曲丹秋

摘 要： 為了對傳統(tǒng)圖書與檔案管理系統(tǒng)實施改革，提升圖書與檔案的智能管理水平，設計基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)，分析了物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，對物聯(lián)網(wǎng)在圖書與檔案管理系統(tǒng)應用過程中的感知層、網(wǎng)絡層以及應用層三方面內(nèi)容進行詳細描述。對系統(tǒng)的電子標簽和閱讀器進行重點設計，詳細分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)實現(xiàn)的內(nèi)容與過程。經(jīng)過對系統(tǒng)的性能測試得出，此智能管理系統(tǒng)為用戶提供了更加方便快捷的途徑。實驗結(jié)果說明所設計系統(tǒng)各項功能運行穩(wěn)定，檢測效果理想。

關鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 圖書與檔案； 智能管理系統(tǒng)； 性能測試； 電子標簽； 閱讀器

中圖分類號： TN919?34； TP309 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）01?0165?04

Abstract： In order to implement the reformation of the traditional book and archives management system， and enhance the intelligent management level of book and archives， a book and archives intelligent management system based on the Internet of Things was designed. The architecture of the Internet of Things is analyzed. The application process of the Internet of Things in book and archives management system is described in detail in the aspects of perception layer， network layer and application layer. The electronic tag and reader as the key components of the system are designed emphatically. The realization content and process of the intelligent book and archives system based on the Internet of Things are analyzed in detail. The performance test results of the system show that the intelligent management system provides a convenient and rapid approach for users. The experimental results show that the designed system has stable operation function and satisfied detection effect.

Keywords： Internet of Things； book and archives； intelligent management system； performance test； electronic tag； reader

當前互聯(lián)網(wǎng)技術快速發(fā)展，使得圖書與檔案信息化建設逐漸引起人們的關注。合理采用網(wǎng)絡資源，整合不同部門的信息資源，對傳統(tǒng)圖書與檔案管理系統(tǒng)進行改革，創(chuàng)造高質(zhì)量的圖書與檔案，成為圖書館與檔案館信息化建設的熱點話題。移動通信技術和數(shù)字技術的大范圍應用為物聯(lián)網(wǎng)技術在圖書與檔案管理領域的應用提供了基礎，因此研究基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案的智能管理系統(tǒng)具有重要的應用價值。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)

在物聯(lián)網(wǎng)技術及RFID技術快速發(fā)展的今天，隨著RFID標簽統(tǒng)一的制定標準和成本降低，越來越多的行業(yè)對其有著廣泛的使用[1]，特別是一些圖書與檔案的管理也在逐漸引進該項技術，實現(xiàn)圖書與檔案管理的數(shù)字化。本文設計了基于RFID技術而建立的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務流程進行研究。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其在圖書與檔案智能管理的應用

如圖1所示，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)面、控制面、知識面、管理面組成，也就是由感知層、網(wǎng)絡層、應用層[2]構(gòu)成。各組成部分作用如下：數(shù)據(jù)面是對數(shù)據(jù)包進行傳輸和發(fā)送；控制面為數(shù)據(jù)匹配數(shù)據(jù)包并發(fā)送，對數(shù)據(jù)吞吐量和網(wǎng)絡延遲進行優(yōu)化，并保證其可靠性和安全性；知識面將所有的信息傳送到控制面[3]，并對數(shù)據(jù)面、控制面、知識面間的信息傳輸進行監(jiān)督，確保物聯(lián)網(wǎng)能夠自主對數(shù)據(jù)進行交互處理。

由圖1可得物聯(lián)網(wǎng)在圖書與檔案智能管理系統(tǒng)中的應用過程如下：

1） 感知層通過傳感器、短距離無線通信以及自組織網(wǎng)絡等技術完成圖書與檔案資料的信息采集、書本檔案標識以及識別等功能。傳感網(wǎng)絡可確保圖書館、檔案館內(nèi)大數(shù)據(jù)的傳播和感應的高效進行。讀者通過傳感網(wǎng)絡以及智能手機[4]，在館內(nèi)通過電子標簽和閱讀器來感知各方位的資料。

2） 網(wǎng)絡層由接入層和核心層構(gòu)成，網(wǎng)絡層主要通過電信網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、校園無線局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡完成圖書信息的通信。

3） 應用層將信息技術同圖書與檔案管理領域連接，滿足各管理領域的需求，如圖書與檔案環(huán)境監(jiān)控、智能化通信等，并且對各種信息進行共享[5]。通過應用層，用戶與圖書及檔案館間、用戶與信息間、圖書與檔案館內(nèi)部和外部間建立起了統(tǒng)一的整體。

1.2 系統(tǒng)關鍵部件設計

1.2.1 電子標簽設計

電子標簽即射頻標簽，是整個系統(tǒng)的應答器部分，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示?？梢钥闯?，電子標簽包括標簽天線、線圈、標簽芯片三部分。根據(jù)其作用的不同，電子標簽的調(diào)制方式包括主動式、被動式、半被動式三部分；其可讀寫性又包括只讀、讀寫、一次寫入多次讀出。當前圖書與檔案館中的傳統(tǒng)條形碼逐漸被RFID電子標簽所代替[6]。使用電子標簽后，將使圖書與檔案管理員的工作變得格外輕松，同時，在借還圖書檔案資料方面也為用戶帶來方便。endprint

