基于图书馆图书查找过程中的定位功能系统设计

魏丽娟

（山西农业大学信息学院，晋中　030800）

基于图书馆图书查找过程中的定位功能系统设计

魏丽娟

（山西农业大学信息学院，晋中030800）

0　引言

随着社会经济的发展，我国社会文化建设进入了新阶段，图书馆变成了开放性的公共场所，图书流通量不断增加，传统的管理方式已经不能满足实际需要，各个图书馆需要利用先进的计算机技术与传感器技术对图书进行定位，人们在系统中输入图书信息以后，系统就能将图书位置自动定位，减少查找时间，同时也大大降低图书管理人员的工作量，对于提升图书查找效率、提高图书管理管理水平具有重要意义。

1　定位功能系统硬件的设计与实现

1.1中央处理模块的设计与实现

目前，嵌入式处理器在计算机系统中被广泛应用，尤其是ARM处理器，其不仅支持范围广，大多数嵌入式软件都支持这种处理器，同时，其运转速度快、功耗低，因此本设计中选择ARM中央处理器，在选择ARM芯片时，要充分考虑到系统的稳定性，主要以下几点：首先，为了保证定位系统有效应用于图书馆管理中，应该考虑到微处理器内核大小，由于该系统属于大型操作系统，因此内核要保证在ARM720T以上；其次，处理器的处理能力与系统时钟有直接关系，一般ARM时钟频率都在100-233MHz之间，保证给不同部件提供不同频率的时钟；第三，处理器芯片内部存储也会对系统运行能力产生重要影响，由于ARM芯片自身内存较小，为了满足实际存储需要，一般都要在系统中安装扩充存储器；最后，利用ARM开发定位系统时，要开发出相关的定位功能模块，并将所有功能集中在芯片中，另外，为了降低设计难度的同时不影响系统实际功能，要在不影响系统使用的情况下尽量减少硬件的使用，采用芯片外围电路的方式就是一种不错的选择［1］。

1.2数据采集模块的设计

定位系统的设计离不开数据采集模块，整个系统需要通过采集到的数据完成定位过程，主要应用的是RFID技术，该种技术能够实现双向数据通信，对定位目标进行自动识别，并不需要人工接触就能获取需要的数据。除此之外，RFID技术的记忆容量还非常大，对于外界环境的适应能力较强，容易实现小型化，将其应用到图书查找中是一种绝佳选择，RFID的工作过程如下：首先要在每本图书中设置射频标签，为目标识别打下基础，因为每个标签上的电子编码都是唯一的，所以每本书都有属于自己的独特身份，因此不会出现定位错误的现象；其次是设置读写器读写器，主要是独处并处理从标签上收集到的信号信息，并对这些信息进行解码，然后将加码后的信息传递到系统中；最后是通过通信网络统一管理标签和读写器，当读写器感受到书本携带的标签信息时，内部就会产生相应的载波信号，这一信号通过天线发射出去，射频标签在接收到该信号以后就会被激活，该信号被读写器接收以后就会做出相应处理，并通过网络系统传输到数据处理系统中，处理结束以后就会发出命令，读写器受到命令以后再去控制外围电路，实现命令的执行［2］。

1.3无线传感器传输网络的设计

无线传感器网络综合了多门学科的技术，通常将这种技术与其他微型传感器结合起来使用，对被测数据的信息进行检测和采集，然后通过无线方式传递出去，最终发送到客户端，满足人们的检测需要，目前该项技术已经被广泛应用于各类定位系统的设计中。无线传感器网络的通讯形式有很多种，其中红外线技术的成本相对较低，但是信号容易被遮挡，一般只能实现点对点视距连接，因此并不适合用于图书查找中，蓝牙技术虽然不受遮挡物的限制，但是开发成本相对较高，且每个节点都会产生较大的功耗，因此应用也受到限制，而Wi-Fi技术传输距离基本在100米以内，因此应用范围也不够广，ZigBee技术在无线传感器网络中显现出独特的优势，成本相对较低，运行的可靠性较高，因此可以被应用于定位系统的设计中［3］。

另外，在选择无线传感芯片时，要充分考虑到系统的集成性和功能性，本设计选择CC2430芯片，具有以下特征：首先，该芯片的控制器核具有低功耗和高性能的特征；其次，该芯片的抗干扰能力较强，接收信息的灵敏度较高，适合图书查找过程中的准确定位；第三，如果没有人使用系统，芯片就会自动进入休眠状态，能耗非常低；第四，该芯片具有温度感测功能，同时可以实现电池监测；最后，该芯片应用的电压范围较宽，适应性强［4］。

2　定位功能系统软件的设计与实现

2.1数据传输软软件系统的设计

本设计中应用无线传感器网络技术实现数据的透明传输，ZigBee模块与系统中的其他设备协同，形成了一种全新的传输数据的格式，与原有数据传输过程不同的是，其并不需要将指令头一类的标志，当ZigBee接收到信息时，串口数据就在系统中被编码，然后以通过无线的方式发送出去，协调器节点模块在收到这些信息以后，就自动完成解码工作，然后在发送到数据处理模块，也就是说数据处理模块接收到的数据已经是被解码过的。串口连接线也不再使用，而是被数据传输模块代替，这样，最终传输到中央处理器的数据就能够满足处理需要［5］。

