智慧堡壘的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)自助借書還書、簡(jiǎn)化流通處理流程、改進(jìn)讀者借閱服務(wù)質(zhì)量，設(shè)計(jì)了一款搭載自助圖書借還系統(tǒng)的“智慧堡壘”。以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，與各類圖書平臺(tái)緊密結(jié)合，以信息化、智能化服務(wù)為平臺(tái)支撐，經(jīng)過對(duì)信息資源的有效整合，提出了智慧圖書平臺(tái)建設(shè)及應(yīng)用方案，拓展了基于云平臺(tái)的智慧圖書平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域的研究，建立了一個(gè)完善的智慧圖書大數(shù)據(jù)平臺(tái)體系。該平臺(tái)能有效提高圖書資源管理與監(jiān)控的效率和智能化， 實(shí)現(xiàn)“精細(xì)化管理、協(xié)同化支撐、個(gè)性化服務(wù)”的發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：RFID;智慧堡壘;書柜

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）04-0059-03

1引言

長(zhǎng)期以來，公共圖書場(chǎng)所是人們不斷深化知識(shí)和了解新信息的窗口，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于從傳統(tǒng)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(shí)間的新方式從外部獲取信息。同時(shí)隨著信息技術(shù)的發(fā)展，公共圖書場(chǎng)所發(fā)生了巨大的變化。面對(duì)社會(huì)環(huán)境和讀者需求的變化，公共圖書場(chǎng)所需要保持對(duì)讀者變化的高度敏感和加強(qiáng)對(duì)讀者信息需求的調(diào)查分析，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)來設(shè)計(jì)和實(shí)施滿足讀者需求的服務(wù)系統(tǒng)[1-2]。

RFID是一種非常成熟的物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)。通過RFID技術(shù)識(shí)別時(shí)不需要人工操作對(duì)其干預(yù)，其可以通過射頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)并篩查目標(biāo)對(duì)象獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，可適用于各種多干擾情況的環(huán)境并識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽，有著簡(jiǎn)單的操作性。因而，數(shù)字與傳統(tǒng)模式的碰撞能設(shè)計(jì)一款自助圖書借還系統(tǒng)[3-5]。

2智慧堡壘的總體設(shè)計(jì)方案

2.1智慧系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

智慧堡壘裝有RFID監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掃描柜子中物品的狀態(tài)。通過物主指紋來確定使用者信息。當(dāng)柜門打開時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)抓拍，防止信息盜用。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)比取物者拿走的任務(wù)單信息，并對(duì)違法操作任務(wù)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)推送信息至管理員。系統(tǒng)還可以實(shí)時(shí)掃描圖書的狀態(tài)，如是否外借、是否在柜等。智慧堡壘書柜檢索時(shí)，智慧系統(tǒng)有啟動(dòng)和暫停兩個(gè)選項(xiàng)，分別用于啟動(dòng)、暫停和重新啟動(dòng)智慧書柜的各種進(jìn)程。當(dāng)管理員按下啟動(dòng)鍵時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讀取柜子中圖書的電子標(biāo)簽，并將讀取結(jié)果與上一次數(shù)據(jù)庫中保存的信息進(jìn)行比對(duì)，若返回的圖書數(shù)據(jù)發(fā)生改變，則對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。云平臺(tái)可以整合流通數(shù)據(jù)，可統(tǒng)計(jì)當(dāng)日在智慧書柜中書的借閱情況、辦理借閱證的人數(shù)，統(tǒng)計(jì)并將數(shù)據(jù)返回后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。

2.2外觀設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)約大方的長(zhǎng)方體形狀，擁有容量大、實(shí)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(xù)工作。底部有安全滑輪設(shè)計(jì)，只有專門的工作人員才能對(duì)此智慧堡壘進(jìn)行移動(dòng)部署。整個(gè)儀器容量大，每層儲(chǔ)物柜的書可以單獨(dú)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(fā)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(shè)計(jì)

