基于物联网的智能图书馆系统设计与研究

２０１７年第４期　工业仪表与自动化装置　・６９・　基于物联网的智能图书馆系统设计与研究　马静　（陕西国防工业职业技术学院电子信息学院，西安７１０３００）　摘要：物联网是新一代信息技术的重要组成部分，将物联网应用于智能图书馆，要解决的关键　技术是ＲＦＩＤ电子标签技术、中间件技术等。通过正确设计智能图书馆体系结构和合理进行图书　馆功能设计，智能图书馆可解决传统的以条形码标识图书所带来的馆员工作量大、费时费力等问　题，开创图书馆管理和应用的新时代。　关键词：智能图书馆；物联网；ＲＦＩＤ；中间件　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０６８２（２０１７）０４—００６９—０３　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　ＭＡ　Ｊｉｎｇ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ＇ａｎ　７１０３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎ—　

ｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｉｂｒａｒｉｅｓ，ｉｓ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＲＦＩＤ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔａｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｔｃ．Ｂｙ　ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ　ｃａｒｒｙｉｎｇ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｃａｎ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｌａｒｇｅ　ｗｏｒｋｌｏａｄ，ｔｉｍｅ　ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｌａｂｏｒｉｏｕｓ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｂａｒ　ｃｏｄｅ　ｌａｂｅｌ　ｂｏｏｋｓ．Ｃｒｅ－　ａｔ　ａ　ｎｅｗ　ｅｒａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｉｂｒａｒｙ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｉｂｒａｒｙ；Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ；ＲＦＩＤ；ｍｉｄｄｌｅｗａｒｅ　

０　引言　物联网的英文名称为“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ”即物　物相连的互联网，它是继计算机、互联网之后，世界　信息产业的第三次浪潮。物联网是通过射频识别　（ＲＦＩＤ）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等　信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联　网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识　别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络¨　。　将物联网技术应用于图书馆，可对图书馆的管　理和应用服务产生历史性的突破和变革，从而解决　传统的以条形码标识图书所带来的借阅、归还流程　繁琐，图书定位不准确，查找困难，馆员工作量大，费　收稿日期：２０１７—０１—１８　基金项目：陕西国防工业职业技术学院２０１６年度科研课题“基　于物联网的智能家居控制系统研究”（Ｇｆｙｌ６—２Ｏ）　作者简介：马静（１９８１），女，陕西西安人，讲师，工程硕士，研究　方向为物联网，动态网站设计。　时费力等问题，开创了图书馆管理和应用的新　时代　。　１　智能图书馆系统体系结构及关键技术　１．１　智能图书馆系统体系结构　智能图书馆系统体系结构可分为感知层、网络　层和应用层三部分，其结构如图１所示。　

一嚣嚣置　

感知层　自组织组网及　Ｊ列信息处理　图１　智能图书馆系统体系结构　・７Ｏ・　工业仪表与自动化装置　２０１７年第４期　感知层主要作用是通过ＲＦＩＤ电子标签、传感　器、移动终端和视频监控等设备实现对数据采集、图　书及物品的识别、自组织组网及相关信息处理　Ｊ。　网络层主要作用是利用互联网、３Ｇ／４Ｇ网络和局域　网将感知层采集的信息传递给应用层。应用层主要　作用是实现图书馆的智能化应用和服务，包括安全　门禁、图书定位、自助借还、自助办证和智能盘点等。　１．２　ＲＦＩＤ技术　射频识别（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，　ＲＦＩＤ）技术是实现物联网的关键技术，一套完整的　ＲＦＩＤ系统，是由阅读器（Ｒｅａｄｅｒ）与电子标签（ＴＡＧ）　也就是所谓的应答器（Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）及应用软件系　统三部分组成，其工作原理是Ｒｅａｄｅｒ发射一特定频　率的无线电波能量给Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ，用以驱动Ｔｒａｎ—　ｓｐｏｎｄｅｒ电路将内部的数据送出，此时Ｒｅａｄｅｒ便依　序接收解读数据　Ｊ。　ＲＦＩＤ电子标签附着在待识别物体表面，其中保　存着约定格式的电子数据，当标签进入磁场时产生　感应电流从而获得能量，发送出自身编码信息，被读　写器读取并解码后送至计算机进行相关处理，其处　理过程如图２所示　。　电源　读写器　电子标签　数据输入　能量　天Ｉ　时钟Ｉ天　线Ｉ数据输出Ｉ线　７能量　射　楼　块ｌ输入　数据　输出　电池　丝型　Ｉ　图２　ＲＦＩＤ系统结构图　电子标签内部有存储空间，不仅存储图书资料　的标识信息，也包含安全信息等内容。将电子标签　附后在图书上，可显示出比条形码更大的优势　］：　１）简化工作程序，降低图书丢失率。目前图书　馆工作中，为防止图书的丢失，需要在图书上粘贴磁　条，而使用电子标签，则可不必粘贴磁条，省去一道　图书加工工序，并且在流通工作中也可省去充磁、消　磁工作。当阅读器在设置ＲＦＩＤ阅读器的出口处检　测到非借阅状态的图书时，ＲＦＩＤ系统就会自动　报警。　２）提高工作效率。由于条码必须在一定距离　且没有遮挡的情况下，通过条码阅读器读人数据，在　进行清点图书时必须逐册扫描，而ＲＦＩＤ电子标签　则是通过无线电波传递信号，可一次读取数个记录，　极大地提高了清点效率。　３）智能盘点库存。因ＲＦＩＤ系统可同时处理多　个标签，配合特定电子书架可以实现快速清定库存，　对于乱架的图书由馆员将其归位。　１．３中间件技术　将图书馆现有系统升级为应用ＲＦＩＤ技术的智　能图书馆，不需要重新更换图书馆软件系统，只需要　采用ＲＦＩＤ中间件技术即可。ＲＦＩＤ中间件扮演了　ＲＦＩＤ标签和应用程序之间中介的角色，通过ＲＦＩＤ　Ｒｅａｄｅｒ厂商提供的ＡＰＩ，以Ｈｏｔ　Ｃｏｄｅ方式直接编写　可供Ｒｅａｄｅｒ读取的Ａｄａｐｔｅｒ，并传送至后端系统的　应用程序或数据库，从而达成与后端系统或服务串　接的目的。　中间件技术对下屏蔽ＲＦＩＤ设备的硬件差异，　对上屏蔽操作系统、数据库的差异，提供安全性、高　性能、高扩展性、可管理性等方面的可靠保障；有效　地驱动了后端图书管理应用系统，形成了统一、协调　的运作过程；并且在ＲＦＩＤ硬件系统与现有的图书　管理系统得以完好融合的同时，还能够保证两者的　独立性和健全性。　

