CN111843972B - 一种高校智慧图书馆系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高校智慧图书馆系统，利用线上APP、综合管理系统与线下智能设备相互配合，实现图书馆借还流程的无人化工作模式，解放更多人力资源，推动图书馆无人化、智能化建设；其中，借书时，用户在线上APP完成预约借阅，综合管理系统对借阅信息进行处理，发送任务指令给智能借还车，智能借还车将目标图书配送并放置到智能借还柜内，用户可直接到智能还书柜取书；还书时，用户通过智能还书柜进行归还，智能借还柜对归还图书进行自动加磁和分类存放，综合管理系统发送任务指令给智能借还车，智能借还车从借还柜取书并放回到智能书架上；智能书架对书架上图书进行位置信息绑定并建立数据库，通过数据库便可查询到具体图书，便于图书盘点。

Description

一种高校智慧图书馆系统

技术领域

本发明涉及机器人、图书管理技术领域，具体涉及一种高校智慧图书馆系统。

背景技术

随着我国经济实力的飞速提升，图书馆事业也得到长足发展，馆内流通人数和书刊文献外借册次逐年递增，但目前，我国绝大部分的高校图书馆都采用传统的借还书模式和管理模式，即读者需到图书馆馆藏处按照索书号找到自己想要的书籍，而还书时则将图书直接交给图书馆管理员处理，同时绝大多数高校图书馆是不对校外大众开放的，读者往往需要刷校园卡才可入内，这种模式下存在以下三大问题：

1、借阅者在借阅书籍时，需要到馆凭借藏书号寻找书籍所在位置。由于对图书分布信息不熟悉、图书馆书籍整理具有延时性等原因，读者在寻找书籍时难度较大、耗时较长、效率较低。

2、管理人员整理书籍任务重，借阅者在还书过程中采取多类型书籍统一归还的方式，管理人员需要对归还书籍进行分类整理，并放回原处，工作流程复杂且工作量较大。

3、高校的图书资源利用不充分，校外学者没有大学校园卡，无法进入到图书馆里进行阅读，也就无法获得高校的图书、文献资源，造成图书资源闲置浪费。

经检索发现：

公开号CN 108877066A的中国专利于2018年11月23日公开了一种基于取书柜借阅图书的方法、取书柜及系统，提供了一种用户通过预约借阅到指定的取书柜里取书的方法，该发明功能单一，且尚未解决配送问题、反而增加了工作人员的工作压力。

公开号CN 109035627A的中国专利于2018年12月18日公开了一种面向园区的自动驾驶图书配送系统，提供了一种通过无人车自动驾驶完成对书籍的配送和存储，但该发明只有对书籍进行简单的配送，而且在配送车工作中，需要人工辅助拿取和放置书籍，具有局限性，馆内调度功能性低，不能有效地完成在馆内图书整理、分类、存放的工作，增加图书馆运营成本。

因此，开发一种高校智慧图书馆系统是非常有意义且具有商业价值的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种高校智慧图书馆系统，通过线上app和线下智能设备相耦合的方式，实现图书馆借还流程的无人化，改变传统图书馆工作模式，解放高校图书资源。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高校智慧图书馆系统，包括线上平台和线下智能设备，所述线下智能设备包括智能借还车、智能借还柜和智能书架，所述线上平台包括综合管理系统和线上APP；所述智能借还车、智能借还柜和智能书架分别与综合管理系统相连，所述综合管理系统与线上APP相连；所述综合管理系统包括图书库存模块、订单管理模块、智能设备管理模块和用户管理模块；

所述线上APP，用于与综合管理系统及线下智能设备进行数据交互，完成图书借还流程；

所述图书库存模块，与图书馆的图书管理系统相连，用于获取图书信息；

所述用户管理模块，用于对用户信息进行管理，同时接收线上APP的需求信号，并对发送需求信号的用户信息进行验证，验证通过后，将当前用户发送的需求信号传输至订单管理模块；

所述订单管理模块，用于根据线上APP的需求信号，调用图书库存模块获取目标图书信息并生成订单信息，将订单信息反馈至线上APP和智能设备管理模块，同时生成订单跟踪信息；

所述智能设备管理模块，与智能借还车、智能借还柜和智能书架相连，用于根据生成的订单信息发送任务指令至智能借还车和智能借还柜，并接收智能借还车和智能借还柜的反馈信息；还用于与智能书架进行数据交互，完成智能书架上图书的定位和盘点；

所述智能借还车，用于根据接收的任务指令获取目标图书的当前位置和待配送位置，根据当前位置进行路径规划并行驶至目标图书当前位置，执行目标图书识别、夹取和放置；根据待配送位置进行路径规划并行驶至图书待配送位置，执行目标图书的识别、夹取和放置；

所述智能借还柜，用于存放用户待取走的图书，并对用户归还的图书进行自动加磁和分类存放；

所述智能书架，用于为智能书架上每本图书进行位置绑定，并将图书位置绑定信息反馈至综合管理系统，以建立图书信息数据库。

上述技术方案中，用户通过线上APP发送图书借阅需求，综合管理系统对发送借阅需求的用户进行验证，验证通过后，获取目标图书信息并生成订单信息，发送基于所述订单信息的任务指令至智能设备；其中，智能借还车根据任务指令进行图书识别、夹取、放置和配送，智能借还柜进行待借阅书的取出和已归还书的分类存放，智能书架进行图书位置绑定和图书盘点。通过所述高校智慧图书馆系统，用户在线上完成预约借阅，到线下智能还书柜取书，还书时，用户通过智能还书柜进行归还，同时由智能设备解决对借阅和归还图书的整理、配送和放置，图书管理员除了对特殊情况下智能装置的应急干预外，无需多余工作，实现借还无人化，改变了传统图书馆的工作模式，同时将高校图书资源开放给校外用户，提高图书资源利用率。

