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基于物联网的智能图书馆系统设计
资料介绍
传统图书馆管理系统难以准确提供图书当前位置信息,存在馆内图书借还效率低问题,为此设计了基于物联网的智能图书馆系统.利用RFID无线射频读写设备读取书架上图书书名、读者等信息,通过多卡识别技术查询图书借阅归还信息并写入数据库中完成书籍的自助借还操作,利用超高频标签信息以及架上图书信息建立图书馆后台数据库,采用手推盘点车和手持RFID读写器设备与后台数据库中的信息进行匹配,根据上位机程序的提示进行图书定位,结合ZigBee的无线传感器网络技术实现对图书馆环境的实时检测.结果表明,该系统能有效实现图书馆管理与监控的实时化和智能化,具有较高的图书定位精度,充分提高了智能图书馆的信息自动化性能.
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（完整内容请下载后查看）2017 年 11 月 1 日
第 40 卷第 21 期
Nov. 2017
现代电子技术
Modern Electronics Technique
Vol. 40 No. 21
35
doi：10.16652/j.issn.1004-373x.2017.21.009
基于物联网的智能图书馆系统设计
鹿玉红，刘 颖，段 丽，薛
韡
（防灾科技学院 灾害信息工程系，河北 三河 065201）
摘
要：传统图书馆管理系统难以准确提供图书当前位置信息，存在馆内图书借还效率低问题，为此设计了基于物联
网的智能图书馆系统。利用 RFID 无线射频读写设备读取书架上图书书名、读者等信息，通过多卡识别技术查询图书借阅归
还信息并写入数据库中完成书籍的自助借还操作，利用超高频标签信息以及架上图书信息建立图书馆后台数据库，采用手
推盘点车和手持 RFID 读写器设备与后台数据库中的信息进行匹配，根据上位机程序的提示进行图书定位，结合 ZigBee 的无
线传感器网络技术实现对图书馆环境的实时检测。结果表明，该系统能有效实现图书馆管理与监控的实时化和智能化，具
有较高的图书定位精度，充分提高了智能图书馆的信息自动化性能。
关键词：物联网；智能图书馆；图书馆系统；信息自动化
中图分类号：TN911-34；TP391.44
文献标识码：A
文章编号：1004-373X（2017）21-0035-04
Design of intelligent library system based on Internet of Things
LU Yuhong，LIU Ying，DUAN Li，XUE Wei
（Department of Disaster Information Engineering，Institute of Disaster Prevention，Sanhe 065201，China）
Abstract：Since the traditional library management system is difficult to provide the current accurate position information of
books and has low efficiency of library book borrowing and returning，an intelligent library system based on Internet of Things is
designed，in which the RFID read-write device is used to read the name，reader and other information of the book on the book-
shelf，the multi-card identification technology is adopted to query and write the borrowing and returning information of the book
in its database to realize the self-help borrowing and returning operations of the book，the ultrahigh frequency label information
and the information of books on bookshelf are used to establish the backend database of library，the hand-pushing cart and hand-
held RFID read-write device are employed to match the information in backend database，the book is located according to the re-
minder of the host computer program，and the ZigBee wireless sensor network technology is combined to detect the library envi-
ronment in real time. The results show that the system can effectively realize the real-time and intelligent library management
and monitoring，improve the information automation of intelligent library，and has high positioning accuracy for books.
