基于物联网的高校图书馆网络方案设计大学本科毕业论文.doc

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1、桂林理工大学GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本科毕业设计(论文)题目： 基于物联网的高校图书馆网络方案设计 桂林理工大学本科毕业设计论文摘 要随着信息技术的发展，图书馆作为重要的基础文化设施，面临信息量大、管理难度大、人工操作状态下难以及时到位的压力，图书馆的工作越来越繁重。电子标签可以方便地实现自动化的图书识别和图书信息采集，这两者的有机结合使自动化的馆藏资源管理成为可能，物联网不仅创新了图书馆自动化管理模式，而且实现图书馆与读者互动的人性化服务，提高馆员的工作效率，加强图书藏、借、阅一体化的功能，增强了图书馆的安全性、准确性、可靠性和扩展性，具有良好的发展前景

2、。图书管理系统是图书馆管理机制中的重要组成部分，结合物联网对图书管理系统的运行管理情况制作了此图书管理系统。本系统解决了学校图书管理的常用基本问题。本系统中包含4个功能模块：登录功能，查询功能，借还功能，系统管理功能。本系统使用PHP进行网页界面的设计，使用MVC设计模式，采用了开源框架Struts，具有开发效率高、设计灵活、生成的软件界面友好、美观等特点。本系统通过JDBC驱动和数据库进行无缝连接，后端的数据库是MYSQL，也是一个开源的数据库系统，该数据库具有较高的完整性，一致性和安全性。关键词：物联网；RFID；图书管理系统College Library Network Design B

3、ased On the Internet of ThingsStudent：LIMENG Xuan Teacher: LIU YarongAbstract: With the development of information technology, library and cultural facilities as an important basis, facing a large amount of information management is difficult to place in time pressure, library work increasingly oner

4、ous. RFID tags can easily automate the identification of books and book information collections, both the organic combination of automated collection of resourcemanagement possible, the Internet of Things is not only innovative library automationmanagement mode, and the humanity of the library and r

5、eader interaction services, toimprove the work efficiency of the librarian, and strengthening the book Tibet, borrow, read the integration function, and enhance the librarys security, accuracy, reliability, and scalability, with good prospects for development.Library management system is an importan

6、t part in the library management system, the conjugates networking operation and management of the library management systemproduced the library management system. This system to solve common basic problems in the school library management. The system includes four functional modules: landing functi

7、on, query functions, lending functions, system management functions. This system enables the PHP web interface design, using the MVC design pattern, the Struts open source framework, with the development of high efficiency, flexible design, generate friendly software interface appearance characteris

8、tics. Be seamlessly connected to this system through the JDBC driver and database back-end database is MYSQL, based on an open source database system, the database has a high level ofintegrity, consistency and security.Keywords: Internet of Things; RFID; Library management system目 次摘要IAbstractII1 绪论

9、11.1 高校图书馆现状11.1.1 文献“私有化”11.1.2 标签不统一11.1.3 管理不集中21.2 高校图书馆网络发展中出现的问题及原因21.2.1 发展与资金的失衡21.2.2 规模与管理存在矛盾21.2.3 传统与数字的冲突21.3 高校图书馆的发展趋势31.3.1 载体的变化31.3.2 服务和管理方式的变化31.3.3 检索功能的增强31.3.4 资源共享成为现实41.3.5 更方便读者使用41.4 本论文的组织结构42 物联网技术简介52.1 物联网概况52.2 物联网的发展趋势62.3 物联网的应用现状72.4 RFID技术82.4.1 RFID简介82.4.2 RFID

10、组成及原理83 基于物联网的高校图书馆网络方案设计103.1 RFID与图书馆103.2 网络构架113.3 基于物联网的图书馆网络模型及各模块设计123.3.1 图书馆系统及服务器133.3.2 智能书架143.3.3 移动式盘点书车143.3.4 多功能工作站153.3.5 自助借还书设备153.3.6 RFID安全检测门164 图书管理系统的设计174.1 图书管理系统功能简介174.1.1 系统设计目标174.1.2 系统功能简介184.2 图书管理系统各模块设计194.2.1 登录功能194.2.2 查询功能194.2.3 借还功能204.2.4 系统管理功能215 结论23致谢25

