李璐

摘要：隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，各種物聯(lián)網應用不斷出現(xiàn)，將物聯(lián)網技術應用到實際應用中可以極大地提高工作效率?；诖耍岢鲆环N基于物聯(lián)網的圖書館管理系統(tǒng)，通過各種物聯(lián)網技術對圖書館進行管理。通過Zigbee技術實現(xiàn)圖書館環(huán)境的智能調節(jié)，通過RFID技術實現(xiàn)圖書的自動借閱，提高了管理效率，降低了成本。

關鍵詞： 物聯(lián)網；RFID；ZigBee

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）27-0064-02

1 概述

物聯(lián)網（Internet of things，IoT）被稱為繼計算機、互聯(lián)網之后，世界信息產業(yè)的第三次浪潮[1]。近年來，工業(yè)界和學術界對物聯(lián)網的關鍵理論、相關技術和產業(yè)應用進行了大量研究，涵蓋了從信息獲取、傳輸、存儲、處理直至應用的全過程，主要包括標簽物品的RFID技術、感知事物的傳感網絡技術、思考事物的智能技術和微縮事物的納米技術等方面，相關研究工作十分活躍。

物聯(lián)網是指將各種信息傳感設備及系統(tǒng)，如傳感器網絡、射頻標簽閱讀裝置、條碼與二維碼設備、全球定位系統(tǒng)和短距無線自組織網絡等， 通過各種接入網與互聯(lián)網結合起來而形成的一個巨大智能網絡[2]。隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，物聯(lián)網越來越多的應用到各種應用中，使得我們的生活變得智能，基于物聯(lián)網技術構建應用，可以將物與物緊密相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

本文首先對物聯(lián)網的概念進行了介紹，對物聯(lián)網的體系結構和關鍵技術進行了分析，接著，分析了傳統(tǒng)圖書館管理模式的不足，在此基礎上提出了一種基于物聯(lián)網的圖書館管理系統(tǒng)，詳細介紹了該系統(tǒng)的體系結構，具體分析了該系統(tǒng)的主要模塊?；谖锫?lián)網的圖書館管理系統(tǒng)綜合運用多種物聯(lián)網技術，對圖書館進行智能管理。

2 物聯(lián)網

2.1 物聯(lián)網

物聯(lián)網的概念最初來源于麻省理工學院的Auto-ID Labs在1999年提出的網絡無線射頻識別系統(tǒng)，即把所有的物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理[3]。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了題為《ITU Internet reports 2005-the Internet of things》的報告，正式提出了物聯(lián)網這一概念[4]。報告從功能和技術兩個角度對物聯(lián)網的概念進行了解釋，從功能角度，ITU認為世界上所有的物體都可以通過因特網進行信息交換，實現(xiàn)任何時刻、任何地點、任何物體之間的互聯(lián)。從技術角度，ITU認為物聯(lián)網涉及射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、智能技術和納米技術。

2.2 物聯(lián)網的體系結構

物聯(lián)網是一種建立在互聯(lián)網上的泛在網絡，通過各種有線和無線網絡與互聯(lián)網融合，實現(xiàn)所有物體的連接[5]。物聯(lián)網的體系結構分為感知層、網絡層和應用層三層，如圖1所示。感知層實現(xiàn)對物理世界的智能識別、信息采集；網絡層實現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制；應用層包括應用基礎設施和各種物聯(lián)網應用。

2.3 物聯(lián)網關鍵技術

物聯(lián)網涵蓋感知層、網絡層和應用層三層，涉及技術眾多。傳感器是能夠感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常被測量是非電物理量，輸出信號一般為電量。傳感器技術是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié)，是信息技術三大支柱之一。射頻識別即射頻識別技術，是一種通信技術，通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，無需在識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸，是一種非接觸式的自動識別技術。條形碼技術是集條碼理論、光電技術、計算機技術、條碼印制技術于一體的一種自動識別技術，常用的有一維條碼技術和二維條碼技術。通信技術在物聯(lián)網中起著溝通橋梁的作用，將分布在各處的物體互聯(lián)起來，實現(xiàn)真正意義上的“物聯(lián)”。常見的通信技術有近距離無線通信技術、遠距離無線通信技術、有線通信技術、Internet技術等。

3 基于物聯(lián)網的圖書館管理系統(tǒng)的總體設計

隨著信息技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工管理模式越來越無法滿足讀者對圖書信息的多樣化需求，圖書館數(shù)字化管理已成為趨勢，通過數(shù)字化管理，可以實現(xiàn)書庫環(huán)境的自動調節(jié)、圖書自動借閱、移動端便捷查詢，提供了效率，降低了成本。

