CN103218883B - 一种基于物联网技术的智能图书馆系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网技术的智能图书馆系统，包括图书馆机器人、智能书架、读者终端、馆藏图书数据库和控制系统；所述图书馆机器人包含行走机构、取书机构、射频装置和上架结构，具有自动化管理代替人工劳动，实现待借还图书自动借还、上架和顺架，实现图书馆快速便捷与外界进行信息交换的功能。

Description

一种基于物联网技术的智能图书馆系统

技术领域

本发明涉及一种基于物联网技术的智能图书馆系统。

背景技术

随着图书的普及，图书馆信息量大增，人工借还书、上架、顺架劳动强度大、效率低，如何用自动化管理代替人工劳动，实现待还图书自动借还、上架并且实现图书馆快速便捷与外界进行信息交换成为人们思考的一个新方向。

智能图书馆系统拟采用RFID物联网技术，RFID是Radio FrequencyIdentifiction的缩写，即射频识别。这是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术通常能同时识别多个高速运动物体的标签，操作快捷方便。

RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的技术，其所具备的独特优越性是其它识别技术无法比拟的。它既可支持只读工作模式，也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准，可自由工作在各种恶劣环境下，可进行高度的数据集成。另外，由于该技术很难被仿冒、侵入，使RFID具备了极高的安全防护能力。

RFID技术所使用的电波频率为50KHz～5.8GHz，一个最基本的RFID系统一般包括以下几个部份：一个载有目标物相关信息的RFID单元(应答机或卡、标签等)；在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线；一个产生RF信号的RF收发器(RF transceiver)；一个接收从RFID单元上返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统供给处理读写器。天线、读写器、收发器及主机可局部或全部集成为一个整体，或集成为少数的部件，不同制造商有各自不同的集成方法。在以上基本配置之外，还应包括相应的应用软件。

RFID具备了传统条形码的所有功能，同时也具有传统条形码所不具备的方便性和高效率，将给图书馆的传统服务工作研究带来新的面貌，做到事半功倍。传统的借、还书服务需要读者把借书证和书递给工作人员，工作人员一本本翻开，将条形码扫描器对准条形码扫描，然后进行消磁，最后再还给读者，速度慢、效率低、容易疲劳和出现差错。而RFID则无需类似的步骤，读者只要将自己的借阅证和图书放在出纳台的指定区域内，RFID借阅系统就会自动扫描并识读读者个人信息和图书标签信息，整个借书过程完全由系统自动完成。馆藏管理包括排架、整架、剔旧、查找、馆藏清点和财产统计等，这些工作有一个共同之处就是都需要获得包含在条形码中的馆藏书刊的识别信息。过去，由于无法直接从架上读取条形码，进行这些工作一般需要大量重复的手工劳动，使用RFID以后，只要用手持RFID阅读器在书架上下扫描一遍，不但极大地减轻了工作人员劳动强度，提高了工作效率，而且可以使馆藏清点成为一项经常性的工作，提高了管理水平。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于物联网技术的智能图书馆系统，具有待借还图书自动借还、上架、顺架，实现图书馆快速便捷与外界进行信息交换的功能。

为了实现上述功能，本发明采用如下技术方案：

一种基于物联网技术的智能图书馆系统，包括图书馆机器人、智能书架、读者终端、馆藏图书数据库和控制系统，其特征在于，所述图书馆机器人、智能书架、读者终端和馆藏图书数据库通过控制系统形成局域物联网，进行信息交换、协调工作；

其借书流程为：读者通过读者终端发出查询图书信息指令，馆藏图书数据库将所需信息通过控制系统反馈到读者终端，同时提供三种取书模式：(1)读者自行取书；(2)智能书架辅助取书，读者终端通过控制系统向智能书架发送辅助取书指令，智能书架利用射频技术对书架进行查找，查找成功后将其推出一部分；(3)图书馆机器人自动取书，读者终端通过控制系统向智能书架发送辅助取书指令并向图书馆机器人发送自动取书指令，智能书架将书推出一部分后，在图书馆机器人机械手的配合下把目标图书转移到图书馆机器人上，然后图书馆机器人将书送到指定位置；

其还书流程为：读者将归还图书放至指定书框，书框上传感器感应图书满载时，通过控制系统向图书馆机器人发送还书指令，图书馆机器人接收到指令后将该书框移入图书馆机器人书框槽内并对书框内图书扫描，通过控制系统从馆藏图书数据库获取图书信息，分析出最佳路径，然后沿该路径循迹对所携图书一一上架；

其顺架流程为：控制系统向智能书架发送顺架指令，智能书架利用射频技术感知放在错误位置的图书并将其推出，然后将相关信息传回控制系统，控制系统将传回的信息和顺架指令发送给图书馆机器人，图书馆机器人根据该指令循迹至放在错误位置的图书处，取下该书后循迹至正确位置并上架。

