魏麗娟

（山西農業(yè)大學信息學院，晉中　030800）

基于圖書館圖書查找過程中的定位功能系統(tǒng)設計

魏麗娟

（山西農業(yè)大學信息學院，晉中030800）

0　引言

隨著社會經濟的發(fā)展，我國社會文化建設進入了新階段，圖書館變成了開放性的公共場所，圖書流通量不斷增加，傳統(tǒng)的管理方式已經不能滿足實際需要，各個圖書館需要利用先進的計算機技術與傳感器技術對圖書進行定位，人們在系統(tǒng)中輸入圖書信息以后，系統(tǒng)就能將圖書位置自動定位，減少查找時間，同時也大大降低圖書管理人員的工作量，對于提升圖書查找效率、提高圖書管理管理水平具有重要意義。

1　定位功能系統(tǒng)硬件的設計與實現(xiàn)

1.1中央處理模塊的設計與實現(xiàn)

目前，嵌入式處理器在計算機系統(tǒng)中被廣泛應用，尤其是ARM處理器，其不僅支持范圍廣，大多數(shù)嵌入式軟件都支持這種處理器，同時，其運轉速度快、功耗低，因此本設計中選擇ARM中央處理器，在選擇ARM芯片時，要充分考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，主要以下幾點：首先，為了保證定位系統(tǒng)有效應用于圖書館管理中，應該考慮到微處理器內核大小，由于該系統(tǒng)屬于大型操作系統(tǒng)，因此內核要保證在ARM720T以上；其次，處理器的處理能力與系統(tǒng)時鐘有直接關系，一般ARM時鐘頻率都在100-233MHz之間，保證給不同部件提供不同頻率的時鐘；第三，處理器芯片內部存儲也會對系統(tǒng)運行能力產生重要影響，由于ARM芯片自身內存較小，為了滿足實際存儲需要，一般都要在系統(tǒng)中安裝擴充存儲器；最后，利用ARM開發(fā)定位系統(tǒng)時，要開發(fā)出相關的定位功能模塊，并將所有功能集中在芯片中，另外，為了降低設計難度的同時不影響系統(tǒng)實際功能，要在不影響系統(tǒng)使用的情況下盡量減少硬件的使用，采用芯片外圍電路的方式就是一種不錯的選擇［1］。

1.2數(shù)據(jù)采集模塊的設計

定位系統(tǒng)的設計離不開數(shù)據(jù)采集模塊，整個系統(tǒng)需要通過采集到的數(shù)據(jù)完成定位過程，主要應用的是RFID技術，該種技術能夠實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信，對定位目標進行自動識別，并不需要人工接觸就能獲取需要的數(shù)據(jù)。除此之外，RFID技術的記憶容量還非常大，對于外界環(huán)境的適應能力較強，容易實現(xiàn)小型化，將其應用到圖書查找中是一種絕佳選擇，RFID的工作過程如下：首先要在每本圖書中設置射頻標簽，為目標識別打下基礎，因為每個標簽上的電子編碼都是唯一的，所以每本書都有屬于自己的獨特身份，因此不會出現(xiàn)定位錯誤的現(xiàn)象；其次是設置讀寫器讀寫器，主要是獨處并處理從標簽上收集到的信號信息，并對這些信息進行解碼，然后將加碼后的信息傳遞到系統(tǒng)中；最后是通過通信網絡統(tǒng)一管理標簽和讀寫器，當讀寫器感受到書本攜帶的標簽信息時，內部就會產生相應的載波信號，這一信號通過天線發(fā)射出去，射頻標簽在接收到該信號以后就會被激活，該信號被讀寫器接收以后就會做出相應處理，并通過網絡系統(tǒng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，處理結束以后就會發(fā)出命令，讀寫器受到命令以后再去控制外圍電路，實現(xiàn)命令的執(zhí)行［2］。

1.3無線傳感器傳輸網絡的設計

無線傳感器網絡綜合了多門學科的技術，通常將這種技術與其他微型傳感器結合起來使用，對被測數(shù)據(jù)的信息進行檢測和采集，然后通過無線方式傳遞出去，最終發(fā)送到客戶端，滿足人們的檢測需要，目前該項技術已經被廣泛應用于各類定位系統(tǒng)的設計中。無線傳感器網絡的通訊形式有很多種，其中紅外線技術的成本相對較低，但是信號容易被遮擋，一般只能實現(xiàn)點對點視距連接，因此并不適合用于圖書查找中，藍牙技術雖然不受遮擋物的限制，但是開發(fā)成本相對較高，且每個節(jié)點都會產生較大的功耗，因此應用也受到限制，而Wi-Fi技術傳輸距離基本在100米以內，因此應用范圍也不夠廣，ZigBee技術在無線傳感器網絡中顯現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，成本相對較低，運行的可靠性較高，因此可以被應用于定位系統(tǒng)的設計中［3］。

