智能图书馆管理的系统设计

分类：智能科学技术论文发表 时间：2019-08-08 11:34 关注：(1)

　　这篇论文主要介绍的是智能图书馆管理的系统设计的内容，本文作者就是通过对智能图书馆的相关内容做出详细的阐述与介绍，特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

　　关键词：智能;管理

　　面对图书馆日益扩大的规模增长以及不断增加的文献资料数量，传统的图书馆管理系统出现“力不从心”现象，尤其是随着信息技术的全面普及，读者需求多样化发展，高校图书馆当前所面临的重大考验在于如何提高服务质量，提升管理效率。当前，高校图书馆采用的条形码扫描技术在很大程度上提高了管理效率，但是依旧存在诸多弊端，比如借书还书流程繁琐，图书盘点、查找困难。基于此，本文立足高校图书馆条形码管理技术存在的问题，依托RFID技术储存信息丰富、安全便捷、传输范围广等特点，设计新一代的高校智能图书馆管理系统。当前，高校图书馆采取的都是条形码作业模式，图书的借、还流程依旧需要依靠人工扫描完成。这样的操作模式无法满足当前高校日益增长的图书借阅需求，还容易造成馆内拥挤，图书馆工作效率得不到明显提升。同时，归还的书籍还需要馆员整理分类后重新上架，不仅需要消耗大量的人力物力，在图书上架过程中容易导致图书归类出错。再加之条码加磁条的作业模式，要求未归还的书籍不得再次带入图书馆，也给备考学生的复习造成了极大不便。

　　RFID技术简介

　　无线射频识别技术简称为(RFID)，是在原有的条形码技术基础上进行技术升级和优化的一项新技术，其作用是对传送资料进行身份识别。RFID技术在其他领域广泛普及，但在图书馆中由于受传统条形码技术的束缚，应用比较少。RFID工作原理是借助射频信号系统对一个或多个对象进行自动识别，并能够精准、快速获取对象的各项数据，在识别过程中依靠系统就能独立完成，不再需要额外的人工操作，同时可以对多个对象同时识别。RFID技术在高校图书馆中的应用，能够更好地提高图书的流通率，提高图书管理工作效率，让馆员能够有更充足的时间为师生的教学、科研和学习提供更加优质的服务。因为，运用RFID技术，师生只需要凭借一张智能卡就能够自由出入图书馆，并实现自助借书和还书。RFID系统构成RFID是一种自动识别技术，无需进行接触即可对RFID标签中的数据信息进行识别和读取。RFID标签、RFID读写器以及数据管理系统是RFID系统的主要构成部分。1、RFID标签RFID标签是RFID系统中的主要构成部分，通常又被称之为射频标签，是RFID系统中数据传输的主要载体。芯片和天线是RFID标签的核心构件。2、RFID读写器RFID读写器主要是对RFID标签中的信息进行读取，为RFID标签与系统后台数据库之间的互通提供平台。3、数据管理模块RFID数据管理模块是指具有海量数据的数据库系统，主要是用于数据信息的存储、传输。

　　RFID系统工作原理

　　(一)工作原理

　　当RFID标签进入到系统可识别磁场范围后，如何实现数据传输呢?其原理就是借助感应电流通过无线信号来获取设备解读器中的数据，然后对所获取的数据进行解码处理，并将解码后的数据发送到数据管理模块中，由管理模块根据系统指令对数据进行处理。一套完整的RFID系统应当由软件、读写器以及电子标签组成。读写器在数据传输过程中向电子标签发送特有频率的电磁波，利用数据驱动传送电子标签中的数据，读写器根据系统所设定的程序来接收电子标签数据，并进行数据解码。RFID读写器通常是由射频模块、控制模块、读写器天线以及数据接口模块组成。通常采用半双工模式对数据进行处理，借助耦合方式实现在数据信息传递中将能量传输到应答器，并利用无线技术进行信息识别。应答器是一种由线圈和微芯片组成的无源硬件系统。在高校图书馆智能管理系统中，通常是一个书架作为节点，在指定书架的借还操作中，主要是通过以RFID读写器为主自助借还终端机来完成，通过无线收发模块将自助终端机的数据信息同步至服务器，最终完成自助借阅和归还。同时，在图书馆还会设计门禁系统，对带出图书馆的书籍进行再次识别，判断是否是已经在自助借还书机登记借出。