终端数据发送节点设计如下：目标进入到读卡器读取范围之后，读卡器就会读取目标物上的信息，并将自己读取到的信息发送到终端节点，终端节点接受到信息以后会对其进行回调函数rxCB处理，该函数会对串口数据进行重新定义，共有两个数据缓冲区，一个是outBuf，另一个是outBuf2，当第一个缓冲区中没有串口数据时，该缓冲区就负责接收所有的缓冲数据，当第一个缓冲区有数据时，发送来的数据将被第二个缓冲区接收，如果这两个缓冲区同时有数据，即都处于工作状态，就说明串口数据发送失败，出现数据累计的现象，面对这种问题时要对流量进行控制，此时不宜再接收其他数据［6］。

另外，为了提升数据传输过程中的可靠性，整个系统中要额外设计两个机制，一个是重发数据机制，就是在系统中设置一个机制，能够实现对串口数据的重新发送，可以根据实际情况灵活设置重新发送的次数，同时，要在重新发送的数据上添加特殊标记，避免接收节点多次接受到同样的串口数据；另一个是接收数据响应机制，就是节点在发送数据结束以后，接收节点就会产生响应，并将响应结果发送会发送节点上，这样发送节点就能够判断出自己发出去的数据是否被接受，进而判断要不要继续发送同样的数据。如果接收到的参数表明数据发送失败，说明接受节点处于繁忙状态，因此应该启动数据重发机制，保证所有的数据都能够传输出去；相反，如果接受到的参数表明发送成功，说明节点已经接收到相关数据，此时应该关闭重发机制，避免发送相同的数据，然后将两个缓冲区的数据释放掉，使其能够接收下一次传递过来的串口数据［7］。

2.2图书定位软件的设计

该软件 使用最近邻居定位算法，假设图书馆中的待定位标签有P个，而已知位置的参考标签有Q个，由于待定位标签的欧氏距离E有Q个，因此P个待定位标签的欧氏距离要用一个数组存储来表示，其中包含P×Q个元素，其反映在C语言环境中要用一个二维数组来表示，同样包含P×Q个元素，在对标签进行定位的过程中，最邻近标签有m个，因此最终在求得权值以后，同样要用一个二维数组存储，其中包含P×m个元素［8］。

同时还要对系统界面进行设计，本系统中采用跨平台用户界面，该界面能够满足用户对界面的各种要求，一方面能够建立图形界面程序，另一方面能够建立高效的后台应用程序，不仅能够实现定位功能扩展，同时还能允许组建编程，灵活性较高。由于该界面具有跨平台的特征，可以将程序建立在帧缓冲驱动上，可配置性高，并且可以根据实际需要进行裁剪［9］。

3　结语

当前图书馆管理信息结构不完善，人们在检索系统中只能找到自己需要图书的大致信息，但是不能对图书位置进行定位，需要人工查找，浪费大量时间，工作人员在对图书进行归位时也也容易出现错放问题，本文设计了图书查找过程中的定位系统，利用先进RFID技术与网络传感器技术，用接收器和处理器来接受并处理图书位置信息，对每本图书的位置进行定位，帮助人们在短时间内找到自己需要的图书，有效提升图书管理效率。

［1］龙文.基于RFID的图书管理研究［J］.黑龙江教育学院学报，2013，12（14）03:190-192.

［2］金志敏.基于超高频RFID技术的图书馆智能书架与图书定位系统［J］.大学图书情报学刊，2013，13（15）02:39-41+44.

［3］王建文.基于图书查找过程中的定位功能系统实现途径分析［J］.电脑知识与技术，2013，14（16）15:3453-3455+3480.

［4］舒远仲，张丽，朱玄华，田蕾，苏雁南，宋利康.基于RFID的图书馆智能书架系统的研究与设计［J］.计算机工程与设计，2013，11 （13）06:2218-2222.

［5］张郁松，杜景林.基于超高频RFID的图书馆智能书架方案研究与设计［J］.图书馆杂志，2014，13（16）12:87-93+103.

［6］肖亚迪，贺成佳，李俐萍.基于RFID的图书馆自动借还系统设计［J］.电子科技，2015，10（12）03:7-10

［7］李娜，朱维兵，倪绍流.基于自动识别技术的书刊精确定位子系统设计［J］.西华大学学报（自然科学版），2008，14（17）04:81-83+ 87+5.

［8］丰江帆，王倩，刘兆宏.无线局域网环境下的图书馆定位系统研究与实现［J］.现代图书情报技术，2012，13（15）04:79-83.

［9］张开生，杨武，赵琼.基于ZigBee的图书检索导航系统研究［J］.实验技术与管理，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

魏丽娟（1986-），女，山西大同人，硕士，助教，研究方向为软件工程

2015-11-06

2015-11-16

当前无论是社会公共图书馆还是高校图书馆的管理系统都缺少图书定位功能，读者在检索系统中只能查找到图书在哪一个馆或者是馆中的哪一个库，然后根据检索书号一一查找，找到自己需要的图书往往需要花费大量的时间和精力，管理员在对图书进行归位时也存在很大难度，于是人们提出将定位功能系统应用于图书查找过程中，以此来提升查找图书的效率，针对此设计图书查找过程中的定位功能系统。

图书馆；图书查找过程；定位功能系统

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.