圖書館自動化分揀識別系統

　　摘要：為了進一步提升書籍分類精準度，文中采用RFID技術與ARM技術進行自動書籍分揀系統設計，結合射頻標簽和二維碼粘貼到書籍頁面上的方法完成標識處理，經過讀卡器讀取后傳送至后臺服務器，ARM主機據此做出相應的分揀動作。通過終端APP試驗實現圖書分揀系統各模塊功能，有效降低了圖書管理人員的工作量，進一步提升了數據分類的精準度。

　　關鍵詞：智能圖書分揀系統;自動分揀;RFID射頻技術;ARM

　　快速發展的現代社會在提高生活水平的同時也促使人們不得不緊跟時代節拍，終身學習的意識和能力逐漸被越來越多的人認可，圖書館在日常學習中起到重要的支撐作用，其提供了大量供日常學習及科學研究使用的知識材料。如何充分使用現代信息技術建立信息化及智能化水平較高的圖書管理系統，進而有效提高圖書館工作效率，同時為使用者提供高質量的、便利的閱讀學習服務仍然是目前研究的重點領域。

　　現階段高校圖書館管理圖書的方式大多采用“單一的條形碼+信息管理系統”，為確保分揀的準確率，大多需人工提供不同程度的人力分揀完成圖書分揀。在圖書管理效率上，傳統依靠掃描圖書條形碼來辨析圖書信息的方式已經難以滿足圖書館的信息化發展需求，文中主要完成了圖書自動分揀識別系統的設計，以提高圖書管理效率及用戶體驗。

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　　1需求分析

　　隨著圖書館規模及館藏量的不斷提高，在對海量圖書信息進行處理方面，傳統圖書館對計算機信息技術的利用水平仍有待提高，部分中小型圖書館及學校圖書館信息化水平較低，日常圖書借還工作的效率普遍較低。目前，高校圖書館的書籍借閱方式仍然以使用借書機進行自助掃描為主，書籍分揀歸類及整理上架環節則以人工方式為主。傳統圖書管理系統的缺點在于便攜性較差，隨著智能手機等移動終端及二維碼技術的普及應用，借閱者對圖書借閱方式提出了更高的需求。分揀工作作為圖書館書籍整理過程中的主要工作之一，其自動化水平是影響圖書館信息化管理水平的關鍵環節，需兼顧書籍歸架效率及借閱準確性，基于移動終端的圖書管理系統成為提高管理效率的有效方法。

　　遇到借閱、還書的高峰時期，如何將圖書及時準確的自動分揀上架，以有效避免借書機旁圖書堆放導致無法滿足借、還書需求問題是文中研究的重點。文中設計了一種基于Android移動終端的自動圖書借還分揀系統，彌補了傳統基于電腦端圖書管理系統的不足，精簡的操作界面可有效滿足借閱及管理書籍的需求，使自動分揀書籍的速度和質量得以有效提升[1-2]。

　　2系統設計方案

　　2.1結構組成

　　文中設計的圖書自動分揀識別系統主要由負責輸送、識別及分揀的三大裝置模塊構成，識別裝置與上位機通過CAN總線相連，系統由多個分揀裝置(各配置一個分揀箱)構成，各分揀裝置對應一個圖書分類，在輸送裝置(由滾筒傳送機構成，將光電開關安裝于傳送機入口處以準確檢測傳送機中是否有書籍)上放置需進行分揀的書籍，當書籍進入由識別裝置(主要由RFID讀寫器構成)控制的識別區域后，在交互磁場的作用下RFID讀寫器完成對貼有RFID標簽的相關圖書信息的讀取，再通過上位機接收的讀取信息獲取該圖書的分類信息，在此基礎上做出判斷并向分揀裝置發送相關指令，構成分揀裝置且要求同步進電機相連的推板與傳送裝置間的運動方向垂直，步進電機以接收到的上位機指令為依據完成相應的圖書分揀動作[3-4]。