智慧堡壘的硬件設(shè)計(jì)主要包括：UHF（Ultra High Frequency）電子標(biāo)簽、先進(jìn)的RFID讀取器和收發(fā)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(gòu)成。圖書管理員通過PC機(jī)利用RFID社評(píng)模塊對(duì)圖書電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫和改寫操作，用于檢測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)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(shè)置于圖書存儲(chǔ)部分旁，在使用者取書或者還書時(shí)將書的電子標(biāo)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，F(xiàn)U104四通道UHF RFID讀寫器是一款高性能的ISO 18000-6B多協(xié)議電子標(biāo)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(shí)現(xiàn)，在較多人使用書柜時(shí)可以做到迅速處理信息，提高書柜的實(shí)用性。

4智慧堡壘的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括界面設(shè)計(jì)、智慧堡壘終端的程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三部分。

4.1智慧終端的界面及功能設(shè)計(jì)

1）LED顯示屏顯示當(dāng)前書柜的基本信息所屬的圖書類型，使人們?cè)趯ふ視畷r(shí)節(jié)約時(shí)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(shí)別書籍的IDcord，形成書籍的出入記錄。

4）書籍存儲(chǔ)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(fā)底部報(bào)警系統(tǒng)。

5）報(bào)警系統(tǒng)位于書柜底部，在還書擺放錯(cuò)誤和錯(cuò)誤開啟書柜時(shí)會(huì)觸發(fā)特定的報(bào)警語音。

4.2智慧堡壘的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本案數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用C#和SQL Sever2008開發(fā)。創(chuàng)建一個(gè)名為intelligent_fortress的數(shù)據(jù)庫并在該庫下創(chuàng)建Librarian表、Antennalocation表和Book表。通過數(shù)據(jù)庫的索引方法并結(jié)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(huì)在其系統(tǒng)啟動(dòng)后在intelligent_fortress庫下創(chuàng)建4個(gè)新的臨時(shí)表：State、Retained、lose、lend。檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)掃面圖書的狀態(tài)并更新這四張臨時(shí)表。

當(dāng)智慧堡壘終端啟動(dòng)后，首先會(huì)設(shè)置一個(gè)用于間隔掃描圖書電子標(biāo)簽的定時(shí)器（在本套方案中設(shè)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(tài)的數(shù)據(jù)庫查詢語句：

5結(jié)論

結(jié)合圖書自助管理系統(tǒng)在國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨勢(shì)，本文針對(duì)自助圖書借閱系統(tǒng)功能復(fù)雜、操作困難和自助圖書借閱未進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)等問題，通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)并根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求，提出了圖書“智慧堡壘”終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。該方案利用RFID技術(shù)、C/S架構(gòu)技術(shù)和SQL Sever2008數(shù)據(jù)庫信息存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(xiàn)：

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收稿日期：2021-10-15

基金項(xiàng)目：2020年安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目《智慧堡壘》（項(xiàng)目編號(hào)S202011305038）

作者簡(jiǎn)介：梅峰峰（1999—），男，安徽蕪湖人，在校學(xué)生，專業(yè)為網(wǎng)絡(luò)工程;胡文生（1999—），男，安徽合肥人，在校學(xué)生，專業(yè)為物聯(lián)網(wǎng)工程;方樂淑（1999—），女，安徽安慶人，在校學(xué)生，專業(yè)為網(wǎng)絡(luò)工程;陳功（2000—），男，安徽合肥人，在校學(xué)生，專業(yè)為數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué);朱普寧（2000—），男，安徽蚌埠人，在校學(xué)生，專業(yè)為物聯(lián)網(wǎng)工程;姜雪（1983—），女，安徽蚌埠人，助教，碩士，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)通信;陳瓊子（1988—），女，安徽蚌埠人，助教，碩士，主要研究方向?yàn)樯鐣?huì)保障理論。