物联网技术在高校图书馆管理中的应用

何静涛，王 奎，代文斌，朱舒欢，姚平平

（蚌埠学院 计算机科学与技术系，安徽 蚌埠 233030）

物联网技术在高校图书馆管理中的应用

何静涛，王 奎，代文斌，朱舒欢，姚平平

（蚌埠学院 计算机科学与技术系，安徽 蚌埠 233030）

作为信息产业第三代浪潮的物联网技术，为物与物、人与物之间的关联以及数据交换提供了一个智能的数字化平台。在高校图书馆管理与应用中引入物联网技术是高校智能图书馆的发展方向之一。介绍了物联网的一些关键技术，并研究了这些技术在高校图书馆的应用，并对其发展趋势进行了分析探索。

物联网；射频识别技术；无线传感器网络；ZigBee技术

1　引言

自从美国麻省理工学院的Auto-ID实验室于1999年提出了“Electronic Product Code”（产品电子码）的概念后，一个建立在国际互联网基础上的新技术——“物联网”已成为世界信息产业的第三次浪潮。很多国家坚信，下一个万亿元级规模的产业必定是物联网产业。从物联网被提出至今，还没有一个统一的定义，但物联网技术可以实现人和物体的连接，也可以实现物体和物体间的交互，从而创建实现物与物相连的一种智能化网络。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，基于物联网的各类应用已有不同程度的发展和创新。其中，高校图书馆的智能化建设正是数字化校园的核心部分，当然离不开物联网技术的应用。按照约定的协议，将与图书馆有关的关键物体与互联网连接，再通过RFID（射频识别）技术、传感器技术、全球定位系统、语音识别技术、图像采集技术和激光扫描等物联网技术，实现这些物与物或人与物的信息识别、采集、交换和存储，以实现对图书馆系统的高效智能化管理。

2　建设智能图书馆的物联网关键技术

高校图书馆藏书多、学生多，借书还书非常频繁，所以高校图书馆日常管理的信息量较大，传统的人工管理和操作既繁琐又浪费人力。基于物联网技术的智能化高校图书馆会解决这些问题，所涉及到的关键技术包括：射频识别技术、无线传感器技术、ZigBee技术和智能处理技术等［1］。

2.1射频识别技术

射频识别技术是物联网的核心技术之一，就是我们常说的RFID。RFID系统采用无线射频信号，通常由接收识别器、电子标签和信息处理系统组成，因此具有空间耦合传输特性，所以和传统的条形码一样是一种非接触式的自动识别技术。射频识别技术无需看见目标，只要在接收识别器的作用范围内即可对物体（包括静态和高速移动的物体）自动识别并读取电子标签里存储的各类信息。更难得的是，RFID标签支持多任务，也就是说可同时对多个标签进行识别，这是条形码做不到的。传统的高校图书馆用的正是通过光学手段获知印刷条形粗细并编号的条形码（bar code）识别技术。表1从7个方面对射频识别技术和条形码识别技术进行了对比，我们可以明显看出RFID的优势。

表1　条形码与RFID标签

RFID已成为物联网感知层的核心技术，因为它有识别穿透力强、信息可加密、更安全、更可靠、操作方便、可存储信息量大、可重复使用、多标签识别和无接触低磨损等优点。可以说，RFID是推动物联网技术应用与发展的关键技术之一，它和互联网以及通信技术结合，才可实现全球范围内对物体进行跟踪并对相关大量信息进行共享［2］。

2.2无线传感器

无线传感器和国际互联网一样，可以对信息加以识别、采集和传输，这一系列对信息的采集等处理是物联网各类应用实现的基础。在物联网中，如果不能对原始信息做到自动识别、采集和分析处理，那就不存在智能控制的实现。我们知道，传感器可实现自动检测、自动识别和自动控制等功能，因为传感器检测到被测信息后会自动进行分析，随后把分析后的信息转变成电信号或其它有效形式的信息并输出。所以传感器能对信息进行显示、记录、处理、控制、传输和存储等操作［3］。这些也正是物联网应用中对信息的最基本、最核心的要求，所以说传感器的应用和发展，让物体活了起来，让物体慢慢地具备了触觉、视觉和听觉等感知能力。

通过无线传感技术构建的无线传感器网络是由大量微型的传感器节点组成的一个智能信息获取平台。无线传感器通过对周围使用环境的感知探测，将采集到的信息通过无线网络传递给其他物体或用户。所以说无线传感器网络的三大要素是传感器、感知对象和用户。在监测区域内（比如：图书馆内）以无线通信方式部署这些节点（主要是传感器节点、任务管理节点、接收发送器节点），各节点通过无线连接实现相互协作，对各个物体信息进行实时采集、识别、监控和处理，网关节点会收及时到处理结果。以无线传感器为核心的无线传感网络监控范围大，不受有线网络的约束，可实现实时数据采集且无需固定设备支撑。不仅如此，无线传感器技术以其高密度、易组网、易部署和低成本等优点成为物联网的重要技术，极大地推动了物联网应用及其相关产业的飞速发展。在基于物联网的高校智能图书馆传感器网络中，工作人员确定部署的方式后，会把各类传感器节点放置在所感知物体的有效范围内。对于高校图书馆来说，书籍和图书借阅证等对象的相关信息是传感器节点重点感知和采集的，然后通过多跳网络，沿某条可用路径将信息通过其他节点传递至已连接国际互联网的接收发送器节点，最后通过国际互联网将数据发送给任务管理节点。