11、附录127IV1 绪论物联网是当前科技界最热门的一个概念，在国内外都受到极高的关注。它是指通过各种感知设备和互联网，连接物体与物体的，全自动、智能化采集、传输与处理信息的，实现随时随地和科学管理的一种网络。我国自2009年底以来，从中央政府到众多的大型企业，都纷纷将物联网的发展作为技术上的改革。物联网以其“网络化”、“物联化”、“互联化”、“自动化”、“感知化”、“智能化”的优点在信息时代扮演着重要的角色。图书馆作为整体社会构成的一部分，势必会融入物联网的发展；而随着物联网的快速发展，以及相关技术的不断成熟，又必将会对未来图书馆管理的产生深远影响。如何利用物联网来提高图书馆的综合实力已成为待研

12、究的问题。从图书馆运行形态来看，几乎每一项新技术的出现，都能引起图书馆界的极大关注并使图书馆的管理模式发生变革。因此，充分研究和利用物联网技术，提高图书馆的管理工作效率，使其由人工化、机械化转变为自动化、智能化，提高图书馆资源利用效率和工作管理水平，对于图书馆事业的发展意义重大。1.1 高校图书馆现状1.1.1 文献“私有化”文献信息资源共享是图书馆的建设目标之一。但长久以来，我国高校图书馆在这个问题上始终停留在认识阶段，同时大部分管理者对这方面的认识也不够到位。这导致大多数图书馆实行的是封闭式的管理，与外界协助沟通较少，结果就使得图书馆的馆藏书利用率低，严重阻碍了文献资源共享的发展，也违背了

13、图书馆的建设宗旨。另外，大部分图书馆在文献信息资源的配置管理方面还存在许多不合理之处，包括：文献资源收藏没有合理分工，资源重复率和空缺率高，各种文献资源管理效率和利用率较低；图书馆的文献信息资源达不到现有的水平要求，存在读者需求得不到满足的现象。1.1.2 标签不统一社会各行各业对物品识别的主要手段是条形码，而且条形码也是物品能在市场流通的必要条件之一。世界图书馆业并没有对条形码规定国际化的编码标准，但部分国家和地区对其范围内的图书馆制定了一定的标准和规范，如：新加坡规定了统一的公共图书馆条码标准。而我国大部分高校图书馆由于与外界沟通交流少，所面对的读者仅限于本校教师和学生，所以大多数图书馆使

14、用的条形码各不相同，而且对读者条形码和条形码的长度没有作统一规定。1.1.3 管理不集中大部分高校图书馆对纸质资源和电子信息资源管理、职工队伍和读者需求管理都不够到位，管理观念陈旧，集成的管理系统与读者需求匹配度不高。1.2 高校图书馆网络发展中出现的问题及原因1.2.1 发展与资金的失衡要建设和发展图书馆最基本的问题就是资金问题。从图书馆的馆舍建设、图书采购、设备购置到日常维护都需要资金。而我国大多数高校对图书馆的投入往往占学校总投入资金比例较低，更深层次的原因则是获取资金的渠道不畅通，且方式过于单一；另外，政府和学校长期对图书馆的资金投入不足，有些甚至只能进行前期投入，无法完成后期投入，导

15、致馆舍建成后的管理跟不上，使图书馆的发展遇到瓶颈。1.2.2 规模与管理存在矛盾大部分高校图书馆在规模的管理问题上常常存在建设重复性和竞争无序性的现象，这也和资金不到位有一定程度的关系，但更多的原因还是自身的管理制度不完善。大部分图书馆没有制定适合本馆发展的计划，各项工作也未能按计划完成，同时图书馆没有做好充足的政策思想与理论准备来应对技术变化带来的挑战。1.2.3 传统与数字的冲突图书馆的本质是纸质书籍的载体，图书馆的规模依靠藏书量的大小来划分。而随着信息时代的发展，文献资源的载体不再局限于纸质书籍，电子资源在文献信息资源传播中的利用率越来越高，为文献资源的共享提供更多选择，如何将传统的纸质

