基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)

曲丹秋

摘 要： 為了對傳統(tǒng)圖書與檔案管理系統(tǒng)實(shí)施改革，提升圖書與檔案的智能管理水平，設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)，分析了物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，對物聯(lián)網(wǎng)在圖書與檔案管理系統(tǒng)應(yīng)用過程中的感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層三方面內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。對系統(tǒng)的電子標(biāo)簽和閱讀器進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容與過程。經(jīng)過對系統(tǒng)的性能測試得出，此智能管理系統(tǒng)為用戶提供了更加方便快捷的途徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明所設(shè)計(jì)系統(tǒng)各項(xiàng)功能運(yùn)行穩(wěn)定，檢測效果理想。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 圖書與檔案； 智能管理系統(tǒng)； 性能測試； 電子標(biāo)簽； 閱讀器

中圖分類號： TN919?34； TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）01?0165?04

Abstract： In order to implement the reformation of the traditional book and archives management system， and enhance the intelligent management level of book and archives， a book and archives intelligent management system based on the Internet of Things was designed. The architecture of the Internet of Things is analyzed. The application process of the Internet of Things in book and archives management system is described in detail in the aspects of perception layer， network layer and application layer. The electronic tag and reader as the key components of the system are designed emphatically. The realization content and process of the intelligent book and archives system based on the Internet of Things are analyzed in detail. The performance test results of the system show that the intelligent management system provides a convenient and rapid approach for users. The experimental results show that the designed system has stable operation function and satisfied detection effect.

Keywords： Internet of Things； book and archives； intelligent management system； performance test； electronic tag； reader

當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，使得圖書與檔案信息化建設(shè)逐漸引起人們的關(guān)注。合理采用網(wǎng)絡(luò)資源，整合不同部門的信息資源，對傳統(tǒng)圖書與檔案管理系統(tǒng)進(jìn)行改革，創(chuàng)造高質(zhì)量的圖書與檔案，成為圖書館與檔案館信息化建設(shè)的熱點(diǎn)話題。移動(dòng)通信技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的大范圍應(yīng)用為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在圖書與檔案管理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)，因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案的智能管理系統(tǒng)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及RFID技術(shù)快速發(fā)展的今天，隨著RFID標(biāo)簽統(tǒng)一的制定標(biāo)準(zhǔn)和成本降低，越來越多的行業(yè)對其有著廣泛的使用[1]，特別是一些圖書與檔案的管理也在逐漸引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖書與檔案管理的數(shù)字化。本文設(shè)計(jì)了基于RFID技術(shù)而建立的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行研究。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其在圖書與檔案智能管理的應(yīng)用

如圖1所示，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)面、控制面、知識面、管理面組成，也就是由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層[2]構(gòu)成。各組成部分作用如下：數(shù)據(jù)面是對數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸和發(fā)送；控制面為數(shù)據(jù)匹配數(shù)據(jù)包并發(fā)送，對數(shù)據(jù)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行優(yōu)化，并保證其可靠性和安全性；知識面將所有的信息傳送到控制面[3]，并對數(shù)據(jù)面、控制面、知識面間的信息傳輸進(jìn)行監(jiān)督，確保物聯(lián)網(wǎng)能夠自主對數(shù)據(jù)進(jìn)行交互處理。

由圖1可得物聯(lián)網(wǎng)在圖書與檔案智能管理系統(tǒng)中的應(yīng)用過程如下：

1） 感知層通過傳感器、短距離無線通信以及自組織網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)完成圖書與檔案資料的信息采集、書本檔案標(biāo)識以及識別等功能。傳感網(wǎng)絡(luò)可確保圖書館、檔案館內(nèi)大數(shù)據(jù)的傳播和感應(yīng)的高效進(jìn)行。讀者通過傳感網(wǎng)絡(luò)以及智能手機(jī)[4]，在館內(nèi)通過電子標(biāo)簽和閱讀器來感知各方位的資料。

2） 網(wǎng)絡(luò)層由接入層和核心層構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)層主要通過電信網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、校園無線局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)完成圖書信息的通信。

3） 應(yīng)用層將信息技術(shù)同圖書與檔案管理領(lǐng)域連接，滿足各管理領(lǐng)域的需求，如圖書與檔案環(huán)境監(jiān)控、智能化通信等，并且對各種信息進(jìn)行共享[5]。通過應(yīng)用層，用戶與圖書及檔案館間、用戶與信息間、圖書與檔案館內(nèi)部和外部間建立起了統(tǒng)一的整體。

1.2 系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

1.2.1 電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)

電子標(biāo)簽即射頻標(biāo)簽，是整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)答器部分，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。可以看出，電子標(biāo)簽包括標(biāo)簽天線、線圈、標(biāo)簽芯片三部分。根據(jù)其作用的不同，電子標(biāo)簽的調(diào)制方式包括主動(dòng)式、被動(dòng)式、半被動(dòng)式三部分；其可讀寫性又包括只讀、讀寫、一次寫入多次讀出。當(dāng)前圖書與檔案館中的傳統(tǒng)條形碼逐漸被RFID電子標(biāo)簽所代替[6]。使用電子標(biāo)簽后，將使圖書與檔案管理員的工作變得格外輕松，同時(shí)，在借還圖書檔案資料方面也為用戶帶來方便。endprint

1.2.2 閱讀器設(shè)計(jì)

閱讀器即讀頭，由于射頻識別的工作頻段取決于閱讀器頻率，射頻識別的距離取決于閱讀器功率，因此閱讀器的作用在整個(gè)RFID系統(tǒng)中顯得尤為重要。閱讀器的軟件部分可執(zhí)行讀頭所收到的命令并將該命令發(fā)送給標(biāo)簽。讀頭有分離式讀頭、集成讀頭，其判定標(biāo)準(zhǔn)為天線與讀頭是否分離。閱讀器由標(biāo)簽、讀卡器、天線三部分構(gòu)成。

