智慧校園方案建設(shè)與研究
——智慧圖書館設(shè)計

劉曄 張博

渤海大學工學院

?

智慧校園方案建設(shè)與研究
——智慧圖書館設(shè)計

劉曄 張博

渤海大學工學院

隨著信息技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，智慧校園，智慧圖書館的實現(xiàn)已經(jīng)成為了可能。本文主要是圍繞著智慧校園建設(shè)進行展開，智慧校園中主要是以建設(shè)智慧圖書館為重點進行分析，分析了智慧圖書館的定義，功能模塊以及圖書精準定位的VIRE算法，目的是為智慧校園中實現(xiàn)智慧圖書館提供參考依據(jù)。

智慧校園 智慧圖書館 VIRE

1　引言

智慧校園是高校進行建設(shè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一種有效的實現(xiàn)途徑，智慧校園涉及的內(nèi)容主要是校園網(wǎng)的建設(shè)，如何為學生提供一個比較穩(wěn)定而且速率快的網(wǎng)絡(luò)，從而方便學生進行資料的查詢，這是校園網(wǎng)建設(shè)的重要意義。智慧校園的成功建設(shè)離不開網(wǎng)絡(luò)平臺的支持，智能的感知以及物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識，智慧校園的目標就是為學生提供一個良好的學習平臺，為校園文化進行轉(zhuǎn)型，向被無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)所包圍的校園環(huán)境進行發(fā)展，為學生的學習創(chuàng)造良好的條件。

本文主要是針對智慧校園的建設(shè)中的智慧圖書館為重點介紹對象。介紹了智慧圖書館的理論基礎(chǔ)基礎(chǔ)，現(xiàn)今關(guān)于智慧圖書館所應(yīng)用到的相關(guān)技術(shù)，而本文選擇的主要是基于物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)進行實現(xiàn)，論文給出了智慧圖書館的總體結(jié)構(gòu)圖，并且針對圖書定位進行了詳細的介紹。

2　智慧圖書館的定義

隨著社會的發(fā)展，人們對圖書館的要求越來越高，傳統(tǒng)的圖書館將逐漸被智慧圖書館所取代。智慧圖書館下建設(shè)方面要充分體現(xiàn)感知的全面性，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)容方面要囊括服務(wù)層，感知層，以及應(yīng)用和基礎(chǔ)支撐層等，其中應(yīng)用系統(tǒng)的范圍包括了智慧學習系統(tǒng)，圖書館管理員，資源管理系統(tǒng)等，圖書館的書籍數(shù)據(jù)不僅僅是包括了本館的資源還要包括外面的圖書館的資料，數(shù)據(jù)要進行達到海量。

智慧圖書館指的就是指借用互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)支持，將傳統(tǒng)意義的使用者和圖書館之間的這種交互的方式轉(zhuǎn)變成一種智慧化的形式，智慧圖書館相比于傳統(tǒng)的圖書館主要的優(yōu)體現(xiàn)在可以對圖書館里涉及到的資料，關(guān)鍵的數(shù)據(jù)實時感知，而且同時還可以及時進行感知數(shù)據(jù)的分析，然后在分析后的基礎(chǔ)上，不僅使得圖書館的相關(guān)工作人員工作效率大大地提高了，而且為讀者創(chuàng)造了一個便捷，資源豐富的圖書館管理氛圍。

3　傳統(tǒng)校園圖書館的現(xiàn)狀

在沒有引入智慧圖書館建設(shè)之前，很多的校園圖書館都存在一些問題，這些問題具體體現(xiàn)在讀者借書的過程如何可以快速高效地迅速找到對應(yīng)的書籍在哪個書架上，如何使得還書的時候可以盡量節(jié)省時間，以及圖書館資源如何進行盤點，這是目前傳統(tǒng)的校園圖書館所存在的最大的問題。因為有的時候當讀者通過圖書館中的提供的機器進行書籍的搜索，雖然可以找到書籍具體所在的書架，書籍的編號，書籍是否在館的消息，但是當讀者到具體的書架去找書的時候，會發(fā)現(xiàn)書籍不在該在的位置，而且當還書的時候，由于圖書館的操作的大都是圖書館的工作人員進行操作的，所以還書的速度快和慢需要考慮到工作人員的效率以及當時正在進行排隊的讀者數(shù)量。此外圖書盤點也是目前傳統(tǒng)圖書館系統(tǒng)中一個亟需解決的問題。由于圖書館的書籍資源發(fā)展十分迅速，所以有效地實現(xiàn)資源的盤點也是存在著一定的難度的。

4　智慧圖書館的特點

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，校園里基于RFID技術(shù)的智慧圖書館為解決以上提出的難題做出了很大的貢獻。貢獻內(nèi)容主要如下：

1）讀者在借書，還書以及搜索圖書的時候完全是自動化操作，不再需要圖書館的工作人員進行相應(yīng)操作，這樣大大提高了借書還書的效率，而且也減輕了圖書館工作人員的壓力，充分展現(xiàn)了智慧圖書館的個性化服務(wù)。

2）如何精確地找出圖書的具體位置，實現(xiàn)智能化的盤點，以及圖書書架正確放置，這些傳統(tǒng)圖書館實現(xiàn)不了的，都可以通過現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)。