作为进一步的技术方案，所述智能设备管理模块还用于订单收集，当收集的订单数量累积到预定值时，将累积到预定值的所有订单进行捆绑并发送一任务指令给智能设备，相应智能设备一次执行多个订单。用户通过线上APP下单后，综合管理系统不会在接受订单信息之后立刻下达任务指令，而是进行订单收集，将累积到一定值“N”的N个订单进行捆绑，赋予一个任务指令中发送至智能装置(包括智能借还车、智能借还柜和智能书架)，这样智能借还车一次任务会同时处理多个订单，提高工作效率。

作为进一步的技术方案，所述智能借还车包括机械臂、感知显控装置和图书存放装置；所述机械臂与综合管理系统相连，用于图书的识别、夹取和放置；所述感知显控装置，用于根据周围环境信息进行路径规划并控制智能借还车按照规划路径行驶，以及用于人机交互；所述图书存放装置用于图书的临时存放。

作为进一步的技术方案，所述机械臂的抓手处设有第一条码识别器；所述机械臂的前端设有传感器；所述智能借还车的车体上设有第一人机交互装置和第一控制装置；所述第一条码识别器、传感器、第一人机交互装置分别与第一控制装置相连，所述第一控制装置与综合管理系统相连；所述图书存放装置包括设置在智能借还车车体两侧的储书隔间和设置在储书隔间内的第二条码识别器，所述第二条码识别器与第一控制装置相连。

上述技术方案中，所述第一控制装置接收到综合管理系统发送的任务指令，控制所述机械臂通过所述第一条码识别器对图书上的电子标签进行识别，并接收识别后的图书信息；基于识别的图书信息，所述第一控制装置基于传感器反馈的周围障碍信息进行避障计算，控制机械臂进行避障移动并抓取目标图书，避免机械臂工作过程中碰到障碍和误伤他人。待机械臂抓取图书成功后，第一控制装置基于预存的高精细地图、图书要送达的目的地及周围环境障碍信息进行路径规划，并基于规划路径控制智能借还车行驶，完成图书的自动配送。智能借还车可以代替人工完成诸多图书工作，如识别、拿取、放置和配送等，节省了大量人力，并可通过所述第一人机交互装置实现管理员对智能借还车的实时管控和干预。

作为进一步的技术方案，所述智能借还柜包括借书区和还书区，所述借书区和还书区均设有多个储书箱，所述储书箱上设有电动门；所述智能借还柜上设有第二控制装置和第二人机交互装置，所述电动门、第二人机交互装置分别与第二控制装置相连，所述第二控制装置与综合管理系统相连。所述借书区用于存放用户待取的图书，所述还书区用于存放智能借还车待取的图书。

进一步地，所述第二人机交互装置包括摄像头和交互界面，所述摄像头用于采集人像数据，并将识别到的影像数据反馈至综合管理系统，通过用户管理模块进行信息验证。所述交互界面加载线上APP的用户端，用于用户登录个人账号选择功能模块(取书、还书、个人信息查询等等)与智能借还柜完成信息交互，同时将数据反馈至综合管理系统，用户通过第二人机交互装置进行身份认证，完成取书/还书流程。

作为进一步的技术方案，所述还书区设置有扫描加磁装置、图书分类装置，所述扫描加磁装置和图书分类装置分别与第二控制装置相连；所述扫描加磁装置用于对用户归还图书进行扫描加磁；所述图书分类装置用于对用户归还图书进行分类，将同一类别的图书存放到相同的储书箱。所述扫描加磁装置和所述图书分类装置，用于对归还图书进行加磁和分类存放，还书时用户只需将图书放入还书口，智能借还柜即可自动对书籍完成加磁和分类存储，省去了对书籍加磁、整理的人力。

作为进一步的技术方案，所述扫描加磁装置包括第三条码识别器和加磁器，所述第三条码识别器和加磁器设置在还书区的还书口内。

作为进一步的技术方案，所述智能书架上设有多个图书挡板，相邻两个图书挡板之间设有红外收发装置，所述红外收发装置与综合管理系统相连；相邻两个图书挡板之间形成图书放置区，所述智能书架的书架横板上位于图书放置区前端的位置设有图书定位码；所述智能书架的架体侧面设有第三人机交互装置，所述第三人机交互装置与综合管理系统相连。智能书架上每个图书放置区的位置信息与该放置区内的图书信息进行一一对应的存储并录入数据库中，综合管理系统通过红外收发装置反馈的数据信息可判定挡板内有无图书，由于每本图书的位置独一无二，通过数据库便可查询到是哪本图书，以完成图书盘点，通过巧妙地结构设计，简单的完成图书盘点工作，节省了大量人力。