如圖3所示，其工作流程為：發(fā)射天線對射頻信號進(jìn)行發(fā)送；電子標(biāo)簽被激活并通過內(nèi)置發(fā)送天線來傳輸自身的編碼及射頻信號[7]；接收天線接收電子標(biāo)簽發(fā)來的信息并通過調(diào)制解調(diào)器傳送給閱讀器；閱讀器將信息調(diào)制解碼后傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、移動(dòng)運(yùn)營商平臺等建立起來的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)，包括客戶查詢、數(shù)據(jù)庫管理、移動(dòng)運(yùn)營商平臺、RFID讀寫器、RFID標(biāo)簽、圖書定位以及終端服務(wù)器等部分。該系統(tǒng)將對圖書館中館藏信息、借還書信息、計(jì)費(fèi)收費(fèi)等信息進(jìn)行詳細(xì)記錄。根據(jù)分工不同，該智能系統(tǒng)還設(shè)有圖書查詢、圖書借還、圖書續(xù)借、檔案管理、讀者管理等子系統(tǒng)。

校園網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)智能圖書與檔案管理系統(tǒng)的主要依靠。由移動(dòng)運(yùn)營商提供協(xié)助，在師生的手機(jī)SIM卡上裝上RFID標(biāo)簽，即可將RFID技術(shù)與SIM技術(shù)進(jìn)行合并[8]，這樣的SIM卡叫作無線通信智能手機(jī)卡。這項(xiàng)技術(shù)，可近距離實(shí)現(xiàn)信息之間的通信，為建立智能化圖書與檔案管理系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

建立基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)，可在提高圖書館、檔案館管理效率的同時(shí)，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度以及運(yùn)營成本，該系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。以讀者從進(jìn)入圖書館直至借書、還書完成為例，對該智能管理系統(tǒng)功能進(jìn)行詳細(xì)介紹。當(dāng)師生來到圖書館入口處時(shí)，將本人帶有RFID標(biāo)簽的手機(jī)放在圖書館入口處安裝的標(biāo)簽識別器上，通過識別器對個(gè)人信息實(shí)施讀取[9]，確認(rèn)來訪人員身份是否符合規(guī)定。通過檢查的人員順利進(jìn)入到圖書館內(nèi)部，而圖書館門禁將不會(huì)對不合法的人員開啟。進(jìn)入圖書館后，師生可根據(jù)圖書借閱管理系統(tǒng)發(fā)送到手機(jī)上的短信了解個(gè)人已查閱的圖書信息，并對借還圖書的詳細(xì)信息進(jìn)行核查。

圖4描述的智能圖書館系統(tǒng)的詳細(xì)功能如下：

1） 識別身份：可以進(jìn)入圖書館的用戶都是經(jīng)過系統(tǒng)識別后的合法用戶。

2） 借閱圖書：通過系統(tǒng)對讀者借閱情況的記錄，可核對讀者是否存在欠款及過期仍未歸還的圖書。當(dāng)存在以上任一情況時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，從而使讀者無法繼續(xù)借閱圖書。而記錄中未顯示有欠或有過期未歸還圖書的讀者，即可順利借到圖書，同時(shí)借閱信息也將顯示在系統(tǒng)中。與此同時(shí)，系統(tǒng)中詳細(xì)記錄的還有過期未及時(shí)歸還圖書的罰款以及罰款金額。

3） 歸還圖書：讀者在歸還圖書時(shí)，將圖書在讀寫器上掃描信息[10]，并不需要提供借書證。成功掃描圖書后，讀者的借閱信息將被顯示在系統(tǒng)中，如果在歸還的圖書中存在逾期的情況，系統(tǒng)也將統(tǒng)計(jì)出對該本書的罰款金額并對所有罰款金額進(jìn)行匯總。

4） 續(xù)借圖書：對于讀者進(jìn)行圖書的借閱，系統(tǒng)將在借閱表中對相應(yīng)信息進(jìn)行修改，并自動(dòng)計(jì)算圖書借閱天數(shù)以及圖書歸還日期。

3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 總體性能測試

實(shí)驗(yàn)對本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)的具體案例實(shí)施測試，分析本文系統(tǒng)的總體性能，結(jié)果如表1所示。分析表1可得，本文系統(tǒng)能夠快速獲取每一本經(jīng)過感應(yīng)區(qū)的帶有RFID標(biāo)簽的圖書檔案資料的信息，確保自主借書、自主還書、庫存統(tǒng)計(jì)、智能安全門等功能得以實(shí)現(xiàn)，是十分有效的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)。

3.2 主數(shù)據(jù)處理性能測試

實(shí)驗(yàn)檢測本文系統(tǒng)對信息流的處理性能時(shí)，設(shè)計(jì)的案例如表2所示。

實(shí)驗(yàn)采用本文系統(tǒng)對表2中的案例進(jìn)行檢測并取得最終結(jié)果。由于該測試結(jié)果體現(xiàn)了測試案例的效果與效率，因此該項(xiàng)檢測所涉及到的所有數(shù)據(jù)均為關(guān)鍵數(shù)據(jù)。其測試結(jié)果如表3，表4所示?？梢钥闯觯疚南到y(tǒng)成功執(zhí)行了不同數(shù)據(jù)的編輯功能，并且對信息的處理結(jié)果同預(yù)期目標(biāo)一致。

綜合分析上述實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果可得，本文所設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)各功能運(yùn)行穩(wěn)定，檢測效果理想。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)，分析了物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、圖書與檔案管理應(yīng)用中的體系結(jié)構(gòu)，以及基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容和過程，極大地提升了智能管理水平。

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