CN110427539A - 一种智能书架系统及存取书籍方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种智能书架系统及存取书籍方法，包括处理器模块、语音传输模块、图像传感器模块、压力传感器模块、电机驱动模块、信息存储模块和蜂鸣报警模块。语音传输模块通过USB接口与处理器模块连接，用于人与控制系统进行交互；图像传感器模块通过IIC总线与处理器模块连接，用于采集图片文字信息；压力传感器采用IIC总线与处理器模块连接；电机驱动模块通过普通GPIO与处理器模块连接；信息存储模块通过Etherent与处理器模块连接，用以存储大量的图书位置和名称等；蜂鸣报警模块通过IIC与处理器模块连接。本发明联合了异构多核和可编程逻辑的优势，增强了系统的灵活性，节省存书和取书的时间，简化了图书管理程序。

Description

一种智能书架系统及存取书籍方法
技术领域
本发明涉及图书管理技术领域，具体涉及一种智能书架系统及存取书籍方法。
背景技术
传统的书架在存放书籍和借阅查找书籍时，必须要按照特定的存放顺序和规定，分门别类的将书籍摆放在书架之上，而书籍随着社会的进步和发展，其种类和数目亦成指数型增长，给图书管理者的工作造成了极大的困扰；一般的图书管虽然也有图书管理系统，但是绝大多数却只能按照索书号精确到某一个大的书架，并不一定能精确到具体书架的某一行某一个位置，一旦管理员有所疏忽而发生误摆放的情况，势必会导致借阅者在查找时的困难，而且一个书架上摆放的书籍如此之多，即使按照索书号去人为查找也需要耗费一定的时间。
发明内容
本发明涉及针对当前图书整理摆放麻烦，图书查找借阅费时费劲的问题，提供了一种智能书架系统及基于智能书架系统的存取书籍方法，解决存书难和取书难的问题。具体技术方案如下：
一种智能书架系统，包括处理器模块、语音传输模块、图像传感器模块、压力传感器模块、电机驱动模块、信息存储模块和蜂鸣报警模块；所述系统安装在栅格式书架托盘上；
所述语音传输模块通过USB接口与处理器模块相连，用于采集借书者所要借阅的书籍的语音相关信息；
所述图像传感器模块通过IIC总线与处理器模块连接，用于书籍的基本信息的采集，将图书的基本信息传送至处理器模块；
所述压力传感器模块通过IIC总线与处理器模块连接，并安装在栅格式书架托盘的底部，用于检测是否有书籍存放在书架上；
所述信息存储模块，通过Etherent与处理器模块相连，用于存储书籍的基本信息以及位置信息；
所述电机驱动模块，安装在栅格式书架托盘上，用于驱动带滑轮的底部为压力传感器的栅格式书架托盘，当有人想借相应书籍，可立刻将相应书籍推送出来；
所述蜂鸣报警模块通过IIC总线与ZYNQ模块连接，当所借书籍已经借完或没有此类书籍时发出警报声。
进一步的，所述的图像传感器模块采用CCD面阵图像传感器，并通过0CR文字识别技术从采集的图片信息中提取出书籍的相关信息；所述信息存储模块为大容量Flash存储体；所述蜂鸣器模块由带场效应管驱动的蜂鸣器组成。
进一步的，所述处理器模块采用ZYNQ模块，包括可编程逻辑单元模块即FPGA处理单元和处理器系统模块即ARM CORTEX A9核，所述可编程逻辑模块和处理器系统模块之间通过AMBA总线中的AXI进行连接。
进一步的，所述信息存储模块还用于存储所述ZYNQ模块、语音传输模块、图像传感器模块、压力传感器模块的数据。
一种基于智能书架系统的存放书籍方法，所述方法包括如下步骤：
S1：为每一个书架安装所述的智能图书系统，该系统安装在书架侧方；
S2：将书籍先通过图像传感器进行书籍图像信息采集，采集的图片信息通过IIC总线经过处理器模块进行OCR转换成书籍的作者、名称和版本号等文字信息，并通过千兆Etherent送往信息存储模块的Flash进行存档；
S3：管理员将此书籍放置在带滑轮的底部为压力传感器的栅格书架托盘之上，压力传感器将产生图书已经存放的电学消息通过IIC总线传至处理器模块，处理器模块将生成相应的标签号并传输至Flash与之匹配归档。
进一步的，所述图书管理员存放书籍之时，无需关心书籍存放位置，只要有空位即可进行信息录入和存放。
一种基于智能书架系统的取书籍方法，所述方法包括如下步骤：
S11：对准语音传输模块的麦克风说出想借书籍的名称和作者等信息，语音信息通过USB传输至处理器模块，处理器模块实现的人工神经网络将对语音进行识别；S12：同时从信息存储模块之中查询存档信息与之比对，一旦匹配成功，则表明找到读者想借的数籍；
S13:此时处理器模块则会通过外设Timer产生PWM波去驱动电机驱动模块，带有滑轮的栅格书架托盘滑出，读者即可取到想借的数籍；
