嵌入式平臺(tái)在智能圖書館借還驗(yàn)收中應(yīng)用研究

段紅智

摘? 要： 目前傳統(tǒng)的智能圖書館圖書借還驗(yàn)收事務(wù)存在并發(fā)運(yùn)算效率低的問題，研究嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中的應(yīng)用。分析圖書信息，建立多維數(shù)據(jù)庫(kù)，在嵌入式平臺(tái)中利用查詢語(yǔ)句對(duì)圖書進(jìn)行檢索，完成檢索后，通過RFID模塊控制圖書借還驗(yàn)收數(shù)據(jù)流，對(duì)圖書借還驗(yàn)收信息進(jìn)行讀取和寫入，實(shí)現(xiàn)嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的智能圖書館圖書借還驗(yàn)事務(wù)效率相比，應(yīng)用了嵌入式平臺(tái)的智能圖書管圖書借還驗(yàn)收事務(wù)并發(fā)運(yùn)算效率得到了提高。

關(guān)鍵詞： 智能圖書館; 借還驗(yàn)收; 嵌入式平臺(tái); RFID; 信息檢索; 功能測(cè)試

中圖分類號(hào)： TN911?34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）06?0039?04

Application of embedded platform in borrowing and returning acceptance

of intelligent library

DUAN Hongzhi

（Baoding University， Baoding 071000， China）

Abstract： The application of embedded platform in the intelligent library for book borrowing and returning acceptance is studied to improve the efficiency of concurrent operation of book borrowing and accepting transaction in the traditional intelligent library. The book information is analyzed and the multi?dimensional database is established. The books are retrieved with query statements in the embedded platform， after which the data flow of the book borrowing and returning acceptance are controlled by means of the RFID module， and the information of book borrowing and returning acceptance are read and written， to realize the application of the embedded platform in the borrowing and returning acceptance of intelligent library book. The experimental results show that， in comparison with the efficiency of book borrowing and returning acceptance transaction in the traditional intelligent library， the efficiency of concurrent operation of book borrowing and returning acceptance transaction in intelligent library with embedded platform is improved.

Keywords： intelligent library; borrowing and returning acceptance; embedded platform; RFID; information retrieval; functional test

0? 引? 言

隨著社會(huì)網(wǎng)絡(luò)化、智能化的發(fā)展，圖書館也逐漸向數(shù)字化服務(wù)發(fā)展。很多人擔(dān)心在數(shù)字化浪潮中，人們習(xí)慣閱讀電子書，不再閱讀紙質(zhì)書，但是研究表明，圖書館的紙質(zhì)書籍依然受到人們的歡迎[1]。借助先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)智能圖書館的圖書借還驗(yàn)收進(jìn)行管理，充分發(fā)揮圖書館的作用，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

智能圖書館圖書的借還驗(yàn)收一般采用人工干預(yù)，利用網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)進(jìn)行借還驗(yàn)收等操作，給圖書館帶來(lái)了很大壓力，并且服務(wù)效率過低[2]。本文使用目前比較熱門的嵌入式技術(shù)，利用嵌入式技術(shù)將軟件與硬件相結(jié)合搭建嵌入式平臺(tái)，將其應(yīng)用在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中，解決傳統(tǒng)的智能圖書館圖書借還驗(yàn)收效率低的問題，并且能夠更加直接、更加有目的的進(jìn)行全面的互動(dòng)，為讀者的圖書借還服務(wù)給予質(zhì)量更優(yōu)的服務(wù)。

1? 嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收的應(yīng)用

嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中的應(yīng)用，在嵌入式軟件平臺(tái)上主要模塊有：查詢書籍信息、借閱圖書及歸還圖書和驗(yàn)收[3]。這些功能的實(shí)現(xiàn)主要由嵌入式平臺(tái)中的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)提供，將嵌入式平臺(tái)應(yīng)用在圖書借還驗(yàn)收中，其事務(wù)處理效率更高，穩(wěn)定性更強(qiáng)。

1.1? 檢索圖書信息

在進(jìn)行圖書借出歸還驗(yàn)收之前，需對(duì)圖書進(jìn)行檢索，按照不同的組合條件對(duì)圖書借閱情況進(jìn)行查詢，了解圖書借還的具體信息[4]。所檢索的信息的實(shí)體聯(lián)系圖如圖1所示。

通過嵌入式平臺(tái)創(chuàng)建圖書數(shù)據(jù)庫(kù)，將其定義為源數(shù)據(jù)庫(kù)，建立多維數(shù)據(jù)集，盡可能提高事務(wù)處理效率。根據(jù)圖1中的信息，整理成圖書管理表、圖書信息表、讀者信息表以及分類信息表等，并存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便檢索與更改[5]。