　　圖書借還分揀系統主要由信息采集與查詢、數據處理、控制模塊幾部分構成，主控芯片采用S3C2410(基于ARM)，使用RFID射頻讀卡器采集書籍信息。為滿足書籍借閱情況的快速查詢和借閱需求，該系統移動端借書功能通過使用App掃描二維碼來實現，移動應用端主要面向學生和圖書館管理員兩類用戶。

　　2.2工作流程

　　當光電開關(位于傳送機入口)檢測到傳送帶上放有書籍時，傳送裝置通過驅動電機開啟正常運行速度模式(為兼顧節能目標即分揀速度，未檢測到書籍時傳送裝置保持低速運行)。通過散發的磁場形成RFID讀寫器的識別區域(指定范圍)，先對識別區域入口處進行實時檢測，判斷是否存在RFID標簽，讀寫器會對進入識別區的圖書進行信息驗證，然后讀取標簽中的書籍類別信息。

　　上位機接收到讀取結果后判斷書籍類別是否在該分揀裝置的控制范圍，上位機將相應指令發送給對應推板，裝有步進電機的推板據此將圖書推送到對應分揀箱，若與當前分揀裝置代表類別不同則傳送至下一分揀裝置，將RFID標簽損壞的圖書放入傳送機終端的分揀箱中，由圖書管理員更新標簽并將不同分揀箱的書籍擺放到對應書架上。

　　應用較為普遍的高頻(HF)和超高頻(UHF，具有跳頻特性)兩種RFID技術接口射頻信號的混合類型不同，超高頻RFID技術對電子標簽讀取距離的控制能力較弱，該系統選用了高頻技術，系統開始運行時RFID讀卡器開始工作，RFID讀卡器會自動讀取進入識別區域內的書籍，經解碼后向ARM主機傳送，實現同周圍其他圖書的有效區分，進而使系統自動分類的準確性得到明顯提高[5-6]。

　　3系統的實現

　　3.1硬件設計方案

　　文中結合運用ARM主機S3C2410和射頻識別模塊HF14443完成系統硬件的搭建，RFID讀寫器工 作流程如下：工作狀態中的讀寫器會形成識別區域(通過磁場發射尋卡信號)，RFID標簽進入識別區域后RFID芯片電容通過耦合產生感應電壓完成充電過程，激活標簽并同讀寫器建立握手通訊，讀寫器據此完成RFID標簽芯片首地址信息的獲取，然后對指定地址的信息進行讀取和解碼，再通過RS232通訊接口模塊(接口芯片采用MAX232芯片)向上位機傳送[7-8]。為避免誤讀鄰近識別裝置的信息，由讀寫器構成的各識別裝置采用近距離讀寫(0.5m左右)模式。

　　3.2單片機控制系統

　　該系統的串口通信功能通過使用AT89C52單片機來完成，單片機同上位機采用中斷的通信方式，成功讀取圖書信息的RFID讀寫器在向上位機界面傳送信息時，由單片機控制系統負責完成通信通道的建立，并對各分揀口分揀裝置的工作狀態進行控制(以ARM主機的指令為依據)。根據實際需要設置系統時鐘頻率，單片機結合時鐘頻率通信波特率計算出UART寄存器的設置值，寄存器的中斷控制位通過設置UART來實現[9-10]。上位機和單片機保持相同的通信波特率，以確保數據傳輸的準確性。

　　3.3ARM主機設計

　　文中采用支持面向對象程序設計的VB.net完成對上位機(ARM主機)軟件的開發，VB.net支持結構化的事件驅動和無限擴增控件的應用，使用VB.net提供的通信控件即可高效地完成串口通信，當應用程序具備較強移植性時，可通過WINDOWSAPI函數(由Windows提供)的調用完成編寫過程;上位機則采用MSCOMM(一種通信控件)完成開發過程，以滿足系統對接收和發送串口數據的需求，可按需設置串口狀態及信息格式，PC機通過串口連接其他設備確保不同設備間能高效通信。使用Java網絡通訊對遠程數據庫服務器進行編程，形成的服務端程序系統具有較強的可擴展性[11-12]。系統通過網絡及TCP/IP協議完成與ARM主機的通信過程及移動端的數據交互。

