物聯(lián)網(wǎng)技術在圖書館環(huán)境系統(tǒng)中的應用

◇葉蘭蘭 鄭忠發(fā) 吳旭東

①江西省贛州市南康區(qū)圖書館 ②江西陶瓷工藝美術職業(yè)技術學院

本文從公共圖書館目前的物聯(lián)網(wǎng)使用現(xiàn)狀入手，分析出物聯(lián)網(wǎng)技術在公共圖書館環(huán)境監(jiān)測和調控系統(tǒng)中的而應用，構建感知層、網(wǎng)絡層和應用層的三層物聯(lián)網(wǎng)架構。提出兩套可行性方案，對于公共圖書館的密集書庫、特色藏書庫以及公共閱覽器等環(huán)境進行監(jiān)測，為今后的公共圖書館的智慧化發(fā)展提供更多的參考，從而實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)，讓閱讀更美好”的夢想，優(yōu)化公共圖書館的閱讀環(huán)境。

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)（簡稱IOT）被譽為是繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是以計算機科學為基礎，將通信技術、電子技術、測控技術、軟件開發(fā)、傳感技術、網(wǎng)絡技術等學科融為一體的技術應用。物聯(lián)網(wǎng)將人與物、物與物互聯(lián)互通，廣泛應用于新零售、工業(yè)、物流、智慧城市、通訊、安全追溯、農(nóng)牧業(yè)、交通、穿戴設備、智能家居、醫(yī)療等領域。物聯(lián)網(wǎng)將在全球范圍內(nèi)連接500億個設備，所帶來的產(chǎn)業(yè)價值是互聯(lián)網(wǎng)技術的30倍以上，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達到萬億規(guī)模，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)即將迎來爆發(fā)期。圖書館作為一個公共場所，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)有原來的傳統(tǒng)圖書館發(fā)展過渡到數(shù)字圖書館，在由數(shù)字圖書館發(fā)展到智慧圖書館。在智慧圖書館中，物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興的技術扮演的非常重要的角色，為公共區(qū)域的資源服務提供堅實的技術支持。

圖書館作為公共場所，環(huán)境情況不容忽視。引入物聯(lián)網(wǎng)之后，圖書館環(huán)境由原來的人工看護，到現(xiàn)在的智能感知。引入各種傳感器設備，利用各種無線網(wǎng)絡接入到云端控制平臺，通過云端的監(jiān)控來遠程控制各種設備，這種管理模式可遠程操作，方便快捷，節(jié)省了人力資源，優(yōu)化了圖書館的環(huán)境。

2 物聯(lián)網(wǎng)在圖書館環(huán)境系統(tǒng)中的應用

2.1 基于模擬量采集器和開關量控制器的應用

在圖書館內(nèi)外分別設置溫濕度傳感器，時刻了解館內(nèi)外的溫濕度環(huán)境，亦可單獨對圖書館內(nèi)溫濕度的環(huán)境進行調節(jié)，當館內(nèi)溫度低于設定的閾值范圍，自動打開加熱燈及空調，溫度高于設定的閾值范圍，自動打開風扇。當館內(nèi)的濕度低于設定的閾值范圍，會不利于館內(nèi)植物生長，自動打開加濕器，反之，自動打開除濕器。系統(tǒng)如圖1、2、3所示。

圖1 系統(tǒng)功能流程圖

2.2 基于BasicRF圖書館環(huán)境監(jiān)測

圖書館環(huán)境中，利用傳感網(wǎng)技術關注圖書館區(qū)域的溫濕度，圖書館密集書庫、特色書庫等需要關注溫濕度，而且要求通風良好，干燥。利用溫濕度傳感器采集環(huán)境參數(shù)，利用火焰?zhèn)鞲衅鬟M行防火檢查，實現(xiàn)圖書館環(huán)境遠程監(jiān)測功能。采用Zigbee無線通信技術，使用BasicRF無線通信基礎軟件包。通過溫濕度傳感器和Zigbee模塊組成傳感器采集節(jié)點，每隔2秒發(fā)送數(shù)據(jù)再通過Zigbee傳送到匯聚節(jié)點。通過火焰?zhèn)鞲衅骱蚙igbee模塊組成傳感器采集節(jié)點，每隔2秒發(fā)送數(shù)據(jù)再通過Zigbee傳送到匯聚節(jié)點。通過傳感器節(jié)點組網(wǎng)、傳感器數(shù)據(jù)匯聚，最后把數(shù)據(jù)上傳到云端，在PC端顯示。