嵌入式平臺(tái)通過Pull方法實(shí)現(xiàn)了圖書的查詢與更新。該方法是當(dāng)進(jìn)行檢索圖書操作時(shí)，將查詢語(yǔ)句作為第二參數(shù)，執(zhí)行后查詢語(yǔ)句后將其檢索出的圖書的信息從服務(wù)器端下載到終端，同時(shí)對(duì)終端進(jìn)行了設(shè)置，定時(shí)更新終端上的數(shù)據(jù)，保證檢索圖書信息的時(shí)效性，盡可能避免長(zhǎng)時(shí)間未操作狀態(tài)下看到的數(shù)據(jù)是無(wú)效的過時(shí)信息。

在檢索圖書中，檢索質(zhì)量影響圖書借閱效果，所以對(duì)檢索圖書信息a與源數(shù)據(jù)庫(kù)中圖書信息b的相似度進(jìn)行計(jì)算，利用Jaccard系數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

式中：[Pa，b]表示某圖書信息同時(shí)在檢索圖書信息a和數(shù)據(jù)庫(kù)圖書信息b中;[Pa，b]表示某圖書信息只屬于a;[Pa，b]表示某圖書信息只屬于b。利用式（1）計(jì)算檢索圖書信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中圖書信息的屬性相似度，當(dāng)兩者之間的存在很多屬性相同，說明檢索的圖書信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中圖書信息相似度高[6]。

利用多維屬性的計(jì)算特點(diǎn)，假設(shè)a和b各存在x個(gè)屬性，分別為[ka=k0，a，k1，a，…，kx，a]和[kb=k0，b，k1，b，…，kx，b]，那么兩者的相似度可表示為：

式中：[α]表示相似度的調(diào)節(jié)因子;[Dista，b]表示相似變量，其求解公式為：

式中，k表示一種常數(shù)。

根據(jù)以上公式，計(jì)算檢索圖書信息和數(shù)據(jù)庫(kù)中圖書信息相似度，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)圖書信息檢索。

1.2? 更新圖書借出信息

嵌入式平臺(tái)由硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)組成，實(shí)現(xiàn)圖書借出前，需要對(duì)使用者信息進(jìn)行讀取，需要利用嵌入式系統(tǒng)中的硬件。該硬件以AT91SAM9721芯片為核心，管理圖書相關(guān)信息;使用SDRAM和K9F4587U0B型號(hào)的FLASH存儲(chǔ)器對(duì)圖書借還等相關(guān)信息進(jìn)行保存。其中的RFID讀寫模塊則選擇R1000讀寫芯片，該芯片內(nèi)置的能源放大器可以對(duì)含有讀者信息和圖書信息的標(biāo)簽進(jìn)行編碼和閱讀，對(duì)圖書借還管理數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制[7]。圖書借出數(shù)據(jù)流圖如圖2所示。

同時(shí)為了更好的將嵌入式平臺(tái)應(yīng)用在圖書借還驗(yàn)收中，設(shè)置多個(gè)滿足不同需求的接口，其中USB接口與外部設(shè)備相連實(shí)現(xiàn)圖書信息數(shù)據(jù)傳輸;使用JTAG調(diào)試接口與核心芯片相連，保證嵌入式平臺(tái)正常運(yùn)作;使用DEBUG接口將數(shù)據(jù)保存至本地或云端。

當(dāng)使用者進(jìn)行圖書借閱操作時(shí)，首先對(duì)使用者的信息進(jìn)行掃描，之后利用嵌入式系統(tǒng)中的RFID讀寫模塊，對(duì)其信息進(jìn)行讀取并儲(chǔ)存至存儲(chǔ)器中，之后將讀取的信息返回至界面，使用者進(jìn)行下一步操作。使用者查詢圖書過程，嵌入式平臺(tái)一直在正常運(yùn)作，并按照設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行更新，防止信息失效[8]。當(dāng)使用者確定借閱圖書時(shí)，前端數(shù)據(jù)會(huì)將圖書名稱，歸還時(shí)間等相關(guān)信息返回至嵌入式平臺(tái)的處理中心，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行更新，以便之后的查閱。數(shù)據(jù)庫(kù)更新完成后，對(duì)借閱的圖書進(jìn)行掃描檢查，確認(rèn)無(wú)誤后，完成圖書借閱。

1.3? 檢驗(yàn)圖書并修改歸還信息

在嵌入式平臺(tái)正常運(yùn)行的情況下，讀取和寫入等命令通過讀寫模塊送出，當(dāng)讀取命令下達(dá)后，進(jìn)行圖書信息讀取，將其返回道讀寫器后，經(jīng)過放大、變頻、濾波等操作后，進(jìn)行轉(zhuǎn)換和錯(cuò)誤校驗(yàn)，之后通過寫入命令，向新的標(biāo)簽數(shù)據(jù)區(qū)存入數(shù)據(jù)[8]。

