智慧堡壘的設計研究

梅峰峰 胡文生 方樂淑 陳功 朱普寧 姜雪 陳瓊子

摘要：為了實現自助借書還書、簡化流通處理流程、改進讀者借閱服務質量，設計了一款搭載自助圖書借還系統的“智慧堡壘”。以云計算、大數據技術為理論基礎，與各類圖書平臺緊密結合，以信息化、智能化服務為平臺支撐，經過對信息資源的有效整合，提出了智慧圖書平臺建設及應用方案，拓展了基于云平臺的智慧圖書平臺設計與實現領域的研究，建立了一個完善的智慧圖書大數據平臺體系。該平臺能有效提高圖書資源管理與監控的效率和智能化， 實現“精細化管理、協同化支撐、個性化服務”的發展目標。

關鍵詞：RFID;智慧堡壘;書柜

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）04-0059-03

1引言

長期以來，公共圖書場所是人們不斷深化知識和了解新信息的窗口，隨著社會的不斷進步，人們對于從傳統書店獲取信息的方式感到厭倦，而開始需要一種可利用碎片時間的新方式從外部獲取信息。同時隨著信息技術的發展，公共圖書場所發生了巨大的變化。面對社會環境和讀者需求的變化，公共圖書場所需要保持對讀者變化的高度敏感和加強對讀者信息需求的調查分析，運用先進的技術來設計和實施滿足讀者需求的服務系統[1-2]。

RFID是一種非常成熟的物聯網核心技術。通過RFID技術識別時不需要人工操作對其干預，其可以通過射頻信號自動檢測并篩查目標對象獲取相關數據，可適用于各種多干擾情況的環境并識別多個電子標簽，有著簡單的操作性。因而，數字與傳統模式的碰撞能設計一款自助圖書借還系統[3-5]。

2智慧堡壘的總體設計方案

2.1智慧系統流程設計

智慧堡壘裝有RFID監測系統，實時掃描柜子中物品的狀態。通過物主指紋來確定使用者信息。當柜門打開時，檢測系統會主動抓拍，防止信息盜用。系統會自動對比取物者拿走的任務單信息，并對違法操作任務進行報警，同時推送信息至管理員。系統還可以實時掃描圖書的狀態，如是否外借、是否在柜等。智慧堡壘書柜檢索時，智慧系統有啟動和暫停兩個選項，分別用于啟動、暫停和重新啟動智慧書柜的各種進程。當管理員按下啟動鍵時，系統會自動讀取柜子中圖書的電子標簽，并將讀取結果與上一次數據庫中保存的信息進行比對，若返回的圖書數據發生改變，則對數據庫進行更新。云平臺可以整合流通數據，可統計當日在智慧書柜中書的借閱情況、辦理借閱證的人數，統計并將數據返回后臺數據庫。

2.2外觀設計

本產品設計為簡約大方的長方體形狀，擁有容量大、實用性高、可以防塵防水等功能，在頂部有一整塊太陽能充電板，即使在停電的情況下也能繼續工作。底部有安全滑輪設計，只有專門的工作人員才能對此智慧堡壘進行移動部署。整個儀器容量大，每層儲物柜的書可以單獨存取，方便用戶操作。在“智慧堡壘”表面有多條LED貼附，在夜間可以發光，中間巨大的15英寸屏幕可以展示圖書的各種信息，方便各類人群操作。

3智慧堡壘的硬件設計

智慧堡壘的硬件設計主要包括：UHF（Ultra High Frequency）電子標簽、先進的RFID讀取器和收發天線[6]，圖3為硬件流程圖以及硬件概念圖。

3.1 RFID射頻模塊

智慧堡壘的核心終端是RFID射頻模塊，其主要由MFRC632芯片、匹配電路以及天線構成。圖書管理員通過PC機利用RFID社評模塊對圖書電子標簽進行讀寫和改寫操作，用于檢測系統的統計。系統射頻電路如圖4所示。

3.2讀取器

書柜的RFID讀取器采用固定讀取器，設置于圖書存儲部分旁，在使用者取書或者還書時將書的電子標簽貼近讀取器便可以完成操作，這里采用的是FU104四通道UHF RFID讀寫器，FU104四通道UHF RFID讀寫器是一款高性能的ISO 18000-6B多協議電子標簽讀寫器[7]。