16、资源管理与数字信息化统一起来共同为图书馆发展提供有力条件是图书馆发展遇到的另一个难题。虽然相当多图书馆有信息化系统，但大多数图书馆的传统化管理与信息化管理存在脱节现象，使得整馆的管理未能得到统一。1.3 高校图书馆的发展趋势1.3.1 载体的变化随着计算机网络的出现，文献信息资源的电子化、数字化为网络虚拟馆藏提供了有利条件。文献信息资源的载体形式不再是单一的纸质书籍，而是集中了以文字、图片、音频、视频信息等形式体现的数字化资源和以U盘、光盘、硬盘等形式体现的信息载体。各分馆的特色馆藏可迅速入库，大大降低了图书入库的出错率，也不用再通过总馆处理后再运回，读者归还的书籍可直接进入分馆，同时也可以根

17、据不同分馆读者群的资源需求对分馆馆藏进行优化。1.3.2 服务和管理方式的变化在新的信息环境中，图书馆不再是传统意义下的柜台式服务，而是通过检索功能，利用网络资源在馆内快速查找读者所需的文献信息，也可通过更广泛的互联互通，利用数据采集端将各种各样的数据通过互联网查询所需信息，实现实时采集外部的环境信息，物体的动态信息，并将其转化为适合本网络传输的数据格式，传输到图书馆的数据处理中心。待图书馆数据处理中心对采集到的数据进行分析和处理后，反馈给读者，使读者能够快速了解到自己所需的信息。通过这种自动化的信息服务，为读者和图书馆工作人员提供一个智能化的服务和管理平台，这种人与人、人与物和物与物的对话，

18、使图书馆工作人员简单繁琐的工作量大大地减少，体力劳动强度也得到了减轻，精神愉悦感得到提高，并有更多的时间提高更高层次服务，使用户不再受传统图书馆所提供的服务限制，读者不论何时何地，都可以获取自己所需要的信息和服务，甚至不需要登录图书馆的网站进行查询。1.3.3 检索功能的增强图书馆利用物联网等的感知技术让其对自身的建筑环境、设备资产、文献资源以及读者等主要构成因素能够实时主动地获取相关数据，更透彻地全方位感知图书馆的本质和变化。这些通过不同的数据采集端可以实现，文献的定位导航、信息资源的检索等都可通过智能化管理来实现。读者可以通过页面导航，自助且直观地查询到文献的位置信息，不再受书架方式和专业

19、检索书号的局限。图书馆对文献清点、新书入馆、书架位置变更等实现馆藏的信息准确化、处理实时化，同时实现信息检索智能化，其中既可以对图书信息进行单个名词检索，也可以对多个关键词进行组合检索。以上不难看出，现代数字化为传统图书馆的发展提供了广阔的发展空间。1.3.4 资源共享成为现实当今世界的所有资源均可以数字形式存放在物理介质上，并通过网络将世界各国的图书馆和成千上万台计算机联为一体，各馆可在网上互相查询其他馆藏书籍的信息，共享其他馆藏的电子图书文献，原先拦在信息资源共享前面的障碍将不再存在，馆藏的资源也已不再是“私有”的性质，而是面向世界，任何人都可以分享，同时有利于利用网络共享数据开展各馆的互

20、动活动。1.3.5 更方便读者使用信息时代发展不仅带给图书馆巨大的管理便利，也给读者在服务方面享受高科技带来与以前不同的全新感受。读者可以准确查出所需藏书目前是否在馆，在哪个馆，甚至在馆内的具体位置，这样就极大地提高了馆藏资源的利用率；利用数据库对馆藏做动态管理，为书籍管理及查询提供便利；已有预约的书在运送前就可以直接送往被预约的图书馆，减少读者的等待时间；图书馆不再受管理员上班的时间限制，可以有更长的开放时间，读者也不用再为自身空闲时间和图书馆时间不一致而无法借还图书。1.4 本论文的组织结构本论文将先从网络方案设计的技术介绍开始，然后到网络方案设计，最后对设计方案进行总结。在方案设计中的将

