一種圖書館可視化智能選座引導(dǎo)系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

引 言

各大高校的圖書館蘊藏著寶貴的學習資源，而且擁有海量的各領(lǐng)域經(jīng)典的、基礎(chǔ)的以及前沿的學習參考資料，同時免費提供給在校學生使用，無論從學習環(huán)境還是學習需要的花銷考慮，圖書館都是同學們獲取知識，增長自身能力的不二之選。然而各大高校普遍存在的圖書館“占座現(xiàn)象”給同學們的學習以及圖書館資源的利用帶來了諸多不好的影響。

一方面是同學甲從A 區(qū)到B 區(qū)不停的找座位，另一方面是A 區(qū)到B 區(qū)被同學乙丙丁用課本、書包亦或零食霸占的座位， 想找座位的同學找不到座位，閑置的座位又被同學用物品所侵占長時間不使用。占座這一不文明現(xiàn)象極大的降低了圖書館資源的利用率，損害了同學們對圖書館資源平等享用的權(quán)利。

由于圖書館的座位是有限的且具有獨占性，考慮到每個同學在圖書館學習時間不一，造成了不平衡的供求關(guān)系直接導(dǎo)致了“占座現(xiàn)象”的出現(xiàn)。為了解決這一問題，本文著眼于解決占座這一問題，結(jié)合當前各高校采取的應(yīng)對占座的辦法，致力于為同學們帶來更加貼心的服務(wù)。下面將從硬件和軟件兩個層面設(shè)計施工，對比現(xiàn)有的應(yīng)對措施，制定合理有效的規(guī)則， 分別從對座位狀態(tài)的判定、對選座的確認以及帶來貼心的服務(wù)展開。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

圖書館可視化智能選座引導(dǎo)系統(tǒng)的整體設(shè)計與開發(fā)圍繞物聯(lián)網(wǎng)的三個層次展開，分別在感應(yīng)層設(shè)置由HC-SR501 和Arduino Uno 組成的人體紅外感應(yīng)模塊來對座位所處的狀態(tài)進行判斷；并由 RC522 和 Arduino Uno 組成 RFID 讀卡模塊來對座位預(yù)定信息進行確認 ；連接由 HC-05 和 Arduino 組建的 Bluetooth 通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的傳輸。在網(wǎng)絡(luò)層主要通過Bluetooth 和以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的傳輸和交換，并最終將數(shù)據(jù)存儲于SQL 數(shù)據(jù)庫，將得到的信息反饋到應(yīng)用層Web 端的選座界面和微信的選座界面。系統(tǒng)框架如圖1 所示。下面將更加細致地介紹每個模塊的功能及其提供的服務(wù)。

2 人體紅外感應(yīng)模塊

本系統(tǒng)著眼于解決占座這一問題，如何行之有效的設(shè)計實施十分重要。本文調(diào)研了各大高校圖書館及各類競賽中用到的解決辦法，發(fā)現(xiàn)大多采用紅外蔽障傳感器加攝像頭的模式， 然而我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計仍然存在一定的缺陷。就紅外蔽障傳感器而言，利用前方物體的反射確定是否有人是存在重大缺陷的，如果使用者在離開時放置一個物體于傳感器前，傳感器將判斷為有人使用，這依然不能很好的解決占座這一問題。加攝像頭的方式在一定程度上規(guī)避了上述缺陷而且可以為引導(dǎo)提供一定的便利，但是就其成本以及實現(xiàn)、后期的維護，筆者認為這依然不是一個合理的選擇，針對上述問題我們重新思考決定采用HC-SR501 人體紅外感應(yīng)模塊設(shè)計實施。

HC-SR501 是根據(jù)人體發(fā)出的特定波長 10 μm 左右的紅外線（人體都有恒定的體溫，一般在 37 攝氏度，所以會發(fā)出這樣的紅外線）工作的。采用HC-SR501 將判定規(guī)則聚焦于人而不是物，相較于紅外蔽障傳感器而言優(yōu)勢不言而喻。就攝像頭在引導(dǎo)方面的優(yōu)勢我們將從軟件層面著手，在降低成本的同時為大家?guī)聿灰粯拥挠脩趔w驗。HC-SR501 與Arduino Uno 的連接方式如圖 2 所示。

3 RFID讀卡模塊

我們結(jié)合校園的實際場景對座位預(yù)定信息進行確認，選擇使用校園一卡通做為唯一標識，不僅符合我們?nèi)粘５氖褂昧晳T而且更為大家所接受，通過校園一卡通對存儲在后端數(shù)據(jù)庫的信息進行身份核實并完成對座位使用的確認。對校園一卡通的讀寫我們選擇 RC522 非接觸式讀卡器實現(xiàn)，其中RC522 與Arduino Uno 的連接方式如圖 3 所示。

