基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)設(shè)計及開發(fā)

湯雪唯

摘? 要： 由于圖書館中書目較多，傳統(tǒng)的圖書館書目管理系統(tǒng)不能有效對圖書館書目進(jìn)行管理，常出現(xiàn)書目誤檢的現(xiàn)象，為此應(yīng)用云平臺對圖書館書目智能管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計及開發(fā)。系統(tǒng)的硬件部分主要包括主控模塊和通信模塊，主控模塊主要控制圖書館書目數(shù)量，通信模塊主要用來接收與發(fā)送圖書館書目信息。系統(tǒng)的軟件部分首先整合圖書館書目信息，然后將書目信息按照一定的標(biāo)準(zhǔn)存儲，并對讀者信息進(jìn)行管理，最后通過書目清理、書目集成、書目變換和書目歸約4個步驟對圖書館書目進(jìn)行檢索，以此完成基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)設(shè)計及開發(fā)。實(shí)驗對比結(jié)果表明，設(shè)計的基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)查全率、查準(zhǔn)率高，誤檢數(shù)量少，能夠抵抗噪聲干擾，滿足書目智能管理需求。

關(guān)鍵詞： 云平臺; 圖書館書目; 智能管理; 書目信息整合; 書目檢索; 數(shù)據(jù)清理; 數(shù)據(jù)規(guī)約

中圖分類號： TN99?34; TP311? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2020）19?0142?04

Abstract： Due to the large quantity of books in the library， the traditional library book management system fails to manage the books effectively， which often leads to false check of book. Therefore， the cloud platform is used to design and develop a library book intelligent management system. The system hardware includes the master control module and communication module. The former is mainly used to control the quantity of books， while the later is used to receive and send the book information. In terms of the system software， the book information of the library is integrated first， and then the information is stored according to certain standards， and the reader′s information is managed， too. In the end， the retrieval of library book is performed by 4 steps of book cleaning， book integration， book transformation and book reduction. On the basis of the above， the library book intelligent management system based on cloud platform is designed and developed. The results of contrastive experiments show that the recall ratio and precision ratio of the designed intelligent book management system based on cloud platform are higher than those of the traditional system. In addition， the number of false check is less than that of the traditional system. Therefore， the system can resist noise interference and meet the needs of intelligent book management.

Keywords： cloud platform; library book; intelligent management; book information integration; book retrieval; data cleaning; data reduction

0? 引? 言

隨著時代的發(fā)展，我國進(jìn)入了快速發(fā)展變化的轉(zhuǎn)型時期，圖書館管理也隨之發(fā)生變化。隨著圖書館文獻(xiàn)資料數(shù)量的不斷增加，圖書館規(guī)模不斷擴(kuò)大，圖書館讀者數(shù)量也隨之增加，實(shí)現(xiàn)圖書管理的計算機(jī)化、簡化圖書館繁瑣的工作已經(jīng)成為目前亟需解決的問題。

在這種背景下，傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)出現(xiàn)不足，主要包括借還書管理流程繁瑣、圖書查找和盤點(diǎn)工作任務(wù)繁重等問題，所以對圖書館書目管理系統(tǒng)的研究具有重要意義。本文研究目標(biāo)是解決傳統(tǒng)系統(tǒng)常出現(xiàn)書目誤檢的問題，因此，將云平臺應(yīng)用到圖書館管理系統(tǒng)中，設(shè)計一種基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)。云平臺是云計算的重要組成部分，其基礎(chǔ)是提供基于互聯(lián)網(wǎng)的軟硬件服務(wù)，將其應(yīng)用到管理系統(tǒng)設(shè)計中能夠精確掌握數(shù)據(jù)資源，使圖書館書目管理系統(tǒng)更加智能。本文設(shè)計的基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)從系統(tǒng)硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計兩方面實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗對比結(jié)果表明，本文系統(tǒng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)的書目誤檢數(shù)量少，證明了本文系統(tǒng)的有效性，能夠滿足圖書館書目智能管理需求。

1? 基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)框架

采用云平臺技術(shù)[1]，以信息化、智能化服務(wù)平臺為支撐，建立完善的圖書館書目智能管理系統(tǒng)，其總體框架如圖1所示。

該系統(tǒng)的第一層為業(yè)務(wù)應(yīng)用層[2]，主要為用戶提供基本數(shù)據(jù)圖書管理功能;中間層為核心功能，主要為用戶提供數(shù)據(jù)支持;底層為相關(guān)技術(shù)層，用戶能夠通過該層下載資源到智慧圖書館的大數(shù)據(jù)云基礎(chǔ)平臺上，為用戶提供相關(guān)知識。