21、会介绍系统的整体概括，详细描述方案各部分功能需求。在结论中，展示图书管理系统核心界面的最终效果，并总结系统的待改进之处。2 物联网技术简介2.1 物联网概况 物联网的英文名字是The Internet of Things，简称“IOT”，是指通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要的监控、连接、互动的物体的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种所需的信息，通过各类实际的网络接入，实现对物与物、物与人的宏观连接，对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网基本特征主要有以下几个方面：(1) 互联性。这是物联网的基本特征。物联网以互联网为基础，利用射频功能自动识别技术、

22、无线传感器网络、无线通信传输等新一代信息技术，将世界上各事各物连接成一个互通的网络，从而实现对所有物体（包括人）的智能识别、定位、跟踪、监控和管理。在物联网环境下，任何人或物，在任何时间、任何地点，都可以通过任何路径、任何网络和任何服务实现互联和通信。(2) 无所不在。其主要是利用网络和云计算，以及下一代网络等技术建立起来的网络。物联网连接的是真实世界中的所有物品以及自然界中的各事各物，甚至人，都能纳入到物联网之中，并通过计算机互联网与信息系统紧密连接在一起，从而形成一个无所不在、无所不包的网络。(3) 物理性与虚拟性。通过把传感器嵌入和装备到各种实物体中，并通过与计算机互联网连接以及运行特定

23、的程序，达到对实物的远程控制或物与物之间的直接通信。通过把其中的三大核心技术RFID、无线传感器网络和近距离通信技术的结合，使过去完全分开的物理世界与虚拟世界能够联系起来，从而将原先没有联系的物理基础设施和信息基础设施整合互联为统一的基础设施，实现了两个不同世界中信息的交换和共享。(4) 识别与通信。根据物联网物互联的特性，物联网是以感知为目标，被纳入物联网的“物”必须是可识别的，而且可与其他“物”进行通信以及信息交换，即物联网中的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能，而这一功能主要是靠RFID技术实现。在物联网环境中，RFID标签中存储着大量规范且具有典型性的信息，通过各种数据通信网络把

24、它们采集到中央信息处理系统，实现对物的识别，从而通过开放性的信息网络实现对信息交换和共享，实现人与人之间、人与物之间、物与物之间全面互联的网络，并最终实现对物的管理。 (5) 智能化。通过对RFID、传感器、智能芯片、无线传输等智能嵌入技术的应用，使物联网拥有常规技术无法比拟的智能性。也就是说，物联网中的这些“智能物体”与计算机有着相似的地方，也具有自动识别能力、与其他“智能物体”以及周围的环境主动进行通信和信息交换的能力、决策和推理能力以及自主管理、控制、组织和自我反馈的能力等。(6) 移动性。物联网是一个基于国际标准和互操作通信协议的动态的全球网络基础设施。它在各式各样的物理实体中嵌入一种

25、短距离的移动收发器，并可以通过有线、无线等通信传输方式将物体的实时信息进行分类管理，再准确、可靠、有向性地传输给信息处理设备，以达到适应不同的应用需求，实现在任何时间、任何地点，对任何物体的实时定位、追踪、监控和管理。(7) 以人为本。从终端的角度看，物联网应该是以用户为核心的网络，完全可以按照用户的意愿和应用进行控制和操作。物联网及其相关技术的发展，更加展现其以人为本的一面，并推动了面向知识社会以用户体验为核心的下一代创新技术的形成，使创新与发展更加关注用户体验，注重以人为本。因为物联网主要解决智能物体与智能物体之间、智能物体与人之间，以及人与人之间的互联和信息交换，而这种互联和信息交换是有

26、选择性的。也就是说，在物联网中，物体可以选择互联的时间和空间，选择信息传播与交换的内容和样式。此外，物联网可连接全球数以万计的物体，它整合了不同类型的网络，覆盖了各行各业各个领域的应用，使人们的工作和生活得到了极大的便利。2.2 物联网的发展趋势物联网是未来科技发展的一个新动向，一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力支持。在未来可以说是中国物联网相关产业以及应用快速发展的时期。以物联网为代表的信息网络产业成为新兴代表性产业之一，成为推动产业升级、迈向信息社会的动力。其表现有两方面：一方面，通信主体的转变，由人拓展到物，使用物联网终端展现真实世界物体、实现