S14:压力传感器被释放，处理器模块则会清除信息存储模块中的数籍归档信息，表明此书已经被借出；若此书架没有读者想借书籍或已经被借完，则会通过蜂鸣报警模块发出提示信息。
进一步的，取书时，无需逐个书籍逐层地去寻找，只需对着麦克风喊出书籍名称等，书籍就会自动弹出来。
在机器视觉和人工智能浪潮的全球性席卷之下，以智能机器人去替代人力去完成重复性的、较复杂的工作是大势所趋，必须以实际应用为基础，让AI更好的把人力解放出来。本发明将AI领域的神经网络和多核异构以及可编程逻辑技术融为一体，实现了集视听觉传感和人机交互的灵活对接，通过语音识别和图片文字识别，实现存放和借阅的快速灵活匹配，既使得图书工作人员的分列摆放工作得到极大简化，也使得图书借阅者的查找时间得到极大地缩减。
本发明通过卷积神经网络和循环神经网络，基于ZYNQ平台实现语音识别和图片文字识别，构建智能书架系统，有益于简化当前图书管理工作人员纷繁冗杂的图书归档摆放问题，也有利于借阅者快速的拿到自己心仪的书籍，既方便了图书管理人员也方便了图书借阅人员，节省了时间，解放了劳动力。
附图说明
图1为智能书架系统示意图；
其中：1-ZYNQ模块；2-图像传感器模块；3-压力传感器模块；4-蜂鸣报警模块；5-信息存储模块；6-电机驱动模块；7-语音传输模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的一种基于ZYNQ的智能书架系统，包括处理器模块、语音传输模块7、图像传感器模块2、压力传感器模块3、电机驱动模块6、信息存储模块5和蜂鸣报警模块4。
所述处理器模块采用ZYNQ模块1，包括可编程逻辑单元模块即FPGA处理单元和处理器系统模块即ARM CORTEX A9核，所述可编程逻辑模块和处理器系统模块之间通过AMBA总线中的AXI进行连接。所述ZYNQ模块1与信息存储模块5配合用于对所述语音传输模块7、所述图像传感器模块2、所述压力传感器模块3、所述电机驱动模块6和所述蜂鸣报警模块4所采集传输的信息进行设别和转换、存档归档和比对匹配，以及结果输出。
所述语音传输模块7采用Sennheiser公司的麦克风，用来采集借书者说出的书籍名称、作者以及版本号等语音信息，并通过USB接口与ZYNQ模块1相连；所述图像传感器模块2采用CCD面阵图像传感器，用于书籍的基本信息的采集，通过IIC总线将图书的基本信息传送至ZYNQ模块1，并通过0CR文字识别技术从采集的图片信息中提取出书籍的名称、作者以及版本号等信息；所述压力传感器采用Setra公司的Model Accrusense AXD压力传感器，用来检测是否有书籍存放在书架上，通过IIC总线与ZYNQ模块1连接；所述信息存储模块5，主要是一块大容量Flash存储体，利用其非易失性用以存储书籍的基本信息以及位置信息，通过Etherent与ZYNQ相连，所述信息存储模块5用于存储所述ZYNQ模块1、语音传输模块7、图像传感器模块2、压力传感器模块3的数据。
所述电机驱动模块6，用以驱动带滑轮的底部为压力传感器的栅格式书架托盘，一旦有人想借相应书籍，可立刻将其推送出来；所述蜂鸣报警模块4主要由带场效应管驱动的蜂鸣器组成，当所借书籍已经借完或没有此类书籍时发出警报声以提醒读者。
本发明的智能图书系统工作如下：
在图书室或大型书店，为每一个书架安装所述的基于ZYNQ的智能图书系统，该系统安装在书架侧方；
当图书管理员需要存放书籍之时，可将书籍先通过图像传感器进行书籍图像信息采集，采集的图片信息通过IIC总线迅速经过ZYNQ模块1进行OCR转换成书籍的作者、名称和版本号等文字信息，并通过Etherent快速地送往信息存储模块5的Flash进行存档；同时管理员将此书籍放置在带滑轮的底部为压力传感器的栅格书架托盘之上，压力传感器将产生图书已经存放的电学消息通过IIC总线传至ZYNQ模块1，处理器系统将生成相应的标签号并传输至Flash与之匹配归档；
当读者需要借书时，只需要对准语音传输模块7的麦克风说出想借书籍的名称和作者等信息，之后这些语音信息通过USB传输至ZYNQ模块1，可编程逻辑模块上实现的人工神经网络将对语音进行识别，同时从信息存储模块5之中查询存档信息与之比对，一旦匹配成功，则表明找到读者想借的数籍，此时处理器模块则会通过外设Timer产生PWM波去驱动电机驱动模块6，带有滑轮的栅格书架托盘滑出，读者即可取到想借的数籍；之后压力传感器被释放，ZYNQ模块1则会清除信息存储模块5中的数籍归档信息，表明此书已经被借出；若此书架没有读者想借书籍或已经被借完，则会通过蜂鸣报警模块4发出提示信息以提醒读者；通过配备此发明的智能图书系统，能同时方便图书管理者和借阅者。