另外，在選擇無線傳感芯片時，要充分考慮到系統(tǒng)的集成性和功能性，本設計選擇CC2430芯片，具有以下特征：首先，該芯片的控制器核具有低功耗和高性能的特征；其次，該芯片的抗干擾能力較強，接收信息的靈敏度較高，適合圖書查找過程中的準確定位；第三，如果沒有人使用系統(tǒng)，芯片就會自動進入休眠狀態(tài)，能耗非常低；第四，該芯片具有溫度感測功能，同時可以實現(xiàn)電池監(jiān)測；最后，該芯片應用的電壓范圍較寬，適應性強［4］。

2　定位功能系統(tǒng)軟件的設計與實現(xiàn)

2.1數(shù)據(jù)傳輸軟軟件系統(tǒng)的設計

本設計中應用無線傳感器網絡技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸，ZigBee模塊與系統(tǒng)中的其他設備協(xié)同，形成了一種全新的傳輸數(shù)據(jù)的格式，與原有數(shù)據(jù)傳輸過程不同的是，其并不需要將指令頭一類的標志，當ZigBee接收到信息時，串口數(shù)據(jù)就在系統(tǒng)中被編碼，然后以通過無線的方式發(fā)送出去，協(xié)調器節(jié)點模塊在收到這些信息以后，就自動完成解碼工作，然后在發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，也就是說數(shù)據(jù)處理模塊接收到的數(shù)據(jù)已經是被解碼過的。串口連接線也不再使用，而是被數(shù)據(jù)傳輸模塊代替，這樣，最終傳輸?shù)街醒胩幚砥鞯臄?shù)據(jù)就能夠滿足處理需要［5］。

終端數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點設計如下：目標進入到讀卡器讀取范圍之后，讀卡器就會讀取目標物上的信息，并將自己讀取到的信息發(fā)送到終端節(jié)點，終端節(jié)點接受到信息以后會對其進行回調函數(shù)rxCB處理，該函數(shù)會對串口數(shù)據(jù)進行重新定義，共有兩個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一個是outBuf，另一個是outBuf2，當?shù)谝粋€緩沖區(qū)中沒有串口數(shù)據(jù)時，該緩沖區(qū)就負責接收所有的緩沖數(shù)據(jù)，當?shù)谝粋€緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)時，發(fā)送來的數(shù)據(jù)將被第二個緩沖區(qū)接收，如果這兩個緩沖區(qū)同時有數(shù)據(jù)，即都處于工作狀態(tài)，就說明串口數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，出現(xiàn)數(shù)據(jù)累計的現(xiàn)象，面對這種問題時要對流量進行控制，此時不宜再接收其他數(shù)據(jù)［6］。

另外，為了提升數(shù)據(jù)傳輸過程中的可靠性，整個系統(tǒng)中要額外設計兩個機制，一個是重發(fā)數(shù)據(jù)機制，就是在系統(tǒng)中設置一個機制，能夠實現(xiàn)對串口數(shù)據(jù)的重新發(fā)送，可以根據(jù)實際情況靈活設置重新發(fā)送的次數(shù)，同時，要在重新發(fā)送的數(shù)據(jù)上添加特殊標記，避免接收節(jié)點多次接受到同樣的串口數(shù)據(jù)；另一個是接收數(shù)據(jù)響應機制，就是節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)結束以后，接收節(jié)點就會產生響應，并將響應結果發(fā)送會發(fā)送節(jié)點上，這樣發(fā)送節(jié)點就能夠判斷出自己發(fā)出去的數(shù)據(jù)是否被接受，進而判斷要不要繼續(xù)發(fā)送同樣的數(shù)據(jù)。如果接收到的參數(shù)表明數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，說明接受節(jié)點處于繁忙狀態(tài)，因此應該啟動數(shù)據(jù)重發(fā)機制，保證所有的數(shù)據(jù)都能夠傳輸出去；相反，如果接受到的參數(shù)表明發(fā)送成功，說明節(jié)點已經接收到相關數(shù)據(jù)，此時應該關閉重發(fā)機制，避免發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，然后將兩個緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)釋放掉，使其能夠接收下一次傳遞過來的串口數(shù)據(jù)［7］。