4 Bluetooth通信模塊

實現(xiàn)對信息的采集只是第一步，下面將要討論如何將采集的數(shù)據(jù)及時有效的傳輸出去。對信息的傳輸我們選擇由HC-05 和 Arduino Uno 搭建的藍牙通信網(wǎng)絡(luò)，向下分別連接上面提到的人體紅外感應(yīng)模塊和RFID 讀卡模塊，向上協(xié)同以太網(wǎng)將底層采集的數(shù)據(jù)實時傳輸至后端數(shù)據(jù)庫，并將信息即時顯示在微信選座界面和Web 選座界面實現(xiàn)信息由獲取到利用的連接。其中藍牙通信網(wǎng)絡(luò)的搭建HC-05 和 Arduino Uno 的連接方式如圖 4 所示。

5 Web端和微信訂閱號

前面主要在硬件層面論述了如何對信息的采集、傳輸以及對選座的確認，下面將要從軟件層面講述該套系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)及其帶來的服務(wù)。本套系統(tǒng)著眼于解決占座這一問題，并最終帶來貼心的服務(wù)。軟件層主要是對選座系統(tǒng)的實現(xiàn)和服務(wù)的體現(xiàn)。在Web 端根據(jù)圖書館內(nèi)各樓層各區(qū)域座位的布局設(shè)計界面從軟件的角度實現(xiàn)可視化的引導(dǎo)，并為每個座位設(shè)置三種顏色紅、黃、綠，分別代表被使用、暫時離開、被預(yù)定并且對暫時離開設(shè)置時間限制 15 分鐘，對被預(yù)定設(shè)置時間 30 分鐘但超出以上時間的取消座位授權(quán)以達到選座系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)， 從而通過軟件層面制定規(guī)則避免占座的發(fā)生。然而選座帶來的服務(wù)是有限的，下面將通過現(xiàn)有的一些圖書館服務(wù)論述微信層面帶來的服務(wù)。

就對大多競賽中針對圖書館選座系統(tǒng)的服務(wù)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)服務(wù)通過手機 App 提供，包括選座、室內(nèi)溫濕度顯示以及討論區(qū)等，這些或是依賴硬件的支持抑或是重新開辟一個BBS，在筆者看來，無論從成本考慮還是從后期推廣和維護出發(fā)，其后期的生長都是異常艱難的，更為重要的是帶給使用者的體驗不足以讓其主動使用。下面將針對上述問題講解用微信帶來的服務(wù)。

我們就微信提供的訂閱號著手服務(wù)，下面將從菜單欄介紹其帶來的服務(wù)及優(yōu)勢。首先介紹選座項，選座項通過設(shè)置連接實現(xiàn)和Web 端共用一個選座系統(tǒng)，這不僅給系統(tǒng)的維護帶來便利，而且方便了使用者選座 ；討論區(qū)是學習交流的不錯選擇，菜單欄也必不可少。然而重新設(shè)計這樣一個版塊，其生長是異常困難的，考慮到每個學校都有自己的BBS 或百度貼吧，我們選擇鏈接到這樣異?；钴S的地方，在不需要考慮維護的同時保證了該版塊的活躍度 ；與此同時我們在菜單欄設(shè)計了一個常用網(wǎng)站連接，并在其二級菜單列出，方便使用者。與此同時，微信訂閱號具有每天推送一條信息的功能，可以為同學們推送最新的圖書館通知、資訊以及投放各種活動在線參與，加強了與使用者的互動聯(lián)系。微信作為一個擁有 5 億用戶群的應(yīng)用軟件，在從微信公眾號后期的推廣、維護、成本被用戶接受等角度考慮，都是提供服務(wù)的不二之選。

6 結(jié) 語

本文通過對高校目前普遍存在的占座現(xiàn)象分析，立足于解決占座這一問題，著眼于提供服務(wù)。分別對現(xiàn)在各高校圖書館采取的應(yīng)對辦法，以及各類競賽中出現(xiàn)的解決辦法進行思考，提出自己的看法并針對存在的問題提出自己的解決辦法。從最底層的如何正確判斷座位所處狀態(tài)到應(yīng)用層如何給用戶提供服務(wù)留住用戶，以及系統(tǒng)的成本、后期的成長等進行論述， 介紹了一個集智能選座、引導(dǎo)與服務(wù)為一體的圖書館系統(tǒng)。