此讀取器可以使短距離快速讀取書籍信息的目的得到實現，在較多人使用書柜時可以做到迅速處理信息，提高書柜的實用性。

4智慧堡壘的軟件設計

軟件設計包括界面設計、智慧堡壘終端的程序設計、數據庫設計三部分。

4.1智慧終端的界面及功能設計

1）LED顯示屏顯示當前書柜的基本信息所屬的圖書類型，使人們在尋找書籍時節約時間。

2）觸屏部分是提供用戶登錄所用，并且在登錄后選擇借書與還書。

3）RFID掃碼端口則是用于識別書籍的IDcord，形成書籍的出入記錄。

4）書籍存儲部分采用推拉鋼化玻璃門，下方用電子鎖鎖定，如果有非法開啟則觸發底部報警系統。

5）報警系統位于書柜底部，在還書擺放錯誤和錯誤開啟書柜時會觸發特定的報警語音。

4.2智慧堡壘的數據庫設計

本案數據庫系統采用C#和SQL Sever2008開發。創建一個名為intelligent_fortress的數據庫并在該庫下創建Librarian表、Antennalocation表和Book表。通過數據庫的索引方法并結合智慧堡壘的天線掃描，可以確定書本在柜中的位置。

智慧堡壘終端會在其系統啟動后在intelligent_fortress庫下創建4個新的臨時表：State、Retained、lose、lend。檢測系統會及時掃面圖書的狀態并更新這四張臨時表。

當智慧堡壘終端啟動后，首先會設置一個用于間隔掃描圖書電子標簽的定時器（在本套方案中設置的是每10秒掃描一次）。

智慧堡壘終端用于查詢書柜中圖書狀態的數據庫查詢語句：

5結論

結合圖書自助管理系統在國內外研究現狀與未來的發展趨勢，本文針對自助圖書借閱系統功能復雜、操作困難和自助圖書借閱未進行系統性設計等問題，通過查閱大量相關文獻并根據現實需求，提出了圖書“智慧堡壘”終端系統的設計與實現方案。該方案利用RFID技術、C/S架構技術和SQL Sever2008數據庫信息存儲系統實現讀者自助借書和書籍信息、讀者借閱圖書信息有效管理，提高借閱者借還圖書效率和圖書館信息管理效率。

參考文獻：

[1] 熊赳赳.我國自助圖書館建設現狀與發展策略[D].湘潭：湘潭大學，2017.

[2] 高敏.24小時自助圖書館服務探究[J].辦公室業務，2020（23）：155-156.

[3] 李展昌.物聯網環境下的圖書館RFID技術應用現狀分析[J].科技與創新，2018（16）：146，149.

[4] 蘇東出.圖書館移動客戶端自助轉借技術的研究和實現[J].內蒙古科技與經濟，2020（18）：106-108，127.

[5] 王國建.RFID技術在高校圖書館中的應用與分析[J].江蘇科技信息，2020，37（17）：18-20.

[6] 謝康，熊光耀，何艷秋，等.基于RFID技術的電子圖書分類編目系統設計[J].現代電子技術，2021，44（5）：171-174.

[7] 芮鳳閣.基于RFID的高校智能圖書館管理系統設計[J].中國科技信息，2019（15）：67-68，70.

收稿日期：2021-10-15

基金項目：2020年安徽省大學生創新創業教育訓練計劃項目《智慧堡壘》（項目編號S202011305038）

作者簡介：梅峰峰（1999—），男，安徽蕪湖人，在校學生，專業為網絡工程;胡文生（1999—），男，安徽合肥人，在校學生，專業為物聯網工程;方樂淑（1999—），女，安徽安慶人，在校學生，專業為網絡工程;陳功（2000—），男，安徽合肥人，在校學生，專業為數學與應用數學;朱普寧（2000—），男，安徽蚌埠人，在校學生，專業為物聯網工程;姜雪（1983—），女，安徽蚌埠人，助教，碩士，研究方向為物聯網通信;陳瓊子（1988—），女，安徽蚌埠人，助教，碩士，主要研究方向為社會保障理論。