基于物联网的图书馆管理系统

黄今慧 薛子育 刘洋

【摘要】针对物联网的基本概念、起源、发展以及物联网关键技术，针对图书馆借书流程、图书快速定位、图书安全等问题与RFID技术的应用进行设计。通过介绍智能图书馆对于物联网技术的应用，提出智能图书馆的智能化和便捷化，同时也提出了发展物联网的重要意义，通过对只能图书馆的设计，让人们真切感受到物联网对人们生活的提升。

【关键词】物联网;RFID技术;智能图书馆

Computer and Information Engineering，Beijing Technology and Business University

Abstract：The thesis focus on the basic concept of Internet of things，its origin，development and key technology，and procedure of the library，rapid pinpoint of books，security of books and the design of the applications of RFID technology.Illustrating of the applications of intelligent library for Internet of things technology and design of library，the thesis proposes the intelligence and convenience of the intelligent library，the significance of the development of the Internet of things and the promotion of people's life which people can really feel.

Keyword：things;RFID technology;Intelligent Library

1.研究背景

解放后，我国的图书馆事业虽然经历了一些波折，但还是取得了巨大的成就，形成了公共图书馆、高校图书馆、科学和专业图书馆、其它图书馆等构成的图书馆体系。在跨越新世纪的信息时代，图书馆又面临新的发展机遇，数字图书馆、虚拟图书馆、电子图书馆等新名词的出现和讨论，成为现代图书馆的一大景观。我们相信，我国的图书馆事业一定会有一个光辉的发展前景。[1]然而，伴随着物联网技术的不断发展，智能图书馆逐渐成为了我国图书馆的发展趋向。

目前傳统在图书馆借书流程、图书定位以及图书馆工作人员开支增大等方面尤为突出。如何快速定位人们需要的图书以及如何为图书馆的高支出“减压”，已经成为智能图书馆急需解决的主要问题。传统图书馆主要有以下4个问题。

（1）图书质量不能满足人们日益增长的阅读需求：图书馆购置新书太少，复本多，旧书多，读者到馆来查找自己所需要的书几乎没有。[2]

（2）图书馆借书流程繁琐且信息滞后于网络：网络对传统图书馆冲击很大，现代生活的快节奏，让更多人查询资料选择网络而非图书馆。

（3）图书馆向社会开放、为读者服务程度不高：从图书馆自身的弱势来看，资金短缺，现代化设施落后，技术力量相对也较为薄弱。

（4）图书馆自身消耗较大：图书馆需要一定数量的工作人员和服务人员，人员开支等方面，有较大较好。

基于物联网技术的电子标签为解决这些问题提供了完善的科学依据和技术支持。本文就是利用物联网中的电子标签技术实现对图书馆的智能化管理并对借书流程进行优化。RFID[3]是用来识别物品的一种新技术，它是根据无线射频识别原理（RFID）而生产的，它与读写器通过无线射频信号交换信息。RFID射频识别[4]是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。基于物联网技术的电子标签技术为实现智能图书馆的快速结算、图书定位图书安全等都提供了较好的实现依据。

2.智能图书馆工作模式的提出

在上述背景下，本文提出利用射频识别技术建立智能图书馆工作模式（以下简称工作模式）。

2.1 工作模式的基本思想

工作模式的基本思想和方案是：

（1）读者凭身份证（或同类证件）和押金领取“读书卡”，凭“读书卡”进入图书馆;

（2）读者可以根据图书馆控制终端或个人移动设备（图书馆已被WI-FI覆盖）查询需要阅读的图书位置;

（3）当读者选定好相关书目后，可以通过终端查询借阅信息、读者当前所处位置，以及周围书目信息;

（4）顾客购买好商品后携借阅书目（粘贴有RFID标签）通过结算通道进行计入“读书卡”和个人借书档案，不能成功借书者通道报警器予以提示不予放行;

（5）持个人移动设备的读者可利用设备查询图书简介、还书时间以及自己的借阅信息。

图1 “读书卡”和服务器终端（智能终端设备）

2.2 工作模式的描述

为实现只能图书馆工作模式，首先在图书馆图书背后粘贴RFID标签，组成一个位置传感网络。其次，安装智能终端和配套个人移动设备APP（以下统称为智能终端设备），并在数据库中把货架编号、书目信息、读者信息进行统计。

智能终端设备会根据RFID定位位置，形成图书馆书目引导地图。根据智能终端设备提示，可以把读者引导到借阅位置。读者可以随时利用个人移动设备查询书目信息、简介、出版时间等。读者可以利用智能终端设备随时呼叫图书馆管理员，管理员可以利用智能终端设备与读者互动。如图2所示，是本文提出的工作模式和图书馆网络的组成示意图。

图2 智能图书馆网络建立示意图

3.工作模式的实现技术可行性

本文提出的这种新的服务模式是基于RFID和WI-FI无线技术的，为了便于探讨这种新型的服务模式的可行性，下面先介绍RFID以及WI-FI覆盖的一些基本概念。

3.1 RFID无线网络

RFID是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。[5]和其他无线通信技术相比，RFID具有如下技术优势：