圖2 系統(tǒng)連線圖

圖3 圖書館環(huán)境調控系統(tǒng)界面

（1）溫濕度傳感器節(jié)點：如圖4所示，按照流程圖來實現(xiàn)2秒采集溫度。接下來我們來看看本任務的程序流程：系統(tǒng)上電后，先進行一系列硬件的初始化然后配置BasicRF的無線通信參數(shù)，并初始化BasicRF通信接下來主循環(huán)判斷采集時間是否已到，如果未到則繼續(xù)等待。若時間已到，則采集溫濕度，根據(jù)自定義協(xié)議的要求組建數(shù)據(jù)幀，最后調用BasicRF的數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)API將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

圖4 采集溫濕度流程圖

利用BasicRF常函數(shù)API如：basicRfInit用于初始化BasicRF無線通信程序；basicRfPacketIsReady用于指示是否收到了新數(shù)據(jù)；basicRfSendPacket和basicRfReceive是一對，分別用于發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。

要求每隔2秒采集一次數(shù)據(jù)，使用定時器分頻、暫停定時器等配置基礎時鐘源：32MHz

分頻系數(shù)：128，定時器時鐘：250kHz，8位定時器：256個節(jié)拍進入中斷一次，每次進中斷時間：256 × (1/ 250000) =0.001024秒，進1953次中斷大約為 2秒鐘。

主函數(shù)包括halBoardInit()模塊相關資源的初始化、ConfigRf_Init();//無線收發(fā)參數(shù)的配置初始化、Timer4_Init()定時器初始化、Timer4_On()打開定時器，這幾個函數(shù)。

圖5 定時器函數(shù)設計代碼、主函數(shù)設計代碼

（2）火焰?zhèn)鞲衅鞴?jié)點：分為四步，第一步初始化配置及端口，第二步創(chuàng)建BasicRF結構體并初始化，第三步將結構體寫入BasicRF并加入控制，第四步建立緩沖區(qū)接收用戶數(shù)據(jù)。如圖6所示為火焰?zhèn)鞲衅鞴?jié)點主函數(shù)，包括halBoardInit()模塊相關資源的初始化，ConfigRf_Init()無線收發(fā)參數(shù)的配置初始化，Timer4_Init()定時器初始化，Timer4_On()打開定時器。

圖6 火焰?zhèn)鞲衅鞴?jié)點主函數(shù)

（3）傳感數(shù)據(jù)匯聚：把數(shù)據(jù)接收并進行校驗basicRfReceive()函數(shù)，判斷頭部和尾部數(shù)據(jù)是否合法prxdata()函數(shù)來判斷，再用prxdata()函數(shù)判斷傳感器的個數(shù)，后進行N次數(shù)據(jù)的取出，發(fā)送到云端顯示出來，如圖7、8、9所示。

圖7 數(shù)據(jù)匯聚在BasicRF中的實現(xiàn)

圖8 傳感數(shù)據(jù)匯聚程序代碼

圖9 傳感數(shù)據(jù)匯聚到云平臺

3 結束語

本文從公共圖書館目前的物聯(lián)網(wǎng)使用現(xiàn)狀入手，分析出物聯(lián)網(wǎng)技術在公共圖書館環(huán)境監(jiān)測和調控系統(tǒng)中的而應用，構建感知層、網(wǎng)絡層和應用層的三層物聯(lián)網(wǎng)架構。提出兩套可行性方案，對于公共圖書館的密集書庫、特色藏書庫以及公共閱覽器等環(huán)境進行監(jiān)測，為今后的公共圖書館的智慧化發(fā)展提供更多的參考，從而實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)，讓閱讀更美好”的夢想，優(yōu)化公共圖書館的閱讀環(huán)境。