２智能图书馆系统功能设计　图书馆管理主要有以下几个步骤：采购、编目、　流通以及期刊管理工作。采购即按照图书馆藏书情　况购买图书，购回后对图书进行校对、整理、盖章、贴　条形码、划书标贴线等。编目工作包括查重、编制索　书号、输入书目信息、个别登记、批量入库、打印图书　明细。流通工作包括借书、还书、办理和管理借书　证。期刊管理工作包括订阅期刊、期刊登记、上架、　借还。　智能图书馆系统由计算机主机、网络设备、　ＲＦＩＤ及相关设备、安全监控设备等硬件和图书管理　系统、自助借还系统等软件组成，可实现门禁安全管　理、图书定位、读者借还书管理、图书盘点管理等功　能。智能图书馆系统功能设计图如图３所示。　２．１安全门禁系统　安全门禁系统主要针对图书安全进行管理，当　读者进入图书馆时，门禁管理系统通过１３．５６　ＭＨｚ　的门禁管理系统读取进人人员身上所携带的ＲＦＩＤ　人员卡信息，经计算机管理系统判断，若是合法用　户，通过广播系统播放“欢迎光临”提示语，并自动　打开摆闸，请读者进入图书馆内，当红外传感器检测　到人员已经进入后关闭摆闸；若没有阅读到读者合　业仪表与ｒ１动化装置　・７ｌ・　法身份信息，安全门闭合不允许读者进入，读者需要　通过人工通道进行信息登记后进入图书馆。图书馆　安全门禁管理系统由智能防盗安全门、摆闸、ｌ３．５６　

ＭＨｚ　ＲＦＩＤ读写器、１　３．５６　ＭＨｚ　ＲＦＩＤ阅渎器、ＲＦＩＤ　人员信息卡、门禁管理计算机及网络系统、门禁管理　软件系统等组成。　

翻　

移动电脑＋读写　

图３智能图书馆系统功能设汁图　２．２图书定位、盘点系统　在智能图书馆中，每一本书籍都贴有一个ＲＦＩＤ　电子标签，该电子标签采用无源标签，内部存储图书　的基本ＩＤ和书目信息等，为了实现图书的定位功　能，需要采用专用的电子书架或在原书架上加装专　用的电子阅读器装置。书架标签采用无源标签，用　于存储一个书架的单面单联信息，同时实现远距离　的信息传输和分区域；书架每层标签用于存储一个　书架的单面单联的一层信息等。通过ＲＦＩＤ读写器　对粘贴在图书、书架上的ＲＦＩＤ标签、ＲＦＩＤ借阅卡　的识读，借助于后台ＲＦＩＤ管理系统和图书馆自动　化集成系统，实现对图书定位，从而完成图书的借　还、归架、典藏的一体化管理。　§躐　鬻　黼ｌＩ楼４区０７６槊５鹱　图４智能图书馆中的图书定位功能　图书盘点管理由手持天线、ＲＦＩＤ阅读器、笔记　本电脑及管理软件等组成。每周图书盘点时，工作　库　人员用手持天线对书架上的每本图书进行非接触式　扫描，通过ＲＦＩＤ阅读器和笔记本电脑以无线方式　将图书盘点信息传送图书管理系统，图书管理系统　软件自动根据图书库存数、盘点数、借出数进行统计　分析，最后给出盘点统计报表，完成自动图书盘点统　计工作。　２．３读者自助借还书管理　自助借还系统用于读者自助进行流通资料的借　还操作，方便读者和工作人员对流通资料进行借还　处理。读者图书借阅完毕后，将ＲＦＩＤ借阅卡和所　有书籍放在自助借书设备相应的扫描区域，扫描完　成后读者自行确认，确认无误后借阅信息录入自助　借还系统存人数据库，同时系统打印提示条，告知所　借阅图书信息和还书时间。自助还书管理主要通过　自助还书设备完成，读者只需要将书籍放入还书口，　扫描完成后录入系统，发送手机短信给读者，告知已　完成还书操作。　２．４　ＲＦＩＤ标签转换站系统　传统的图书编目把一本书的ＩＳＢＮ号、正题名、　作者、出版社、出版地、分类号、单价、索书号等编目　信息输入到数据库中进行保存，而在书上粘贴条形　码进行数据关联；而采用ＲＦＩＤ标签后，这些图书信　息除了在数据库中存储以外还要储存在ＲＦＩＤ标签　中。对已经入库的旧书，可采用ＲＦＩＤ标签转换站　系统通过快速扫描条码，将数据库中的数据写入标　（下转第７６页）