27、物体智能化。随着物理世界中的各种物体逐步成为网络通信的对象，这必将产生大量的各式各样的物联网终端，使得物体具备通信能力，实现世界各物之间的通信；另一方面，随着技术的进步，低功耗和小体积的传感器将大量出现，而且它们具备更全面的感知能力，为物联网的规模化发展提供基础，而且随着智能手机的日益发展，还可以通过自身传感器接入传感器网络，控制网络内的传感器，获取一定范围内的数据，这种获取数据的方法也有力地推动了物联网的发展。随着物联网的不断发展和产业链的逐渐成熟，物联网的应用将出现多样化、广泛化的趋势。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个引擎，为产业开辟了又一个潜力无穷的发展机会。放眼未来，全球物联网

28、终端将会更为广泛地应用于各个行业，在电力行业中，作为智能电网发展的一部分，智能电表将会通过无线、有线或电力线连接实时的报告电力使用情况，方便对电网进行更高效的管理；在运输行业，全球有大约3080万部设备相互连接，这些设备主要用于追踪卡车的位置，并且每年以27%的速度增长；在安全与监视领域，将有2060万部设备相互连接，这一数量包括民用与工业设备，年增长率为37%；在医疗领域，将有150万部设备相互连接，增长率在20%至25%，这些设备通常被佩戴在病人身上以长期监控身体健康情况。2.3 物联网的应用现状目前，国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家，随着RFID、传感器技术、近

29、程通信以及计算技术等的发展，物联网的研发方向从最初的主要是条形码、RFID等技术在商业零售、物流领域应用到近年来的环境监测、生物医疗、智能基础设施等领域。而就目前来看，物联网的许多相关技术还处在开发测试阶段，离不同系统之间融合、物与物之间的普遍联系的远期目标还存在一定的差距。目前，物联网的应用主要有智能交通中的电子车牌、智能电网、智能医疗的医疗监护、智慧城市、环境保护等方面。电子车牌具有高速识别、防拆、防磁、加密、储存等特点，公安交通管理部门能够利用该技术精确、全面地获取交通信息，规范车辆使用和驾驶行为，抑制车辆乱占道、乱变道、超速等违法违规行为，并能有效打击肇事逃逸、克隆车牌、涉案等违法车辆

30、。智能电网可在发电环节上对常规机组、水库、新能源风电机组等布置传感监测点；在输电环节上堆雷电、线路气象环境、线路覆冰、线路在线增容、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、输电线路图像与视频、杆塔倾斜在线监测与预警等方面充分利用传感技术。配电环节上对配电设备状态监测、配电网现场作业管理，以及智能巡检也充分利用各类传感和识别技术。在智能医疗的医疗监护应用中，医疗监护人通过身上安装的不同传感器，可对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，并能提醒您去医院检查身体，达到实时监测智能分析自动预警的目的。在智慧城市应用中，利用部署在大街小巷的全球眼监控

31、探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市环境。在环境保护应用中，可使用无线传感技术监测生态环境、研究生物种群、研究气象和地理和洪水、检测火灾；或跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫栖息，监测各分区域水位及相关水资源与污染信息，铺设大量节点随时监控林区内部火险情况等。2.4 RFID技术2.4.1 RFID简介RFID是物联网的构建基础和核心。RFID（Radio Frequency Identification），即射频识别，采用无线自动识别技术，是一种可以将物品编码采用无线标签的方式进行记录和供读取的小型

32、发射设备。RFID俗称电子标签，是非接触式自动识别技术的一种，具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。2.4.2 RFID组成及原理RFID应用系统由RFID标签、天线、RFID读写器、RFID数据管理系统四部分组成，如图2-1所示。图2-1 RFID系统组成图其中RFID标签是由存储数据的RFID芯片、射频天线以及相关电路组成。RFID标签按供电方式可以分为无源RFID标签和有源RFID标签两类；按工作模式可以分主动式、被动式与半主动式；按工作频率可以分低频、中高频、超高频与微波等类

