圖書館無線LED個性化推送系統的設計與實踐

〔摘要〕本文分析圖書館在LED顯示屏應用上存在的缺陷和不足，設計一種基于GPRS/CDMA無線網絡的LED信息推送系統，并成功應用于圖書館個性化信息服務。

〔關鍵詞〕無線；GPRS；CDMA；LED；個性化；信息推送

收稿日期：2011－03－21

基金項目：華僑大學科研基金資助項目《基于用戶需求模型的個性化信息服務研究》（項目編號：10HJY06）

作者簡介：劉劍濤（1976－），男，館員，碩士，研究方向：數字圖書館信息技術與信息服務。

DOI：10．3969／j．issn．1008－0821．2011．06．020

〔中圖分類號〕G203 〔文獻標識碼〕B 〔文章編號〕1008－0821（2011）06－0073－03

The Design of Wireless LED Personalized Push System in Library

Liu Jiantao

（Library，Huaqiao University，Quanzhou 362021，China）

〔Abstract〕This paper analyzed the the insufficiencies existing in the library LED display applications，developed a LED information push system based on GPRS/CDMA wireless network，and put into use successfully in the library personalized information service.

〔Key words〕wireless;GPRS;CDMA;LED;personalization;information push

1 背 景

LED電子顯示屏是運用光電顯示技術、多媒體技術、計算機和網絡技術，用于顯示文字、文本、圖像、視頻等各種信息元素的屏幕［1］。作為一種全新的信息載體，LED已在各種公共場合得到廣泛的應用，如火車站、機場、銀行等等。圖書館是信息匯集、人流集中的場所，在圖書館使用LED不僅豐富了信息傳遞的形式，更體現出圖書館信息服務的能力。隨著信息服務網絡的擴大，圖書館對LED屏幕的需求也不斷增多，不僅僅在館內，很多圖書館也開始在街道、社區等部署LED進行宣傳，并提供信息服務［2］。但當前圖書館在LED的大范圍應用和信息服務層次上普遍存在如下問題：

1.1 部署困難，花費巨大

1.2 LED信息無法自動更新

LED顯示信息是由LED控制卡配套軟件進行控制，這類軟件一般不具備自動更新功能，屏幕的信息只有人工修改才會有改變。戶外屏如果無法聯網只能攜帶筆記本到現場更新，難以做到信息的實時性。

1.3 無法實現個性化顯示

通用軟件顯示的內容千篇一律，不能根據LED屏所處區域對不同讀者群體進行分類，從而難以滿足特殊的、個性鮮明的特殊信息需求。以學生宿舍區為例，可以有側重的推送教學參考的新書目，而生活區應該多發布一些健康常識。

因此，要實現LED在圖書館大規模應用，滿足信息的個性化需求，必須改變原有的應用模式。無線LED個性化信息推送系統是針對圖書館應用而設計開發的一套具備大規模LED信息推送完整解決方案，它利用現有移動通信的GPRS或CDMA網絡將所有LED屏幕連接一個整體，在互聯網的任意端實現圖書信息的分組管理與實時推送。

2 基于無線LED的圖書館個性化推送系統

2.1 系統組成

系統由前臺硬件設備和后臺控制軟件組成。硬件主要包括LED顯示屏、LED控制卡、GPRS/CDMA無線數據傳輸模塊，而軟件又可以分為通信服務軟件和信息推送軟件兩部分。

2.1.1 LED顯示屏和控制卡

LED屏幕較為通用，可以根據使用場合選擇不同色彩和點距的室內或室外屏。控制卡是負責屏幕顯示的關鍵部件，不僅規格要與所接屏幕相匹配，更要能適應無線數據傳輸的要求［3］。在本系統中，主要考慮信息推送的時效性，數據量在傳輸過程中越小越好，因此自帶字庫的控制卡成為首選。

2.1.2 無線數據傳輸模塊

無線數據傳輸模塊是一種在控制卡和手機網絡之間進行數據傳輸的設備。為兼容更多設備，本系統采用了透明數據通信［4］方式，即模塊與控制卡之間沒有通信協議，在數據傳輸中只負責傳遞而不對數據作任何修改。模塊的工作模式可以選擇GPRS或CDMA，GPRS的平均業務速率可以達到20kbps～40kbps，CDMA 1X的平均業務速率為80kbps～100kbps［5］。在實際應用中選擇何種無線傳輸方式主要先考慮的是當地網絡信號和資費問題。

2.1.3 通信服務軟件

必須運行在一臺具有獨立IP的服務器上，負責LED無線傳輸模塊和信息推送軟件的通信，架起有線和無線網絡連接的橋梁。主要功能包括：遠程監控和管理各分散的LED無線傳輸模塊；控制信息推送軟件接入權限，實現TCP/IP傳輸協議下數據的透明傳輸。

