劉曄 張博

渤海大學(xué)工學(xué)院

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智慧校園方案建設(shè)與研究
——智慧圖書館設(shè)計(jì)

劉曄 張博

渤海大學(xué)工學(xué)院

隨著信息技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，智慧校園，智慧圖書館的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為了可能。本文主要是圍繞著智慧校園建設(shè)進(jìn)行展開，智慧校園中主要是以建設(shè)智慧圖書館為重點(diǎn)進(jìn)行分析，分析了智慧圖書館的定義，功能模塊以及圖書精準(zhǔn)定位的VIRE算法，目的是為智慧校園中實(shí)現(xiàn)智慧圖書館提供參考依據(jù)。

智慧校園 智慧圖書館 VIRE

1　引言

智慧校園是高校進(jìn)行建設(shè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一種有效的實(shí)現(xiàn)途徑，智慧校園涉及的內(nèi)容主要是校園網(wǎng)的建設(shè)，如何為學(xué)生提供一個(gè)比較穩(wěn)定而且速率快的網(wǎng)絡(luò)，從而方便學(xué)生進(jìn)行資料的查詢，這是校園網(wǎng)建設(shè)的重要意義。智慧校園的成功建設(shè)離不開網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的支持，智能的感知以及物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)，智慧校園的目標(biāo)就是為學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，為校園文化進(jìn)行轉(zhuǎn)型，向被無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)所包圍的校園環(huán)境進(jìn)行發(fā)展，為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的條件。

本文主要是針對(duì)智慧校園的建設(shè)中的智慧圖書館為重點(diǎn)介紹對(duì)象。介紹了智慧圖書館的理論基礎(chǔ)基礎(chǔ)，現(xiàn)今關(guān)于智慧圖書館所應(yīng)用到的相關(guān)技術(shù)，而本文選擇的主要是基于物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，論文給出了智慧圖書館的總體結(jié)構(gòu)圖，并且針對(duì)圖書定位進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

2　智慧圖書館的定義

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)圖書館的要求越來越高，傳統(tǒng)的圖書館將逐漸被智慧圖書館所取代。智慧圖書館下建設(shè)方面要充分體現(xiàn)感知的全面性，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，內(nèi)容方面要囊括服務(wù)層，感知層，以及應(yīng)用和基礎(chǔ)支撐層等，其中應(yīng)用系統(tǒng)的范圍包括了智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)，圖書館管理員，資源管理系統(tǒng)等，圖書館的書籍?dāng)?shù)據(jù)不僅僅是包括了本館的資源還要包括外面的圖書館的資料，數(shù)據(jù)要進(jìn)行達(dá)到海量。

智慧圖書館指的就是指借用互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)支持，將傳統(tǒng)意義的使用者和圖書館之間的這種交互的方式轉(zhuǎn)變成一種智慧化的形式，智慧圖書館相比于傳統(tǒng)的圖書館主要的優(yōu)體現(xiàn)在可以對(duì)圖書館里涉及到的資料，關(guān)鍵的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)感知，而且同時(shí)還可以及時(shí)進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的分析，然后在分析后的基礎(chǔ)上，不僅使得圖書館的相關(guān)工作人員工作效率大大地提高了，而且為讀者創(chuàng)造了一個(gè)便捷，資源豐富的圖書館管理氛圍。