2.3ZigBee技术

无线通讯网络是物联网信息传递和各类服务支撑的基础设施，通过已经成熟的有线接入技术和无线接入技术，可以安全可靠地传送物联网感知信息。基于物联网的高校图书馆系统中，主要是通过短距离的无线传输将感知设备采集的信息传输到网络节点上。所以，我们首选ZigBee技术。ZigBee技术是一种双向无线通讯技术，可实现近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的传输信息。所以，当在短距离并且对传输速率要求低的各类电子设备间传输数据时，ZigBee技术是很好的选择。另外，在传输间歇性数据、低反应时间数据和典型的周期性数据时，也会优先使用ZigBee技术［4］。每个ZigBee 网络节点自身可与无线传感器等监控对象连接，所以可以直接监控和采集数据，并可自动中转别的网络节点传输过来的信息。另外，每个ZigBee网络节点可以与多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点进行无线连接，只需要在自己信号覆盖的范围内即可。

2.4智能处理技术

物联网中“人与物交互”和“物与物交互”必然会产生海量的数据需要处理，所以在物联网中对数据的分析和处理提出了更高的要求。所以只有对大量的数据进行智能地分析、处理和应用，物联网才能发挥其应有的价值。智能处理技术可以使物联网的核心处理器能模拟人的思维，具有一定的判断能力和情景处理功能。因此，智能处理技术是实现物联网智能性的关键技术。

智能处理技术需要从计算机软硬件两方面加以设计。首先是硬件方面的改进，我们采用智能嵌入式技术将诸如高灵敏度识别代码和专用信号代码处理等智能控制模块集成固化到硬件设备中。软件方面，我们主要用到云计算、数据挖掘和融合技术。从海量数据，尤其从大量隐藏数据中及时挖掘出有价值的数据，再结合云计算等分布式计算技术，进行复杂的数据分析、汇总与计算，实现对海量原始数据的整合与分析，然后及时存储到网络数据库，处理结果也能够实时反馈，以满足各类应用对信息的多样化需求。

借助物联网强大的数据采集、分析和处理功能，图书馆系统将收集读者信息、借阅信息、还书信息、图书信息和图书馆的运行状态等信息，再通过无线传输网络把信息传递到信息处理中心，使原本独立、分散的信息连接起来。在基于物联网的图书馆系统中，书籍具备一定的智能性，所以能够主动或被动的与读者或其他物体进行信息交流。

3　高校图书馆中物联网的应用

随着物联网及其相关技术的不断发展和成熟，在未来的教育领域，无线射频识别等物联网技术一定会应用在高校智能图书馆管理中，使得师生借书、还书和工作人员对图书的分拣等工作实现高度数字化和智能化。高校图书馆管理中物联网的应用，主要体现在图书信息管理和读者服务两方面。

3.1图书信息管理

首先是对射频识别技术的使用。工作人员在书架上安装RFID读写设备，并把RFID标签贴在图书上以取代条形码，用于实现对图书的感知和定位。通过射频识别技术实现对图书详细信息的识别和采集，再将这些信息通过ZigBee技术构建的无线传输网络和互联网传递到图书馆信息管理中心或智能手机等信息处理中心，然后按预设程序进行处理。例如，学校购进新书时，管理员通过读写器（手持读写器或固定读写器）把新到图书放置到位，新书的上架信息会被读写器及时、自动地传输到基于物联网的智能图书馆管理系统中加以处理、储存和再传输［5］。

3.2读者服务

通过射频识别技术自动识别多个传感对象和快速数据采集的优点，我们可以实现读者快速查找在馆图书、读者自助借还书、读者自主查找文献资料等功能，以更大程度的实现图书馆的自动化和智能化，提高图书馆全方位和个性化服务水平。为了方便学生和老师借还图书，可以用RFID技术把校园一卡通和智能手机卡制作成借书证，实现一卡多用。使校园卡和智能手机卡保留充值和消费等常规功能外，还具备个人信息识别、图书借还的功能。

4　结束语

物联网技术的发展以及相关技术的日益成熟，为高校数字化智能图书馆的实现带来了新的希望，高校智能图书馆的建设也是未来数字化校园建设中必不可少的核心建设项目。随着物联网等技术的不断发展，高校智能数字化图书馆的功能将不断完善，必将为师生创建一个更加宜学、宜教、宜研的大学校园，大学生和教师的学习生活一定会有可喜的变化。

［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（1）：9-13.

［2］冯波.无线射频识别（RFID）与物联网关键技术研究［D］.中国科学院计算技术研究所，2009.

［3］刘伟，张益铭.物联网关键技术［J］.数字技术与应用，2011（6）：172.

［4］路染妮，张刚.ZigBee无线传感网络的路由协议研究［J］.电子设计工程，2010，18（11）：182-185.

［5］曹瑞芹.物联网技术在图书馆的扩展应用及其关键技术［J］.兰台世界，2011（9）：28-29.

（责任编辑、校对：田敬军）

The Internet of Things Technology in the Application of the University Library
Management

HE Jing-tao，WANG Kui，DAI Wen-bin，ZHU Shu-huan，YAO Ping-ping
（Department of Computer Science and Technology，Bengbu College，Bengbu 233030，China）

As the wave of information industry of the third generation of the Internet of things technology，the link between the things and things，the people and things is also.The data exchange provides an intelligent digital platform.The introduction of the Internet of things in the university library management and application of technology is one of the intelligent development directions of library in colleges and universities.This paper introduces some key technologies of Internet of things，and study the application of these technologies in university library，and its development trend are analyzed to explore.

internet of things；radio frequency identification technology；wireless sensor network；ZigBee

G250

A

1009-9115（2016）05-0143-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2016.05.043

安徽省高等学校大学生创新创业项目（201511305034）

2016-05-19

何静涛（1978-），男，安徽蚌埠人，硕士，讲师，研究方向为信息技术。