| 标题 | 一种基于物联网的图书馆管理系统 |
| 范文 | 李璐 摘要：随着物联网技术的发展，各种物联网应用不断出现，将物联网技术应用到实际应用中可以极大地提高工作效率。基于此，提出一种基于物联网的图书馆管理系统，通过各种物联网技术对图书馆进行管理。通过Zigbee技术实现图书馆环境的智能调节，通过RFID技术实现图书的自动借阅，提高了管理效率，降低了成本。 关键词： 物联网；RFID；ZigBee 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）27-0064-02 1 概述 物联网（Internet of things，IoT）被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮[1]。近年来，工业界和学术界对物联网的关键理论、相关技术和产业应用进行了大量研究，涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，主要包括标签物品的RFID技术、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术和微缩事物的纳米技术等方面，相关研究工作十分活跃。 物联网是指将各种信息传感设备及系统，如传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码设备、全球定位系统和短距无线自组织网络等， 通过各种接入网与互联网结合起来而形成的一个巨大智能网络[2]。随着物联网技术的发展，物联网越来越多的应用到各种应用中，使得我们的生活变得智能，基于物联网技术构建应用，可以将物与物紧密相连，实现数据共享。 本文首先对物联网的概念进行了介绍，对物联网的体系结构和关键技术进行了分析，接着，分析了传统图书馆管理模式的不足，在此基础上提出了一种基于物联网的图书馆管理系统，详细介绍了该系统的体系结构，具体分析了该系统的主要模块。基于物联网的图书馆管理系统综合运用多种物联网技术，对图书馆进行智能管理。 2 物联网 2.1 物联网 物联网的概念最初来源于麻省理工学院的Auto-ID Labs在1999年提出的网络无线射频识别系统，即把所有的物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理[3]。2005年，国际电信联盟（ITU）发布了题为《ITU Internet reports 2005-the Internet of things》的报告，正式提出了物联网这一概念[4]。报告从功能和技术两个角度对物联网的概念进行了解释，从功能角度，ITU认为世界上所有的物体都可以通过因特网进行信息交换，实现任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联。从技术角度，ITU认为物联网涉及射频识别技术（RFID）、传感器技术、智能技术和纳米技术。 2.2 物联网的体系结构 物联网是一种建立在互联网上的泛在网络，通过各种有线和无线网络与互联网融合，实现所有物体的连接[5]。物联网的体系结构分为感知层、网络层和应用层三层，如图1所示。感知层实现对物理世界的智能识别、信息采集；网络层实现信息的传递、路由和控制；应用层包括应用基础设施和各种物联网应用。 2.3 物联网关键技术 物联网涵盖感知层、网络层和应用层三层，涉及技术众多。传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常被测量是非电物理量，输出信号一般为电量。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节，是信息技术三大支柱之一。射频识别即射频识别技术，是一种通信技术，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，是一种非接触式的自动识别技术。条形码技术是集条码理论、光电技术、计算机技术、条码印制技术于一体的一种自动识别技术，常用的有一维条码技术和二维条码技术。通信技术在物联网中起着沟通桥梁的作用，将分布在各处的物体互联起来，实现真正意义上的“物联”。常见的通信技术有近距离无线通信技术、远距离无线通信技术、有线通信技术、Internet技术等。 3 基于物联网的图书馆管理系统的总体设计 随着信息技术的飞速发展，传统的人工管理模式越来越无法满足读者对图书信息的多样化需求，图书馆数字化管理已成为趋势，通过数字化管理，可以实现书库环境的自动调节、图书自动借阅、移动端便捷查询，提供了效率，降低了成本。 基于物联网的图书馆管理系统体系结构如图2所示。整个系统主要分成环境调节、安防、图书入库和图书借阅四个部分，其中环境调节模块通过温度传感器、湿度传感器和光照传感器采集环境信息，基于Zigbee技术将环境数据经由Zigbee协调器传至服务器，服务器根据预设的温湿度、光照數值控制电动窗帘、通风系统和空调设备，当温度过高时自动开启空调降温；湿度过大时自动开始通风；光线过强时窗帘自动拉上。安防模块通过烟雾传感器、火焰传感器、采集环境信息，监测是否发生火灾、浓烟，一旦发生，报警信息通过数字量采集器、串口链路服务器和无线路由器传至服务器端，提醒管理员，同时报警灯报警。在入馆处，装有门禁系统，对入馆人员的身份进行确认，借阅者凭借书卡入馆。图书馆闭馆后，将红外对射设备开启，进行布防，当有人非法进入时，报警信息通过数字量采集器、串口链路服务器和无线路由器传至服务器端，提醒值班人员，同时报警灯报警，值班人员还可以通过摄像头对图书馆进行实时视频监控。图书入库模块使用贴在图书封面或封底的RFID标签标识每本图书，RFID标签中记录图书的基本信息和存放位置，传送装置根据图书的RFID标签将图书送至对应书库。图书借阅模块通过将记录借阅者信息的射频卡与图书的RFID标签相关联，通过RFID阅读器实现图书的自动借阅和归还。图书馆入口处装有RFID门禁系统，通过RFID阅读器读取图书的RFID标签，检查借阅状态，防止未借阅图书被带出图书馆。在这套系统中，服务器与网络相连，读者使用个人电脑、移动设备可随时随地通过网络查询图书借阅信息。 4 基于物联网的图书馆管理系统的主要模块 4.1 环境调节模块 环境调节模块基于Zigbee技术开发，主要用于图书馆的环境监控，保持正常的室内温湿度。通过与温湿度传感器、光照传感器相连的Zigbee节点，将实时温湿度、光照发回到Zigbee协调器，Zigbee协调器与服务器相连，讲这些环境数据实时传到服务器端，管理人员可以用过控制页面了解图书馆的实时环境信息。同时，Zigbee节点还与通风设备、窗帘、空调等设备相连，根据预先设定的温湿度数值，当温湿度过高时，系统会向与通风设备、空调相连的Zigebee节点发送指令，开启通风设备、空调，降低温湿度；当光照过强时，系统会向与窗帘相连的Zigbee节点发送指令，放下窗帘，减少光照。管理人员也可以通过管理页面手动控制通风设备、空调和窗帘。 4.2 图书入库和借阅模块 图书入库时，通过手持设备扫描图书条码，并将图书的相关信息录入系统，同时将这些信息写入与图书绑定的RFID标签中。借阅者借书时，只需持图书从RFID阅读器前通过，RFID阅读器会自动读取图书信息，与借书卡上的借阅者信息绑定，完成图书借阅；借阅者归还图书时，RFID阅读器同样自动读取图书信息，完成图书归还。图书借阅的用例图如图3所示。 5 结论 本文首先对物联网的概念和发展历史进行了介绍，对物联网的三层体系结构和物联网的关键技术进行了分析。随后分析了传统的图书馆管理模式的弊端，在此基础上提出了一种基于物联网的图书馆管理系统。该系统综合使用传感器、RFID、Zigbee等多种物联网技术，智能调节图书馆室内环境，完成图书的自动借阅，极大地提高了图书馆的管理效率，节约了成本。 参考文献： [1] 陈海明，崔莉，谢开斌. 物联网体系结构与实现方法的比较研究[J].计算机学报，2013，36（1）：168-188. [2] 刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010，37（6）：1-10. [3] Auto-ID Labs homepage[EB/OL]. http：//www. autoidlabs.org/ page.html. [4] ITU Strategy and Policy Unit. ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things [R] . Geneva： International Telecommunication Union， 2005. [5] 孫其博，刘杰，黎羴，等.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010，33（3）：1-9. |
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