图书馆管理系统中ZigBee技术的运用

孟晓丹

（运城职业技术学院 山西省运城市 044000）

伴随着我国城镇化的不断推进，国民经济水平的不断提升，现代化程度的加强，图书馆已然成为国民获得知识技能的关键场所。为了能够较好地实时对图书馆内的环境进行掌控，有效的保障阅读者的人身安全，严禁出现火灾等状况。必须要对图书馆中的环境实施科学、有效的监测控制。传统的监测系统，只是在相关的监测点上放置烟雾的报警器，在出现火灾等状况的第一时间，引起管理人员的注意。但是运用传统的监控模式，一旦报警器引发报警，火灾事故已然已经发生了，没有办法真正的做到预警的功效。加之，还有一些外借图书人员在借图书馆中的图书之后，忘记归还的状况时有发生，导致图书馆出现损失。对此，必须要将先进的信息技术引入图书馆管理系统之中，ZigBee 技术作为先进的技术，将其引入图书馆管理系统之中，能够有效的对图书馆内部环境与图书状况进行监控，从而有效的规避了传统模式监控的缺点，可以显著的降低图书馆建设与维护投入的成本，促使图书馆的可扩展性能相对较强。

1 ZigBee技术

ZigBee 技术作为物联网的代表技术，能够精准的实现物和物之间互相通信。将该项技术运用到图书馆管理系统内，可以有效地实现图书与图书之间相互通信，从而对图书馆内的图书和图书馆之间的通信联系进行实时的监控，亦可以实现对图书馆内部环境进行管理，随时监控。例如，ZigBee 技术可以实时的监控图书馆内的通风程度、温度状况、湿度状况以及烟雾状况，图书馆的管理员仅仅需要登录图书馆内的管理系统，就可以实时的查看图书馆内部环境状况。还可以在各个图书之中安装上ZigBee 的信息发送模块，从而有效地实现图书馆内的各个图书进行管理与监控。我国的ZigBee技术，运用的大多都是16 信道，频段为2.4G 赫兹，宽带大约是250k，成本相对较低，功耗状况相对较低，能够有效地实现图书管理系统内部模块的自动组网。

在图书管理系统中运用ZigBee 技术，发送与接收信息消耗的能量相对较低，运用贴片式的电池就可以维持系统传输信息大约两个月的时间。ZigBee 技术具有低功耗性，导致其信号传输距离相对较近，但是该项技术能够实现在一定的范围之内自主网络的功能，从而有效地拓展了传输信息的距离。 ZigBee 技术能够进行一对一的通信，有效地拓展了网络通信，在网络内传输可以延迟大约30毫秒左右。ZigBee 技术运用在图书管理系统中能够对图书馆内的环境进行实时的调节，其中包括：图书馆内光照、图书馆内湿度、图书馆内温度以及图书馆内烟雾状况，对图书馆内的外借图书进行实时的监控等。

图1：图书馆系统内环境监控框架

图2：图书外借的监控框架

2 ZigBee技术在图书馆管理系统中的运用

在图书馆的管理系统之中运用ZigBee 技术能够较好地完成物联网对图书馆内的图书与环境进行实时的监控，管理员可以通过该项系统实时的对图书馆内的环境与图书状况进行查看，其中包含图书的借阅状态位置信息等。

2.1 环境监控中的运用

在图书管理系统之中，ZigBee 模块将会与环境传感设备相连，获取到图书馆室内环境的各项因素，其中包含湿度、温度、光照以及烟雾状况，所搭建的监控环境架构如图1 所示。

图1 可以发现，需要在图书馆内安置温度传感器、湿度传感器、光照传感器以及烟雾传感器，运用10m 赫兹的频率，对环境的各项信息进行采集，将采集到的数据信息组合形成固定的帧格式，而后再将收集到的相关数据信息传回到系统服务器之中的收发模块内，最后将相关的数据信息传输到图书馆管理系统中。

2.2 图书监管控制中的运用。

ZigBee 模块在进行点对点的传输工作中，需要的距离大约在1千米左右，但是，由于图书馆内图书外借的范围很大程度上都会超过1 千米范围，为了能够拓宽图书信息传输的范围，可以运用某些设备从而实现模块之间的传输功能，扩大对图书进行监控的范围，图2 为ZigBee 技术所搭建的图书外借监控框架。

如图2 所示，ZigBee 的各个节点，会逐渐的加入到ZigBee 模块所构建出的网络之中，ZigBee 具备的节点数量直接决定了图书信息所能够传输的具体范围。在对图书馆内外借的图书进行实时监控的时候，需要在该模块中添加射频的识别技术，针对于向外借的图书在其中嵌入特别的电子编码，图书馆内的管理人员在办理外借图书的时候，只要将系统内的读写器扫描到ZigBee 模块中，系统就会自动地获取到相关的编码，这编码就像人的“身份证”一样，具有特征性。图书的信息与电子的编码是唯一对应的，各个图书的信息编码和图书馆的位置具有一定的关联，电子编码能够运用约定好的格式，将系统的读写设备，识别出的电子编码，转换为图书馆内图书管理位置的特定编码。