2? 圖書館書目智能管理系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1? 主控模塊設(shè)計

采用DPO半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32單片機(jī)[3]，具有高性能、低成本、低功耗的特點(diǎn)，將其作為控制系統(tǒng)電路的核心部件，主要利用該模塊控制圖書書目的數(shù)量。該芯片內(nèi)部集成了8051內(nèi)核[4]，最大可編程為256 KB，8 KB的RAM和RF收發(fā)器。在工作模式下，可編程的輸出功率最高達(dá)4.5 dBm。該芯片主要分為電源引腳、控制引腳和I/O引腳，電源引腳包括：AVDD1～AVDD6（模擬電源引腳）、DVDD1和DVDD2（數(shù)字電源引腳）;控制引腳包括RF?N和RF?P，其他還包括21個可編程的I/O口。

2.2? 通信模塊設(shè)計

無線通信模塊是圖書館書目智能管理系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要用來接收與發(fā)送圖書館書目信息。該通信模塊中主要包含CC2530核心芯片[5]、晶振電路、RF電路和LED電路等，其中LED電路設(shè)計的目的是確定系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信狀態(tài)，整體的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3? 圖書館書目智能管理系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

3.1? 圖書館書目信息整合

在系統(tǒng)硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)軟件設(shè)計，首先對圖書館書目信息整合。圖書館書目整合[6]的目的是將圖書館書目信息以及讀者的基本信息按照一定的標(biāo)準(zhǔn)顯示到系統(tǒng)中。在整合之前，對圖書館中的書目信息以及讀者信息歸一化處理，并存儲到云平臺中，計算公式如下：

式中：[k]代表圖書館信息整合參數(shù);[P]代表信息歸一化因子;[Hmin]和[Mmax]分別代表圖書館書目信息和讀者信息的基本特征。

在此基礎(chǔ)上，對圖書館書目信息以及讀者信息進(jìn)行定義，圖書信息表面向系統(tǒng)中的圖書實(shí)體，主要記錄圖書館系統(tǒng)中書目的基本信息[7]，具體信息如表1所示。

記錄讀者的基礎(chǔ)信息具體如表2所示。

按照表1，表2標(biāo)準(zhǔn)記錄圖書信息以及讀者信息，以提高借閱者與管理人員的尋書、查書效率[8]，為圖書館書目檢索提供基礎(chǔ)依據(jù)。

3.2? 圖書館書目檢索

在上述圖書館書目信息整合的基礎(chǔ)上，對圖書館書目檢索，以實(shí)現(xiàn)圖書館書目的智能管理。由于圖書館系統(tǒng)中存儲有大量數(shù)據(jù)，并且書目與書目之間存在著大量的數(shù)據(jù)交換[9]，在書目查找過程中，會消耗大量資源，因此利用云平臺對圖書館書目進(jìn)行檢索。書目檢索主要包括書目清理[10]、書目集成、書目變換和書目歸約4個步驟，首先對圖書館系統(tǒng)中的書目進(jìn)行清洗，計算公式為：

式中：[Mf]為書目檢索過程;[jn]為圖書館書目清洗因子;[j]代表書目規(guī)約特性[11];[m]為圖書館中的書目維度。

通過上述公式計算，對書目中異常數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)等清除，在此基礎(chǔ)上，對圖書館中的書目集成[12]，由于在挖掘圖書館書目數(shù)據(jù)過程中，涉及的數(shù)據(jù)源較多，同時書目格式不同，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)的輸出，利用云計算對其集成，計算公式為：

式中：[Hk]為圖書館原始數(shù)據(jù)信息;[l]代表書目格式;[fa]為書目集成因子。

然后對圖書館系統(tǒng)中的書目變換[13]，使用光滑技術(shù)將圖書館系統(tǒng)中的書目信息規(guī)范化，即：

式中：[Gi]代表書目處理參數(shù);[Q]代表數(shù)據(jù)規(guī)范化因子;[gi]為書目信息中的不確定部分;[k]代表圖書館書目數(shù)據(jù)變換參數(shù);[i]為書目類型。

在書目規(guī)范化后，對圖書館中的書目數(shù)據(jù)歸納[14]，刪除行減少列中值的數(shù)量，減少書目中空值、重復(fù)值、冗余值等情況，采用云平臺對書目歸納，過程如圖3所示。

圖書館書目歸納過程具體的計算公式為：

式中：[G]表示圖書館中書目信息;[m]為書目數(shù)據(jù)中的空值部分;[h]為數(shù)據(jù)規(guī)范化因子;[k]為書目中列中值的數(shù)量;[l]代表書目歸納過程的不穩(wěn)定因子。

