物联网技术在高职院校图书管理系统中的应用

江艳梅，潘　彧

(河北交通职业技术学院，河北 石家庄　050061)



物联网技术在高职院校图书管理系统中的应用

江艳梅，潘彧

(河北交通职业技术学院，河北 石家庄050061)

介绍了物联网技术的概念，深入分析了物联网技术实际应用的结构，将物联网技术与高职院校图书馆数字化建设相结合，实现图书馆流通部门对图书智能化管理的功能。

物联网；RFID；图书管理系统；智能化图书馆

0　引言

在互联网信息技术高速发展的带动之下，各高职高专院校信息化水平的建设也在不断提高，其中高职院校图书馆根据自身发展的特点，将物联网技术应用到图书管理系统中，实现“以感知为先、传输为基、计算为要、管理为本”的智能化感知图书管理的思路和模式。通过物联网技术的引入，高职院校逐步实现图书的智能化管理，一方面可以最大程度的满足读者对信息获取的需求，另一方面可以更有效得拓展图书馆的特色化服务。

1　相关概念

1.1物联网的概念

简单讲，物联网是互联网的一种，是物与物相连的互联网。国际上通用的定义：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。

1.2图书智能管理的概念

图书智能管理的概念一般是指基于物联网技术、云计算模式、云存储和与其相配套的智能化设备，将数字图书馆、图书馆的建筑设施和硬软件设备与数字信息资源进行合理整合，根据读者类型的不同提供不同的个性化服务，满足用户对各种信息资源的需求，实现用户和图书馆资源之间的无障碍通信和共享服务。

2　高职院校建设图书智能化管理系统的关键技术

基于物联网技术的图书智能化管理系统的建设需要相关领域协同合作，其中主要关键技术如下。

2.1信息采集传感器技术

信息采集传感器技术，是通过物联网技术，实现图书资料信息智能化管理的重要技术指标，主要完成图书信息采集、实时信息感知、大数据处理、数据回传，以及系统决策支持等功能，其硬件平台可由物联网络内部的传感子网、核心承载子网和信息服务子系统等部分组成[2]。

其中，传感子网由感知节点(实时数据采集、控制)和节点末稍网络(网络汇聚节点、接入网关节点)组成；系统核心承载子网络作为物联网业务的基础通信网络，主要依赖学院内网的基础网络设备、电信运营商铺设的高速光纤线路、电信运营商建设的无线网络的结合；系统信息服务系统硬件设施主要负责信息的处理和决策支持[3]。

信息感知节点主要由各种类型的实时信息采集和控制模块组成，完成物联网应用的数据采集和设备控制等功能。通过电子标签输入获取到的目标数据信息是本系统采集数据信息的主要渠道[4]。

2.2无线传感器网络(WSN)技术

本系统基于构建无线传感器网络技术(Wireless Sensor Network，简称WSN)，将空间上分散的模块化的传感器单元通过无线网络进行连接，实现网络图书信息实时有效的传输，并进行传输汇总、物理环境状况的实时监控和相关数据的决策分析和处理[5]。

2.3WLAN无线网络传输子系统

在学院WLAN无线网络系统的基础上搭建WLAN无线网络传输子系统，实现图书馆局域网的建设。它是利用射频(Radio Frequency；RF)技术，取代双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络链路，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。

2.4Zigbee无线网络传输系统

Zigbee无线网络系统是实现搭建无线组网系统的主要技术。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，该协议的引入使现有的无线网络技术成为一种短距离、低功耗的无线通信技术。

3　构建基于物联网技术的高职院校图书智能化管理系统

3.1系统总体架构

架构设计如图1所示。基于物联网技术的图书管理系统主要由硬件、软件和计算机集成设备组成。其中：主要技术集中在感知层和通信网络层。

图1　系统设计总体架构图

感知层，主要使用了FRID技术，实现馆藏图书资料的实时定位；感知层软件通过网络连接与图书馆借还书系统相连接，进行数据通信。

通信网络层，考虑到整个系统的建设投入成本，主要利用已有通信基础设施，如学院系统内部光纤和无线通信资源。

该系统整体采用分层架构和组件化模块设计，构建由数据层、基础组件层、应用层组成的统一信息平台，主要实现系统数据的集中组织管理、存储、融合分析处理以及设备和系统的综合运维管理。