（1）快速扫描。RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。方便借书读者快速出入图书馆，提升效率。

（2）体积小型化。RFID电子标签可以代替传统条形码粘贴于图书背面。

（3）价格低廉。RFID制作简单，同类商品中价格低廉，方便于图书馆大批量图书的电子标签化。

（4）可采用无缘RFID电子标签。不用电池，方便使用。

（5）可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便数目信息的及时更新，可以实现标签的复用等。

（6）安全性。由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造[6]。

（7）高穿透性与强联系性。可通过终端对电子标签进行识别，电子标签具有高穿透性，若未对书目进行正常借阅，终端可以报警并呼叫管理人员或计入个人诚信档案。对图书的安全性有一定保障。

图3 传统条形码与无源RFID电子标签对比图

3.2 智能图书馆的无线网络覆盖技术覆盖

结合智能图书馆无线网络需求情况，为了满足图书馆对网络的要求，构建一个高速、稳定、安全、可靠、易于管理的无线接入网络的需求，可按照AP+AC的结构化无线网络解决方案进行设计。

框架可以基于“瘦AP”方式进行部署，采用AC（无线控制器）对AP进行集中管理、控制、配置下发，以及对接入终端的认证、数据分布式/集中式转发、漫游等功能。操作和维护工作现在只需要在AC上进行就可以了。在这个架构里，AP只负责无线信号的收发，不作MAC层及其以上的协议层处理，所有的智能工作都由AC完成。[7]

无线网络覆盖对图书馆内所有的智能终端设备进行统一覆盖，可以随时随地零流量查看图书信息，方便读者。

图4 无线网络覆盖技术网络拓扑结构

4.工作模式之研究成果

本文对智能图书馆工作模式的关键技术做了较深入地研究，并开发了新购物模式的关键设备的原理性样机。

4.1 索引模块

读者进入图书馆，领取与个人信息绑定的图书卡，根据智能终端设备查询所需书目位置，进行路径导航。当选择好所需书目后，利用RFID进行书目快速结算，并计入读者读书卡。

图5 智能图书馆工作流程图

图书管理员每日利用阅读器统计书目信息，快速盘点当日借阅情况，入库比较。

如图5所示，智能图书馆工作流程图。

4.2 智能借阅

建立RFID借阅通道，读者手持RFID书目，通过结算出口，系统自动记录书目信息，并计入读者读书卡，若读者卡显示不良记录或者通过时带有未结算图书，立刻报警提醒并呼叫安保人员。如图6所示，图书馆借阅通道。

图6 智能图书馆结算通道

4.3 工作人员的优化管理

（1）图书管理员的工作优化

由于条形码阅读机必须在近距离且没有物体阻挡的情况下才能辨別条形码，因此传统的盘点工作量大、需要工作人员较多。而使用物联网技术后，利用RFID非接触、远距离、快速读取多个标签的功能。图案书管理员只需利用阅读器[8]走过所有书架，就能将图书馆内所有书目进行收集和统计，数据库可以根据每日书目信息进行对比、形成盘点日志。

（2）安保人员的工作优化

利用RFID非接触的特点，未进行正常办理的图书，不能通过结算通道，进行报警提示安保人员注意，减少安保人员工作量、大力减少对读者“查包”等不尊重行为，提升读者满意度。

5.结论

本文提出了一套基于物联网的智能图书馆工作模式。从读者初次利用图书馆资源，可在智能终端设备获取书目路径信息，并进行书目选择或寻求帮助。图书馆被无线网络覆盖，读者可随时查询书目信息。借阅系统会自动对读书卡进行更改和记录。对不良借阅方式，及时呼叫安保人员进行处理，以此提高对图书的保护。盘点系统可以简化图书管理人员的工作流程，方便、快捷地进行每日盘点工作。

此方案可行、有一定发展方向，在图书馆工作人员利用和图书馆管理合理化等方面都有一定意义和作用。对物联网进入日常生活方面起到了一定的推动作用。

参考文献

[1]中国人力资源和社会保障出版集团有限公司.图书馆的发展历史[M].

[2]孙菊珍.浅谈当前图书馆存在的问题与对策[J].

[3]秦毅.计算机研究与发展（增刊）[J].2010.

[4]CHINA NEW TELECOMMUNICATIONS，2010（6）.

[5]Ari Juels RSA Laboratories，Bedford，MA，《RFID：security and privacy for five-cent wireless devices （abstract only）》

[6]百度文库.无线网络覆盖技术方案书[OL].http：//wenku.baidu.com/link？url=BurkpPAxsD5hEzw-Ckn-qTDCjrcRfhLTlZ4thncbAz5ylrC2CvkVfECPQ_nNdiI0EMMk1Z_S1-i1aDobU-7pizmV41DdDsEJ6r7NM5fVLQG.

[7]杨颖.物联网环境下的图书馆研究[J].情报探索（10）.