所述读者终端可以放置在图书馆大厅或者某个书库、阅览室内，也可以安置于书架上或者图书馆机器人上。

所述智能书架由架体、推书机构、射频装置和控制子系统组成，架体分层，每层有并排书格，每个书格具有自主复位功能；推书机构可以横向和纵向移动，并且能够通过连杆机构将装有目标图书的书格推出一部分；射频装置可以感知目标图书是否位于该书架；控制子系统具有控制推书机构、射频装置以及与控制系统通信的功能。

所述图书馆机器人包含行走机构、取书机构、射频装置和上架结构。

所述图书馆机器人的行走机构位于机器人底部，包含至少一个万向轮和两个由独立电机分别传动的驱动轮，以及一个电子罗盘。

所述图书馆机器人的取书机构位于图书馆机器人两侧各包含一个梁臂，所述梁臂可沿水平螺杆前后伸缩和沿竖直螺杆上下移动。

所述图书馆机器人的射频装置安装在图书馆机器人顶端。

所述图书馆机器人的上架结构包含支架、侧板、连杆和书本推进结构，所述侧板位于支架两侧各有一个，通过销轴与支架底部活动连接；所述连杆有四根，其长度相等；所述书本推进结构为折叠二连杆，其中一杆固定在支架上，另一端与另一杆铰接，通过活塞带动活动杆绕铰链转动；所述上架结构可沿水平螺杆左右移动和沿竖直齿条上下移动。

本发明基于物联网技术的智能图书馆系统，其有益效果在于：能实现待还图书自动借还、上架和顺架，实现图书馆快速便捷与外界进行信息交换。

附图说明

图1是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统组成示意图；

图2是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统借书流程示意图；

图3是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统还书流程示意图；

图4是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统顺架流程示意图；

图5是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统所述智能书架结构示意图；

图6是本发明一种图书馆机器人总体结构示意图；

图7是本发明一种图书馆机器人取书结构示意图；

图8是本发明一种图书馆机器人上架结构示意图；

图9是本发明一种图书馆机器人上架结构局部示意图。

主要部件符号说明：

1	智能书架架体
		2	智能书架书格
3	智能书架横向移动机构
		4	智能书架推书机构
5	智能书架纵向移动机构
		6	图书馆机器人射频装置
7	图书馆机器人取书机构
		8	图书馆机器人上架结构
9	图书馆机器人机架
		10	图书馆机器人行走机构
701	图书馆机器人取书机构的梁臂
		702	图书馆机器人取书机构的水平螺杆
703	图书馆机器人取书机构的竖直螺杆
		801	图书馆机器人上架结构的水平螺杆
802	图书馆机器人上架结构的竖直齿条
		803	图书馆机器人上架结构的连杆
804	图书馆机器人上架结构的支架
		805	图书馆机器人上架结构的书本推进结构
806	图书馆机器人上架结构的侧板
		807	图书馆机器人上架结构的销轴

具体实施方式

下面，结合实施例和附图详细描述实现本发明的优选实施方式：

图1是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统组成示意图。

由图1可知，一种基于物联网技术的智能图书馆系统，包括图书馆机器人、智能书架、读者终端、馆藏图书数据库和控制系统，所述图书馆机器人、智能书架、读者终端和馆藏图书数据库通过控制系统形成局域物联网，进行信息交换、协调工作。

图2是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统借书流程示意图。

由图2可知，其借书流程为：读者通过读者终端发出查询图书信息指令，馆藏图书数据库将所需信息通过控制系统反馈到读者终端，同时提供三种取书模式：(1)读者自行取书；(2)智能书架辅助取书，读者终端通过控制系统向智能书架发送辅助取书指令，智能书架利用射频技术对书架进行查找，查找成功后将其推出一部分；(3)图书馆机器人自动取书，读者终端通过控制系统向智能书架发送辅助取书指令并向图书馆机器人发送自动取书指令，智能书架将书推出一部分后，在图书馆机器人机械手的配合下把目标图书转移到图书机器人上，然后图书馆机器人将书送到指定位置。

图3是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统还书流程示意图。

由图3可知，其还书流程为：读者将归还图书放至指定书框，书框上传感器感应图书满载时，通过控制系统向图书馆机器人发送还书指令，图书馆机器人接收到指令后将该书框移入图书馆机器人书框槽内并对书框内图书扫描，通过控制系统从馆藏图书数据库获取图书信息，分析出最佳路径，然后沿该路径循迹对所携图书一一上架。

图4是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统顺架流程示意图。

由图4可知，其顺架流程为：控制系统向智能书架发送顺架指令，智能书架利用射频技术感知放在错误位置的图书并将其推出，然后将相关信息传回控制系统，控制系统将传回信息和顺架指令发送给图书馆机器人，图书馆机器人根据该指令循迹至放在错误位置的图书处，取下该书后循迹至正确位置并上架。