Keywords：Internet of Things；intelligent library；library system；information automation
行分类整理，实现书籍上架，整个过程耗时耗力，容易出
0
引
言
现上架错误，导致在给定的书籍类别架上找不到相应书
籍，为读者带来较大的不便，降低了读者对图书馆的满
意度[4-5]。为解决上述问题，文献[6]提出了智能书架的概
念，结合超高频 RFID 技术的电子标签和阅读器对图书
馆智能书架的阅读范围进行设定，利用微波传动带控制
阅读器与书籍类别标签间的有效识别区域。文献[7]采
用无线射频识别阅读器与图书类别标签之间的交互信
号强度，以局部一致性误差训练径向神经网络输出图书
的位置坐标。文献[8]利用高频的 RFID 技术开发了智能
图书馆系统，统计馆内智能书架上各种期刊的取阅次
数、阅览时间以及规划时间等。但是现阶段的智能图书
馆还只是处于试验阶段，即使开发出了智能图书馆系
统，所采用的书籍定位过程也较为繁琐，存在定位精度
图书馆作为高校信息化和社会网络化的重要基地，
作为高校文献信息管理中心，从某种角度来说，它的水平
体现了学校的整体水平[1-2]。如何有效并以全新形式的信
息技术来提高高校图书馆的管理质量以及服务质量，成
为现代高校图书馆全方位发展所需面临的首要问题[3]。
目前，大多数高校图书馆采用条码加词条的作业方
式，借书与还书环节需要利用馆内工作人员在前台对书
籍进行扫描，此操作过程容易造成馆内进出口堵塞，借
还书流程效率低，且需要馆内工作人员对归还的书籍进
收稿日期：2017-01-19
基金项目：廊坊市科学技术研究自筹经费项目资助（2016011016）
万方数据
现代电子技术
2017 年第 40 卷
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较低、成本较高的问题[9]。
的自动定位等功能。通常情况下，基于物联网的智能图
书馆的书架采用矩阵状排列，适合采用基于接收信号强
度的模糊匹配法对书架上图书信息、后台数据库信息进
行匹配，当图书信息与后台数据信息出现不匹配情况
时，上位机程序则会进行提示，从而完成图书定位。设
图书馆目标图书定位区域内包含 u 个阅读器，m 个参考
标签和 n 个待检测标签，P 代表参考标签相应的返回信
号强度矢量，Q 代表待测标签相应的返回信号强度矢
量，则依据矢量距离公式可获得描述两种标签的几何距
为解决上述问题，本文将图书馆智能管理系统与物
联网 RFID 技术、嵌入式技术以及网络通信技术相融合，
完成新型智能图书馆系统的设计，结果表明，该系统书
架上图书信息刷新频率能够满足多数高校图书馆实用
化要求，图书定位精度高。
1
基于物联网的智能图书馆系统设计
1.1 智能图书馆系统总体设计
依据模块化设计思想，将基于物联网的 RFID 智能
图书馆系统分为 6 个子系统，各个子系统之间利用高校
校园网络与数据服务器、应用服务器之间的连接实现图
书信息数据交互与发布服务。整个智能图书馆管理系
统依据 SIP2 协议同其他高校图书馆的管理软件实现无
缝链接，由此实现智能图书馆图书数据的共享与转换，
智能图书馆系统结构图如图 1 所示。
离远近关系表达式：
u
Ej =
(Pi - Qi)2 , j ∈(1,m)
（1）
∑
i = 1
式中：Pi 和 Qi 代表两种标签在定位区域内第 i 个阅读
器的信号强度。
一个智能图书馆书架上安装一台阅读器，阅读器在
正常工作模式下可设定工作频率为 50 s 检测一次，对于
各个待测标签 Q ，P 为参考标签 ，依据式（1）推导出
′
′
各个参考标签与待测标签之间的距离关系：
E = P P - Q Q , j ∈(1,m)
（2）
′
′
|
|
j
式中，Ej 越小说明参考标签与待测标签之间的距离越短。
对于一个待测未知的图书标签，它的坐标可表示为：
k
(x,y)= Wi(xi,yi)
（3）
∑
i = 1
式中：(xi,yi) 代表参考标签的坐标位置；k 代表设定的邻
居标签的数量；Wi 代表第 i 个邻居的权重，其表达式如下：
k
æ
ç
è
ö
÷
ø
æ
ö
÷
ø
1
1
W =
（4）
ç
i
∑
Ei2
Ei2
i = 1
è
图 1 智能图书馆系统总体设计结构图
其中，Ei2 代表各个参考标签与待测标签之间的区间阈值。
完成书籍的自动上下架及乱架图书的自动定位后，
再结合报警器构成安全门子系统，安全门子系统中的
RFID 读写器设备将读入的书籍标签信息通过通信接口
传输到馆员 PC 机上，在此基础上辅以支持 ZigBee 的无
线传感器网络技术实现对图书馆环境的自动监控，书籍
管理模块设计结构如图 2 所示。
如图 1 所示，基于物联网的智能图书馆系统采用
RFID 无线射频读写设备读取架上图书信息来取代传统
图书“纸质条形码+磁条”的方式，扫描图书采用 RFID 读
写器，RFID 读写器主要负责读取或写入图书借阅与归
还标签信息，并实现图书信息数据的显示和处理，即图
书标签转换装置。采用射频标签标记图书作者、出版单
位、检索书号等信息，射频场区内的射频读卡器作为自
动借还机，对学生借书卡进行身份验证后，读卡器发射
电磁波，接收到周围有效书籍射频标签后，对读取的
RFID 射频标签数据进行处理，将处理结果经过 RS 232
串口发送到自助借阅与归还子系统中，最终由它将图书
借阅归还信息查询写入数据库中完成书籍的自助借还
操作。采用手推盘点车和手持 RFID 读写器设备与读者
证的超高频标签结合使用实现图书的手动上下架功能，
依据自动盘点装置完成书籍的自动上下架及乱架图书
图 2 书籍管理模块设计结构
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