3.2系统软件设计

以作者所在单位作为项目研究对象，通过对学院图书馆目前物联网技术的应用需求状况进行调研，结合图书馆的实际存在的问题，在现有的图书信息管理系统的基础上进行系统需求分析。

3.2.1系统功能模块需求分析

依据图书馆的业务流程，图书信息管理系统以分层化和模块化相结合的管理模式，各关键子系统模块分为：图书基本信息管理模块、图书借还管理模块、读者基本资料管理模块、图书资料查询管理模块、系统参数设置模块、数字智能标签转换模块、馆藏图书资料盘点模块、智能监测控制模块等。

3.2.2系统用户需求分析

本系统根据用户的权限不同分为Administrator系统管理员、Wlan超级用户、系统日常管理员和普通用户。不同的用户角色对应不同的用户组和权限设置。Administrator系统管理员具有最高权限设置，负责修改系统参数设置和系统模块配置；Wlan超级用户，负责变更其它用户角色模块的指定权限的设置；系统日常管理员，负责系统的日常维护和简单操作；普通用户，只能通过系统自助平台修改密码和图书借阅和查询。

3.3系统数据描述

通过对图书管理系统需求及其数据流图的分析，可以得出该系统涉及读者、书籍、借阅和还书信息表等数据实体，如图2所示。

图2　借还书流程需求图

3.3.1系统静态实体数据描述

图书信息：图书 ID号(Book_id)，图书名称(Book_name)、作者名称(Book_author)、出版社名称(Book_publisher)、索书号码(Book_number)、ISBN/ISSN 、价格(Book_money)、出版时间(Book_time)。

管理员信息：登陆账号(Admin_id)，登陆密码(Admin_password)，管理员权限(Admin_root)，姓名(Admin_name)。

读者信息：借阅证编号(Reader_id)读者类型(Reader_class)，姓名(Reader_name)，性别(Reader_sex)，所属部门或专业班级(Reader_department)，联系方式(Reader_telephone)。

3.3.2系统动态实体数据描述

输入数据：关键字查询，类型查询，读者(Item)记录的修改，图书(Item)，创建读者项，创建图书项，图书借还信息输入。

输出数据：图书借阅信息，读者还书信息，读者注销信息，查询关键字对应的数据库子集，统计信息，系统操作日志信息，系统在线用户信息。

3.4硬件系统设计结构

主要包括接入该系统的计算机主机网络设备、RFID相关设备、自动盘点设备和自助借还机设备。各硬件设备通过布设在图书馆墙壁上的AP进行设备接入和设备之间的数据连接，无线AP通过有线网络接入核心交换设备。逻辑结构如图3所示。

图3　基于物联网技术的图书管理系统硬件逻辑图

3.5系统数据库构造分析

系统数据采用数据库软件SQL Server 2008。

3.5.1系统概念结构分析

(1)图书实体数据E-R图，如图4所示。

图4　图书实体E-R图

(2)读者实体数据E-R图，如图5所示。

图5　读者实体的E-R图

3.5.2逻辑结构分析

(1)图书信息表：描述图书项这条记录中包含的各种字段信息的表，由图书磁条的条码号、ISBN号、图书名称、作者和图书单价等信息组成。其中条码号为主键(表1)。

表1　图书信息表

(2)读者信息表：描述读者项这条记录中包含的各种字段信息的表，由读者借阅证号码、姓名、年龄、性别、联系电话、邮箱、可借图书数量、已借图书数量、超期罚款。其中读者编号是主键(表2)