2.3 在定位设计中的运用

ZigBee 技术作为最基础的图书管理系统，需要布置的相关基站主要是由ZigBee 模块构成。基站中的功能是对外界的图书具体位置进行结算，在对位置进行结算的过程中，需要最少运用三个基站，才能够精准地对位置进行判断。ZigBee 模块将会发射出定位的数据信号，传递给在控制范围之内的图书管理系统，亦或是不在传输的范围之内的各个基站中。在整个的通信网络之中，外界的图书内具有的各个ZigBee 节点，通过各个基站对位置进行结算，而后节点会按照结算得出的位置信息，对数据传输的协议进行填充。ZigBee模块能够当做是协调设备转发相关数据信息，正在移动的图书具有的不同地理位置，会时时的被纳入到网络中，在成功的加入之后，系统会为其分配一个特定的ID 网络账号。所以，无论借出去的图书馆内图书到哪里，图书管理员都会运用组网具备的功能，将图书具体位置找出来。为了能够较好的保障监控图书具有时效性，可以在科学、合理的范围之内制定固定的ZigBee 基站，运用三边测量模式将图书的精准位置计算出来，与此同时，间接或者直接地将图书特定的位置信息传送到服务器的ZigBee 模块之中。

2.4 在通信程序中的运用

图书馆管理系统之中运用ZigBee 技术能够有效的实现对图书馆内环境的监控，这一过程是不需要组网设计。但是在对外界的图书进行监测中，ZigBee 模块必须具备能够随时入网的功能。例如，一些IT 企业单位可以将Z-stack 的协议栈，引入到ZigBee 模块之中，使该模块具备入网功能和收发功能。Z-stack 能够有效的将ZigBee底层具有的硬件技术的相关细节进行屏蔽，从而有效地降低了开发程序工作人员工作的难度。Z-stack 运行之后就会对ZigBee 模块中的软件与硬件进行初始化的操作，当ZigBee 进入到网络之中，网络会自动分配给其一个具有标识性的、唯一的身份ID 账号，运用这个ID 账号，模块与模块之间就能够完成数据信息的转发工作。服务器中的起始网络号固定为01。当组网完成之后，ZigBee 模块将会启动中断功能，促使模块进入休眠的状态，直到相关的数据信息到来，如果有数据信息进入到ZigBee 模块之中，相关程序就会立刻“苏醒”，中断其他的服务程序，对相关的数据信息进行处理。ZigBee 模块在接收到与之相邻的ZigBee 模块所发出的数据信息之后会根据相邻的ZigBee 模块目的ID 号与网络ID 号所确认的数据信息的走向，完成操作工序。若发送数据信息的ZigBee 模块与目的接收信息的ZigBee 模块ID 号有所不同，将会对接收到的数据信息转发不做任何的处理。例如，若图书馆中外借的图书ZigBee 进入到网络之中，所分配的ID 号码是88，依据图书馆内部的管理系统所设置的信号，发送的数据频率，外借出的图书将会每天定时向服务器发送自己的实时位置。由于，图书馆中的服务器网络ID 的号码是01，88 号和01 号距离相对较远，不能够直接地将图书自身的数据信息传给图书馆中的服务器，于是88 号将会把自身的位置信号传递给与他相邻的84 号ZigBee 模块，84 号ZigBee 模块在接收到位置信息之后，将会持续的走向下一个ZigBee 节点，直到图书的数据信息传递到图书馆的服务器之中，才会终止传输，这个时候就会凸显固定ZigBee 基站的重要性。基站在接收到申请入网的数据信息之后，将会对申请进行连接，若申请是要求进行定位，那么，基站中的ZigBee 模块将会把所接收到的数据信息返还给发送方，发送方就会依据接收时间和发送时间来精准的计算出接收者和发送者的距离，这个距离就是定位所必须要有的三边距离。

3 结束语

图书馆中的各项管理相对较为复杂，工作量较大，在对图书馆的环境以及图书进行管理的过程中，经常会出现这样或那样的问题，工作人员的工作效率与工作质量显著降低，为了能够较好地解决上述问题，将ZigBee 技术引入到图书馆管理系统中能够保障图书管理系统具有自动化与智能化，可以实时的对图书馆内的环境和图书进行监控。ZigBee 技术被广泛的运用在环境监控、图书监控、定位设计与通信程序之中，有效的提升了图书馆内部管理工作的效率与质量。