2.1.4 信息推送軟件

通信服務軟件的客戶端，是實現圖書館信息個性化推送的核心部分，它能自動采集或手動編輯公告信息或推薦書目，并根據屏幕所處位置對信息進行分類，最后經由服務軟件將信息批量同時推送到狀態激活的LED屏幕終端。此外，軟件還能對屏幕的尺寸、亮度和版面布局等參數進行遠程設置。

2.2 系統運作流程

系統信息數據流跨越了串口數據線、移動通信網、互聯網，局域網等多種傳輸媒介（圖1）。首先，由控制后臺的信息推送軟件完成信息的收集與分類，并根據控制卡協議生成特定格式數據，并通過TCP/IP協議進行封裝，由局域網發送給通信服務器。其次，控制前臺用串口數據線把LED和控制卡與無線模塊連接好，并設置無線模塊的數據中心IP地址和端口指向服務軟件，一旦插入手機卡，通信服務軟件就能通過移動手機網絡（GPRS或CDMA）和互聯網實時監測無線模塊的運行狀態。最后，通信服務軟件偵聽到推送軟件有信息到達，并且當信息指向的LED屏幕在線時進行信息轉發，無線終端接收到數據后，把數據還原為為控制卡可以識別的格式，最終控制卡完成LED的顯示。

圖1 系統運行示意圖

2.3 系統軟件的關鍵實現

系統軟件設計不僅關聯到LED控制卡和無線終端等多種硬件，更涉及到特定通信協議的轉換［6］。在設計時，我們把控制卡當成一臺嵌入式計算機，所有待播放的節目和這些節目的播放方式都以文件方式存在控制卡器的閃存中。控制器在上電時，首先檢查flash內的配置文件，由這個文件中指定播放哪套節目，以及是否需要裝載字庫，然后調用對應路徑中的節目單文件開始節目的播放。在與控制器進行通訊時，由于計算機與Led屏幕控制卡并沒有直接相連，不能調用串口通信方式，因此需要另外對協議數據進行封裝［7］。以下代碼簡單描述了以文件形式無線發送LED顯示信息的過程。

3 測試分析

為檢驗無線LED信息推送的效果，本文對系統進行了測試。實踐中采用了多種規格的LED顯示屏，列數和行數分別為192*128、144*128、128*64等。由控制卡將屏幕劃分2個播放區域，上方區域滾動顯示常用的公告信息，下方區域顯示熱點圖書推薦。在信息個性化的體現上，采用屏幕分群分組的方式，即同一大范圍的LED屬于同一群體，它們同時顯示同一公告信息，同一群下又分為若干小組，它們顯示的熱點圖書信息可以根據分組的用戶需求模型［8］計算得到。

測試過程主要用秒表計算從點擊發送到LED屏完全顯示所需時間。無線終端分別使用CDMA和GPRS兩種通信模塊，測試網絡為中國電信和中國聯通。由于一個漢字占用2個字節，測試用例的最大數據量為5k，能顯示的漢字有2 500左右，已經能滿足信息容量需求。

從測試結果看（表1），使用CDMA模塊的平均發送延遲在8秒以內，而GPRS模塊由于手機網絡較不穩定導致延遲有比較大的波動，但平均值也控制在12秒范圍內，可以滿足信息實時推送的要求。同時，LED屏顯示效果良好，沒有出現亂碼、字符丟失、黑屏等現象，字符運動特效按照軟件設定正常運行。

表1 信息推送時間延遲

4 總 結

無線LED個性化推送系統利用現成GPRS/CDMA無線網絡，以最簡單廉價的方式實現了LED顯示屏在圖書館的大規模應用，同時具有組網規模大、不受距離限制、部署維護便捷、信息推送實時，個性化定制等諸多優點。實踐證明，LED在圖書館的大范圍應用是可行的，通過對這種人機信息視覺傳新播媒體的利用，不但豐富了信息傳遞的形式，擴大了信息的傳遞的內容，更使讀者獲取信息更便捷，利用信息更直接。

參考文獻

［1］洪震.LED顯示屏產業發展綜述［J］.信息技術與標準化，2010，(10)：22-25．

［2］劉恩濤，張濤.LED顯示屏及其在圖書館中的應用［J］.科技資訊，2008，(12)：253．

［3］劉國錦，劉新霞.GPRS無線數據傳輸技術的應用［J］.信息化研究，2010，(2)：1-3．

［4］肖鳳.GPRS無線數據透明傳輸終端的設計及其應用［D］.江蘇：江蘇大學，2007：17．

［5］吳少雷.GPRS/CDMA無線數據通信技術應用淺析［J］.安徽電力，2006，(3)：58-60．

［6］張娟鋒，師衛，劉振國.通用通信協議轉換接口的研究與實現［J］.電腦開發與應用，2009，(5):25-26．

［7］王建軍，李勇帆，肖杰，等.以太網協議數據封裝動態仿真的設計與實現［J］.計算機技術與發展，2010，(6)：133-136.

［8］余肖生，周寧，張芳芳.數字圖書館中個性化服務的用戶需求模型研究［J］.情報雜志，2006，(5)：116-118．