图书管理员存放书籍之时，无需关心书籍存放位置，只要有空位即可进行信息录入和存放，因为进行图像采集之后，其信息会与放书位置对应的压力传感器书据进行配对存档，这无疑大大的简化了管理员的工作量；读者借书之时，无需去逐个书籍逐层地去寻找，只需对着麦克风喊出书籍名称等，书籍就会自动弹出来，这无疑极大地节省了借书找书的时间。联合了异构多核和可编程逻辑的优势，增强了系统的灵活性，极大地节省了存书和取书的时间，也极大地简化了图书管理程序。

Claims (8)

1.一种智能书架系统，包括处理器模块、语音传输模块（7）、图像传感器模块（2）、压力传感器模块（3）、电机驱动模块（6）、信息存储模块（5）和蜂鸣报警模块（4）；其特征在于所述系统安装在栅格式书架托盘上；
所述语音传输模块（7）通过USB接口与处理器模块相连，用于采集借书者所要借阅的书籍的语音相关信息；
所述图像传感器模块（2）通过IIC总线与处理器模块连接，用于书籍的基本信息的采集，将图书的基本信息传送至处理器模块；
所述压力传感器模块（3）通过IIC总线与处理器模块连接，并安装在栅格式书架托盘的底部，用于检测是否有书籍存放在书架上；
所述信息存储模块（5），通过Etherent与处理器模块相连，用于存储书籍的基本信息以及位置信息；
所述电机驱动模块（6），安装在栅格式书架托盘上，用于驱动带滑轮的底部为压力传感器模块（3）的栅格式书架托盘，当有人想借相应书籍，可立刻将相应书籍推送出来；
所述蜂鸣报警模块（4）通过IIC总线与ZYNQ模块（1）连接，当所借书籍已经借完或没有此类书籍时发出警报声。
2.根据权利要求1所述的一种智能书架系统，其特征在于所述的图像传感器模块（2）采用CCD面阵图像传感器，并通过0CR文字识别技术从采集的图片信息中提取出书籍的相关信息；所述信息存储模块（5）为大容量Flash存储体；所述蜂鸣报警模块（4）由带场效应管驱动的蜂鸣器组成。
3.根据权利要求1所述的一种智能书架系统，其特征在于所述处理器模块采用ZYNQ模块（1），包括可编程逻辑单元模块即FPGA处理单元和处理器系统模块即ARM CORTEX A9核，所述可编程逻辑模块和处理器系统模块之间通过AMBA总线中的AXI进行连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能书架系统，其特征在于所述信息存储模块（5）还用于存储所述ZYNQ模块（1）、语音传输模块（7）、图像传感器模块（2）、压力传感器模块（3）的数据。
5.一种基于权利要求1-4任一所述的一种智能书架系统的存放书籍方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：为每一个书架安装所述的智能图书系统，该系统安装在书架侧方；
S2：将书籍先通过图像传感器进行书籍图像信息采集，采集的图片信息通过IIC总线经过处理器模块进行OCR转换成书籍的作者、名称和版本号等文字信息，并通过千兆Etherent送往信息存储模块（5）的Flash进行存档；
S3：管理员将此书籍放置在带滑轮的底部为压力传感器的栅格书架托盘之上，压力传感器将产生图书已经存放的电学消息通过IIC总线传至处理器模块，处理器模块将生成相应的标签号并传输至Flash与之匹配归档。
6.根据权利要求5所述的存取书籍方法，其特征在于：所述图书管理员存放书籍之时，无需关心书籍存放位置，只要有空位即可进行信息录入和存放。
7.一种基于权利要求1-4任一所述的一种智能书架系统的取书籍方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
S11：对准语音传输模块（7）的麦克风说出想借书籍的名称和作者等信息，语音信息通过USB传输至处理器模块，处理器模块实现的人工神经网络将对语音进行识别；
S12：同时从信息存储模块（5）之中查询存档信息与之比对，一旦匹配成功，则表明找到读者想借的数籍；
S13:此时处理器模块则会通过外设Timer产生PWM波去驱动电机驱动模块（6），带有滑轮的栅格书架托盘滑出，读者即可取到想借的数籍；
S14:压力传感器被释放，处理器模块则会清除信息存储模块（5）中的数籍归档信息，表明此书已经被借出；若此书架没有读者想借书籍或已经被借完，则会通过蜂鸣报警模块（4）发出提示信息。
8.根据权利要求7所述的一种智能书架系统的取书籍方法，取书时，无需逐个书籍逐层地去寻找，只需对着麦克风喊出书籍名称等，书籍就会自动弹出来。
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