3　傳統(tǒng)校園圖書館的現(xiàn)狀

在沒有引入智慧圖書館建設(shè)之前，很多的校園圖書館都存在一些問題，這些問題具體體現(xiàn)在讀者借書的過程如何可以快速高效地迅速找到對(duì)應(yīng)的書籍在哪個(gè)書架上，如何使得還書的時(shí)候可以盡量節(jié)省時(shí)間，以及圖書館資源如何進(jìn)行盤點(diǎn)，這是目前傳統(tǒng)的校園圖書館所存在的最大的問題。因?yàn)橛械臅r(shí)候當(dāng)讀者通過圖書館中的提供的機(jī)器進(jìn)行書籍的搜索，雖然可以找到書籍具體所在的書架，書籍的編號(hào)，書籍是否在館的消息，但是當(dāng)讀者到具體的書架去找書的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)書籍不在該在的位置，而且當(dāng)還書的時(shí)候，由于圖書館的操作的大都是圖書館的工作人員進(jìn)行操作的，所以還書的速度快和慢需要考慮到工作人員的效率以及當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行排隊(duì)的讀者數(shù)量。此外圖書盤點(diǎn)也是目前傳統(tǒng)圖書館系統(tǒng)中一個(gè)亟需解決的問題。由于圖書館的書籍資源發(fā)展十分迅速，所以有效地實(shí)現(xiàn)資源的盤點(diǎn)也是存在著一定的難度的。

4　智慧圖書館的特點(diǎn)

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，校園里基于RFID技術(shù)的智慧圖書館為解決以上提出的難題做出了很大的貢獻(xiàn)。貢獻(xiàn)內(nèi)容主要如下：

1）讀者在借書，還書以及搜索圖書的時(shí)候完全是自動(dòng)化操作，不再需要圖書館的工作人員進(jìn)行相應(yīng)操作，這樣大大提高了借書還書的效率，而且也減輕了圖書館工作人員的壓力，充分展現(xiàn)了智慧圖書館的個(gè)性化服務(wù)。

2）如何精確地找出圖書的具體位置，實(shí)現(xiàn)智能化的盤點(diǎn)，以及圖書書架正確放置，這些傳統(tǒng)圖書館實(shí)現(xiàn)不了的，都可以通過現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

5　RFID技術(shù)

RFID技術(shù)在識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽的時(shí)候是一次性的，而且識(shí)別的對(duì)象可以是高速進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)方式采用的是空間耦合，而且還可以自動(dòng)識(shí)別，操作是否便捷，這個(gè)過程中沒用到機(jī)械設(shè)備，是通過無線方式來識(shí)別目標(biāo)的。RFID技術(shù)不僅在目標(biāo)定位中應(yīng)用廣泛，在物流運(yùn)輸領(lǐng)域，由于RFID技術(shù)投入的成本低，所以應(yīng)用也很廣。

RFID技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)過程如下：首先閱讀器通過天線這種介質(zhì)發(fā)出具有確定值的頻段信號(hào)，然后安置在天線的傳送范圍以內(nèi)的電子標(biāo)簽就會(huì)將信號(hào)接收并經(jīng)過解調(diào)，解碼和解密的這幾個(gè)過程，緊接著閱讀器就會(huì)向電子標(biāo)簽發(fā)出相應(yīng)的指令，電子標(biāo)簽就會(huì)根據(jù)具體的指令進(jìn)行操作最后將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)送給閱讀器，閱讀器進(jìn)行接收并在經(jīng)過一個(gè)判斷的過程后將正確的數(shù)據(jù)傳送到閱讀器上。RFID技術(shù)的特點(diǎn)是應(yīng)用性強(qiáng)，適用性也強(qiáng)，RFID不會(huì)因?yàn)橥獠康沫h(huán)境變化而變化，所以應(yīng)用的領(lǐng)域極其廣泛。RFID閱讀器的頻帶特性如表1所示。

表1　閱讀器的頻帶特性

6　功能需求

校園中的智慧圖書館系統(tǒng)中主要包括的模塊有圖書精準(zhǔn)定位，智能化盤點(diǎn)以及還借自助服務(wù)，此外還可以進(jìn)行為讀者提供個(gè)性化的功能等。這幾個(gè)模塊所用到的技術(shù)主要是是RFID，系統(tǒng)的分層設(shè)計(jì)是用了ASP.net。讀者所進(jìn)行的操作記錄都會(huì)存儲(chǔ)到后臺(tái)的數(shù)據(jù)中，本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

