物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高職院校圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

江艷梅，潘　彧

(河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊　050061)

?

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高職院校圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

江艷梅，潘彧

(河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊050061)

介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念，深入分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與高職院校圖書館數(shù)字化建設(shè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)圖書館流通部門對(duì)圖書智能化管理的功能。

物聯(lián)網(wǎng)；RFID；圖書管理系統(tǒng)；智能化圖書館

0　引言

在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)高速發(fā)展的帶動(dòng)之下，各高職高專院校信息化水平的建設(shè)也在不斷提高，其中高職院校圖書館根據(jù)自身發(fā)展的特點(diǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到圖書管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)“以感知為先、傳輸為基、計(jì)算為要、管理為本”的智能化感知圖書管理的思路和模式。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，高職院校逐步實(shí)現(xiàn)圖書的智能化管理，一方面可以最大程度的滿足讀者對(duì)信息獲取的需求，另一方面可以更有效得拓展圖書館的特色化服務(wù)。

1　相關(guān)概念

1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念

簡(jiǎn)單講，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一種，是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。國際上通用的定義：通過射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。

1.2圖書智能管理的概念

圖書智能管理的概念一般是指基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算模式、云存儲(chǔ)和與其相配套的智能化設(shè)備，將數(shù)字圖書館、圖書館的建筑設(shè)施和硬軟件設(shè)備與數(shù)字信息資源進(jìn)行合理整合，根據(jù)讀者類型的不同提供不同的個(gè)性化服務(wù)，滿足用戶對(duì)各種信息資源的需求，實(shí)現(xiàn)用戶和圖書館資源之間的無障礙通信和共享服務(wù)。

2　高職院校建設(shè)圖書智能化管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的圖書智能化管理系統(tǒng)的建設(shè)需要相關(guān)領(lǐng)域協(xié)同合作，其中主要關(guān)鍵技術(shù)如下。

2.1信息采集傳感器技術(shù)

信息采集傳感器技術(shù)，是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖書資料信息智能化管理的重要技術(shù)指標(biāo)，主要完成圖書信息采集、實(shí)時(shí)信息感知、大數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)回傳，以及系統(tǒng)決策支持等功能，其硬件平臺(tái)可由物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的傳感子網(wǎng)、核心承載子網(wǎng)和信息服務(wù)子系統(tǒng)等部分組成[2]。

其中，傳感子網(wǎng)由感知節(jié)點(diǎn)(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、控制)和節(jié)點(diǎn)末稍網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)、接入網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn))組成；系統(tǒng)核心承載子網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)，主要依賴學(xué)院內(nèi)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電信運(yùn)營商鋪設(shè)的高速光纖線路、電信運(yùn)營商建設(shè)的無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合；系統(tǒng)信息服務(wù)系統(tǒng)硬件設(shè)施主要負(fù)責(zé)信息的處理和決策支持[3]。

信息感知節(jié)點(diǎn)主要由各種類型的實(shí)時(shí)信息采集和控制模塊組成，完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制等功能。通過電子標(biāo)簽輸入獲取到的目標(biāo)數(shù)據(jù)信息是本系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息的主要渠道[4]。

2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)

本系統(tǒng)基于構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Wireless Sensor Network，簡(jiǎn)稱WSN)，將空間上分散的模塊化的傳感器單元通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖書信息實(shí)時(shí)有效的傳輸，并進(jìn)行傳輸匯總、物理環(huán)境狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和相關(guān)數(shù)據(jù)的決策分析和處理[5]。

2.3WLAN無線網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

在學(xué)院WLAN無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上搭建WLAN無線網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖書館局域網(wǎng)的建設(shè)。它是利用射頻(Radio Frequency；RF)技術(shù)，取代雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)鏈路，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。

2.4Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)搭建無線組網(wǎng)系統(tǒng)的主要技術(shù)。Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議，該協(xié)議的引入使現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。

3　構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高職院校圖書智能化管理系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)總體架構(gòu)

架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)主要由硬件、軟件和計(jì)算機(jī)集成設(shè)備組成。其中：主要技術(shù)集中在感知層和通信網(wǎng)絡(luò)層。

圖1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體架構(gòu)圖

感知層，主要使用了FRID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)館藏圖書資料的實(shí)時(shí)定位；感知層軟件通過網(wǎng)絡(luò)連接與圖書館借還書系統(tǒng)相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

通信網(wǎng)絡(luò)層，考慮到整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)投入成本，主要利用已有通信基礎(chǔ)設(shè)施，如學(xué)院系統(tǒng)內(nèi)部光纖和無線通信資源。

該系統(tǒng)整體采用分層架構(gòu)和組件化模塊設(shè)計(jì)，構(gòu)建由數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)組件層、應(yīng)用層組成的統(tǒng)一信息平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中組織管理、存儲(chǔ)、融合分析處理以及設(shè)備和系統(tǒng)的綜合運(yùn)維管理。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