所述图书定位码内含有图书信息，在与所述智能借还车进行配合抓取放置图书的工作中，提醒机械臂图书的准确位置，优化系统工作流程，提高工作效率。

所述第三人机交互装置用于获取盘点信息反馈数据和图书信息数据，包括图书信息、在不在架、具体位置信息等，方便图书管理员对书架图书进行检查和管理。

作为进一步的技术方案，所述用户管理模块包括校内用户管理和校外用户管理，对于校外用户，所述用户管理模块对发送需求信号的用户信息进行验证进一步包括：对用户历史订单支付状态进行验证，在验证通过后将相应数据传输至订单管理模块。如果验证不通过，如用户欠费未缴清、信誉值过低或无借书权限等，则不予生成订单信息，也就是说用户在有欠费未缴清、因多次逾期归还图书或不归还图书导致信誉值过低的情况下是无法进行图书借阅的，进而保证图书借阅流程的正常运转。

进一步地，所述订单管理模块接收线上APP的需求信号，通过连接图书库存模块获取目标图书信息并生成订单信息并反馈至线上APP和智能设备管理模块；同时生成订单跟踪信息，包括书籍实时位置信息，借还状态等；在校外用户下单时，还需对订单支付状态进行验证，验证通过后反馈相应数据，智能装置管理模块连接设置在车和书柜上的控制装置，根据订单信息发送任务指令至智能借还车和智能借还柜，控制智能装置完成任务。

作为进一步的技术方案，所述线上APP包括图书管理员端和用户端，所述图书管理员端加载在智能借还车、智能书架的人机交互装置上，所述用户端加载在智能借还柜的人机交互装置及用户的智能终端设备上。

进一步地，所述图书管理员端包括图书管理模块、设备管理模块、订单进度模块；所述图书管理模块连接图书馆的图书管理系统，用于图书管理员对图书馆相应数据(包括书籍更新数据、书籍盘点信息等)进行管理；所述设备管理模块用于对智能借还装置(包括智能借还车和智能借还柜)进行管控和干预实现自由调度；所述订单进度模块用于管理员了解订单的完成进度(即已经完成的订单、正在进行的订单、未完成的订单等)。

进一步地，所述用户端同时对校内学生和校外读者开放，包括书籍预约借阅、书籍归还、书籍阅览等功能模块，用户通过预约借阅模块约定时间，到智能借还柜投放位置取书即可，同样的，用户通过归还模块将待还书籍投放进智能借还柜里即可。所述书籍阅览模块仅对在校学生开放，当学生在馆阅读时，通过书籍阅览模块等待智能借还车将指定图书配送至座位处。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用线上线下相耦合，线上APP、综合管理系统与线下智能设备相互配合，实现图书馆借还流程的无人化工作模式，解放更多人力资源，推动图书馆无人化、智能化建设；其中，借书时，用户在线上APP完成预约借阅，综合管理系统对借阅信息进行处理，发送任务指令给智能借还车，智能借还车将目标图书配送并放置到智能借还柜内，用户可直接到智能还书柜取书；还书时，用户通过智能还书柜进行归还，智能借还柜对归还图书进行自动加磁和分类存放，综合管理系统发送任务指令给智能借还车，智能借还车从借还柜取书并放回到智能书架上；智能书架对书架上图书进行位置信息绑定并建立数据库，通过数据库便可查询到具体图书，便于图书盘点。

(2)本发明通过设置智能借还车，实现对图书的识别、抓取、运输和放置，以帮助馆内工作人员完成诸多图书工作，简化了图书管理员工作流程、提高图书馆工作效率；智能借还车、智能借还柜和智能书架相互配合，智能借还车将所借阅的书籍自动的从书架上抓取并送到智能借还柜里，将归还的图书从智能借还柜里抓取并配送至相应书架，实现借还流程的无人化，解放了相当一部分人力资源，降低运营成本，推动图书馆智慧化升级。

(3)本发明通过线上APP进行借阅下单和归还的模式，在线下的借还柜进行借还书，在极大的便捷了校内学生和校外学者取还书，同时可以将图书资源对校外开放，并且收取的相应费用可以给图书馆带来经济效益，从而实现双赢。

(4)本发明通过智能借还车、智能借还柜和智能书架完成图书的配送、放置和盘点，图书管理员除了对特殊情况下智能设备的应急干预外，无需多余工作，实现借还无人化，改变了传统图书馆的工作模式，同时将高校图书资源开放给校外用户，提高图书资源利用率。

