智慧堡垒的设计研究

梅峰峰 胡文生 方乐淑 陈功 朱普宁 姜雪 陈琼子

摘要：为了实现自助借书还书、简化流通处理流程、改进读者借阅服务质量，设计了一款搭载自助图书借还系统的“智慧堡垒”。以云计算、大数据技术为理论基础，与各类图书平台紧密结合，以信息化、智能化服务为平台支撑，经过对信息资源的有效整合，提出了智慧图书平台建设及应用方案，拓展了基于云平台的智慧图书平台设计与实现领域的研究，建立了一个完善的智慧图书大数据平台体系。该平台能有效提高图书资源管理与监控的效率和智能化， 实现“精细化管理、协同化支撑、个性化服务”的发展目标。

关键词：RFID;智慧堡垒;书柜

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）04-0059-03

1引言

长期以来，公共图书场所是人们不断深化知识和了解新信息的窗口，随着社会的不断进步，人们对于从传统书店获取信息的方式感到厌倦，而开始需要一种可利用碎片时间的新方式从外部获取信息。同时随着信息技术的发展，公共图书场所发生了巨大的变化。面对社会环境和读者需求的变化，公共图书场所需要保持对读者变化的高度敏感和加强对读者信息需求的调查分析，运用先进的技术来设计和实施满足读者需求的服务系统[1-2]。

RFID是一种非常成熟的物联网核心技术。通过RFID技术识别时不需要人工操作对其干预，其可以通过射频信号自动检测并筛查目标对象获取相关数据，可适用于各种多干扰情况的环境并识别多个电子标签，有着简单的操作性。因而，数字与传统模式的碰撞能设计一款自助图书借还系统[3-5]。

2智慧堡垒的总体设计方案

2.1智慧系统流程设计

智慧堡垒装有RFID监测系统，实时扫描柜子中物品的状态。通过物主指纹来确定使用者信息。当柜门打开时，检测系统会主动抓拍，防止信息盗用。系统会自动对比取物者拿走的任务单信息，并对违法操作任务进行报警，同时推送信息至管理员。系统还可以实时扫描图书的状态，如是否外借、是否在柜等。智慧堡垒书柜检索时，智慧系统有启动和暂停两个选项，分别用于启动、暂停和重新启动智慧书柜的各种进程。当管理员按下启动键时，系统会自动读取柜子中图书的电子标签，并将读取结果与上一次数据库中保存的信息进行比对，若返回的图书数据发生改变，则对数据库进行更新。云平台可以整合流通数据，可统计当日在智慧书柜中书的借阅情况、办理借阅证的人数，统计并将数据返回后台数据库。

2.2外观设计

本产品设计为简约大方的长方体形状，拥有容量大、实用性高、可以防尘防水等功能，在顶部有一整块太阳能充电板，即使在停电的情况下也能继续工作。底部有安全滑轮设计，只有专门的工作人员才能对此智慧堡垒进行移动部署。整个仪器容量大，每层储物柜的书可以单独存取，方便用户操作。在“智慧堡垒”表面有多条LED贴附，在夜间可以发光，中间巨大的15英寸屏幕可以展示图书的各种信息，方便各类人群操作。

3智慧堡垒的硬件设计

智慧堡垒的硬件设计主要包括：UHF（Ultra High Frequency）电子标签、先进的RFID读取器和收发天线[6]，图3为硬件流程图以及硬件概念图。

3.1 RFID射频模块

智慧堡垒的核心终端是RFID射频模块，其主要由MFRC632芯片、匹配电路以及天线构成。图书管理员通过PC机利用RFID社评模块对图书电子标签进行读写和改写操作，用于检测系统的统计。系统射频电路如图4所示。

3.2读取器

书柜的RFID读取器采用固定读取器，设置于图书存储部分旁，在使用者取书或者还书时将书的电子标签贴近读取器便可以完成操作，这里采用的是FU104四通道UHF RFID读写器，FU104四通道UHF RFID读写器是一款高性能的ISO 18000-6B多协议电子标签读写器[7]。