7　圖書精準(zhǔn)定位

在圖書精準(zhǔn)定位模塊中就用到了RFID技術(shù)，之所以選用RFID技術(shù)是因?yàn)镽FID定位的信息可以精確到厘米，精確度很高，而且定位的時(shí)間也很短，在成本投入方面也很低，另外還可以支持遠(yuǎn)距離的傳輸。其中關(guān)于RFID的定位算法一般有三種，分別是鄰近定位，基于場(chǎng)景的分析以及三角測(cè)量。如果是要對(duì)特定范圍進(jìn)行定位的話，那么可以選擇場(chǎng)景分析法。本文采用的算法是場(chǎng)景分析中的VIRE算法。

7.1VIRE 定位算法

VIRE算法的思想是根據(jù)已經(jīng)確定的區(qū)域進(jìn)行劃分為等份的網(wǎng)格，然后依次在各個(gè)網(wǎng)格中放入?yún)⒖嫉臉?biāo)簽，這些網(wǎng)格進(jìn)一步被劃分為虛擬的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)目是n*n個(gè)，其中虛擬的參考標(biāo)簽也會(huì)相應(yīng)的放在每個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)中，而且數(shù)目是4個(gè)。結(jié)合坐標(biāo)值與真實(shí)的參考標(biāo)簽的RSSI值能夠得出虛擬網(wǎng)絡(luò)下的RSSI值，運(yùn)用的是線性插值的方法，可以得出虛擬標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度。公式如（1）所示。

圖2　圖書精準(zhǔn)定位

7.2圖書精準(zhǔn)定位模塊的實(shí)現(xiàn)

在智能盤點(diǎn)模塊涉及到了RFID標(biāo)簽，閱讀器等。其中相關(guān)的參數(shù)定義為信息的獲取是不需要接觸的而且需要借用電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)；對(duì)信息讀取的速率很快，大概是平均1s就可以識(shí)別150本，而且錯(cuò)誤率是2%，幾乎可以忽略；識(shí)別的距離半徑是250mm。圖書精準(zhǔn)定位模塊的實(shí)現(xiàn)是在智能盤點(diǎn)時(shí)候?qū)?shù)據(jù)庫的信息都更新結(jié)束后把相應(yīng)的數(shù)提出來。在圖書的位置信息獲取到了后，就會(huì)很容易地找到讀者所需要的書籍。圖書精準(zhǔn)定位圖如圖2所示。

從圖2中能夠觀察到，讀者所找的圖書的具體位置，以及圖書的編號(hào)，還可以知道目標(biāo)書籍的數(shù)目，以及借書人的名字。

8　結(jié)語

在建設(shè)智慧校園方面智慧圖書館的建設(shè)對(duì)社會(huì)文化的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用，因?yàn)閳D書館中收藏著人類的精神糧食，在智慧圖書館的環(huán)境下，學(xué)生可以進(jìn)行快速高效找到目標(biāo)書籍?，F(xiàn)今，很多的高校紛紛進(jìn)行了智慧圖書館的試用，隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，在以后智慧圖書館將會(huì)應(yīng)用到更多的領(lǐng)域。智慧圖書館作為智慧校園建設(shè)中的一個(gè)重要的分支，與智慧校園的關(guān)系是相輔相成的，相互促進(jìn)相互輔助的。由于智慧圖書館的建設(shè)投入的成本比較高，所以就如何將智慧圖書館的應(yīng)用投入到大部分的校園中智慧圖書館的建設(shè)仍然會(huì)面臨著一些難題，如何解決問題需要多了解相關(guān)的技術(shù)，勇于接受挑戰(zhàn)。

［1］ 董曉霞，龔向陽等.智慧圖書館的定義、設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)［J］現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù)，2011（2）

［2］ 張靜， 姜永常.知識(shí)構(gòu)建： 數(shù)字圖書館知識(shí)服務(wù)能力的根本保障［J］.情報(bào)理論與實(shí)踐，2010，33（9）

［3］ 韓雪.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2011，19（24）：41