附图说明

图1为根据本发明实施例的高校智慧图书馆系统的整体结构示意图；

图2为根据本发明实施例的智能借还车结构示意图；

图3为根据本发明实施例的智能借还柜结构示意图；

图4为根据本发明实施例的智能书架结构示意图；

图5为根据本发明实施例的借还工作流程示意图；

图6为根据本发明实施例的图书借阅流程示意图；

图7为根据本发明实施例的图书规划流程示意图；

图8为根据本发明实施例的用户信息验证流程示意图；

图9为根据本发明实施例的图书分类装置示意图；

图10为根据本发明实施例的图书分类装置的滑块示意图。

图中：1、智能借还车；101、机械臂；1011、传感器；1012、第一条码识别器；1021、传感器；1022、第一人机交互装置；1023、第一控制装置；103、图书存放装置；1031、第二条码识别器；2、智能借还柜；201、扫描加磁装置；2011、第三条码识别器；2012、加磁器；2013、还书口；202、图书分类装置；2021、图书导流装置；2022、滑动平台；2023、分拣单元；2024、滑块；2025、储书箱；203、第二人机交互装置；204、第二控制装置；3、智能书架；301、红外收发装置；3011、图书挡板；302、第三人机交互装置；303、图书定位码；4、综合管理系统；401、图书库存模块；402、订单管理模块；403、智能设备管理模块；404、用户管理模块；5、线上APP；501、用户端；502、图书管理员端。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图1所示，本实施例的高校智慧图书馆系统包括：智能借还车1、智能借还柜2、智能书架3、综合管理系统4和线上APP 5。所述智能借还车1包括机械臂101、第一传感器1011、第二传感器1021、图书存放装置103、第一人机交互装置1022和第一控制装置1023。所述智能借还柜2包括扫描加磁装置201、图书分类装置202、第二人机交互装置203和第二控制装置204。所述智能书架3包括红外收发装置301、第三人机交互装置302。所述综合管理系统4包括图书库存模块401、订单管理模块402、智能设备管理模块403和用户管理模块404。所述线上APP 5包括图书管理员端502和用户端501。智能借还车1、智能借还柜2、智能书架3上均设有通信模块，用于进行数据传输。所述智能借还车1与智能借还柜2之间进行数据交互。所述智能借还车1、智能借还柜2、智能书架3与综合管理系统4之间进行数据交互。所述综合管理系统4与线上APP 5之间进行数据交互。

作为一种实施方式，所述智能借还车1连接综合管理系统4，用于接收任务指令和反馈数据。所述智能借还车1的车体部分可采用现有的无人配送车。所述机械臂101的抓手处设有第一条码识别器1012；所述机械臂101的前端设有第一传感器1011，所述借还车的车体上方设有第二传感器1021；所述智能借还车的车体上设有第一人机交互装置1022和第一控制装置1023；所述第一条码识别器1012、第一传感器1011、第二传感器1021、第一人机交互装置1022分别与第一控制装置1023相连，所述第一控制装置1023与综合管理系统相连；所述图书存放装置103包括设置在智能借还车车体两侧的储书隔间和设置在储书隔间内的第二条码识别器1031，所述第二条码识别器1031与第一控制装置1023相连。

如图2所示，所述智能借还车1上的所述机械臂101可以是一种不规则动态高精度抓取手臂，在手臂上各连接处设置伺服电机控制机械臂101各连接处的旋转和伸展，机械臂101长1.5m左右，具有6个自由度，是完全可以胜任对放置在藏书架和智能借还柜2上的图书抓取工作的。所述第一条码识别器1012为一种RFID电子标签识别装置，其设置的位置与抓手处于同一轴线，在抓书时，第一条码识别器1012、机械臂101抓手和图书处于同一条直线，这样方便机械臂101在识别图书后无需调整方向即可进行抓取。所述第一传感器1011可以是微型激光雷达、摄像头和毫米波雷达，可以获取机械臂101周围障碍信息。所述第一控制装置1023基于获取的周围障碍信息进行控制，避免机械臂101在抓取过程中碰到障碍或误伤他人，在工作过程中基于相应机械臂101算法完成抓取和放置。

所述第二传感器1021获取周围环境障碍信息，所述第一控制装置1023基于周围环境信息、结合高精细地图并基于相应算法(可以为Dijkstra算法)实现路径规划，第一控制装置1023控制智能借还车自动驾驶，智能借还车配合机械臂101代替人工完成诸多图书工作，节省大量人力。

本实施例的设置在智能借还车1上的第一人机交互装置1022上加载有线上APP 5管理员端，其内设置有设备管理模块(包括车辆电量、轮胎气压、发动机温度等等)、订单进度模块等，管理员可对智能借还车1状态进行了解，根据相应情况作出反应，如：在车没电时对车充电，车有异常时对车进行检查；也可对订单的进度进行了解，查看有哪些订单已经完成，哪些订单正在进行，实现对智能装置的监控、管理和干预，提高智能装置工作效率和可靠度。

所述图书存放装置103具体为一种设置在车体两侧的倾斜式的储书隔间，所述储书隔间为多层结构。采用储书隔间结构而不是一个个有箱门的储书箱2025，可以节省车体空间，使相同空间可以放置更多的图书，同时底板倾斜式的结构避免运输过程中图书掉落，且所述储书箱2025隔内设置有第二条形识别码，可以识别图书信息，并进行信息反馈。

作为一种实施方式，智能借还车1往往分为智能借书车和智能还书车，用于分别实施于借阅流程和归还流程。线上APP 5用于获取用户和管理员需求并将其传输至综合管理系统4，综合管理系统4用于接收需求信息生成订单信息和任务指令传输至智能借还车1和智能借还柜2，同时在接收和发送信息的过程中，通过连接图书管系统和线上APP调取数据库获取图书信息和用户信息，并对用户信息进行相应验证(身份验证、信誉度验证、支付状态验证等)；所述智能借还车1用于接收任务指令和进行数据反馈，对书籍进行抓取、配送和放置；所述智能借还车2用于接受任务指令和进行数据反馈，对借阅书籍进行存放，对归还书籍进行加磁、分类处理并存放。