1.2.2 閱讀器設計

閱讀器即讀頭，由于射頻識別的工作頻段取決于閱讀器頻率，射頻識別的距離取決于閱讀器功率，因此閱讀器的作用在整個RFID系統(tǒng)中顯得尤為重要。閱讀器的軟件部分可執(zhí)行讀頭所收到的命令并將該命令發(fā)送給標簽。讀頭有分離式讀頭、集成讀頭，其判定標準為天線與讀頭是否分離。閱讀器由標簽、讀卡器、天線三部分構(gòu)成。

如圖3所示，其工作流程為：發(fā)射天線對射頻信號進行發(fā)送；電子標簽被激活并通過內(nèi)置發(fā)送天線來傳輸自身的編碼及射頻信號[7]；接收天線接收電子標簽發(fā)來的信息并通過調(diào)制解調(diào)器傳送給閱讀器；閱讀器將信息調(diào)制解碼后傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)進行處理。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、移動運營商平臺等建立起來的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)，包括客戶查詢、數(shù)據(jù)庫管理、移動運營商平臺、RFID讀寫器、RFID標簽、圖書定位以及終端服務器等部分。該系統(tǒng)將對圖書館中館藏信息、借還書信息、計費收費等信息進行詳細記錄。根據(jù)分工不同，該智能系統(tǒng)還設有圖書查詢、圖書借還、圖書續(xù)借、檔案管理、讀者管理等子系統(tǒng)。

校園網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)智能圖書與檔案管理系統(tǒng)的主要依靠。由移動運營商提供協(xié)助，在師生的手機SIM卡上裝上RFID標簽，即可將RFID技術與SIM技術進行合并[8]，這樣的SIM卡叫作無線通信智能手機卡。這項技術，可近距離實現(xiàn)信息之間的通信，為建立智能化圖書與檔案管理系統(tǒng)打下基礎。

建立基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)，可在提高圖書館、檔案館管理效率的同時，降低工作人員的勞動強度以及運營成本，該系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。以讀者從進入圖書館直至借書、還書完成為例，對該智能管理系統(tǒng)功能進行詳細介紹。當師生來到圖書館入口處時，將本人帶有RFID標簽的手機放在圖書館入口處安裝的標簽識別器上，通過識別器對個人信息實施讀取[9]，確認來訪人員身份是否符合規(guī)定。通過檢查的人員順利進入到圖書館內(nèi)部，而圖書館門禁將不會對不合法的人員開啟。進入圖書館后，師生可根據(jù)圖書借閱管理系統(tǒng)發(fā)送到手機上的短信了解個人已查閱的圖書信息，并對借還圖書的詳細信息進行核查。

圖4描述的智能圖書館系統(tǒng)的詳細功能如下：

1） 識別身份：可以進入圖書館的用戶都是經(jīng)過系統(tǒng)識別后的合法用戶。

2） 借閱圖書：通過系統(tǒng)對讀者借閱情況的記錄，可核對讀者是否存在欠款及過期仍未歸還的圖書。當存在以上任一情況時，系統(tǒng)將進行報警，從而使讀者無法繼續(xù)借閱圖書。而記錄中未顯示有欠或有過期未歸還圖書的讀者，即可順利借到圖書，同時借閱信息也將顯示在系統(tǒng)中。與此同時，系統(tǒng)中詳細記錄的還有過期未及時歸還圖書的罰款以及罰款金額。

3） 歸還圖書：讀者在歸還圖書時，將圖書在讀寫器上掃描信息[10]，并不需要提供借書證。成功掃描圖書后，讀者的借閱信息將被顯示在系統(tǒng)中，如果在歸還的圖書中存在逾期的情況，系統(tǒng)也將統(tǒng)計出對該本書的罰款金額并對所有罰款金額進行匯總。

4） 續(xù)借圖書：對于讀者進行圖書的借閱，系統(tǒng)將在借閱表中對相應信息進行修改，并自動計算圖書借閱天數(shù)以及圖書歸還日期。

3 實驗分析

3.1 總體性能測試

實驗對本文設計的基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)的具體案例實施測試，分析本文系統(tǒng)的總體性能，結(jié)果如表1所示。分析表1可得，本文系統(tǒng)能夠快速獲取每一本經(jīng)過感應區(qū)的帶有RFID標簽的圖書檔案資料的信息，確保自主借書、自主還書、庫存統(tǒng)計、智能安全門等功能得以實現(xiàn)，是十分有效的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)。

3.2 主數(shù)據(jù)處理性能測試

實驗檢測本文系統(tǒng)對信息流的處理性能時，設計的案例如表2所示。

實驗采用本文系統(tǒng)對表2中的案例進行檢測并取得最終結(jié)果。由于該測試結(jié)果體現(xiàn)了測試案例的效果與效率，因此該項檢測所涉及到的所有數(shù)據(jù)均為關鍵數(shù)據(jù)。其測試結(jié)果如表3，表4所示?？梢钥闯觯疚南到y(tǒng)成功執(zhí)行了不同數(shù)據(jù)的編輯功能，并且對信息的處理結(jié)果同預期目標一致。

綜合分析上述實驗測試結(jié)果可得，本文所設計的基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)各功能運行穩(wěn)定，檢測效果理想。

4 結(jié) 論

本文設計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書與檔案智能管理系統(tǒng)，分析了物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、圖書與檔案管理應用中的體系結(jié)構(gòu)，以及基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書與檔案管理系統(tǒng)實現(xiàn)的內(nèi)容和過程，極大地提升了智能管理水平。

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