基于无源感知网络的图书馆图书导航和排架系统分析与设计

钟伟

3）图书排架系统设计。图书排架系统要用到参照节点所存储的信息和图书节点自身所存储的信息。一个无源感知节点在摆放到某个位置之后，其周围的参照节点会判断该图书是否放在自己所管辖的范围之内，如果是，则说明位置正确;如果否，则说明位置有误。在发现图书位置有误时，参照节点会将位置错误信息报告给基站，基站会发出警报声以提醒图书馆工作人员或用户图书位置有错。

系统主要功能

1）图书导航系统，旨在帮助读者快速在图书馆内找到所需的图书。当读者在其智能手持设备（须先安装与本系统对应的移动客户端软件）中输入拟借阅的图书名后，系统返回与该图书相对应的ID号;读者选择所需的ID号，启动图书位置导航功能;系统会自动搜索与该ID号对应的图书所在的位置（第几个书架，第几层等信息），并返给读者;读者根据手持设备的提示路线，找到所需图书。

2）图书排架系统，旨在提醒管理人员和读者书籍所放位置，避免书籍因放错位置而影响其流通。当图书上架时，若图书摆放位置是正确的，系统会将该图书的信息记录在参考节点中;若图书摆放位置是错误的，则基站会发出警报声音或闪烁LED灯，提示用户图书摆放位置错误。

3）基于无源感知网络的图书上架位置核对子系统，旨在提醒管理人员和读者书籍所放位置，避免书籍因放错位置而影响其流通。

3 基于无源感知网络的图书馆图书导航和排架系统的实现机制

系统初始化配置及实现机制  图2显示了本系统的一个部署实例。图2中，书架共有第i-1层、第i层、第i+1层共三层，每一层的左右两端分別配置WISP传感器（蓝色矩形）作为参照节点;图中间的粉色矩形是图书，图书中配备了WISP传感器（黑色圆形），它是可移动的节点。

在书架的每一层的两端分别安装WISP传感器（图2中蓝色矩形），这些WISP传感器将作为图书上架位置参照节点，用于对图书进行上架定位。在参照传感器节点的存储器中存储当前书架的层数以及其所管辖的图书的ID号。如图2中，第i层左边的WISP传感器节点存储的信息是一个二元组（当前层数i，所管辖的ID号范围i001～i005）。每本图书上配有WISP传感器，该传感器存储的信息是图书ID号与位置（不妨设该图书ID号为i003，正确位置为某个书架的第i层，还有其距离左右参照节点的距离）。假设当图书所处的位置是正确位置时，它应该处在图2中所示的位置（粉色矩形+黑色圆形）。

图书的定位机制（对应图书导航系统）  当用户在自己的智能手机中输入该图书的ID号（即i003）并发送给接入基站时，接入基站就会向其通信范围内的WISP参照节点和其邻居基站通过广播方式发出查询信息（假设就采用广播方式。事实上，采用单播方式也可以，但时延相对较长）。若ID号为i003的图书的位置信息刚好在该接入基站（或其他基站）的通信范围内，则ID号为i003的图书的管辖节点（即图3中第i层左侧的参照节点）会回复一个应答信息给基站，以告知基站i003号图书所处的位置（即第几个书架、第几层，距离书架两端的相对距离，单位为m），基站再将图书位置返回给用户。若在一定的时间间隔之内没有任何参照节点响应，说明该图书已经被借阅。以上过程如图3所示。

图书上架位置核对系统的机制  在图书上架时，图书节点会主动与参照节点通信，并根据信号强度或信标往返时间来估算自己距离各参照节点的距离，进而选出与之距离最近的参照节点（距离为D2）。在获得与之最近的参照节点的管辖ID范围之后，图书节点会检测出自己的位置是否大致正确;接着，图书节点再对比与书架两端的距离和自身存储器中的距离信息，若误差较小（可以设置一个误差阈值），则说明图书上架的位置为正确。以上过程如图4所示。由于无线链路测算节点间的距离存在误差，图中显示的图书位置偏左边。

若图书摆放的位置为错误位置，如它被摆放在第i-1层，则与该图书节点距离最近的WISP传感器节点（距离为D6）会将错误信息返回给基站（因为i003号图书并不属于书架第i-1层右侧的参照节点所管辖的范围之内），此时基站会发出报警，以告知用户图书摆放位置出错，如图5所示。这样，用户可以重新核实图书应该摆放的位置，从而实现图书上架位置核对的功能。

4 结语

基于无源感知网络的图书馆图书导航系统一般是以书库入口为出发点，标识出检索的目标图书路径，读者可以根据导航图上的路径标识找到目标图书。面对大面积异型馆，读者很难单纯地通过导航路径找到目标，因此可以考虑把异型书库分割成面积较小的藏书点，并设置明显的标识，让读者能够在最短时间内确定目标图书所在区域，进而轻松找到该书[3]。同时需要对书架进行编码，通过编码来辅助读者跟导航路径比照，帮助读者快速定位到目标图书。本文设计的排架系统减少了工作人员排架出错的情况，图书资源快速、准确归架，可以提高图书的流通率;图书导航系统使读者查找图书变得更加容易，提高了图书馆服务效率，减轻了前台工作人员的咨询工作量，很大程度上促进了图书馆信息化、自动化建设的发展。

图书资源是图书馆最基本的资源实体，提供图书主要的服务内容。在信息化高速发展的今天，读者要求获取信息的速度非常快，传统的图书导航和排架模式已经无法满足读者的需求。基于无源感知网络的图书馆图书导航和排架系统可构架起计算机、馆藏图书和读者服务之间的桥梁，丰富图书馆读者服务工作内容、手段和方法，实现精确点检、灵活排架、图书定位导航、自动寻址归架、科学整架上架等功能，让图书的借阅变得简单、快捷和高效。图书的精准定位与导航提升了读者在图书馆的阅读体验，也有利于进行更加多元化的整合信息传播，为图书馆的内容服务提供了拓展可能性[2]，也将带动图书馆各项服务工作的整体发展和实质提高。

参考文献

[1]王苏强.基于开源GIS技术的智能图书馆文献导航系统研究[J].河南财政税务高等专科学校学报，2014（3）：80-82.

[2]龙春芳.物联网时代RFID技术在图书馆领域的应用及影响[J].邯郸职业技术学院学报，2019（3）：93-96.

[3]夏振华.RFID技术在图书馆应用研究及典型案例分析[J].农业图书情报学刊，2018（7）：107-113.