如图3所示，本实施例的智能借还柜2分为借书区和还书区两部分，左半区为借书区，用于存放用户待取的图书。右半区为还书区，用于存放智能借还车1待取的图书。还书区设置有扫描加磁装置201和图书分类装置202，扫描加磁装置201由设置在还书口2013内的第三条码识别器2011和加磁器2012组成，扫描加磁装置201将归还者放置在还书口2013内的图书加磁处理，并将图书信息反馈至第二控制装置204，第二控制装置204将加磁处理后的图书信息反馈至综合管理系统。

所述图书分类装置202为一种图书分拣装置，对已经识别和加磁的归还图书进行分类并将同一类别的图书放到相同的储书箱2025内，所述分类可以基于书籍在图书馆中的位置分类、也可基于书籍类别分类，这里不做限制。在本实施例中，采用基于图书位置对书籍进行分类存放，也就是说，将位于同一楼层或同一书架上的图书统一存放到对应的储书箱2025内，这样一来，在对应储书箱2025内的书籍在图书馆中的位置全部是相同的且图书已经加磁完毕，智能借还车1只需将每个储书箱2025内的图书配送到统一位置放置即可，优化了系统工作流程，提高工作效率。

所述第二人机交互装置203包括摄像头和交互界面，所述摄像头采集用户人像数据，并将识别到的影像数据反馈至综合管理系统，基于相应人脸识别算法进行身份验证。所述交互界面加载线上APP 5用户端，用户登录个人账号验证通过后，就可以进入到选择功能模块(取书、还书、个人信息查询等等)的界面，用户根据自己需要选择服务后，后台会调取订单信息，与智能借还柜2完成信息交互，智能借还柜2会完成相应工作，即，在用户取书时，通过第二控制装置204控制该用户借阅书籍所在储书箱2025的箱门打开，在用户还书时，图书扫描加磁装置201和图书分类装置202将归还图书进行加磁和分类存放处理，用户通过人机交互装置即可完成取书/还书流程，无需在进入到图书馆内，节约了图书归还时间。

所述智能借还车基于用户订单将图书放入智能借还柜内，智能借还柜的每个储书箱2025存放一个订单的图书。作为优选方案，智能借还车的每个储书隔间放置一本图书，智能借还车知道每本图书的订单信息，智能借还柜从综合管理系统获取当前借还车上所有图书的订单信息。机械臂101识别待抓取图书，反馈图书信息至借还车，借还车将当前图书的订单信息反馈至借还柜，借还柜控制储书箱2025打开，在将与当前图书同一订单的所有图书全部放入储书箱2025后，借还柜关闭储书箱2025，完成放书过程。对于与当前图书同一订单的其他图书的放置，借还柜在接收到借还车的图书放置需求后，会调取订单信息，查看该图书是否与之前放入图书同一订单，若是，则打开之前已放入图书的储书箱2025，若不是，则打开新的储书箱2025。

如图4所示，所述智能书架3上设有多个图书挡板3011，相邻两个图书挡板3011之间设有红外收发装置301，所述红外收发装置301与综合管理系统相连；相邻两个图书挡板3011之间形成图书放置区，所述智能书架的书架横板上位于图书放置区前端的位置设有图书定位码303；所述智能书架的架体侧面设有第三人机交互装置302，所述第三人机交互装置302与综合管理系统相连。智能书架上每个图书放置区的位置信息与该放置区内的图书信息进行一一对应的存储并录入数据库中，综合管理系统通过红外收发装置301反馈的数据信息可判定挡板内有无图书，由于每本图书的位置独一无二，通过数据库便可查询到是哪本图书，以完成图书盘点，通过巧妙地结构设计，简单的完成图书盘点工作，节省了大量人力。

所述智能书架3通过图书挡板3011将每本图书一一分隔，并把图书的位置固定了，也就是说，通过智能书架，图书馆内的每本图书都有一个独一无二的放置位置，通过图书馆的图书管理系统，给每本图书进行位置绑定，并导入数据库，所述红外收发装置301连接综合管理系统4，设置在所述每个图书挡板3011两侧，包括发射器和接收器，如果在隔间内没有图书，则接收器可以收到来自发射器的红外信号，则反馈“1”，如果隔间内有图书，那么接收器无法收到红外信号，则反馈“0”，综合管理系统4接收器反馈的数据，又在每个位置都对应一本图书，所以综合管理系统4通过图书信息数据库即可判断”该书是否在书架上”，以此获取每本图书的在馆状态，实现书籍盘点。

智能借还车上设有多个第二条码识别器1031，分别布置在各储书隔间内，用于对放置在储书隔间内的图书进行电子标签识别，获取图书的信息，如图书位于哪一层哪个书架，图书位于当前书架的第一行第几列等；即，智能借还车在将图书放回书架前，其已经知道车上每本图书所在的楼层、具体书架及位于书架的第几行第几列。当智能借还车到达第二条码识别器1031识别出的书架位置时，通过机械臂101上的第一条码识别器1012扫描智能书架上的图书定位码303，获取图书在书架某一行某一列的具体位置。通过扫描图书定位码303获取图书具体位置的过程可能会重复多次，智能借还车通过机械臂101将某本图书放回书架前，已知该图书位于书架的第几行第几列，此时只需机械臂101通过第一条码识别器1012扫描由行和列确定的这一部分书架上的图书定位码303，即可确定待归还图书应放回哪个具体位置。