　　3.4系統數據通訊的實現

　　RFID讀卡器讀取的信息經RS-232串口線向ARM主機傳送，ARM再通過網絡傳給與數據庫相連的服務器進行處理，ARM主機接收到書的類型消息后，結合服務器傳來的書籍類型對各分揀口分揀裝置進行控制，實現分類。ARM上的分揀應用程序主要由射頻讀卡、連接服務器及分揀控制三大功能模塊構成，射頻讀卡模塊通過串口的使用完成初始化操作過程，在標簽數據緩沖區存放已讀取信息;連接服務器模塊負責完成同服務器間的數據傳輸和接收，終端通過使用套接口連接服務器;分揀控制模塊在底層運行分揀裝置的驅動程序，根據ARM主機發送的操控指令完成對相應分揀動作的控制，從而實現圖書自動識別和分揀功能[13-14]。

　　4圖書自動分揀識別系統測試

　　為檢測文中圖書自動分揀識別系統的實用性，PC端使用串口建立與ARM端的連接，由助手軟件完成對ARM數據處理過程的實時監控，在使用助手軟件前需采用minicom串口進行調試。傳送裝置及ARM主機通過串口與RFID模塊相連，通過網口向服務器及ARM主機傳送所收集的信息。以太網端口接入網絡后，ARM主機及服務器開始運行，串口運行實現了控制機的連接調試功能及同射頻模塊的連接功能，通過ARM主機執行軟件可確保系統正常運行。

　　有效實現了RFID讀卡器讀取信息到ARM主機的傳輸及相關數據處理過程，不同種類的圖書可快速分揀到對應的收集箱中，同時ARM主機實時更新書籍狀態如下：“已開啟服務器1Socket[addr=/172.17.21.22,port=36198,localport=5000]EE49EFAFE7此書未被借閱”ARM主機將接收到的書籍類型卡號作為書籍唯一標識傳送至臺服務器，并由其比對數據庫中的書籍信息，成功向分揀裝置返回書籍類型，分揀裝置以返回書籍類型為依據控制相應擋板的開關，具體測試結果代碼如下(LS、CS及NO分別代表文學類、計算機類未被借閱類)，與實際分揀結果向吻合[15-16]。

　　5結束語

　　數量和種類不斷增長的書籍對圖書館的管理要求不斷提高，為滿足圖書館的信息化發展需求，提高其借還效率，文中設計的圖書自動識別分揀系統，結合ARM架構處理器和RFID非接觸式自動識別技術實現了書籍的自動分揀功能，同時借助移動終端APP(二維碼掃描借書)滿足了便捷的借閱需求，無需人工掃描書籍條形碼，極大地降低了圖書管理人員的工作量，使圖書分揀的自動化水平得到有效提高，該系統簡化了圖書管理的分揀流程，有效實現了已借閱書籍的準確檢測，能夠按照預先制定的分類標準完成有效的自動分揀，使工作效率和分揀準確性得到顯著提高，同時提升了借閱人員借還書籍的便利性。

　　參考文獻：

　　[1]崔旭冉.史昊臻.網上圖書借還管理系統的應用與實現[J].信息與電腦(理論版),2019(4):68-69.

　　[2]劉莎莎.基于Android系統的圖書管理研究與應用[J].黑龍江科學,2018(16):30-31.

　　[3]趙建建.基于Android平臺的高校圖書館座位預約系統的設計[J].中原工學院學報,2018(3):86-89.

　　[4]趙培.基于B/S結構的圖書館管理系統的設計與實現[J].中小企業管理與科技(中旬刊),2018(1):191-193.

　　[5]PuYH,ChiuPS,ChenTS,etal.ThedesignandimplementationofamobilelibraryAPPsystem[J].LibraryHiTech,2015(1):15-31.

　　作者：趙峰濤

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