　　(二)系统功能设计

　　RFID技术是此次高校智能图书馆管理系统设计的核心内容，根据功能的不同，管理系统可以分为出入管理、借阅管理、还书管理、图书管理等若干个具体的功能区。1、出入管理本系统旨在通过RFID技术实现开放式智能图书馆，在图书馆大门处不再设置门禁，读者能够携带已经登记借出的书籍到图书馆内阅读使用，从而解决了以往高校图书馆对书籍带入的限制，更好地为师生的教学、科研和学习提供便利。在读者出馆时，若系统读卡器设备未扫描到任何标签信息，则代表未借阅书籍，可以通行;若读卡器设备扫描所带入书籍为“未借阅”状态，则需要到自助借还书机进行登记借阅，方可通行，否则系统会发出警报。2、借阅管理借书时，读者可通过自助借还书机输入书籍的名称或编号，查询该书籍当前的状态(借阅or在馆)，同时还能够获取书籍对应的书架号，便于拿取。读者在借阅时，需要在自助借还书机感应区域刷借阅卡，系统会读取借阅卡中的身份信息，然后刷书籍标签，系统对自动读取书籍标签中的信息，包括书籍名、书架号，并通过无线接收模块将数据打包成32位编码传输到数据库中，从而实现书籍信息与借阅人信息挂钩。此时自助终端机液晶显示屏可能会出现三种情况：系统繁忙、操作失败、操作成功。其中“系统繁忙”代表数据库被占用，可按“刷新”键刷新，5次刷新后依旧显示“系统繁忙”将会直接跳转至主页面，需重新进行操作;“操作失败”有以下几种情况：操作流程错误、借阅超出限额以及未在指定书架自助机操作;“操作成功”则代表书籍借阅成功，并显示此次借阅书籍的书籍名、数量。此外，当读者卡丢失后可在自助机中点击“挂失”操作，输入读者卡号、身份证号以及手机号就可申请挂失。在挂失期间读者卡的借阅权限将被锁定。3、还书管理利用RFID读写器识别归还书籍的标签信息，并根据读者卡号在数据库中查询到对应的借阅记录，后台自动删除记录。在借阅记录删除后，该书籍的状态从“借出”变为“在馆”。在本文图书馆智能管理系统设计中，还设计了一个自主缴费系统，每个人在办理读者卡时都会充值一定押金，在还书时系统若查询到超出还书期限，将会自动从押金中扣除，当押金低于一定数额后，需要再次充值。若不需要使用读者卡时，可到柜台进行注销，读者卡内剩余押金将会全额退还。此外，只要读者卡内押金大于所扣欠款，还可以在自助借还书机中进行缴费，这样即便是图书馆管理人员下班，也能确保不因欠款而出现还书不及时的情况。这样不仅能够提高还书效率，也能够减轻馆员的工作量。同时，自助借还书机还可以打印还书清单和票据。4、图书管理在图书馆日常管理工作中，图书次序摆放是一件繁杂的工程。有很多读者在阅读完图书后，非次序摆放是一种常态，随着高校图书馆规模的扩大，这种现象发生的频繁就越高。在以往高校图书馆书籍摆放工作中，多是由馆员人工操作，凭借着自身的工作经验来记忆书籍对应的摆放位置，这样出错率较大。但如果借助RFID技术，就能够实现智能化图书馆书籍整理，通过扫描就能够直接获得待整理书籍的架号信息，同时经过无线传输将扫描的图书信息直接录入到数据库中，同步实现图书盘点。此外，在图书馆书籍上架中，还可以借助移动式盘点系统在扫描中的优势，无需人工操作就能够实现精准上架。提高了书籍与书架的对应率。还有就是系统会对书架进行地毯式扫描，一旦发现书籍存在错误存放就会提示报警，并显示对应的书架信息。