基于物聯(lián)網的圖書館管理系統(tǒng)體系結構如圖2所示。整個系統(tǒng)主要分成環(huán)境調節(jié)、安防、圖書入庫和圖書借閱四個部分，其中環(huán)境調節(jié)模塊通過溫度傳感器、濕度傳感器和光照傳感器采集環(huán)境信息，基于Zigbee技術將環(huán)境數(shù)據(jù)經由Zigbee協(xié)調器傳至服務器，服務器根據(jù)預設的溫濕度、光照數(shù)值控制電動窗簾、通風系統(tǒng)和空調設備，當溫度過高時自動開啟空調降溫；濕度過大時自動開始通風；光線過強時窗簾自動拉上。安防模塊通過煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒉杉h(huán)境信息，監(jiān)測是否發(fā)生火災、濃煙，一旦發(fā)生，報警信息通過數(shù)字量采集器、串口鏈路服務器和無線路由器傳至服務器端，提醒管理員，同時報警燈報警。在入館處，裝有門禁系統(tǒng)，對入館人員的身份進行確認，借閱者憑借書卡入館。圖書館閉館后，將紅外對射設備開啟，進行布防，當有人非法進入時，報警信息通過數(shù)字量采集器、串口鏈路服務器和無線路由器傳至服務器端，提醒值班人員，同時報警燈報警，值班人員還可以通過攝像頭對圖書館進行實時視頻監(jiān)控。圖書入庫模塊使用貼在圖書封面或封底的RFID標簽標識每本圖書，RFID標簽中記錄圖書的基本信息和存放位置，傳送裝置根據(jù)圖書的RFID標簽將圖書送至對應書庫。圖書借閱模塊通過將記錄借閱者信息的射頻卡與圖書的RFID標簽相關聯(lián)，通過RFID閱讀器實現(xiàn)圖書的自動借閱和歸還。圖書館入口處裝有RFID門禁系統(tǒng)，通過RFID閱讀器讀取圖書的RFID標簽，檢查借閱狀態(tài)，防止未借閱圖書被帶出圖書館。在這套系統(tǒng)中，服務器與網絡相連，讀者使用個人電腦、移動設備可隨時隨地通過網絡查詢圖書借閱信息。

4 基于物聯(lián)網的圖書館管理系統(tǒng)的主要模塊endprint

4.1 環(huán)境調節(jié)模塊

環(huán)境調節(jié)模塊基于Zigbee技術開發(fā)，主要用于圖書館的環(huán)境監(jiān)控，保持正常的室內溫濕度。通過與溫濕度傳感器、光照傳感器相連的Zigbee節(jié)點，將實時溫濕度、光照發(fā)回到Zigbee協(xié)調器，Zigbee協(xié)調器與服務器相連，講這些環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳到服務器端，管理人員可以用過控制頁面了解圖書館的實時環(huán)境信息。同時，Zigbee節(jié)點還與通風設備、窗簾、空調等設備相連，根據(jù)預先設定的溫濕度數(shù)值，當溫濕度過高時，系統(tǒng)會向與通風設備、空調相連的Zigebee節(jié)點發(fā)送指令，開啟通風設備、空調，降低溫濕度；當光照過強時，系統(tǒng)會向與窗簾相連的Zigbee節(jié)點發(fā)送指令，放下窗簾，減少光照。管理人員也可以通過管理頁面手動控制通風設備、空調和窗簾。

4.2 圖書入庫和借閱模塊

圖書入庫時，通過手持設備掃描圖書條碼，并將圖書的相關信息錄入系統(tǒng)，同時將這些信息寫入與圖書綁定的RFID標簽中。借閱者借書時，只需持圖書從RFID閱讀器前通過，RFID閱讀器會自動讀取圖書信息，與借書卡上的借閱者信息綁定，完成圖書借閱；借閱者歸還圖書時，RFID閱讀器同樣自動讀取圖書信息，完成圖書歸還。圖書借閱的用例圖如圖3所示。

5 結論

本文首先對物聯(lián)網的概念和發(fā)展歷史進行了介紹，對物聯(lián)網的三層體系結構和物聯(lián)網的關鍵技術進行了分析。隨后分析了傳統(tǒng)的圖書館管理模式的弊端，在此基礎上提出了一種基于物聯(lián)網的圖書館管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合使用傳感器、RFID、Zigbee等多種物聯(lián)網技術，智能調節(jié)圖書館室內環(huán)境，完成圖書的自動借閱，極大地提高了圖書館的管理效率，節(jié)約了成本。

參考文獻：

[1] 陳海明，崔莉，謝開斌. 物聯(lián)網體系結構與實現(xiàn)方法的比較研究[J].計算機學報，2013，36（1）：168-188.

[2] 劉強，崔莉，陳海明.物聯(lián)網關鍵技術與應用[J].計算機科學，2010，37（6）：1-10.

[3] Auto-ID Labs homepage[EB/OL]. http：//www. autoidlabs.org/ page.html.

[4] ITU Strategy and Policy Unit. ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things [R] . Geneva： International Telecommunication Union， 2005.

[5] 孫其博，劉杰，黎羴，等.物聯(lián)網：概念、架構與關鍵技術研究綜述[J].北京郵電大學學報，2010，33（3）：1-9.endprint