Android 的智能圖書館系統(tǒng)

孫曉葉 畢思琦 張 兵

（防災(zāi)科技學(xué)院，河北 三河065200）

1 概述

在計算機(jī)技術(shù)被引進(jìn)圖書館之前，圖書館主要是采用純手工的方式對圖書進(jìn)行借閱管理，通過查詢檔案、手動填寫借閱記錄、蓋章等方式來實(shí)現(xiàn)，館內(nèi)管理人員服務(wù)的效率低，且工作強(qiáng)度大容易出錯；計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到圖書館之后，圖書館的管理逐漸開始實(shí)現(xiàn)自動化管理，圖書館內(nèi)配備的電腦可以為讀者提供查詢服務(wù)，借閱證也轉(zhuǎn)變也借閱卡，管理人員利用PC 端的系統(tǒng)就可以輕松實(shí)現(xiàn)讀者的需求。但是隨著人們對圖書資源的需求越來越大，利用人工結(jié)合PC 端的管理方式也開始呈現(xiàn)一種低效率的趨勢。

2006 年，科技部、國家發(fā)展和改革委員會、商務(wù)部和信息產(chǎn)業(yè)部等15 個部委共同編制的《中國射頻識別（RFID）技術(shù)政策白皮書》正式發(fā)表[1]。同年，RFID 技術(shù)進(jìn)入了圖書館管理系統(tǒng)領(lǐng)域，廈門大學(xué)誠毅學(xué)院圖書館成為了國內(nèi)首家使用RFID 技術(shù)管理系統(tǒng)的，深圳圖書館成為國內(nèi)第一家建立基于RFID 技術(shù)全自動圖書管理系統(tǒng)的公共圖書館[2]。

我國文化部發(fā)布的《“十三五”時期全國公共圖書館事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出，到2020 年，我國的智能化圖書館發(fā)展將又會向前邁進(jìn)一步，全國的圖書館中所運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也會進(jìn)一步完善。在圖書館智能化建設(shè)領(lǐng)域，國際上有很多國家的圖書館都取得了積極進(jìn)展。如印度、澳大利亞、新加坡、荷蘭、馬來新亞等國家，有很多圖書館都運(yùn)用了RFID 無線射頻技術(shù)[3]。

本系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：（1）客戶端APP：用戶登錄后，在圖書頁面可以進(jìn)行圖書查詢、借閱和歸還操作，在個人頁面可查看個人借閱記錄和修改個人信息。（2）WEB 后臺管理：管理員登錄后，可進(jìn)行圖書、用戶和借閱管理。圖書管理中主要實(shí)現(xiàn)對圖書的添加、查找、刪除和修改等；用戶管理主要實(shí)現(xiàn)注冊新用戶、刪除用戶和刪改用戶密碼等；借閱管理主要實(shí)現(xiàn)查看圖書借閱、歸還情況。（3）RFID 硬件設(shè)備能夠自動識別電子標(biāo)簽，通過串口將讀取的圖書信息或用戶信息返回WEB 后臺管理端。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)功能描述

本系統(tǒng)的RFID 設(shè)備負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，通過串口將數(shù)據(jù)傳遞到WEB 的服務(wù)程序，客戶端的APP 通過retrofit2 技術(shù)請求服務(wù)器進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，客戶端解析服務(wù)器端返回的數(shù)據(jù)，并在界面上進(jìn)行顯示。WEB 后臺可以同步看到客戶端的借閱操作并查看歷史記錄。數(shù)據(jù)通過服務(wù)器端存儲在本地MySQL 數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)功能圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)分析

2.2.1 硬件架構(gòu)分析

本系統(tǒng)以RFID 無線射頻設(shè)備為硬件核心，其工作原理是：當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器閱讀范圍后，接收RFID 標(biāo)簽發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者由標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號，讀寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。由RFID 讀卡器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成：感應(yīng)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID 大都采用第一種方式，而較高頻的RFID 大多采用第二種方式[4]。

2.2.2 軟件架構(gòu)分析

系統(tǒng)主要架構(gòu)為C/S 模式下的三層體系結(jié)構(gòu)，分別為客戶端、服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫?？蛻舳耍夯贏ndroid 平臺開發(fā)，使用retrofit2 網(wǎng)絡(luò)請求框架。服務(wù)端：解析所有客戶端發(fā)送來的請求。數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)使用MySQL 數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫接收服務(wù)器端SQL 請求進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索與存儲。用戶在客戶端程序向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器通過對客戶端發(fā)起的請求進(jìn)行處理并對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，再講操作結(jié)果返回到客戶端。軟件架構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 軟件架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件設(shè)計