33、型；按标签封装的形状可以分为薄膜型自粘贴式、卡式、柱型、扣式、身份识别、植入式等。RFID标签内存有一定格式的电子数据，应用中一般事先将物品信息写入到标签中RFID芯片，再把标签制成各种不同的大小和形状，经特殊工艺密封，保证标签和数据不被损坏，同时便于标签的改写和重复使用。RFID标签常附着在待识别物品上，作为待识别物品的标识性信息。RFID读写器又称为读出装置，RFID读写器通过天线与RFID标签进行无线通信，通过对标签识别码和内存数据的读出或写入操作，读取并识别电子标签中所保存的电子数据，达到自动识别物体的目的。当RFID标签靠近RFID读写器时，RFID读写器便发射出电磁波被RFID天线

34、接收，产生电流，驱动RFID芯片自动地将存储的信息发送到RFID读写器。根据应用场所不同，读写器可以分为手持式和固定式两种。随着新技术的发展和进步，读写器将朝着低成本、多频点、小型化方向发展。天线的作用是在标签和读写器之间传递信号。天线可以分为无源天线和有源天线，为保证正常工作，天线的尺寸必须与传播波波长一致，形状和相对位置也很重要，因此需要专业技术人员对天线系统进行设计和安装。RFID数据管理系统的作用就是处理数据信息，RFID读写器将接收的信息传送到RFID数据管理系统，信息经计算机系统处理并存储。3 基于物联网的高校图书馆网络方案设计3.1 RFID与图书馆图书馆在高校组成中扮演着重要的

35、角色，而如何提高图书馆高质量的运行能力也成了一大课题。图书馆应用的环境相对稳定，数据也比较简单，故RFID技术在图书馆数据中可以得到充分的展示。通过实现基于物联网技术的高校图书馆网络系统，可提高图书馆的运行管理效率，合理配置人力资源，简化人工操作，真正地把馆员从繁重枯燥的工作中解脱出来，使馆员将更多的时间投入到图书馆业务管理研究和高层次的服务中去，人力资源也将得到更加合理的安排；同时服务质量也相应地得到提高，服务环境更加文明、更人性化，定制服务更多、更个性化；读者可自主借还图书，随时随地的享用借还书服务，享受高科技服务的体验，最终读者真正地成为图书馆的主体。而且随着RFID技术的不断成熟，投入

36、成本也会逐渐下降，这将给图书馆未来的发展带来一次本质的变化。从外表看来，RFID标签就是一块微型的芯片，其实质上它是一种内含丰富集成电路的无源无线射频电子标签，可嵌入普通粘性标贴中。标签可写入的信息包括：图书身份（图书条形码）、图书信息、所属图书馆信息、所属书架、借阅者信息、借阅日期等内容。该标签拥有识别图书资料的能力，同时可更改和更新标签内的内容，存储图书安全标志，实现简化馆藏图书的分类和馆藏统计工作的功能。此标签和检测仪天线同时工作，标签的粘贴非常容易固定在图书上，这样就给图书创建了一个微型的电子数据库，为图书馆管理系统传输射频识别信号。因为，RFID标签具有强大的防干扰能力，允许许多标签

37、同时读取，并且读取时候无需接触该标签，无需对准扫描线，即能同时快速识别多本书及其他馆藏物品，而且标签稳定、可靠，不受温湿度、光线的影响。所以，图书在借阅过程中可被读写器自动识别，从而自动生成数据库。所以说，RFID技术不只是简单的条形码代替品，而是系统化的运用，它可能对图书馆的整个工作流程产生革命性影响，使高校图书馆服务功能进一步得到增强：(1) 简化图书馆的工作流程，实现自动编排。出版物制作过程中就利用计算机排版文件的相关部分自动提取书目记录所需的源数据，并生成标准化格式的数据供全社会使用，可以让图书馆采用随时随地感知、测量、捕获和传递信息的新设备、新系统或新流程，等新书到馆后，分编、验收人

