基于开源硬件下的图书馆桌椅附属设计

杨雅馨 郭媛珂 赵昊 陈磊

基于开源硬件下的图书馆桌椅附属设计

杨雅馨 郭媛珂 赵昊 陈磊

（江苏省南京市南京工程学院艺术与设计学院 211100）

高校图书馆占座系统不完善，对于桌椅没有一个较为详细的管理系统，导致出现很多座位分配不均以及恶意占座的情况，虽然目前市场上有很多网上预约占座以及号码牌但是由于这种机制没有得到较为广泛的普及，而且桌椅本身并没有一个很有效的约束、所以也会导致很多人之间的矛盾，而且这种无法处理很多突发情况，这样就缺乏一种较为有效的管理图书馆占座的系统，而我们的设计就是提供一种在桌椅之间的连接装置，学生可以通过刷卡解锁使用桌椅，有效的避免了“恶意占座”的情况。

开源硬件；图书馆占座；连接装置

1 图书馆现状分析

近年来，由于高校的发展和扩展，然后教育资源逐渐展现出不足的一面，图书馆的公共座位资源已经不能满足读者需求，在高校图书馆桌椅管理系统中，存在着一些不足和缺点，图书馆桌椅设施作为一种公共设施，缺乏完善的管理机制。

2 开源硬件优点分析

当前开源的流行是我们有目共睹的，并且已经风行了近二十年，我们可以看到开源硬件带给我们的好处良多，开源硬件的模块化设计给不懂代码的人一个机会，人们可以把握住这个机会进行DIY设计。

而Arduino的优势有以下几点，首先，开放源代码的电路图设计，并且可以根据需求自己修改，其次使用低价格的未处理控制器，可以采用USB接口供电，不需外接电源，并且可以支持多种互动程序，而且在应用方面，突破了以往智能使用鼠标、键盘、CCD等输入的装置的互动内容，可以更简单的达成单人或多人游戏互动。

3 市场现有解决方案

在许多高校还没有一个有效的解决方案就是采取人工监控的方法，通过设置图书馆管理员进行巡视，把放在桌子上占座位超过一定时间的书籍撤下来，将座位空出来，但是这种方法效率低下，无法从根本上解决问题。还有一种方法是网上预约，每个桌子上都有号码，学生可以通过网上预约空座位，由于网上信息完备，你可以看到详细的座位的分布和座位使用比例。这种解决方案首先解决了学生需要排队进行抢座的困扰，但是存在可以帮助学生恶意占座的问题。缺乏对于座位本身的束缚，主要依赖于大家的自觉性。

4 方案构想

我们的产品就是为了有效解决图书馆占座的问题而设计的，这是一种在桌椅之间的新型连接装置，由两部分组成，一部分装在桌子底下，另一部分装在椅背侧面，上面设有红外线感应装置和磁感应装置，采用卡扣连接。红外线感应装置是为了感应学生是否在座位上，磁感应装置是为了刷卡解开连接的锁。学生使用这个装置在使用的前期刷卡解锁，不使用的时候刷卡离开，装置上锁避免了“恶意占座”的情况，就算是有学生不想遵守网上预约占座的规则也无法打开连接装置使用桌椅，这样可以强制学生去遵守相应的桌椅使用规则，在离开之前，还需将桌椅进行上锁，如果不上锁超过一定时间，那么终端机上将记录下这次不规范的行为，超过3次，将禁止进入图书馆一周。当然，如果是暂时离开，只要不超过30min，就无需上锁，只需要刷一下卡，就会在终端上记录下来，但是如果超过了30min，那么将会按照不规范行为被记录一次。这种新型解锁装置的设计是基于开源硬件下的结构设计，开源硬件给我们提供了一个良好的解决方法，通过模块化的自行搭配达到自己设计产品并且制造产品解决问题的目的。

5 产品原理

开源硬件我们采用市场上使用人群较多也容易上手的Arduino。本系统原理是基于非接触式卡的序列号是唯一的（学校的饭卡就是），制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再更改。这样不同的卡都是唯一的存在，可以利用RFID读卡器读取卡的序列号，来判断卡的拥有者。基本原理可以参考图1。

所需配件：Iteaduino Nano、SG90舵机、杜邦线若干、磁开关传感器、RDM6300、学生卡。

图1 原理图

RDM6300是一款能读125K RFID卡的模块，我们可以利用此身份识别功能结合舵机完成座位锁的设计。电源方面还需要一根micro数据线和一个移动电源。

步骤：

（1）读取卡号：Rdm6300是直接串口读取卡信息的，包括卡号。所以取号很简单，打开arduino IDE烧写一段空程序即可使用串口监视器查看卡号：复制卡号，记下来。多张卡，就记下多个号。

（2）烧写固件：

逻辑设计：RDM6300识别到正确的卡号后，舵机旋转180°开锁，如果锁没被推开，磁传感器还能感应到磁力，3s后舵机归位上锁；如果读卡成功，推门进入，磁传感器感应不到磁力，舵机保持180°开启状态，关上门，磁传感器感应到磁力，延时1s舵机归位上锁。

（3）硬件连接：

按图链接主控板aduino NANO和RDM6300模块及舵机，如图1所示，用硬件串口读取RDM6300所识别的卡号，用数字输出脚7脚输出PWM波控制舵机，A0取磁传感器的值Nano刚好有3对电源脚。uno的接线示意图，可以不用到磁开关。

6 总结

全国有各大高校均有图书馆，而且由于图书馆的座位是稀缺资源，所以在座位的使用过程中会引起一些矛盾和冲突，面对这么大量的图书馆座位市场，需要出现一个有效的图书馆座位管理系统，本产品就是基于这样的基础进行设计的，外观比较以往的刷卡系统有了改进，更加简洁明快，而且在系统上有了一个较大的突破就是使用了开源硬件，完全可以进行自我编程比起市场上老旧的系统更加的有效率，可以与时俱进的增加新的功能以及及时的更新程序和数据。

通过该产品的应用，能够有效的降低图书馆占座情况的发生，相比目前的图书馆作为管理系统，本产品着重从结构、外观、系统等方面提出了改进，为提高图书馆不良占座行为和现象带来了切实的效果。本产品在程序方面仍有若干不足，可以通过重新编写程序方式进行改进。

[1]袁小毅.萌生希望的开源硬件.互联网周刊，2012，12.

指导教师：陈磊，副教授。

TP311.5

A

1004-7344（2016）31-0280-02

南京工程学院2016年大学生科技创新，基于开源硬件下的图书馆桌椅附属设计（TB20161002）。

2016-10-6