5　RFID技術(shù)

RFID技術(shù)在識別多個電子標簽的時候是一次性的，而且識別的對象可以是高速進行運動的，實現(xiàn)方式采用的是空間耦合，而且還可以自動識別，操作是否便捷，這個過程中沒用到機械設(shè)備，是通過無線方式來識別目標的。RFID技術(shù)不僅在目標定位中應(yīng)用廣泛，在物流運輸領(lǐng)域，由于RFID技術(shù)投入的成本低，所以應(yīng)用也很廣。

RFID技術(shù)的主要實現(xiàn)過程如下：首先閱讀器通過天線這種介質(zhì)發(fā)出具有確定值的頻段信號，然后安置在天線的傳送范圍以內(nèi)的電子標簽就會將信號接收并經(jīng)過解調(diào)，解碼和解密的這幾個過程，緊接著閱讀器就會向電子標簽發(fā)出相應(yīng)的指令，電子標簽就會根據(jù)具體的指令進行操作最后將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送給閱讀器，閱讀器進行接收并在經(jīng)過一個判斷的過程后將正確的數(shù)據(jù)傳送到閱讀器上。RFID技術(shù)的特點是應(yīng)用性強，適用性也強，RFID不會因為外部的環(huán)境變化而變化，所以應(yīng)用的領(lǐng)域極其廣泛。RFID閱讀器的頻帶特性如表1所示。

表1　閱讀器的頻帶特性

6　功能需求

校園中的智慧圖書館系統(tǒng)中主要包括的模塊有圖書精準定位，智能化盤點以及還借自助服務(wù)，此外還可以進行為讀者提供個性化的功能等。這幾個模塊所用到的技術(shù)主要是是RFID，系統(tǒng)的分層設(shè)計是用了ASP.net。讀者所進行的操作記錄都會存儲到后臺的數(shù)據(jù)中，本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

7　圖書精準定位

在圖書精準定位模塊中就用到了RFID技術(shù)，之所以選用RFID技術(shù)是因為RFID定位的信息可以精確到厘米，精確度很高，而且定位的時間也很短，在成本投入方面也很低，另外還可以支持遠距離的傳輸。其中關(guān)于RFID的定位算法一般有三種，分別是鄰近定位，基于場景的分析以及三角測量。如果是要對特定范圍進行定位的話，那么可以選擇場景分析法。本文采用的算法是場景分析中的VIRE算法。

7.1VIRE 定位算法

VIRE算法的思想是根據(jù)已經(jīng)確定的區(qū)域進行劃分為等份的網(wǎng)格，然后依次在各個網(wǎng)格中放入?yún)⒖嫉臉撕?，這些網(wǎng)格進一步被劃分為虛擬的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)目是n*n個，其中虛擬的參考標簽也會相應(yīng)的放在每個虛擬的網(wǎng)絡(luò)中，而且數(shù)目是4個。結(jié)合坐標值與真實的參考標簽的RSSI值能夠得出虛擬網(wǎng)絡(luò)下的RSSI值，運用的是線性插值的方法，可以得出虛擬標簽的信號強度。公式如（1）所示。

圖2　圖書精準定位

7.2圖書精準定位模塊的實現(xiàn)

在智能盤點模塊涉及到了RFID標簽，閱讀器等。其中相關(guān)的參數(shù)定義為信息的獲取是不需要接觸的而且需要借用電子標簽實現(xiàn)；對信息讀取的速率很快，大概是平均1s就可以識別150本，而且錯誤率是2%，幾乎可以忽略；識別的距離半徑是250mm。圖書精準定位模塊的實現(xiàn)是在智能盤點時候?qū)?shù)據(jù)庫的信息都更新結(jié)束后把相應(yīng)的數(shù)提出來。在圖書的位置信息獲取到了后，就會很容易地找到讀者所需要的書籍。圖書精準定位圖如圖2所示。

從圖2中能夠觀察到，讀者所找的圖書的具體位置，以及圖書的編號，還可以知道目標書籍的數(shù)目，以及借書人的名字。

8　結(jié)語

在建設(shè)智慧校園方面智慧圖書館的建設(shè)對社會文化的發(fā)展有很大的推動作用，因為圖書館中收藏著人類的精神糧食，在智慧圖書館的環(huán)境下，學生可以進行快速高效找到目標書籍?，F(xiàn)今，很多的高校紛紛進行了智慧圖書館的試用，隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進，在以后智慧圖書館將會應(yīng)用到更多的領(lǐng)域。智慧圖書館作為智慧校園建設(shè)中的一個重要的分支，與智慧校園的關(guān)系是相輔相成的，相互促進相互輔助的。由于智慧圖書館的建設(shè)投入的成本比較高，所以就如何將智慧圖書館的應(yīng)用投入到大部分的校園中智慧圖書館的建設(shè)仍然會面臨著一些難題，如何解決問題需要多了解相關(guān)的技術(shù)，勇于接受挑戰(zhàn)。

［1］ 董曉霞，龔向陽等.智慧圖書館的定義、設(shè)計以及實現(xiàn)［J］現(xiàn)代圖書情報技術(shù)，2011（2）

［2］ 張靜， 姜永常.知識構(gòu)建： 數(shù)字圖書館知識服務(wù)能力的根本保障［J］.情報理論與實踐，2010，33（9）

［3］ 韓雪.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計研究［J］.電子設(shè)計工程，2011，19（24）：41