基于云平台的图书馆书目智能管理系统设计及开发

汤雪唯

摘  要： 由于图书馆中书目较多，传统的图书馆书目管理系统不能有效对图书馆书目进行管理，常出现书目误检的现象，为此应用云平台对图书馆书目智能管理系统进行设计及开发。系统的硬件部分主要包括主控模块和通信模块，主控模块主要控制图书馆书目数量，通信模块主要用来接收与发送图书馆书目信息。系统的软件部分首先整合图书馆书目信息，然后将书目信息按照一定的标准存储，并对读者信息进行管理，最后通过书目清理、书目集成、书目变换和书目归约4个步骤对图书馆书目进行检索，以此完成基于云平台的图书馆书目智能管理系统设计及开发。实验对比结果表明，设计的基于云平台的图书馆书目智能管理系统比传统系统查全率、查准率高，误检数量少，能够抵抗噪声干扰，满足书目智能管理需求。

关键词： 云平台; 图书馆书目; 智能管理; 书目信息整合; 书目检索; 数据清理; 数据规约

中图分类号： TN99?34; TP311                    文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）19?0142?04

Abstract： Due to the large quantity of books in the library， the traditional library book management system fails to manage the books effectively， which often leads to false check of book. Therefore， the cloud platform is used to design and develop a library book intelligent management system. The system hardware includes the master control module and communication module. The former is mainly used to control the quantity of books， while the later is used to receive and send the book information. In terms of the system software， the book information of the library is integrated first， and then the information is stored according to certain standards， and the reader′s information is managed， too. In the end， the retrieval of library book is performed by 4 steps of book cleaning， book integration， book transformation and book reduction. On the basis of the above， the library book intelligent management system based on cloud platform is designed and developed. The results of contrastive experiments show that the recall ratio and precision ratio of the designed intelligent book management system based on cloud platform are higher than those of the traditional system. In addition， the number of false check is less than that of the traditional system. Therefore， the system can resist noise interference and meet the needs of intelligent book management.

Keywords： cloud platform; library book; intelligent management; book information integration; book retrieval; data cleaning; data reduction

0  引  言

隨着时代的发展，我国进入了快速发展变化的转型时期，图书馆管理也随之发生变化。随着图书馆文献资料数量的不断增加，图书馆规模不断扩大，图书馆读者数量也随之增加，实现图书管理的计算机化、简化图书馆繁琐的工作已经成为目前亟需解决的问题。

在这种背景下，传统的管理系统出现不足，主要包括借还书管理流程繁琐、图书查找和盘点工作任务繁重等问题，所以对图书馆书目管理系统的研究具有重要意义。本文研究目标是解决传统系统常出现书目误检的问题，因此，将云平台应用到图书馆管理系统中，设计一种基于云平台的图书馆书目智能管理系统。云平台是云计算的重要组成部分，其基础是提供基于互联网的软硬件服务，将其应用到管理系统设计中能够精确掌握数据资源，使图书馆书目管理系统更加智能。本文设计的基于云平台的图书馆书目智能管理系统从系统硬件设计和系统软件设计两方面实现，实验对比结果表明，本文系统比传统系统的书目误检数量少，证明了本文系统的有效性，能够满足图书馆书目智能管理需求。

1  基于云平台的图书馆书目智能管理系统框架

采用云平台技术[1]，以信息化、智能化服务平台为支撑，建立完善的图书馆书目智能管理系统，其总体框架如图1所示。

该系统的第一层为业务应用层[2]，主要为用户提供基本数据图书管理功能;中间层为核心功能，主要为用户提供数据支持;底层为相关技术层，用户能够通过该层下载资源到智慧图书馆的大数据云基础平台上，为用户提供相关知识。

2  图书馆书目智能管理系统硬件设计

2.1  主控模块设计

采用DPO半导体公司生产的STM32单片机[3]，具有高性能、低成本、低功耗的特点，将其作为控制系统电路的核心部件，主要利用该模块控制图书书目的数量。该芯片内部集成了8051内核[4]，最大可编程为256 KB，8 KB的RAM和RF收发器。在工作模式下，可编程的输出功率最高达4.5 dBm。该芯片主要分为电源引脚、控制引脚和I/O引脚，电源引脚包括：AVDD1～AVDD6（模拟电源引脚）、DVDD1和DVDD2（数字电源引脚）;控制引脚包括RF?N和RF?P，其他还包括21个可编程的I/O口。

2.2  通信模块设计

无线通信模块是图书馆书目智能管理系统的关键部分，主要用来接收与发送图书馆书目信息。该通信模块中主要包含CC2530核心芯片[5]、晶振电路、RF电路和LED电路等，其中LED电路设计的目的是确定系统网络的通信状态，整体的电路结构如图2所示。

3  图书馆书目智能管理系统软件实现

3.1  图书馆书目信息整合

在系统硬件设计的基础上，对系统软件设计，首先对图书馆书目信息整合。图书馆书目整合[6]的目的是将图书馆书目信息以及读者的基本信息按照一定的标准显示到系统中。在整合之前，对图书馆中的书目信息以及读者信息归一化处理，并存储到云平台中，计算公式如下：