所述读者终端可以放置在图书馆大厅或者某个书库、阅览室内，也可以安置于书架上或者图书馆机器人上。

图5是本发明基于物联网技术的智能图书馆系统所述智能书架结构示意图。

由图5可知，所述智能书架由架体1、推书机构4、射频装置(图中未标明)和控制子系统(图中未标明)组成，架体分层，每层有并排书格2，每个书格2具有自主复位功能；推书机构4可以横向和纵向移动，并且能够通过连杆机构将装有目标图书的书格2推出一部分；射频装置可以感知目标图书是否位于该书架；控制子系统具有控制推书机构、射频装置以及与控制系统通信的功能。

图6是本发明一种图书馆机器人总体结构示意图。

由图6可知，所述图书馆机器人包含机架9、行走机构10、取书机构7、射频装置6和上架结构8。

所述射频装置6安装在图书馆机器人顶端。

所述行走机构10位于机器人底部，包含两个万向轮和两个由独立电机分别传动的驱动轮，以及一个电子罗盘。

图7是本发明一种图书馆机器人取书结构7示意图。

由图7可知，所述取书机构7位于图书馆机器人两侧各包含一个梁臂701，所述梁臂可沿水平螺杆702前后伸缩和沿竖直螺杆703上下移动。

图8是本发明一种图书馆机器人上架结构8示意图。

图9是本发明一种图书馆机器人上架结构8局部示意图。

由图8和图9可知，所述上架结构8包含支架804、侧板806、连杆803和书本推进结构805，所述侧板806位于支架804两侧各有一个，通过销轴807与支架804底部活动连接；所述连杆803有四根，其长度相等；所述书本推进结构805为折叠二连杆，其中一杆固定在支架804上，另一端与另一杆铰接，通过活塞带动活动杆绕铰链转动；所述上架结构8可沿水平螺杆801左右移动和沿竖直齿条802上下移动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，本发明并不局限于上述实施例的具体结构。对于本发明所述技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作若干简单的改动或推演，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于物联网技术的智能图书馆系统，包括图书馆机器人、智能书架、读者终端、馆藏图书数据库和控制系统，其特征在于，所述图书馆机器人、智能书架、读者终端和馆藏图书数据库通过控制系统形成局域物联网，进行信息交换、协调工作；所述智能书架由架体、推书机构、射频装置和控制子系统组成，架体分层，每层有并排书格，每个书格具有自主复位功能；推书机构可以横向和纵向移动，并且能够通过连杆机构将装有目标图书的书格推出一部分；射频装置可以感知目标图书是否位于该书架；控制子系统具有控制推书机构、射频装置以及与控制系统通信的功能；

所述图书馆机器人包含行走机构、取书机构、射频装置和上架结构；所述图书馆机器人的行走机构位于机器人底部，包含至少一个万向轮和两个由独立电机分别传动的驱动轮，以及一个电子罗盘；所述图书馆机器人的取书机构位于图书馆机器人两侧各包含一个梁臂，所述梁臂可沿水平螺杆前后伸缩和沿竖直螺杆上下移动；所述图书馆机器人的射频装置安装在图书馆机器人顶端；所述图书馆机器人的上架结构包含支架、侧板、连杆和书本推进结构，所述侧板位于支架两侧各有一个，通过销轴与支架底部活动连接；所述连杆有四根，其长度相等；所述书本推进结构为折叠二连杆，其中一杆固定在支架上，另一端与另一杆铰接，通过活塞带动活动杆绕铰链转动；所述上架结构可沿水平螺杆左右移动和沿竖直齿条上下移动；

其借书流程为：读者通过读者终端发出查询图书信息指令，馆藏图书数据库将所需信息通过控制系统反馈到读者终端，同时提供三种取书模式：(1)读者自行取书；(2)智能书架辅助取书，读者终端通过控制系统向智能书架发送辅助取书指令，智能书架利用射频技术对书架进行查找，查找成功后将其推出一部分；(3)图书馆机器人自动取书，读者终端通过控制系统向智能书架发送辅助取书指令并向图书馆机器人发送自动取书指令，智能书架将书推出一部分后，在图书馆机器人机械手的配合下把目标图书转移到图书馆机器人上，然后图书馆机器人将书送到指定位置；

其还书流程为：读者将归还图书放至指定书框，书框上传感器感应图书满载时，通过控制系统向图书馆机器人发送还书指令，图书馆机器人接收到还书指令后将该书框移入图书馆机器人书框槽内并对书框内图书扫描，通过控制系统从馆藏图书数据库获取图书信息，分析出最佳路径，然后沿该路径循迹对所携图书一一上架；

其顺架流程为：控制系统向智能书架发送顺架指令，智能书架利用射频技术感知放在错误位置的图书并将其推出，然后将相关信息传回控制系统控制系统将传回的信息和顺架指令发送给图书馆机器人，图书馆机器人根据顺架指令循迹至放在错误位置的图书处，取下该书后循迹至正确位置并上架。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网技术的智能图书馆系统，其特征在于，所述读者终端可以放置在图书馆大厅或者某个书库、阅览室内，也可以安置于书架上或者图书馆机器人上。