所述第三人机交互装置302连接综合管理系统4，用于获取图书信息并反馈书架信息。所述第三人机交互装置302加载有相应的功能模块，图书管理员和馆内借阅者可通过所述第三人机交互装置302查询和查看该智能书架3上的图书各项信息，包括(在不在架、具体位置、内容信息、作者等等)，方便了图书管理员对书架图书进行检查管理和馆内借阅者借阅书籍。

所述图书定位码303贴在书架每个隔间的书籍下方书架横板上，与图书一一对应，所述图书定位码303内含有图书信息，在与所述智能借还车1进行配合抓取放置图书的工作中，通过机械臂101上的第一条码识别器1012对图书定位码303进行识别，提醒机械臂101该图书的准确位置实现精准抓取。

请结合图5、图6，本实施例的借书流程如下：

这里在实施的时候，把智能借还车区分开，分为智能借书车和智能还书车，分别应用于借书流程和还书流程。

用户通过线上APP 5用户端的图书预约借阅模块进行下单时，线上APP 5将采集到的需求信息反馈至综合管理系统4，综合管理系统4先验证用户是否具有借书权限，在验证通过后，再调取图书馆数据库生成订单信息反馈至用户端APP 5，至此，用户下单完毕；之后综合管理系统4会有一个订单收集阶段，也就是说综合管理系统3不会在接受订单信息之后立刻下达任务指令，而是会把累积到一定值“N”的N个订单进行捆绑，赋予一个任务指令中发送至智能装置(包括智能借书车1、智能借还柜2和智能书架3)，这样智能借书车一次任务会同时处理多个订单，提高工作效率。

在智能借书车收到任务指令后，会根据任务指令自动驾驶至需求图书所在书架处，智能借书车机械臂101上的第一条码识别器1012扫描智能书架3上的图书定位码303，把所需图书精准抓取并暂存到车载的储书隔间里，同时在暂存在储书隔间的时候，是按照订单依次存放的，储书隔间内的第二条码识别器1031扫描图书电子标签，将隔间内的图书信息进行反馈，这样一个一个的把任务里所有订单的书籍全部放置完毕，也获得了每个书籍在储书隔间的位置信息，至此，一次任务的书籍全部暂存到借书车的储书隔间内。

智能借书车1通过自动驾驶将图书运送至智能借还柜2处，与智能借还柜2进行实时的数据反馈完成信息交互，智能借还柜2基于订单信息通过控制器打开相应储书箱2025门(每个订单对应一个储书箱2025)，智能借书车1调取图书在储书隔间的位置信息和订单信息，将一个订单里的图书抓取并放在一个储书箱2025内(一般的横向放置，一个个堆积即可)，在一个订单内的图书放置完毕后，反馈数据至综合管理系统4，综合管理系统与第二控制装置204进行数据交互，控制智能借还柜2自动关闭对应箱门，同理，对车载其余订单也是如此流程，直至车载图书全部放置完毕，同时智能车与智能书柜将数据反馈至综合管理系统4，至此，车载订单里的图书全部存放在智能借书柜2里。

随后，综合管理系统4将信息反馈至线上APP 5，线上APP发送提醒消息至读者，告知读者可以来取书了，然后等待读者取书即可，读者到智能借还柜2处通过柜载第二人机交互装置203加载的线上APP 5用户端502进行登录，综合管理系统4验证用户身份信息，验证通过后用户进行功能模块的选择，选择“取书”功能模块，智能借书柜2通过第二控制装置204打开对应的储书箱2025门，读者取走即可，取出后，箱门关闭，智能借还柜2将数据反馈至综合管理系统4，订单信息更新为“书已取走”，同时进行归还时间倒计时，至此为止所述借书流程结束。

请结合图5、图7，本实施例的还书及归还书籍归位流程如下：

同样的，这里在实施的时候，把智能借还车在负责工作中区分开，分为智能借书车和智能还书车，分别应用于借书流程和还书流程。

用户到智能借还柜2处首先通过柜载第二人机交互装置203上进行登录，进行数据反馈(柜载第二人机交互装置203加载有线上APP 5用户端)，综合管理系统4验证用户身份信息，验证通过后将数据反馈至线上APP 5，用户进行功能模块的选择，选择“还书”功能模块，用户端提醒用户把待还图书放置在还书口2013内，同时将数据反馈至综合管理系统4，综合管理系统下达任务指令至智能借还柜2，智能借还柜2通过控制装置控制相应装置运行，扫描加磁装置201对归还图书进行扫描和加磁并把图书信息反馈至图书分类装置202，图书分类装置202给予反馈的图书信息，根据后台设定的分类规则，将该书分拣到对应的储书箱2025内，至此，归还图书已全部分类的存放在相应储书箱2025内，同时将数据反馈至综合管理系统4，更新订单信息为“已完成归还”，同时判定订单归还时间有无超出限定时间、逾期费用为多少、信誉增减值等进行数据反馈。至此，书籍归还流程结束。

