戶(hù)忘記密碼需要重置密碼時(shí)，可進(jìn)入到重置密碼的界面，輸入學(xué)號(hào)及兩次輸入一致的新密碼即可實(shí)現(xiàn)重置密碼的操作。主頁(yè)面:主界面主要由兩個(gè)fragment 組件及底部導(dǎo)航構(gòu)成。兩個(gè)fragment 組件分別對(duì)應(yīng)著功能選擇（主界面）和個(gè)人信息。功能選擇頁(yè)面主要包括圖書(shū)分類(lèi)、借閱、歸還和查找等功能。個(gè)人信息界面顯示用戶(hù)的個(gè)人信息。借閱界面:用戶(hù)選擇圖書(shū)之后，會(huì)顯示圖書(shū)的信息，用戶(hù)可對(duì)圖書(shū)進(jìn)行借閱操作。

WEB 管理端設(shè)計(jì):WEB 管理端采用layUI 前端框架進(jìn)行渲染，采用jQuery 進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。主要實(shí)現(xiàn)了登錄管理、學(xué)生管理、圖書(shū)管理和借閱管理。其中學(xué)生管理包括添加新用戶(hù)、修改用戶(hù)個(gè)人信息和密碼等；圖書(shū)管理主要實(shí)現(xiàn)了圖書(shū)添加、修改、刪除以及修改圖書(shū)信息等功能；借閱管理主要是進(jìn)行圖書(shū)借閱、歸還、查看圖書(shū)借閱情況和出入庫(kù)記錄。

登錄管理:管理員在WEB 通過(guò)登錄進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行對(duì)圖書(shū)和學(xué)生的管理。

學(xué)生管理:學(xué)生管理包括對(duì)學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名和密碼等個(gè)人信息進(jìn)行增加、修改和刪除操作，根據(jù)學(xué)號(hào)或姓名可以增加用戶(hù)。

圖書(shū)管理:圖書(shū)管理可以清楚的看到館藏圖書(shū)，顯示的圖書(shū)信息有編號(hào)、書(shū)名、分類(lèi)、作者、價(jià)格和上架時(shí)間，管理員可以對(duì)館藏圖書(shū)進(jìn)行查看簡(jiǎn)介、修改等的操作。

借閱管理:借閱管理主要包括圖書(shū)的借閱、歸還操作以及查看出入庫(kù)記錄的功能。

4 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了基于Android 的智能圖書(shū)館系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，從手機(jī)端APP 的開(kāi)發(fā)過(guò)程到服務(wù)器端網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)主要分為硬件和軟件兩大部分。其中軟件部分又分為手機(jī)APP 和后臺(tái)的網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)。APP 端實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)的登錄和對(duì)圖書(shū)的相關(guān)操作，后臺(tái)的網(wǎng)頁(yè)部分可以對(duì)用戶(hù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理操作。硬件部分主要是用到了京勝公司提供的虛擬仿真平臺(tái)中的RFID 設(shè)備。軟件的程序通過(guò)串口獲取RFID 讀寫(xiě)器讀取的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，運(yùn)用到了很多大學(xué)期間學(xué)到的知識(shí)，例如RFID 技術(shù)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、軟件工程等。

本設(shè)計(jì)的預(yù)期功能已經(jīng)基本完成，但是仍然有很多的不足之處。比如后臺(tái)的設(shè)計(jì)和原本的構(gòu)想不太一樣。Android 手機(jī)端的界面不夠簡(jiǎn)潔明了等等，整個(gè)設(shè)計(jì)還有很大的完善和進(jìn)步空間。