按照上述過程，完成圖書館書目的整理，使圖書館中的書目信息更加準(zhǔn)確，以此完成圖書館書目的智能管理。

4? 仿真實(shí)驗

為驗證上述設(shè)計系統(tǒng)的有效性，設(shè)計測試實(shí)驗。為了使實(shí)驗結(jié)果更具說服性，將傳統(tǒng)系統(tǒng)與本文系統(tǒng)對比。

4.1? 實(shí)驗平臺

實(shí)驗數(shù)據(jù)來源于某市圖書館，分別使用兩種系統(tǒng)對該圖書館系統(tǒng)中的書目進(jìn)行檢索，對比兩種系統(tǒng)的書目誤檢數(shù)量。實(shí)驗平臺中設(shè)置無線收發(fā)器、數(shù)據(jù)控制器以及控制終端等，具體的實(shí)驗平臺如圖4所示。

控制終端主要控制實(shí)驗過程以及實(shí)驗結(jié)果的輸出，數(shù)據(jù)庫主要存儲實(shí)驗信息。

4.2? 實(shí)驗結(jié)果

數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)與本文系統(tǒng)的書目誤檢數(shù)量對比結(jié)果如表3所示。

分析實(shí)驗對比結(jié)果可知：本文設(shè)計的基于云平臺的圖書館智能管理系統(tǒng)的書目誤檢數(shù)量少，基本能夠準(zhǔn)確查詢到書目。因為本文系統(tǒng)設(shè)計的方法能夠有效對書目進(jìn)行檢索與管理，以準(zhǔn)確查找到圖書館中的書目;而數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)在書目較少時，書目誤檢數(shù)量較少，但是隨著書目的增多，書目誤檢數(shù)量也隨之增多。因為傳統(tǒng)系統(tǒng)在書目較多時，對書目管理效率低，導(dǎo)致讀者不能準(zhǔn)確查找到圖書館書目。

因此，通過上述實(shí)驗?zāi)軌蜃C明，本文系統(tǒng)比傳統(tǒng)系統(tǒng)的誤檢數(shù)量少，證明了本文設(shè)計的圖書館書目智能管理系統(tǒng)的有效性。

對比本文系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)針對不同書目數(shù)量時的查全率，對比結(jié)果如表4所示。

通過表4可以看出，隨著書目數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)的查全率逐漸降低，當(dāng)查詢書目數(shù)量為10本時，數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)的查全率為95%，本文系統(tǒng)的查全率為100%，差別并不大;當(dāng)查詢書目數(shù)量達(dá)到60本時，數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)的查全率僅為75%，而本文系統(tǒng)的查全率仍舊保持在98%，說明隨著書目數(shù)量的增加，本文系統(tǒng)查全率波動較小，整體穩(wěn)定性較高。

對比兩個系統(tǒng)的查準(zhǔn)率，對比結(jié)果如圖5所示。

從圖5中可以看出，書目數(shù)量從10本增加到60本，本文系統(tǒng)查準(zhǔn)率始終保持在95%以上，呈現(xiàn)出平穩(wěn)的趨勢;而數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)隨著書目的增加，查準(zhǔn)率呈現(xiàn)下降的趨勢，說明受到書目數(shù)量的影響，書目越多，數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)查準(zhǔn)率越低，進(jìn)一步說明本文系統(tǒng)性能優(yōu)于數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)。

為進(jìn)一步檢驗系統(tǒng)性能，在系統(tǒng)查詢書目時添加信噪比不同的噪聲干擾，對比兩種系統(tǒng)的性能，對比結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，在不同信噪比下，本文系統(tǒng)查準(zhǔn)率變化并不大，當(dāng)書目為60本，信噪比為15 dB時，查準(zhǔn)率仍舊可以保持在95%，但是數(shù)據(jù)挖掘算法圖書館管理系統(tǒng)在書目為60本，信噪比為15 dB 的情況下，查準(zhǔn)率僅為74%，說明本文系統(tǒng)抗干擾性能更佳，即使受到不同程度的噪聲干擾仍然能夠很好地查詢書目情況，穩(wěn)定性能更好。

5? 結(jié)? 語

針對傳統(tǒng)圖書館書目管理系統(tǒng)常出現(xiàn)書目誤檢情況，本文設(shè)計了基于云平臺的圖書館書目智能管理系統(tǒng)，實(shí)驗對比結(jié)果表明，本文系統(tǒng)對于書目的誤檢數(shù)量比傳統(tǒng)系統(tǒng)的誤檢數(shù)量少，能夠滿足圖書館書目智能管理需求。

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