进一步的，智能借还车1不会立即来借还柜取书，而是在后台设置的每周期的时间点来取书或者，如果借还柜种存在书籍存满的储书箱2025的话，智能还书车也会来取书；当智能借还车1接收到取书任务指令时，自动驾驶至智能借还柜2，同时进行数据反馈和信息交互，智能借还柜2通过控制装置打开相应柜门，智能还书车抓取储书箱2025内的图书放置在车载储书隔间内，储书隔间内设置的第二条码识别器1031扫描图书信息并进行反馈，智能还书车上的储书隔间填满后，也就是说一趟所对应的图书全部抓取完毕即单次任务完成后，将数据进行反馈，智能借还柜2关闭箱门，智能借还车1根据书籍信息自动驾驶至指定智能书架3处，通过车载机械臂101上的第一条码识别器1012识别书架上的图书定位码303，将书籍放置在相应位置进行归位，在储书隔间内的所有图书放置完毕后，反馈数据，再次收到综合管理系统4的任务指令，随后进行下一次任务，如此反复，直至将借还书柜里的图书归位完毕，至此，书籍归位流程结束。

所述智能借还车1的馆内工作流程如下：

智能借还车1接收由图书管理员通过管理端下达的任务指令，根据任务指令对目标图书进行相关工作，可以是扫描、抓取、配送和放置，在完成任务后进行数据反馈。

实施例2

请参照图8，与实施例1不同的是，本实施例的用户信息验证包括用户借书权限验证和身份验证。

1、用户借书权限验证

根据图书馆制定的借阅规则，给用户设置初始信誉值，规定几种行为会扣除信誉值(未缴纳押金、图书逾期未还或图书丢失、未缴纳图书过期归还费用等)，在信誉值低于一定标准后图书馆将不再借给该用户图书，在用户通过线上APP进行预约借阅下单时，APP会将用户信息反馈至综合管理系统4，通过图书馆的用户信息数据库查找该用户相关项的对应值，并进行判断，在判断为“有借书权限”后生成订单，相反的在判断为“无借书权限”后系统拒绝生成订单，并将信息反馈至线上APP，对用户进行告知，如此规定为保护对校外读者开放的图书资源。

2、身份验证

本实施例中的身份验证，主要在登录APP时进行，包括用户在手机等移动设备上登录和在智能借还柜2上进行取书/还书时的登录。这里主要对用户在智能借还柜2处取书和还书时登录的身份验证流程加以阐述，流程如下所述：

智能借还柜2通过设置的摄像头、人机交互界面和IC卡识别区采集用户数据(包括影像数据信息、账号信息、卡片信息)，并将采集到的数据反馈至综合管理系统4，综合管理系统4通过图书管用户管理模块调取图书馆用户数据库，查找对应数值进行验证，同时将数据进行反馈，验证通过后，则完成登录，人机交互屏幕显示用户界面，用户根据需求选择相应的功能模块即可。

同时，为了实现上述身份信息验证，校外用户在本实施例的线上APP进行注册时必须绑定个人真实身份信息(身份证)，而校内学生则绑定校园卡即可。

实施例3

与实施例1不同的是，本实施例的图书分类装置202由一个传送带和一个可上下、左右、前后移动滑动装置组成，所述图书分类装置202设置在智能借还柜内部，对归还图书实现全自动分类存放。如图9-图10所示，所述图书分类装置202包括图书导流装置2021，图书导流装置2021可利用传送带实现。所述图书导流装置2021的一端与还书口2013连通，用于导入还书口2013放进来的图书；所述图书导流装置2021的另一端与滑动平台2022连接；当归还图书经还书口2013扫描加磁后，第二控制装置204控制图书导流装置2021启动，将加磁后的图书传送至滑动平台2022。所述滑动平台2022的两端与还书区两侧的内壁滑动连接；所述滑动平台2022上设有分拣单元2023，所述分拣单元2023上设置有矩阵分布的滑块2024；所述滑块2024沿分拣单元2023的水平方向滑动，且能够底端左右旋转和自转，用于将图书导进储书箱2025内。所述分拣单元2023可跟随滑动平台2022沿竖直方向移动，使得能将图书导进不同高度的储书箱2025内；所述分拣单元2023上的滑块2024左右滑动，使得能将图书导进水平方向上不同的储书箱2025内；所述分拣单元2023上的滑块2024旋转，使得能带动图书并将图书导进储书箱2025内。

本实施例的图书分类流程如下：

用户将书籍放在还书口2013内后，即把图书放置在传送带上，一开始传送带是静止的，在设置在还书口2013内的第三条码识别器2011和图书加磁器2012对图书扫描和加磁后，将获取的图书信息反馈至第二控制装置204，此时，第二控制装置204控制传送带将还书口2013内的图书运输至滑动平台2022上，滑动平台2022通过由上而下设置的齿轮齿条，通过步进电机控制上下滑动完成Z向移动，滑动平台2022的水平面由分拣单元2023组成，可控制横向移动，完成X向移动，同时，分拣单元2023上的滑轮可以进行旋转，完成Y向移动，在接收反馈的图书信息后，第二控制装置204控制滑动平台2022将图书运输至指定的储书箱2025处，通过滑轮旋转将书籍输运到储书箱2025内，储书箱2025是基于后台分类预设过的，至此完成图书分类。

