物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在學(xué)校圖書(shū)館的應(yīng)用

閆芝浩，謝 燦，姜 好

（重慶郵電大學(xué) 重慶 400000）

本文將基于人臉識(shí)別技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)智能圖書(shū)館身份驗(yàn)證、防占座等功能。使得同學(xué)們?cè)谶M(jìn)圖書(shū)館之前就可知道剩余座位數(shù)以及空座位的分布，并能提前預(yù)約座位[1-2]。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)溫度和開(kāi)窗通風(fēng)；保證同學(xué)的學(xué)習(xí)效率；預(yù)防久坐等功能。

1 引言

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的圖書(shū)館改進(jìn)方案見(jiàn)圖1。

圖1 圖書(shū)館設(shè)計(jì)方案示意圖

2 選座功能

本功能包括：微信小程序提前預(yù)約選座、現(xiàn)場(chǎng)選座、現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)分配選座三個(gè)方式?；谖⑿判〕绦虻囊苿?dòng)端預(yù)約工具，微信小程序主要功能為：（1）顯示座位的使用情況；（2）預(yù)約座位；（3）預(yù)約排隊(duì)搶座。

座位使用情況通過(guò)同學(xué)的主動(dòng)標(biāo)記或傳感器的識(shí)別，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)傳入后端數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)判斷后，顯示在微信小程序和Web網(wǎng)頁(yè)界面。

為避免惡意預(yù)約占座，設(shè)定每次預(yù)約時(shí)效為30分鐘，超過(guò)30分鐘后預(yù)約失效并記錄違約次數(shù)，每人每天最多兩次違約次數(shù)，否則取消當(dāng)天在圖書(shū)館的學(xué)習(xí)資格。見(jiàn)圖2。

圖2 選擇自習(xí)座位界面

3 身份驗(yàn)證系統(tǒng)

本功能利用人臉數(shù)據(jù)庫(kù)與識(shí)別技術(shù)，利用終端機(jī)器采集人臉圖像或者視頻，對(duì)檢測(cè)到的圖像進(jìn)行技術(shù)處理，與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的學(xué)生圖像進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別功能。實(shí)現(xiàn)了：（1）采用人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)使用者面部進(jìn)行掃描；（2）將使用者面部特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中照片進(jìn)行匹配，確定使用者身份。見(jiàn)圖3。

圖3 身份識(shí)別流程圖

4 環(huán)境檢測(cè)與自動(dòng)調(diào)節(jié)

本功能使用傳感網(wǎng)技術(shù)與智能家居技術(shù)，借助于各種傳感器，探測(cè)包括溫度、濕度、壓力、速度等物質(zhì)現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)了：（1）溫度傳感器設(shè)定為人體最適宜的溫度范圍，當(dāng)自習(xí)室的溫度超過(guò)或者低于此溫度范圍的話，智能空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，為學(xué)生提供舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境；（2）二氧化碳傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自習(xí)室的二氧化碳濃度，當(dāng)二氧化碳濃度超過(guò)適宜范圍，則控制窗戶自動(dòng)打開(kāi)通風(fēng)；（3）當(dāng)座位上的壓力傳感器檢測(cè)到所有座位都無(wú)人時(shí)，傳感器將數(shù)據(jù)反饋給智能開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，由系統(tǒng)控制將自習(xí)室的所有電源關(guān)閉，起到節(jié)能的作用[3]。

5 自動(dòng)控制椅系統(tǒng)

本功能使用自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了：（1）防占座功能：該座位未被激活之前處于鎖定狀態(tài)，折疊椅處于桌面下。若折疊椅處于鎖定狀態(tài)而桌面上存在擺放的物品，則被視為占座行為；（2）自動(dòng)檢測(cè)功能：如果使用者主動(dòng)離開(kāi)，并在APP上停止使用該座位，那么將會(huì)鎖定。若使用者離開(kāi)座位，且沒(méi)有在APP上取消對(duì)該位置的使用，此時(shí)壓力傳感器感受到壓力從有到無(wú)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器模塊，如果在15分鐘內(nèi)，壓力傳感器所受到的壓力仍為0，則自動(dòng)鎖定該位置，并將該位置認(rèn)定為空閑位置。

6 學(xué)習(xí)效率檢測(cè)

本功能利用人臉表情識(shí)別技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了：（1）專注度檢測(cè)：每個(gè)座位上配備學(xué)習(xí)專注度檢測(cè)的設(shè)備，當(dāng)座位被解鎖之后，設(shè)備開(kāi)始計(jì)時(shí)檢測(cè)。如果設(shè)備檢測(cè)到同學(xué)分心的時(shí)間超過(guò)了十分鐘，燈光閃爍兩下來(lái)提醒此同學(xué)分心時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。（2）健康提醒：如果檢測(cè)到此同學(xué)的連續(xù)學(xué)習(xí)時(shí)間到達(dá)兩個(gè)小時(shí)，燈光閃爍的同時(shí)板凳抖動(dòng)，提醒同學(xué)需要活動(dòng)一下。（3）效率報(bào)告反饋：每天晚上會(huì)對(duì)今天在圖書(shū)館自習(xí)的同學(xué)發(fā)送一份今日效率報(bào)告。

7 結(jié)語(yǔ)

在下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)信息科技快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛拓展的背景下，為了高?，F(xiàn)代化建設(shè)需求和適應(yīng)高校教學(xué)特色，基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了智能教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)多種技術(shù)結(jié)合，通過(guò)軟件平臺(tái)、硬件平臺(tái)和集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了室溫調(diào)節(jié)、人員檢測(cè)等諸多功能，為當(dāng)下大學(xué)生的學(xué)習(xí)打卡提供了便利。