一种图书馆可视化智能选座引导系统的研究与实现

引 言

各大高校的图书馆蕴藏着宝贵的学习资源，而且拥有海量的各领域经典的、基础的以及前沿的学习参考资料，同时免费提供给在校学生使用，无论从学习环境还是学习需要的花销考虑，图书馆都是同学们获取知识，增长自身能力的不二之选。然而各大高校普遍存在的图书馆“占座现象”给同学们的学习以及图书馆资源的利用带来了诸多不好的影响。

一方面是同学甲从A 区到B 区不停的找座位，另一方面是A 区到B 区被同学乙丙丁用课本、书包亦或零食霸占的座位， 想找座位的同学找不到座位，闲置的座位又被同学用物品所侵占长时间不使用。占座这一不文明现象极大的降低了图书馆资源的利用率，损害了同学们对图书馆资源平等享用的权利。

由于图书馆的座位是有限的且具有独占性，考虑到每个同学在图书馆学习时间不一，造成了不平衡的供求关系直接导致了“占座现象”的出现。为了解决这一问题，本文着眼于解决占座这一问题，结合当前各高校采取的应对占座的办法，致力于为同学们带来更加贴心的服务。下面将从硬件和软件两个层面设计施工，对比现有的应对措施，制定合理有效的规则， 分别从对座位状态的判定、对选座的确认以及带来贴心的服务展开。

1 系统总体设计

图书馆可视化智能选座引导系统的整体设计与开发围绕物联网的三个层次展开，分别在感应层设置由HC-SR501 和Arduino Uno 组成的人体红外感应模块来对座位所处的状态进行判断；并由 RC522 和 Arduino Uno 组成 RFID 读卡模块来对座位预定信息进行确认 ；连接由 HC-05 和 Arduino 组建的 Bluetooth 通信网络实现信息的传输。在网络层主要通过Bluetooth 和以太网进行数据的传输和交换，并最终将数据存储于SQL 数据库，将得到的信息反馈到应用层Web 端的选座界面和微信的选座界面。系统框架如图1 所示。下面将更加细致地介绍每个模块的功能及其提供的服务。

2 人体红外感应模块

本系统着眼于解决占座这一问题，如何行之有效的设计实施十分重要。本文调研了各大高校图书馆及各类竞赛中用到的解决办法，发现大多采用红外蔽障传感器加摄像头的模式， 然而我们发现这样的设计仍然存在一定的缺陷。就红外蔽障传感器而言，利用前方物体的反射确定是否有人是存在重大缺陷的，如果使用者在离开时放置一个物体于传感器前，传感器将判断为有人使用，这依然不能很好的解决占座这一问题。加摄像头的方式在一定程度上规避了上述缺陷而且可以为引导提供一定的便利，但是就其成本以及实现、后期的维护，笔者认为这依然不是一个合理的选择，针对上述问题我们重新思考决定采用HC-SR501 人体红外感应模块设计实施。

HC-SR501 是根据人体发出的特定波长 10 μm 左右的红外线（人体都有恒定的体温，一般在 37 摄氏度，所以会发出这样的红外线）工作的。采用HC-SR501 将判定规则聚焦于人而不是物，相较于红外蔽障传感器而言优势不言而喻。就摄像头在引导方面的优势我们将从软件层面着手，在降低成本的同时为大家带来不一样的用户体验。HC-SR501 与Arduino Uno 的连接方式如图 2 所示。

3 RFID读卡模块

我们结合校园的实际场景对座位预定信息进行确认，选择使用校园一卡通做为唯一标识，不仅符合我们日常的使用习惯而且更为大家所接受，通过校园一卡通对存储在后端数据库的信息进行身份核实并完成对座位使用的确认。对校园一卡通的读写我们选择 RC522 非接触式读卡器实现，其中RC522 与Arduino Uno 的连接方式如图 3 所示。

4 Bluetooth通信模块

实现对信息的采集只是第一步，下面将要讨论如何将采集的数据及时有效的传输出去。对信息的传输我们选择由HC-05 和 Arduino Uno 搭建的蓝牙通信网络，向下分别连接上面提到的人体红外感应模块和RFID 读卡模块，向上协同以太网将底层采集的数据实时传输至后端数据库，并将信息即时显示在微信选座界面和Web 选座界面实现信息由获取到利用的连接。其中蓝牙通信网络的搭建HC-05 和 Arduino Uno 的连接方式如图 4 所示。

5 Web端和微信订阅号

前面主要在硬件层面论述了如何对信息的采集、传输以及对选座的确认，下面将要从软件层面讲述该套系统的运转及其带来的服务。本套系统着眼于解决占座这一问题，并最终带来贴心的服务。软件层主要是对选座系统的实现和服务的体现。在Web 端根据图书馆内各楼层各区域座位的布局设计界面从软件的角度实现可视化的引导，并为每个座位设置三种颜色红、黄、绿，分别代表被使用、暂时离开、被预定并且对暂时离开设置时间限制 15 分钟，对被预定设置时间 30 分钟但超出以上时间的取消座位授权以达到选座系统的有效运转， 从而通过软件层面制定规则避免占座的发生。然而选座带来的服务是有限的，下面将通过现有的一些图书馆服务论述微信层面带来的服务。

就对大多竞赛中针对图书馆选座系统的服务调研，我们发现大多数服务通过手机 App 提供，包括选座、室内温湿度显示以及讨论区等，这些或是依赖硬件的支持抑或是重新开辟一个BBS，在笔者看来，无论从成本考虑还是从后期推广和维护出发，其后期的生长都是异常艰难的，更为重要的是带给使用者的体验不足以让其主动使用。下面将针对上述问题讲解用微信带来的服务。

我们就微信提供的订阅号着手服务，下面将从菜单栏介绍其带来的服务及优势。首先介绍选座项，选座项通过设置连接实现和Web 端共用一个选座系统，这不仅给系统的维护带来便利，而且方便了使用者选座 ；讨论区是学习交流的不错选择，菜单栏也必不可少。然而重新设计这样一个版块，其生长是异常困难的，考虑到每个学校都有自己的BBS 或百度贴吧，我们选择链接到这样异常活跃的地方，在不需要考虑维护的同时保证了该版块的活跃度 ；与此同时我们在菜单栏设计了一个常用网站连接，并在其二级菜单列出，方便使用者。与此同时，微信订阅号具有每天推送一条信息的功能，可以为同学们推送最新的图书馆通知、资讯以及投放各种活动在线参与，加强了与使用者的互动联系。微信作为一个拥有 5 亿用户群的应用软件，在从微信公众号后期的推广、维护、成本被用户接受等角度考虑，都是提供服务的不二之选。

6 结 语

本文通过对高校目前普遍存在的占座现象分析，立足于解决占座这一问题，着眼于提供服务。分别对现在各高校图书馆采取的应对办法，以及各类竞赛中出现的解决办法进行思考，提出自己的看法并针对存在的问题提出自己的解决办法。从最底层的如何正确判断座位所处状态到应用层如何给用户提供服务留住用户，以及系统的成本、后期的成长等进行论述， 介绍了一个集智能选座、引导与服务为一体的图书馆系统。