实施例4

与实施例3不同的是，本实施例的智能借还柜对归还的图书实现半自动的分类存放。将智能借还柜还书区的每个储书箱2025的箱门均和图书馆的藏书架及藏书架所在楼层进行对应，比如，第一个储书箱2025对应哪个楼层的哪几排书架。用户在归还的时候通过把书放在扫描区扫描并加磁之后，会进行数据反馈至第二控制装置204，所述第二控制装置204接收到该图书所在图书馆的位置信息，将对应的箱门打开，用户放进去就行，之后箱门自动关闭。相对于实施例4，本实施例多了用户将图书放进储书箱2025的步骤，分类效果是一样的，这样借还车来取书的时候同时取一个楼层的书进行归还。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种高校智慧图书馆系统，其特征在于，包括线上平台和线下智能设备，所述线下智能设备包括智能借还车、智能借还柜和智能书架，所述线上平台包括综合管理系统和线上APP；所述智能借还车、智能借还柜和智能书架分别与综合管理系统相连，所述综合管理系统与线上APP相连；所述综合管理系统包括图书库存模块、订单管理模块、智能设备管理模块和用户管理模块；

所述智能借还车包括机械臂、感知显控装置和图书存放装置；所述机械臂与综合管理系统相连，用于图书的识别、夹取和放置；所述感知显控装置，用于根据周围环境信息进行路径规划并控制智能借还车按照规划路径行驶，以及用于人机交互；所述图书存放装置用于图书的临时存放；

所述机械臂的抓手处设有第一条码识别器；所述机械臂的前端设有传感器；所述智能借还车的车体上设有第一人机交互装置和第一控制装置；所述第一条码识别器、传感器、第一人机交互装置分别与第一控制装置相连，所述第一控制装置与综合管理系统相连；所述图书存放装置包括设置在智能借还车车体两侧的储书隔间和设置在储书隔间内的第二条码识别器，所述第二条码识别器与第一控制装置相连；

所述智能书架上设有多个图书挡板，相邻两个图书挡板之间设有红外收发装置，所述红外收发装置与综合管理系统相连；相邻两个图书挡板之间形成图书放置区，所述智能书架的书架横板上位于图书放置区前端的位置设有图书定位码；所述智能书架的架体侧面设有第三人机交互装置，所述第三人机交互装置与综合管理系统相连；

所述线上APP，用于与综合管理系统及线下智能设备进行数据交互，完成图书借还流程；

所述图书库存模块，与图书馆的图书管理系统相连，用于获取图书信息；

所述用户管理模块，用于对用户信息进行管理，同时接收线上APP的需求信号，并对发送需求信号的用户信息进行验证，验证通过后，将当前用户发送的需求信号传输至订单管理模块；

所述订单管理模块，用于根据线上APP的需求信号，调用图书库存模块获取目标图书信息并生成订单信息，将订单信息反馈至线上APP和智能设备管理模块，同时生成订单跟踪信息；

所述智能设备管理模块，与智能借还车、智能借还柜和智能书架相连，用于根据生成的订单信息发送任务指令至智能借还车和智能借还柜，并接收智能借还车和智能借还柜的反馈信息；还用于与智能书架进行数据交互，完成智能书架上图书的定位和盘点；

所述智能借还车，用于根据接收的任务指令获取目标图书的当前位置和待配送位置，根据当前位置进行路径规划并行驶至目标图书当前位置，执行目标图书识别、夹取和放置；根据待配送位置进行路径规划并行驶至图书待配送位置，执行目标图书的识别、夹取和放置；

所述智能借还柜，用于存放用户待取走的图书，并对用户归还的图书进行自动加磁和分类存放；所述智能借还柜的还书区设置有扫描加磁装置、图书分类装置，所述扫描加磁装置和图书分类装置分别与第二控制装置相连；所述扫描加磁装置用于对用户归还图书进行扫描加磁；所述图书分类装置用于对用户归还图书进行分类，将同一类别的图书存放到相同的储书箱；所述扫描加磁装置包括第三条码识别器和加磁器，所述第三条码识别器和加磁器设置在还书区的还书口内；

所述智能书架，用于为智能书架上每本图书进行位置绑定，并将图书位置绑定信息反馈至综合管理系统，以建立图书信息数据库。

2.根据权利要求1所述的高校智慧图书馆系统，其特征在于，所述智能设备管理模块还用于订单收集，当收集的订单数量累积到预定值时，将累积到预定值的所有订单进行捆绑并发送一任务指令给智能设备，相应智能设备一次执行多个订单。

3.根据权利要求1所述的高校智慧图书馆系统，其特征在于，所述智能借还柜还包括借书区，所述借书区和还书区均设有多个储书箱，所述储书箱上设有电动门；所述智能借还柜上设有第二控制装置和第二人机交互装置，所述电动门、第二人机交互装置分别与第二控制装置相连，所述第二控制装置与综合管理系统相连。

4.根据权利要求1所述的高校智慧图书馆系统，其特征在于，所述用户管理模块包括校内用户管理和校外用户管理，对于校外用户，所述用户管理模块对发送需求信号的用户信息进行验证进一步包括：对用户历史订单支付状态进行验证，在验证通过后将相应数据传输至订单管理模块。

5.根据权利要求1所述的高校智慧图书馆系统，其特征在于，所述线上APP包括图书管理员端和用户端，所述图书管理员端加载在智能借还车、智能书架的人机交互装置上，所述用户端加载在智能借还柜的人机交互装置及用户的智能终端设备上。

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