R1000讀寫芯片對(duì)圖書歸還管理數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制。圖書歸還管理數(shù)據(jù)流如圖3所示。

觀察圖3可知，對(duì)于圖書歸還管理，除了記錄歸還圖書信息外，還需確認(rèn)圖書進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)圖書歸還日期是否過期，圖書是否受損或丟失。以上過程可利用嵌入式平臺(tái)進(jìn)行操作，其中的RFID讀寫模塊是完成以上操作的核心[9]。

對(duì)于RFID讀寫模塊的控制，使用讀寫控制組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該組件除了能夠控制讀寫模塊的打開與關(guān)閉外，還可以設(shè)置讀寫模塊的工作參數(shù)，發(fā)送讀寫命令等。使用該控制組件控制打開RFID模塊的特定串口，成功后返回串口的句柄，否則返回0;串口打開后，讀取含有使用者信息或圖書信息的標(biāo)簽，一次可識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，將識(shí)別的標(biāo)簽數(shù)量進(jìn)行存儲(chǔ)，成功返回零，否則返回非零。之后讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)，將讀出的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和塊數(shù)據(jù)返回至頁(yè)面。使用者在確認(rèn)圖書歸還操作時(shí)，自動(dòng)修改標(biāo)簽中的歸還信息，整個(gè)過程完成后關(guān)閉串口，成功返回true，失敗返回false。

嵌入式平臺(tái)應(yīng)用在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中，當(dāng)圖書管理終端開啟后，嵌入式平臺(tái)也進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)使用者需要借出或歸還的圖書進(jìn)入到嵌入式平臺(tái)中讀寫模塊讀寫范圍內(nèi)，使用者可進(jìn)行相應(yīng)的操作，隨即應(yīng)用程序就會(huì)調(diào)用與之對(duì)應(yīng)的命令接口，進(jìn)行識(shí)別，從而完成圖書借還驗(yàn)收操作。

2? 實(shí)? 驗(yàn)

2.1? 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)過程中，采用使用Windows 10系統(tǒng)，硬件內(nèi)存為500 GB，安裝內(nèi)存為8 GB的計(jì)算機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在該平臺(tái)中測(cè)試該方法執(zhí)行效果。

2.2? 功能測(cè)試

為了更好地驗(yàn)證嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中應(yīng)用的可靠性，進(jìn)行圖書借閱和歸還功能測(cè)試。用戶在搜索某種圖書信息時(shí)，可以查看該圖書的借閱情況，當(dāng)用戶選擇需要?dú)w還的圖書后，將對(duì)應(yīng)的圖書借出信息刪除掉。

利用搭建的嵌入式平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，圖書借出頁(yè)面顯示在嵌入式平臺(tái)上，如圖4所示。

當(dāng)輸入使用者的身份信息時(shí)，界面就會(huì)發(fā)生改變，在圖書借出界面就會(huì)顯示出相關(guān)的借出情況，圖書歸還情況和本次借出圖書數(shù)量。當(dāng)使用者完成圖書借出后，數(shù)據(jù)庫(kù)中就會(huì)生成一條新的圖書借出記錄，將在圖書歸還后刪除。圖書歸還界面如圖5所示。

從圖4、圖5的結(jié)果可以看出，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中應(yīng)用良好，能夠?qū)崿F(xiàn)圖書借閱與歸還，具有一定的可靠性。

2.3? 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

利用提出的應(yīng)用嵌入式平臺(tái)的圖書借還驗(yàn)收方法和傳統(tǒng)的方法對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

對(duì)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠明顯看出隨著并發(fā)用戶數(shù)的增加，事務(wù)平均響應(yīng)時(shí)間逐漸增加，很難達(dá)到100%的成功率，但是與傳統(tǒng)的圖書借還驗(yàn)收事務(wù)平均響應(yīng)時(shí)間相比，應(yīng)用嵌入式平臺(tái)的圖書借還驗(yàn)收事務(wù)響應(yīng)時(shí)間較短，即使在并發(fā)用戶數(shù)較高的時(shí)候，依然可以達(dá)到100%，說明將嵌入式平臺(tái)應(yīng)用在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中能夠滿足其高效率的需求。

3? 結(jié)? 語(yǔ)

研究嵌入式平臺(tái)在智能圖書館圖書借還驗(yàn)收中的應(yīng)用，有著較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景。分析目前社會(huì)的發(fā)展，智能圖書館已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)，從實(shí)際出發(fā)，將嵌入式平臺(tái)應(yīng)用其中，既可以滿足讀者日益增長(zhǎng)的需求，也可以節(jié)省圖書館人力成本，提高圖書借還驗(yàn)收效率，使圖書館向著智能化前進(jìn)。

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