38、员使用读取器就可直接读出RFID标签中存储的数据，然后由配套的管理系统自动批量生成每册书的业务注记，并回写入RFID标签，自动将相关数据导入到图书馆中央数据库。图书馆还可以通过应用物联网技术，迅速获取数据进行分析，便于立即采取应对措施，确保图书馆的管理决策和服务数据的迅速和准确。(2) 可以强化馆藏的管理工作，改变文献排架体系。RFID系统通过对图书馆自动化管理系统的结合，对文献进行定位导航，并通过终端计算机就可以直观、自助地查找到文献的物理存放信息，从而打破了以检索书号为依据的文献分类排架体系的传统检索方法，实现了以读者为中心的灵活排架。利用RFID非接触及可读写的特性，通过自助借还设备实现

39、文献的自助借还，配合自动分捡设备，便可实现文献自动归架、无人服务的自动存取式图书馆。同时图书馆工作人员可借助非接触式的RFID读取器轻松地进行藏书清点工作。3.2 网络构架利用物联网技术的图书馆网络需要由不同功能的模块来构成，通过不同功能模块之间的有机结合，以满足图书馆对业务和应用的需求。基于物联网的图书馆网络可以建设三层架构的网络平台。根据实际情况，可分为应用层、网络层和感知层。如图3-1所示。图3-1 基于物联网的图书馆网络构架感知层相当于人类五官的延伸，融合了视觉、听觉、嗅觉、触觉等器官的功能。其中的“感知器官”包括二维的码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端

40、、传感器网络等，主要负责识别物体并采集其信息。任何感知控制设备都会采用有线或无线传输方式，接收装置接收的数据都会转换成可控制的电脑或嵌入式设备可处理的TTL电平数据。我们把接收的传感控制设备的每条感知和控制数据存储到控制电脑中，当接收任何图书RFID标签的感知数据，将该数据与电脑存储数据进行比对，找出对应数据存储单元，解析出该图书的感知信息，从而实现对图书的感知信息识别。在感知层，物联网图书馆网络可对图书和读者进行感知：对图书的感知是通过RFID标签感应装置来实现的，而对读者的感知则是通过感知读者随身携带的智能手机或其他感应终端来实现，并通过Wi-Fi等无线定位技术实现。网络层是智能图书馆的神

41、经中枢和大脑，负责信息传递和处理，网络层传递和处理感知层获取的图书信息以及读者信息，以便提供相应的服务。在感知层控制电脑中存储每条感知和控制信息，并将信息转换成一组通用数据协议的数据包，传输包括音视频在内的多媒体数据。图书数据库记录每本图书的属性信息，传感控制数据库记录每种协议传感控制设备的每条感知和控制信息，通过两个数据库可解析出每本图书的每条感知和控制信息。每条感知和控制信息根据前端感知器的不同应用，可以任意更换注释信息，使数据的安全性得到最好的保障。作为一种统一的数据传输协议，数据包有多组数据组成，可以实现物联网的人与物、物与物的互联互通。 应用层是物联网的“社会分工”与行业需求，实现广

42、泛智能化。通过物联网与图书馆网络技术的深度融合，与图书馆需求结合，结合物联网图书馆对图书感知和控制信息的识别、控制和管理的应用，实现图书馆智能化，这些智能化的应用覆盖了图书馆的各种需求领域。在物联网图书馆网络中可以对图书进行智能清点以及基于位置的读者信息推送等智能服务和管理功能，同时也可简化馆员的工作量，提高服务质量，实现管理智能化。3.3 基于物联网的图书馆网络模型及各模块设计物联网的应用层是整个网络构架的核心，几乎所有功能都可在应用层上实现，这里基于物联网的图书馆网络也是以物联网应用层为基础，实现以下几个功能：(1) 图书清点系统。通过RFID读写装置可实现图书的自动清点功能，获知图书的在

43、架情况。RFID读写装置在实现图书清点的同时，也能够实时更新数据库中图书的存放位置。(2) 图书定位。图书定位的核心技术是RFID读写装置。在图书和书架上分别贴上RFID标签，每个书架都安装一台RFID读写设备用于对图书进行感知和定位，还可增加书架、层架等图书位置信息的数据库保存和逻辑处理功能。图书定位是利用书架上的RFID读写器获取在该架上的所有图书的信息，同时上传到数据库服务器，当用户检索所需图书时，即可根据图书标识获取图书的存放位置。(3) 读者定位。读者定位是以读者随身携带的感应设备为感知对象，实现室外定位与室内定位的结合，室外定位可以采用GPS定位技术，而室内定位则可使用了Wi-Fi