整個系統(tǒng)的硬件部分主要是用到京勝公司提供的虛擬仿真平臺，主要分為借閱卡的讀寫模塊和圖書標(biāo)簽的讀寫模塊。

借閱卡模塊：借閱卡的讀寫模塊主要用到的設(shè)備是14443讀寫器、14443 電子標(biāo)簽和5V、2A 的電源給讀寫器供電。其中14443 電子標(biāo)簽是讀者的借閱卡，當(dāng)借閱卡放在讀寫器上時，讀寫器能夠自動識別借閱卡對應(yīng)的用戶信息。借閱卡讀寫模塊的硬件圖如圖3 所示。

圖3 借閱卡讀寫模塊硬件圖

圖書標(biāo)簽讀寫模塊:圖書標(biāo)簽的讀寫模塊主要用到了15693讀寫器、15693 天線、15693 電子標(biāo)簽以及9V、1.5A 的電源為讀寫器供電。其中15693 電子標(biāo)簽代替了條形碼的存在成為圖書的標(biāo)簽，進(jìn)入讀寫器的讀取范圍內(nèi)可以自動獲取數(shù)據(jù)。圖書標(biāo)簽讀寫模塊如圖4 所示。

3.2 Android 客戶端設(shè)計

登錄頁面:本系統(tǒng)的客戶端主要服務(wù)于用戶讀者，讀者可以通過登錄操作進(jìn)入APP 實(shí)現(xiàn)對圖書的查找、借閱和歸還操作，也可以實(shí)現(xiàn)對自己個人信息及密碼的修改。進(jìn)行登錄操作時，會通過服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)庫判斷用戶是否存在并檢驗(yàn)用戶名密碼是否正確，會相應(yīng)彈出提示語句。當(dāng)用戶忘記密碼需要重置密碼時，可進(jìn)入到重置密碼的界面，輸入學(xué)號及兩次輸入一致的新密碼即可實(shí)現(xiàn)重置密碼的操作。主頁面:主界面主要由兩個fragment 組件及底部導(dǎo)航構(gòu)成。兩個fragment 組件分別對應(yīng)著功能選擇（主界面）和個人信息。功能選擇頁面主要包括圖書分類、借閱、歸還和查找等功能。個人信息界面顯示用戶的個人信息。借閱界面:用戶選擇圖書之后，會顯示圖書的信息，用戶可對圖書進(jìn)行借閱操作。

WEB 管理端設(shè)計:WEB 管理端采用layUI 前端框架進(jìn)行渲染，采用jQuery 進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。主要實(shí)現(xiàn)了登錄管理、學(xué)生管理、圖書管理和借閱管理。其中學(xué)生管理包括添加新用戶、修改用戶個人信息和密碼等；圖書管理主要實(shí)現(xiàn)了圖書添加、修改、刪除以及修改圖書信息等功能；借閱管理主要是進(jìn)行圖書借閱、歸還、查看圖書借閱情況和出入庫記錄。

登錄管理:管理員在WEB 通過登錄進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行對圖書和學(xué)生的管理。

學(xué)生管理:學(xué)生管理包括對學(xué)生的學(xué)號、姓名和密碼等個人信息進(jìn)行增加、修改和刪除操作，根據(jù)學(xué)號或姓名可以增加用戶。

圖書管理:圖書管理可以清楚的看到館藏圖書，顯示的圖書信息有編號、書名、分類、作者、價格和上架時間，管理員可以對館藏圖書進(jìn)行查看簡介、修改等的操作。

借閱管理:借閱管理主要包括圖書的借閱、歸還操作以及查看出入庫記錄的功能。

4 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了基于Android 的智能圖書館系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)過程，從手機(jī)端APP 的開發(fā)過程到服務(wù)器端網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)過程。本設(shè)計主要分為硬件和軟件兩大部分。其中軟件部分又分為手機(jī)APP 和后臺的網(wǎng)頁設(shè)計。APP 端實(shí)現(xiàn)了用戶的登錄和對圖書的相關(guān)操作，后臺的網(wǎng)頁部分可以對用戶進(jìn)行統(tǒng)一的管理操作。硬件部分主要是用到了京勝公司提供的虛擬仿真平臺中的RFID 設(shè)備。軟件的程序通過串口獲取RFID 讀寫器讀取的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在整個設(shè)計過程，運(yùn)用到了很多大學(xué)期間學(xué)到的知識，例如RFID 技術(shù)、移動應(yīng)用開發(fā)、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、軟件工程等。

本設(shè)計的預(yù)期功能已經(jīng)基本完成，但是仍然有很多的不足之處。比如后臺的設(shè)計和原本的構(gòu)想不太一樣。Android 手機(jī)端的界面不夠簡潔明了等等，整個設(shè)計還有很大的完善和進(jìn)步空間。