2.2圖書定位軟件的設計

該軟件 使用最近鄰居定位算法，假設圖書館中的待定位標簽有P個，而已知位置的參考標簽有Q個，由于待定位標簽的歐氏距離E有Q個，因此P個待定位標簽的歐氏距離要用一個數(shù)組存儲來表示，其中包含P×Q個元素，其反映在C語言環(huán)境中要用一個二維數(shù)組來表示，同樣包含P×Q個元素，在對標簽進行定位的過程中，最鄰近標簽有m個，因此最終在求得權值以后，同樣要用一個二維數(shù)組存儲，其中包含P×m個元素［8］。

同時還要對系統(tǒng)界面進行設計，本系統(tǒng)中采用跨平臺用戶界面，該界面能夠滿足用戶對界面的各種要求，一方面能夠建立圖形界面程序，另一方面能夠建立高效的后臺應用程序，不僅能夠實現(xiàn)定位功能擴展，同時還能允許組建編程，靈活性較高。由于該界面具有跨平臺的特征，可以將程序建立在幀緩沖驅動上，可配置性高，并且可以根據(jù)實際需要進行裁剪［9］。

3　結語

當前圖書館管理信息結構不完善，人們在檢索系統(tǒng)中只能找到自己需要圖書的大致信息，但是不能對圖書位置進行定位，需要人工查找，浪費大量時間，工作人員在對圖書進行歸位時也也容易出現(xiàn)錯放問題，本文設計了圖書查找過程中的定位系統(tǒng)，利用先進RFID技術與網絡傳感器技術，用接收器和處理器來接受并處理圖書位置信息，對每本圖書的位置進行定位，幫助人們在短時間內找到自己需要的圖書，有效提升圖書管理效率。

［1］龍文.基于RFID的圖書管理研究［J］.黑龍江教育學院學報，2013，12（14）03:190-192.

［2］金志敏.基于超高頻RFID技術的圖書館智能書架與圖書定位系統(tǒng)［J］.大學圖書情報學刊，2013，13（15）02:39-41+44.

［3］王建文.基于圖書查找過程中的定位功能系統(tǒng)實現(xiàn)途徑分析［J］.電腦知識與技術，2013，14（16）15:3453-3455+3480.

［4］舒遠仲，張麗，朱玄華，田蕾，蘇雁南，宋利康.基于RFID的圖書館智能書架系統(tǒng)的研究與設計［J］.計算機工程與設計，2013，11 （13）06:2218-2222.

［5］張郁松，杜景林.基于超高頻RFID的圖書館智能書架方案研究與設計［J］.圖書館雜志，2014，13（16）12:87-93+103.

［6］肖亞迪，賀成佳，李俐萍.基于RFID的圖書館自動借還系統(tǒng)設計［J］.電子科技，2015，10（12）03:7-10

［7］李娜，朱維兵，倪紹流.基于自動識別技術的書刊精確定位子系統(tǒng)設計［J］.西華大學學報（自然科學版），2008，14（17）04:81-83+ 87+5.

［8］豐江帆，王倩，劉兆宏.無線局域網環(huán)境下的圖書館定位系統(tǒng)研究與實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代圖書情報技術，2012，13（15）04:79-83.

［9］張開生，楊武，趙瓊.基于ZigBee的圖書檢索導航系統(tǒng)研究［J］.實驗技術與管理，2014，15（17）08:118-121+167.

Library；Books Search Process；Positioning System

Design of Positioning System in the Process of Library Book Search

WEI Li-juan
（College of Information，Shanxi Agricultural University，Jinzhong 030800）

1007-1423（2015）33-0070-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.33.019

魏麗娟（1986-），女，山西大同人，碩士，助教，研究方向為軟件工程

2015-11-06

2015-11-16

當前無論是社會公共圖書館還是高校圖書館的管理系統(tǒng)都缺少圖書定位功能，讀者在檢索系統(tǒng)中只能查找到圖書在哪一個館或者是館中的哪一個庫，然后根據(jù)檢索書號一一查找，找到自己需要的圖書往往需要花費大量的時間和精力，管理員在對圖書進行歸位時也存在很大難度，于是人們提出將定位功能系統(tǒng)應用于圖書查找過程中，以此來提升查找圖書的效率，針對此設計圖書查找過程中的定位功能系統(tǒng)。

圖書館；圖書查找過程；定位功能系統(tǒng)

Currently，no matter the social public library or university library management system are the lack of positioning function of books，readers in the retrieval system can search for books in which a gallery or museum，by ISBN to find book，often need to spend a lot of time and effort to find the books they need，the administrator in homing of books also exist great difficulty，so people put forward positioning system is applied to find books，in order to enhance the efficiency of finding books，designs the positioning function system to find books.