表2　读者信息表

3.6图书馆数据库数据处理和存储系统建设

图书馆物联网系统设计的核心要素是大数据处理，通过对前端采集到的数据进行数据分析，将系统收集到的非结构化的数据进行结构化处理，将数据进行分类管理，提取有价值的核心数据信息进行应用，通过数据挖掘技术的应用，为满足各类读者的需求提供了数据基础[6]。

物联网存储与数据存储在表现方式上的不同，决定了对存储本身的物理软硬件的设计的不同。针对物联网存储的特有的需求，专门设计了针对图书馆物联网系统的专业存储阵列。

物联网存储需要选择专业的物联网专用存储，保障存储系统的安全可靠。图书馆数据中心系统组成如图6。

图6　图书馆数据中心系统组成

4　系统实现

图书管理系统软件采用B/S结构。Web检索系统将系统的馆藏书目数据库和读者外借数据库以web方式发布，实现图书网上查询、借阅和读者自助借还情况查询等操作，具体实现过程如下：

4.1登录模块的设置

首先输入账号和密码，选择类型进行登录，输入正确即可进入图书管理系统的主页面进行下一步的操作。系统根据不同的角色分配不同的权限进行查找数据库，管理员进入管理员角色所属的主页面进行操作；用户进入用户主页面进行操作。如图7所示。

图7　登录界面

4.2读者模块的设置

读者进入读者主页面进行操作，可以实现图书查询、图书预约、预约取消、图书续借、个人信息维护等操作。(如图8所示)

图8　读者模块界面

4.3管理员模块设置

管理员登录后进入到读者页面，根据不同类型的管理员权限进行设置，进入管理员页面后可以进行读者管理、图书管理、借还管理、超期通知、盘点、更改口令等操作。

4.4查询模块

在该模块中，读者可以查询个人信息和图书借阅信息，单击图书借阅信息或者最大化按钮进去，就可以看到您的借阅信息。右击图书信息，可以查看文献详细信息和图书续借。该模块设置了多种查询条件，可以通过勾选自己所需的查询条件进行查询。还列有文献信息查询、图书借阅历史、违章信息查询。如图9所示。

图9　查询界面

5　结束语

本系统将物联网技术与图书信息管理系统相结合，一方面有效的解决了图书馆流通部在日常图书管理过程中出现的各种难题，另一方面为高职院校图书馆开展方便、快捷的个性化服务提供了技术支撑。“互联网+”时代下的图书馆智能化管理模式和特色服务的理念为图书馆今后的发展指明了方向。

[1]杨永志.试论物联网及其在我国的科学发展[J].中国交通经济,2010,(2):20-22.

[2]金志敏.“第三代”图书馆—RFID智能图书馆[J].图书馆学刊,2012，(3):115．

[3]王春红.物联网RFID技术在数字校园管理中的应用[J].电子科技，2012，25(12)：30-33.

[4]周浪,林哲，等.一种基于物联网的智慧教室方案的设计与实现[J].无线通信技术,2014，(4):78-80.

[5]王正，陈松.高校智慧校园构建及应用探索[J].常州信息职业技术学院学报，2013，12(05)：7-8.

[6]陈磊,徐佳丽.基于物联网的高职智慧教室建设研究[J].院校建设,2014，(35):10-15.

Research on application of the internet of things in higher vocational college books management system

JIANG Yan-mei,PAN Yu

(HebeiJiaotongVocationalTechnologyCollege,ShijiazhuangHebei050061,China)

After a brief introduction of the concept and fundamental structure of the internet of things,this paper applied the internet of things technology into intelligent construction of the library in higher vocational colleges,realization of the function of library circulation department to the intelligent management of books.

Internet of things; RFID; Books management system; Intelligent library

2016-03-27

河北交通职业技术学院资助项目(ZR-201507)

江艳梅(1981-)，女，硕士，讲师，主要研究方向:计算机信息管理.

1001-9383(2016)02-0017-09

TN915

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