　　(三)系统硬件组成

　　图书馆管理系统包括自助借还书硬件、射频采集设备、交换机和安全门检测设备等。这些设备通过交换机、以太网等传输接口，将各个设备有效结合起来，共同为高校智能化图书馆管理系统服务。下面以自助借还书机硬件和安全门子系统硬件为例进行分析。1、自助借还书机硬件自助借还书机具有体积小、传输距离远、抗干扰能力强的特点。在该系统中，主控MCU、液晶显示、无线收发模块、射频读写芯片和天线匹配电路是构成自助借还书机的主要部分。其中主控MCU采用的是STM32，主要控制操作射频读写芯片、液晶显示器以及无线收发模块。液晶显示器使用的是12864，在屏幕中共有四行显示，分别为：自助借还系统、学生学号(教师编号)、书籍名以及书籍状态。无线收发模块采用的是LSDRF4310N01，是一款高性能的射频接收器，能够在各种场合中进行短距离的无线传输。射频读写芯片采用的是RC522，能够支持ISO14443A的多层应用，主要是对主控MCU的控制信息进行接收，并与RFID标签进行通信。当然，要想所收发的高频信号更加稳定，还需要通过高频滤波电路将射频读写器与天线连接起来，天线是确保读写模块实现通信的重要组成部分。2、安全门子系统硬件组成RFID安全门是一种监测设备，主要是用于对具有电子标签书籍的监测。安全门硬件部分主要是由读写器天线、射频电缆线、声光报警器组成。在书籍侦测防盗和离线防盗上，主要是借助控制系统中自动侦测软件实现的。RFID安全门设备能够实现安全监测门与RFID标签协同工作，两者互不影响。安全门监测系统对图书馆内书籍、印刷品、CD、DVD等资料进行扫描时，也不会破坏资料内的磁性介质。此外，若扫描到将没有办理借阅手续的书籍带离图书馆，安全门将会发出警报。该监测设备以ISO18000-6C为标准，通信接口选用RS232和RJ45网络接口，硬件升级也相对简单，其单通道最大监测距离可以达到1.2m。

　　RFID程序设计与实现

　　RFID系统程序设计主要包括两个方面：数据库管理程序以及读卡器模块控制程序。

　　(一)数据库管理程序

　　数据库管理程序主要是服务于数据库中数据的传输、整理和查询，同时处理读卡器所接收来的各种数据信息。该系统数据库管理程序采用的是C语言编写。在数据库中建有两张表，一张表是图书信息实体，主要用于记录和保存图书馆图书的详细信息，包括书籍名称、书籍类型、作者、出版社、出版年份、价格、页码、对应书架号、图书状态、入库时间、操作员信息等;另一张表是读者信息实体，主要用于记录和存储读者的详细信息。包括：读者卡号、姓名、性别、证件类型、证件号码、联系方式、办卡日期等。同时，为了确保系统的安全性，增加了管理员操作界面，在登陆验证模块通过验证后，方可对两张表进行修改、添加和删除等操作。

　　(二)读卡器模块中的控制程序

　　读卡器模块中的控制程序主要是对主控MCU进行编程，其中控制射频读写芯片在基于ISO/IEC14443A协议的基础上，实现与RFID卡的射频通信，从对RFID卡进行不同的操作，并将对应的操作结果以函数的形式进行处理，供二次开发的用户调用。控制程序主要由数据接收、数据发送、译码纠错、RC522通信以及数据读写、液晶显示控制器等组成。此外，所有读卡器模块中的控制程序均采用的是单机片C语言编程。结语本文对RFID技术在高校智能图书馆管理中的应用进行了深入分析，并基于智能化理念设计了RFID图书馆管理系统，能够实现自助借还、自动分拣、图书盘点等服务，使得图书馆工作更加智能、便捷、高效，从而更好地为读者提供教育、科研等方面的优质服务。虽然证明了基于RFID技术的图书馆智能管理系统具有可行性和必要性，但是就目前我国高校图书馆管理系统建设现状来看，RFID技术的应用并不全面，主要受到了成本、技术标准等因素的制约。但是，随着现代信息技术的不断发展，RFID技术势必会更加完善，在高校图书馆管理系统中的应用将会更加成熟，具有广阔的发展前景。

　　作者：芮凤阁