44、定位技术。Wi-Fi无线路由器作为无线发射装置，其发射功率可覆盖较大范围。该网络模型主要包括图书馆系统及服务器、智能书架、移动式盘点书车、多功能工作站、自助借还书设备和RFID安全监测门。如图3-2所示。图3-2 基于物联网应用层的图书馆网络模型图3.3.1 图书馆系统及服务器该服务器包括数据中心，内务管理系统，流通管理系统，查询系统，系统管理五部分组成：(1) 数据中心由中心数据服务器和管理终端组成，对图书档案管理信息集中进行储存和处理：当新图书档案入库时，根据图书档案的类别、年份和作者等相关信息对新建图书档案进行编目，并生成RFID标签打印数据，然后根据打印数据，写入并打印RFID标签，将

45、打印好的RFID标签贴到图书档案上，以便读者查阅，同时打印成功的数据会被传送到数据中心的数据库里，以备系统其他模块调用和查询。(2) 内务管理系统由管理终端和标签发行和打印终端组成，可以完成图书档案信息RFID标签的统一制作和图书档案新建等工作。(3) 流通管理系统可以在图书档案借出时协助管理员在标签内写入相关信息，归还时检验图书档案并验证RFID标签内信息：借阅时，系统首先会验证借阅人身份，验证通过后进入借阅管理系统，借阅人通过查询管理系统查阅图书档案的编目号，系统根据输入的编目号查找到图书档案所在的位置，同时打印出借阅单，管理员使用RFID读写器读出借阅人所借阅图书档案RFID内写的信息，

46、信息自动进入系统管理界面，管理员在RFID标签内写入被借阅图书档案的固定信息，包括借阅人的姓名、单位、借出时间、借阅期限等信息后，将图书档案给借阅人完成借阅管理；图书档案归还时，管理员使用RFID读写器读出图书档案，检查借阅人信息、借阅时间是否超期，确认被借阅图书档案数据是否与RFID标签中的信息相同，这个过程中如有问题，系统会进入相应的处理模块进行处理，没问题则根据RFID中的图书档案位置信息送回相应的位置。(4) 查询系统可通过管理终端和手持机按不同方式查阅图书档案的编目号，按不同的规则查询图书档案所在位置或查阅图书档案的简介等。(5) 系统管理则可对系统功能维护及权限设置，帐号管理等。该

47、图书管理系统的具体设计方案将在论文第四章进行说明。3.3.2 智能书架智能书架产品可以实现图书的实时定位、缺架和错架提醒、快速盘点等功能。通过智能书架的图书上架功能，可以将书架上所有图书进行初始化，将图书的相关信息和所在位置与书架一一对应；整架管理功能可实现在架图书的错架和缺架提示。如有图书放错了层架，会自动提示馆员进行整理。如有图书不在架，将自动提示本书架缺少书籍的名称和数量等信息；还有图书查找功能，可以快捷的提示书籍位置。通过指示灯的提示，更可以快速的从显示层架取出对应书籍，降低了用户查找的难度；实时监测功能，可以快速的了解在架图书的实时情况以及书架现有图书的总数和名称。3.3.3 移动式盘点书车该设备的主要功能是利用无线网络回传盘点记录，支持多台设备同时盘点，同时支持书架顺架（如果有不同类型的书籍放在某特定类型书架上，可以被检索出来，重新归位）和搜寻书籍功能。可以帮助馆员完成上架（将图书信息，与对应的架标，层标对应起来，完成图书位置初始化工作）、查找（设定好要查找的图书或者要查找的图书类型后，显示屏会给出图书正确位置，以红色圆圈表示，并给出图书所在的具体层号等详细信息。馆员可以根据当前位置和目标位置自行选择移动路线）和盘点书籍（将书架上的图书信息迅速盘点，以报表形式给出所有图书信息。通过与RFID数据库中的下载得到的数据对比给出所有