此读取器可以使短距離快速读取书籍信息的目的得到实现，在较多人使用书柜时可以做到迅速处理信息，提高书柜的实用性。

4智慧堡垒的软件设计

软件设计包括界面设计、智慧堡垒终端的程序设计、数据库设计三部分。

4.1智慧终端的界面及功能设计

1）LED显示屏显示当前书柜的基本信息所属的图书类型，使人们在寻找书籍时节约时间。

2）触屏部分是提供用户登录所用，并且在登录后选择借书与还书。

3）RFID扫码端口则是用于识别书籍的IDcord，形成书籍的出入记录。

4）书籍存储部分采用推拉钢化玻璃门，下方用电子锁锁定，如果有非法开启则触发底部报警系统。

5）报警系统位于书柜底部，在还书摆放错误和错误开启书柜时会触发特定的报警语音。

4.2智慧堡垒的数据库设计

本案数据库系统采用C#和SQL Sever2008开发。创建一个名为intelligent_fortress的数据库并在该库下创建Librarian表、Antennalocation表和Book表。通过数据库的索引方法并结合智慧堡垒的天线扫描，可以确定书本在柜中的位置。

智慧堡垒终端会在其系统启动后在intelligent_fortress库下创建4个新的临时表：State、Retained、lose、lend。检测系统会及时扫面图书的状态并更新这四张临时表。

当智慧堡垒终端启动后，首先会设置一个用于间隔扫描图书电子标签的定时器（在本套方案中设置的是每10秒扫描一次）。

智慧堡垒终端用于查询书柜中图书状态的数据库查询语句：

5结论

结合图书自助管理系统在国内外研究现状与未来的发展趋势，本文针对自助图书借阅系统功能复杂、操作困难和自助图书借阅未进行系统性设计等问题，通过查阅大量相关文献并根据现实需求，提出了图书“智慧堡垒”终端系统的设计与实现方案。该方案利用RFID技术、C/S架构技术和SQL Sever2008数据库信息存储系统实现读者自助借书和书籍信息、读者借阅图书信息有效管理，提高借阅者借还图书效率和图书馆信息管理效率。

参考文献：

[1] 熊赳赳.我国自助图书馆建设现状与发展策略[D].湘潭：湘潭大学，2017.

[2] 高敏.24小时自助图书馆服务探究[J].办公室业务，2020（23）：155-156.

[3] 李展昌.物联网环境下的图书馆RFID技术应用现状分析[J].科技与创新，2018（16）：146，149.

[4] 苏东出.图书馆移动客户端自助转借技术的研究和实现[J].内蒙古科技与经济，2020（18）：106-108，127.

[5] 王国建.RFID技术在高校图书馆中的应用与分析[J].江苏科技信息，2020，37（17）：18-20.

[6] 谢康，熊光耀，何艳秋，等.基于RFID技术的电子图书分类编目系统设计[J].现代电子技术，2021，44（5）：171-174.

[7] 芮凤阁.基于RFID的高校智能图书馆管理系统设计[J].中国科技信息，2019（15）：67-68，70.

收稿日期：2021-10-15

基金项目：2020年安徽省大学生创新创业教育训练计划项目《智慧堡垒》（项目编号S202011305038）

作者简介：梅峰峰（1999—），男，安徽芜湖人，在校学生，专业为网络工程;胡文生（1999—），男，安徽合肥人，在校学生，专业为物联网工程;方乐淑（1999—），女，安徽安庆人，在校学生，专业为网络工程;陈功（2000—），男，安徽合肥人，在校学生，专业为数学与应用数学;朱普宁（2000—），男，安徽蚌埠人，在校学生，专业为物联网工程;姜雪（1983—），女，安徽蚌埠人，助教，硕士，研究方向为物联网通信;陈琼子（1988—），女，安徽蚌埠人，助教，硕士，主要研究方向为社会保障理论。