式中：[k]代表图书馆信息整合参数;[P]代表信息归一化因子;[Hmin]和[Mmax]分别代表图书馆书目信息和读者信息的基本特征。

在此基础上，对图书馆书目信息以及读者信息进行定义，图书信息表面向系统中的图书实体，主要记录图书馆系统中书目的基本信息[7]，具体信息如表1所示。

记录读者的基础信息具体如表2所示。

按照表1，表2标准记录图书信息以及读者信息，以提高借阅者与管理人员的寻书、查书效率[8]，为图书馆书目检索提供基础依据。

3.2  图书馆书目检索

在上述图书馆书目信息整合的基础上，对图书馆书目检索，以实现图书馆书目的智能管理。由于图书馆系统中存储有大量数据，并且书目与书目之间存在着大量的数据交换[9]，在书目查找过程中，会消耗大量资源，因此利用云平台对图书馆书目进行检索。书目检索主要包括书目清理[10]、书目集成、书目变换和书目归约4个步骤，首先对图书馆系统中的书目进行清洗，计算公式为：

式中：[Mf]为书目检索过程;[jn]为图书馆书目清洗因子;[j]代表书目规约特性[11];[m]为图书馆中的书目维度。

通过上述公式计算，对书目中异常数据、重复数据等清除，在此基础上，对图书馆中的书目集成[12]，由于在挖掘图书馆书目数据过程中，涉及的数据源较多，同时书目格式不同，会导致数据的输出，利用云计算对其集成，计算公式为：

式中：[Hk]为图书馆原始数据信息;[l]代表书目格式;[fa]为书目集成因子。

然后对图书馆系统中的书目变换[13]，使用光滑技术将图书馆系统中的书目信息规范化，即：

式中：[Gi]代表书目处理参数;[Q]代表数据规范化因子;[gi]为书目信息中的不确定部分;[k]代表图书馆书目数据变换参数;[i]为书目类型。

在书目规范化后，对图书馆中的书目数据归纳[14]，删除行减少列中值的数量，减少书目中空值、重复值、冗余值等情况，采用云平台对书目归纳，过程如图3所示。

图书馆书目归纳过程具体的计算公式为：

式中：[G]表示图书馆中书目信息;[m]为书目数据中的空值部分;[h]为数据规范化因子;[k]为书目中列中值的数量;[l]代表书目归纳过程的不稳定因子。

按照上述过程，完成图书馆书目的整理，使图书馆中的书目信息更加准确，以此完成图书馆书目的智能管理。

4  仿真实验

为验证上述设计系统的有效性，設计测试实验。为了使实验结果更具说服性，将传统系统与本文系统对比。

4.1  实验平台

实验数据来源于某市图书馆，分别使用两种系统对该图书馆系统中的书目进行检索，对比两种系统的书目误检数量。实验平台中设置无线收发器、数据控制器以及控制终端等，具体的实验平台如图4所示。

控制终端主要控制实验过程以及实验结果的输出，数据库主要存储实验信息。

4.2  实验结果

数据挖掘算法图书馆管理系统与本文系统的书目误检数量对比结果如表3所示。

分析实验对比结果可知：本文设计的基于云平台的图书馆智能管理系统的书目误检数量少，基本能够准确查询到书目。因为本文系统设计的方法能够有效对书目进行检索与管理，以准确查找到图书馆中的书目;而数据挖掘算法图书馆管理系统在书目较少时，书目误检数量较少，但是随着书目的增多，书目误检数量也随之增多。因为传统系统在书目较多时，对书目管理效率低，导致读者不能准确查找到图书馆书目。

因此，通过上述实验能够证明，本文系统比传统系统的误检数量少，证明了本文设计的图书馆书目智能管理系统的有效性。

对比本文系统与数据挖掘算法图书馆管理系统针对不同书目数量时的查全率，对比结果如表4所示。

通过表4可以看出，随着书目数量的增加，数据挖掘算法图书馆管理系统的查全率逐渐降低，当查询书目数量为10本时，数据挖掘算法图书馆管理系统的查全率为95%，本文系统的查全率为100%，差别并不大;当查询书目数量达到60本时，数据挖掘算法图书馆管理系统的查全率仅为75%，而本文系统的查全率仍旧保持在98%，说明随着书目数量的增加，本文系统查全率波动较小，整体稳定性较高。

对比两个系统的查准率，对比结果如图5所示。

从图5中可以看出，书目数量从10本增加到60本，本文系统查准率始终保持在95%以上，呈现出平稳的趋势;而数据挖掘算法图书馆管理系统随着书目的增加，查准率呈现下降的趋势，说明受到书目数量的影响，书目越多，数据挖掘算法图书馆管理系统查准率越低，进一步说明本文系统性能优于数据挖掘算法图书馆管理系统。

为进一步检验系统性能，在系统查询书目时添加信噪比不同的噪声干扰，对比两种系统的性能，对比结果如表5所示。

从表5可以看出，在不同信噪比下，本文系统查准率变化并不大，当书目为60本，信噪比为15 dB时，查准率仍旧可以保持在95%，但是数据挖掘算法图书馆管理系统在书目为60本，信噪比为15 dB 的情况下，查准率仅为74%，说明本文系统抗干扰性能更佳，即使受到不同程度的噪声干扰仍然能够很好地查询书目情况，稳定性能更好。

5  结  语

针对传统图书馆书目管理系统常出现书目误检情况，本文设计了基于云平台的图书馆书目智能管理系统，实验对比结果表明，本文系统对于书目的误检数量比传统系统的误检数量少，能够满足图书馆书目智能管理需求。

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