基于壓力傳感的圖書館座位管理系統(tǒng)

摘 要：設(shè)計(jì)了一種座位管理系統(tǒng)，以座位下壓力數(shù)值為使用狀態(tài)及區(qū)分人的依據(jù)。座位將壓力數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送給服務(wù)器，通過屏幕將座位使用情況顯示給入館學(xué)生，學(xué)生可以點(diǎn)擊屏幕選座，節(jié)省尋座時(shí)間。通過離座計(jì)時(shí)防止占座，通過對(duì)比使用者重量防止他人搶座或幫忙占座。系統(tǒng)可使座位得到公平合理的利用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。

關(guān)鍵詞：壓力傳感 尋座 占座 數(shù)字化管理

中圖分類號(hào)：TP399文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0214-01

圖書館是高校學(xué)生查閱資料和自習(xí)的重要場(chǎng)所，但存在兩個(gè)明顯問題：尋座費(fèi)時(shí)，占座[1]。信息時(shí)代里，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用幾乎無處不在，在圖書館管理中也正發(fā)揮日益重要的作用，也可成為解決上述問題的途徑[2]。有人設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)和紅外接近開關(guān)的圖書館座位管理系統(tǒng)，在一定程度上解決了用物品占座的問題[3]。但尋座費(fèi)時(shí)和他人幫忙占座問題依然存在。

基于壓力傳感的圖書館座位管理系統(tǒng)，可簡(jiǎn)單有效地解決上述問題。在凳子底部安裝壓力傳感器，檢測(cè)壓力判斷座位是否有人。對(duì)離開的學(xué)生計(jì)時(shí)防止長(zhǎng)時(shí)間占座，記錄學(xué)生重量，區(qū)分不同學(xué)生，彌補(bǔ)他人搶座或幫忙占座的漏洞。座位使用情況可通過觸摸屏在圖書館入口顯示，學(xué)生可點(diǎn)擊屏幕選座，進(jìn)而有目的尋座，節(jié)省時(shí)間。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為六部分：服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理單元、觸摸顯示屏、壓力傳感器、座位指示燈、離開按鈕。系統(tǒng)的工作流程如下：

每個(gè)座位使用狀態(tài)有“空閑”和“占用中”兩種狀態(tài)。服務(wù)器實(shí)時(shí)將使用信息傳給顯示屏，學(xué)生可查看座位情況，若無空座則離開，否則點(diǎn)擊相應(yīng)座位，屏幕將該信息反饋給服務(wù)器，服務(wù)器修改該座位的使用狀態(tài)為“占用中”，并將該信息發(fā)送給座位的數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元向指示燈發(fā)送指令，指示燈狀態(tài)變?yōu)椤罢加弥小薄Ｊ褂谜唠x座時(shí)，指示燈通過閃爍提醒使用者是否離開，若離開則按“離開”按鈕，否則視為短暫離開，服務(wù)器開始計(jì)時(shí)。若使用者點(diǎn)擊“離開”按鈕或45 min內(nèi)未返回，該座位狀態(tài)置為“空閑”。

2 系統(tǒng)各功能模塊實(shí)現(xiàn)

圖書館要對(duì)大量座位進(jìn)行管理，所以必須給每個(gè)座位分配一個(gè)編號(hào)。座位與服務(wù)器可采用無線通信單元如nRF24L01或數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。采用無線通信可在各樓層合適地點(diǎn)放置數(shù)據(jù)收發(fā)機(jī)，通過頻分多址或碼分多址分配地址。若采用有線通信可以給不同座位分配不同端口，即地址。座位與服務(wù)器的通信頻率可采取兩種方式：定時(shí)同步數(shù)據(jù)，如以1秒為周期同步數(shù)據(jù)；當(dāng)有新數(shù)據(jù)需要傳送時(shí)通信。數(shù)據(jù)處理單元、壓力傳感器、指示燈、按鈕都在座位旁，相互之間可以采用導(dǎo)線直接傳輸數(shù)據(jù)。

由于不同座位的差異只體現(xiàn)在地址上，在系統(tǒng)中的行為是完全相同的，所以下面只針對(duì)某一個(gè)座位對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行敘述。

2.1 服務(wù)器

服務(wù)器是整個(gè)座位管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，主要功能包括：數(shù)據(jù)收發(fā)處理、信息存儲(chǔ)、離座計(jì)時(shí)。

服務(wù)器接收的數(shù)據(jù)包括從凳子數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送的壓力信息、“離開”指令，及觸摸顯示屏發(fā)送的選座信息。當(dāng)壓力大于某一門限（如30 kg）時(shí)認(rèn)為有人使用，防止書本等輕物體占座。當(dāng)壓力小于門限，認(rèn)為暫時(shí)離開，啟動(dòng)離座計(jì)時(shí)，當(dāng)離座時(shí)間大于離座時(shí)間門限45 min時(shí)，釋放該座位資源。在離座計(jì)時(shí)期間，若有與原來學(xué)生重量相差較大的學(xué)生坐下，認(rèn)為是他人搶座或他人幫忙占座，繼續(xù)進(jìn)行離座計(jì)時(shí)。當(dāng)服務(wù)器接收到觸摸顯示屏發(fā)送的選座信息時(shí)，修改數(shù)據(jù)庫信息，離座計(jì)時(shí)開始，并將該選座信息發(fā)送給相應(yīng)座位，使指示燈做相應(yīng)改變。