以作者所在單位作為項(xiàng)目研究對(duì)象，通過對(duì)學(xué)院圖書館目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用需求狀況進(jìn)行調(diào)研，結(jié)合圖書館的實(shí)際存在的問題，在現(xiàn)有的圖書信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)需求分析。

3.2.1系統(tǒng)功能模塊需求分析

依據(jù)圖書館的業(yè)務(wù)流程，圖書信息管理系統(tǒng)以分層化和模塊化相結(jié)合的管理模式，各關(guān)鍵子系統(tǒng)模塊分為：圖書基本信息管理模塊、圖書借還管理模塊、讀者基本資料管理模塊、圖書資料查詢管理模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)字智能標(biāo)簽轉(zhuǎn)換模塊、館藏圖書資料盤點(diǎn)模塊、智能監(jiān)測(cè)控制模塊等。

3.2.2系統(tǒng)用戶需求分析

本系統(tǒng)根據(jù)用戶的權(quán)限不同分為Administrator系統(tǒng)管理員、Wlan超級(jí)用戶、系統(tǒng)日常管理員和普通用戶。不同的用戶角色對(duì)應(yīng)不同的用戶組和權(quán)限設(shè)置。Administrator系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限設(shè)置，負(fù)責(zé)修改系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)模塊配置；Wlan超級(jí)用戶，負(fù)責(zé)變更其它用戶角色模塊的指定權(quán)限的設(shè)置；系統(tǒng)日常管理員，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的日常維護(hù)和簡(jiǎn)單操作；普通用戶，只能通過系統(tǒng)自助平臺(tái)修改密碼和圖書借閱和查詢。

3.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)描述

通過對(duì)圖書管理系統(tǒng)需求及其數(shù)據(jù)流圖的分析，可以得出該系統(tǒng)涉及讀者、書籍、借閱和還書信息表等數(shù)據(jù)實(shí)體，如圖2所示。

圖2　借還書流程需求圖

3.3.1系統(tǒng)靜態(tài)實(shí)體數(shù)據(jù)描述

圖書信息：圖書 ID號(hào)(Book_id)，圖書名稱(Book_name)、作者名稱(Book_author)、出版社名稱(Book_publisher)、索書號(hào)碼(Book_number)、ISBN/ISSN 、價(jià)格(Book_money)、出版時(shí)間(Book_time)。

管理員信息：登陸賬號(hào)(Admin_id)，登陸密碼(Admin_password)，管理員權(quán)限(Admin_root)，姓名(Admin_name)。

讀者信息：借閱證編號(hào)(Reader_id)讀者類型(Reader_class)，姓名(Reader_name)，性別(Reader_sex)，所屬部門或?qū)I(yè)班級(jí)(Reader_department)，聯(lián)系方式(Reader_telephone)。

3.3.2系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)體數(shù)據(jù)描述

輸入數(shù)據(jù)：關(guān)鍵字查詢，類型查詢，讀者(Item)記錄的修改，圖書(Item)，創(chuàng)建讀者項(xiàng)，創(chuàng)建圖書項(xiàng)，圖書借還信息輸入。

輸出數(shù)據(jù)：圖書借閱信息，讀者還書信息，讀者注銷信息，查詢關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫子集，統(tǒng)計(jì)信息，系統(tǒng)操作日志信息，系統(tǒng)在線用戶信息。

3.4硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

主要包括接入該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、RFID相關(guān)設(shè)備、自動(dòng)盤點(diǎn)設(shè)備和自助借還機(jī)設(shè)備。各硬件設(shè)備通過布設(shè)在圖書館墻壁上的AP進(jìn)行設(shè)備接入和設(shè)備之間的數(shù)據(jù)連接，無線AP通過有線網(wǎng)絡(luò)接入核心交換設(shè)備。邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)硬件邏輯圖

3.5系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫構(gòu)造分析

系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫軟件SQL Server 2008。

3.5.1系統(tǒng)概念結(jié)構(gòu)分析

(1)圖書實(shí)體數(shù)據(jù)E-R圖，如圖4所示。

圖4　圖書實(shí)體E-R圖

(2)讀者實(shí)體數(shù)據(jù)E-R圖，如圖5所示。

圖5　讀者實(shí)體的E-R圖

3.5.2邏輯結(jié)構(gòu)分析

(1)圖書信息表：描述圖書項(xiàng)這條記錄中包含的各種字段信息的表，由圖書磁條的條碼號(hào)、ISBN號(hào)、圖書名稱、作者和圖書單價(jià)等信息組成。其中條碼號(hào)為主鍵(表1)。

表1　圖書信息表

(2)讀者信息表：描述讀者項(xiàng)這條記錄中包含的各種字段信息的表，由讀者借閱證號(hào)碼、姓名、年齡、性別、聯(lián)系電話、郵箱、可借圖書數(shù)量、已借圖書數(shù)量、超期罰款。其中讀者編號(hào)是主鍵(表2)

