高职院校智慧图书馆监控系统的设计与实现研究

潘伟男，邓水秀，廖跃文，符明

（湖南食品药品职业学院，湖南长沙 410208）

1 高职院校智慧图书馆监控系统的设计

1.1 功能设计

针对高职院校图书馆区域的特殊性，在监控系统设计过程中除了要保证基本的监控功能以外，还应该能对不同区域和位置的温度、湿度等信息进行采集和上报，同时还应该能满足基本的火灾报警需求，因此监控系统的整体需求包括感知层、网络层和应用层三个方面，而从功能设计的角度来看具体包括以下几个方面的功能设计：一是信息的采集分析，这是监控系统的基本功能之一，该功能需要借助一定的传感器实现，通过传感器可以实时地采集和分析相应数据。二是信息的传输和中转。在传感器收到相应的信息数据后，需要一个传输导体对于信息进行传送中转。三是要具有信息的存储和查询功能。信息传输中转后只有将这些信息进行存储并能够进行后期查询，才能更好地发挥信息价值。四是要具有信息显示功能，并具有独立的控制界面。五是信息反馈和报警功能。当信息传输处理之后，会根据不同的信息处理结果发出相应的报警警示[1]。

1.2 总体结构设计

根据以上监控系统的基本层次模块和五个基本的功能设计需求，本次系统总体设计思路为：监控节点—中间节点—数据传输—嵌入式终端—中央服务器。通过节点传输至嵌入式终端，最终反馈给中央服务器，实现整个系统的运行。其中监控节点是信息获取的主要途径，信息收集处理后经过中间节点传输至终端系统，终端系统会完成信息的基本处理和储存，然后将信息传送给服务器，中央服务器会根据信息作出相应的信息反馈，工作人员会根据信息反馈结果确定下一步操作。当信息数据出现异常，收集信息的传感器会将报警信息依次向上传输，最终通过应用层传递给控制人员[2]。具体的设计内容如下。

首先，数个传感器与一个终端节点构成一个监控节点，多个监控节点之间可以通过网络协议进行通信。然后，根据ZigBee网络特点，在固定区域内，多个监控节点与一个中心主节点（协调器）以及一个嵌入式终端设备共同构成一个监控云团，用于监控这个区域内所有的传感器信息。然后，采用分布式监控架构，监控云团覆盖整个图书馆区域，通过多个ZigBee网络，携带不同种类的传感器，组成多个监控云团，以此完成对高职院校图书馆内温度、湿度、运行状况、火灾隐患等数据的实时监控与收集。每个监控云团中心有一个嵌入式系统终端，ZigBee检测网络把收集到的不同节点的实时状况，传送给嵌入式系统终端，然后该终端把接收到的数据进行解析，解析后的数据发送到本地显示屏展示给管理人员，并且把收集到的历史数据保存到Sqlite数据库管理系统中，同时将重要的数据反馈到远端中央服务器中，如果具有多个这样的监控平台，远端中央服务器可以实时获取多个监控云数据。

2 高职院校智慧图书馆监控系统的分层实现

2.1 感知层实现

本系统设计中，感知层主要分为三个模块，分别是温湿度传感器、加速度传感器、烟雾传感器模块。第一个模块温湿度传感器型号为DHT11，连接该传感器有三条主要线路，分别对应电源、接地和信号线，其中信号线与节点IO口直接连接即可，同时传感器采用单线制串行接口，在对温度和湿度进行感应同时还可以节省模块占用空间。第二个模块加速度传感器型号为MMA74551，通过该模快可以实现基本的运动功能，同时也可以采用待机模式来降低整体能耗。该模块的节点连接方式需要根据使用方式进一步确定。第三个模块为烟雾传感器模块，其型号为MQ-2，在实际应用中可以通过添加一个比较器并通过调节相应的电阻值即可完成烟雾浓度的报警值，当烟雾浓度到达一定值时，就会将信号传出并及时报警[3]。

2.2 网络层实现

该监控系统的网络层主要通过ZigBee网络系统实现，该系统的主要功能是通过STM32W芯片实现，通过网络连接和系统搭建可以实现多个摄像头同时对图书馆进行监控。每一个监控云团作为一个监控单位，通过终端节点、路由节点和中心节点实现连接，在网络通畅下，每一个监控节点会有规律地实行监控。当监控信息出现异常时会第一时间反映在终端节点处，终端节点立即发出相应的报警信息，然后报警信息会通过网络传输传递到中心节点，与中心节点相连的终端会接收到报警信息并即时处理。网络层的实现需要几个关键性节点的支撑和网络通畅的保障，同时也需要专门的工作人员能够及时根据报警信息进行处理，这样才可以到达最终的监控目的[4]。

2.3 应用层实现

应用层是监控系统的控制中心，本功能是通过嵌入式Linus的QT框架实现。该QT框架主要由三部分组成：第一部分是欢迎和登录，主要是管理者的登录界面，而为了保障登录系统的安全性，在登陆界面具有相应的账号和密码模块，账号密码正确点击“OK”方可进入系统后台。第二部分是状态概况，主要是系统整体的运营信息，通过该部分可以了解系统工作的基本信息和运行状态。根据相应的点击按钮可以进一步了解系统各个模块的运行情况，根据信息可以判定系统是否正常工作，这是应用层的第三部分。另外报警信息的处理和传输也是通过应用层实现的。

3 结语

本文设计和论述的高职院校智慧图书馆监控系统仅仅是监控系统的一个整体框架和理论指导，通过监控系统可以对高职院校图书馆的不同区域和楼层实现有效监控，对于图书馆的重点馆藏进行实时性监控，一旦发现问题可以通过监控系统后台直接进行处理，不仅减少了馆内工作人员的日常巡查，也可以提高图书馆的整体安全性，为图书馆提供一个更加安全的学习环境，同时针对高职院校智慧图书馆设计的监控系统更加注重人性化和智能化，不仅在设计和管理界面上进行了人性化的设计，并且很多的功能选项更加智能化，安全系数提高的同时更利于高职院校智慧图书馆系统的整体性发展。

[1]王薇薇.高职院校智慧图书馆监控系统的设计与实现[J].金华职业技术学院学报,2015,15(3):72-76.

[2]周玮,宋启祥.基于分布式云计算的地铁监控系统研究[J].贵阳学院学报：自然科学版,2017,12(3):21-24，28.

[3]刘宇.监控系统在展馆场景中的应用[J].电子技术与软件工程,2017(20):141.

[4]李达.宽带网多媒体监控系统及其应用[J].自动化与仪器仪表,2017(S1):100-102.