服務(wù)器需要存儲(chǔ)的信息包括每個(gè)座位的使用情況、使用者的重量、離座時(shí)間。使用者的重量取開始一段時(shí)間間隔內(nèi)（如1 min）的平均重量，防止他人輕松模仿原使用者體重。座位使用結(jié)束后數(shù)據(jù)清零。

服務(wù)器的離座計(jì)時(shí)由兩個(gè)事件觸發(fā)：收到選座信息，學(xué)生離開座位且未點(diǎn)擊“離開”按鈕。在下述情況計(jì)時(shí)停止并清零：當(dāng)本學(xué)生或重量相近學(xué)生坐下；使用者點(diǎn)擊“離開”按鈕；計(jì)時(shí)超過45 min。

2.2 數(shù)據(jù)處理單元

數(shù)據(jù)處理單元是每個(gè)座位的核心單元，主要有通信和空座判定功能。數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)座位與服務(wù)器的通信，將壓力傳感器的壓力數(shù)據(jù)和按鈕的“離開”指令傳送給服務(wù)器，將服務(wù)器傳輸?shù)淖粻顟B(tài)信息發(fā)送給指示燈?？兆卸üδ茉谑褂谜唠x座時(shí)觸發(fā)，當(dāng)壓力傳感器傳送的壓力數(shù)值為凳子重力時(shí)，判定為空座，并發(fā)送持續(xù)3秒的閃爍指令給指示燈，使指示燈閃爍提醒使用者是否離開座位。

2.3 觸摸顯示屏

觸摸顯示屏有兩個(gè)功能：信息顯示、選座。顯示屏通過地圖方式或者列表方式顯示座位資源使用情況，用不同顏色標(biāo)識(shí)“空閑”和“占用中”狀態(tài)。學(xué)生通過點(diǎn)擊顯示屏查看相應(yīng)座位信息，并點(diǎn)擊選擇相應(yīng)空位。

為使用方便，圖書館可以考慮在圖書館內(nèi)多放置顯示屏供學(xué)生們使用。

2.4 壓力傳感器

在本系統(tǒng)中，壓力是判別座位實(shí)際使用狀態(tài)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，所以壓力傳感器至關(guān)重要。壓力傳感器可置于凳子底部，也可以置于凳子表面與人體接觸部分，本文假設(shè)置于凳子底部，測(cè)量凳子及人施加給傳感器的總壓力。傳感器每隔一個(gè)時(shí)間間隔將壓力數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元。使用者離開座位瞬間須讓指示燈閃爍以提醒使用者，所以傳感器測(cè)量壓力數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔必須很短，可以設(shè)為10 ms。由于一天內(nèi)人體重會(huì)有變化，所以對(duì)壓力傳感器的測(cè)量精度要求不高，精確到1千克左右即可。

2.5 座位指示燈

座位指示燈有三種工作狀態(tài)：“占用中”、“空閑”、閃爍。可以用亮、滅、閃爍表示，也可以采用紅、藍(lán)、閃爍等其他方式表示。其中采用亮、滅、閃爍效果較好，亮的狀態(tài)表示無人使用，方便學(xué)生們尋找，滅的狀態(tài)表示使用中，可以減少對(duì)使用者的影響，也更加節(jié)能，閃爍方式是在使用者離座時(shí)的提醒信號(hào)。

2.6 離開按鈕

該按鈕是為了在使用者準(zhǔn)備完全離開時(shí)及時(shí)釋放座位資源。使用者按下按鈕以后及時(shí)將該指令傳送給數(shù)據(jù)處理單元，再傳給服務(wù)器，最終使指示燈發(fā)生改變，完成座位釋放。為防止他人點(diǎn)擊該按鈕釋放座位資源，在使用者離座短時(shí)間（如3 min）內(nèi)點(diǎn)擊有效。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能多樣，可以很好地解決占座及尋座問題。模塊化設(shè)計(jì)使該系統(tǒng)可以根據(jù)用途進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，可擴(kuò)展性強(qiáng)。此外，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，座位終端設(shè)備價(jià)格低廉，數(shù)目可以任意添加，可以大規(guī)模使用，合理高效地分配不同規(guī)模圖書館的座位資源。

參考文獻(xiàn)

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[3]劉大杰.基于單片機(jī)和紅外接近開關(guān)的圖書館座位管理系統(tǒng)[J].電子工程師，2006，32（5）.