表2　讀者信息表

3.6圖書館數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)

圖書館物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心要素是大數(shù)據(jù)處理，通過對(duì)前端采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將系統(tǒng)收集到的非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，提取有價(jià)值的核心數(shù)據(jù)信息進(jìn)行應(yīng)用，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，為滿足各類讀者的需求提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[6]。

物聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在表現(xiàn)方式上的不同，決定了對(duì)存儲(chǔ)本身的物理軟硬件的設(shè)計(jì)的不同。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)的特有的需求，專門設(shè)計(jì)了針對(duì)圖書館物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的專業(yè)存儲(chǔ)陣列。

物聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)需要選擇專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)專用存儲(chǔ)，保障存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全可靠。圖書館數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)組成如圖6。

圖6　圖書館數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)組成

4　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

圖書管理系統(tǒng)軟件采用B/S結(jié)構(gòu)。Web檢索系統(tǒng)將系統(tǒng)的館藏書目數(shù)據(jù)庫和讀者外借數(shù)據(jù)庫以web方式發(fā)布，實(shí)現(xiàn)圖書網(wǎng)上查詢、借閱和讀者自助借還情況查詢等操作，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

4.1登錄模塊的設(shè)置

首先輸入賬號(hào)和密碼，選擇類型進(jìn)行登錄，輸入正確即可進(jìn)入圖書管理系統(tǒng)的主頁面進(jìn)行下一步的操作。系統(tǒng)根據(jù)不同的角色分配不同的權(quán)限進(jìn)行查找數(shù)據(jù)庫，管理員進(jìn)入管理員角色所屬的主頁面進(jìn)行操作；用戶進(jìn)入用戶主頁面進(jìn)行操作。如圖7所示。

圖7　登錄界面

4.2讀者模塊的設(shè)置

讀者進(jìn)入讀者主頁面進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)圖書查詢、圖書預(yù)約、預(yù)約取消、圖書續(xù)借、個(gè)人信息維護(hù)等操作。(如圖8所示)

圖8　讀者模塊界面

4.3管理員模塊設(shè)置

管理員登錄后進(jìn)入到讀者頁面，根據(jù)不同類型的管理員權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)入管理員頁面后可以進(jìn)行讀者管理、圖書管理、借還管理、超期通知、盤點(diǎn)、更改口令等操作。

4.4查詢模塊

在該模塊中，讀者可以查詢個(gè)人信息和圖書借閱信息，單擊圖書借閱信息或者最大化按鈕進(jìn)去，就可以看到您的借閱信息。右擊圖書信息，可以查看文獻(xiàn)詳細(xì)信息和圖書續(xù)借。該模塊設(shè)置了多種查詢條件，可以通過勾選自己所需的查詢條件進(jìn)行查詢。還列有文獻(xiàn)信息查詢、圖書借閱歷史、違章信息查詢。如圖9所示。

圖9　查詢界面

5　結(jié)束語

本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與圖書信息管理系統(tǒng)相結(jié)合，一方面有效的解決了圖書館流通部在日常圖書管理過程中出現(xiàn)的各種難題，另一方面為高職院校圖書館開展方便、快捷的個(gè)性化服務(wù)提供了技術(shù)支撐。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的圖書館智能化管理模式和特色服務(wù)的理念為圖書館今后的發(fā)展指明了方向。

[1]楊永志.試論物聯(lián)網(wǎng)及其在我國的科學(xué)發(fā)展[J].中國交通經(jīng)濟(jì),2010,(2):20-22.

[2]金志敏.“第三代”圖書館—RFID智能圖書館[J].圖書館學(xué)刊,2012，(3):115．

[3]王春紅.物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)在數(shù)字校園管理中的應(yīng)用[J].電子科技，2012，25(12)：30-33.

[4]周浪,林哲，等.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧教室方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].無線通信技術(shù),2014，(4):78-80.

[5]王正，陳松.高校智慧校園構(gòu)建及應(yīng)用探索[J].常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，12(05)：7-8.

[6]陳磊,徐佳麗.基于物聯(lián)網(wǎng)的高職智慧教室建設(shè)研究[J].院校建設(shè),2014，(35):10-15.

Research on application of the internet of things in higher vocational college books management system

JIANG Yan-mei,PAN Yu

(HebeiJiaotongVocationalTechnologyCollege,ShijiazhuangHebei050061,China)

After a brief introduction of the concept and fundamental structure of the internet of things,this paper applied the internet of things technology into intelligent construction of the library in higher vocational colleges,realization of the function of library circulation department to the intelligent management of books.

Internet of things; RFID; Books management system; Intelligent library

2016-03-27

河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院資助項(xiàng)目(ZR-201507)

江艷梅(1981-)，女，碩士，講師，主要研究方向:計(jì)算機(jī)信息管理.

1001-9383(2016)02-0017-09

TN915

A