物聯網技術在學校圖書館的應用

閆芝浩，謝 燦，姜 好

（重慶郵電大學 重慶 400000）

本文將基于人臉識別技術、自動控制技術、傳感網等物聯網技術，用于實現智能圖書館身份驗證、防占座等功能。使得同學們在進圖書館之前就可知道剩余座位數以及空座位的分布，并能提前預約座位[1-2]。利用物聯網技術實現智能調節溫度和開窗通風；保證同學的學習效率；預防久坐等功能。

1 引言

利用物聯網技術的圖書館改進方案見圖1。

圖1 圖書館設計方案示意圖

2 選座功能

本功能包括：微信小程序提前預約選座、現場選座、現場隨機分配選座三個方式。基于微信小程序的移動端預約工具，微信小程序主要功能為：（1）顯示座位的使用情況；（2）預約座位；（3）預約排隊搶座。

座位使用情況通過同學的主動標記或傳感器的識別，通過物聯網技術將數據傳入后端數據庫，經判斷后，顯示在微信小程序和Web網頁界面。

為避免惡意預約占座，設定每次預約時效為30分鐘，超過30分鐘后預約失效并記錄違約次數，每人每天最多兩次違約次數，否則取消當天在圖書館的學習資格。見圖2。

圖2 選擇自習座位界面

3 身份驗證系統

本功能利用人臉數據庫與識別技術，利用終端機器采集人臉圖像或者視頻，對檢測到的圖像進行技術處理，與數據庫中存儲的學生圖像進行比對，實現身份識別功能。實現了：（1）采用人臉識別技術對使用者面部進行掃描；（2）將使用者面部特征與數據庫中照片進行匹配，確定使用者身份。見圖3。

圖3 身份識別流程圖

4 環境檢測與自動調節

本功能使用傳感網技術與智能家居技術，借助于各種傳感器，探測包括溫度、濕度、壓力、速度等物質現象的網絡。實現了：（1）溫度傳感器設定為人體最適宜的溫度范圍，當自習室的溫度超過或者低于此溫度范圍的話，智能空調系統自動進行溫度調節，為學生提供舒適的學習環境；（2）二氧化碳傳感器實時監測自習室的二氧化碳濃度，當二氧化碳濃度超過適宜范圍，則控制窗戶自動打開通風；（3）當座位上的壓力傳感器檢測到所有座位都無人時，傳感器將數據反饋給智能開關電源系統，由系統控制將自習室的所有電源關閉，起到節能的作用[3]。

5 自動控制椅系統

本功能使用自動控制技術，實現了：（1）防占座功能：該座位未被激活之前處于鎖定狀態，折疊椅處于桌面下。若折疊椅處于鎖定狀態而桌面上存在擺放的物品，則被視為占座行為；（2）自動檢測功能：如果使用者主動離開，并在APP上停止使用該座位，那么將會鎖定。若使用者離開座位，且沒有在APP上取消對該位置的使用，此時壓力傳感器感受到壓力從有到無，啟動計時器模塊，如果在15分鐘內，壓力傳感器所受到的壓力仍為0，則自動鎖定該位置，并將該位置認定為空閑位置。

6 學習效率檢測

本功能利用人臉表情識別技術。實現了：（1）專注度檢測：每個座位上配備學習專注度檢測的設備，當座位被解鎖之后，設備開始計時檢測。如果設備檢測到同學分心的時間超過了十分鐘，燈光閃爍兩下來提醒此同學分心時間過長。（2）健康提醒：如果檢測到此同學的連續學習時間到達兩個小時，燈光閃爍的同時板凳抖動，提醒同學需要活動一下。（3）效率報告反饋：每天晚上會對今天在圖書館自習的同學發送一份今日效率報告。

7 結語

在下一代移動互聯網信息科技快速發展和物聯網應用技術在各行各業的廣泛拓展的背景下，為了高校現代化建設需求和適應高校教學特色，基于物聯網應用技術，我們設計了智能教學應用系統。該系統多種技術結合，通過軟件平臺、硬件平臺和集成技術，實現了室溫調節、人員檢測等諸多功能，為當下大學生的學習打卡提供了便利。