基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統設計

周小燕

摘? 要： 傳統系統采用人工管理方式，存在查詢精準度低的問題，為了避免傳統系統對智能圖書信息查詢帶來的弊端，提出基于二維碼快速查詢系統設計。設計以固定結構存在于介質之上的資源庫，可不依賴人工，使用對話框作為通信手段構造信息交換模塊，將信息轉化為內存模式，方便存儲信息被CPU直接訪問。針對不同用戶，使用權限不同，設計手機版和電腦版不同應用領域，根據信息查詢接口電路，保證兩種領域之間信息輸入和輸出的規律性。分析信息查詢資源，設計數據庫，并對主要表字段進行定義，以此存儲并提交相關用戶信息。根據基本信息生成二維碼，通過特有QR編碼將二進制數據進行編碼，并分別安排在不同位置，用戶通過掃描二維碼可獲取基本圖書信息。由實驗結果可知，該系統最高查詢精準度可達到98%，為借閱者查閱圖書提供方便。

關鍵詞： 智能圖書信息快速查詢系統; 二維碼系統; 資源庫; QR編碼; 圖書信息查詢; 訪客信息管理

中圖分類號： TN02?34; TP311.52? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2020）05?0141?05

Design of intelligent book information quick query system

based on two?dimensional code

ZHOU Xiaoyan

（Huanggang Normal University， Huanggang 438000， China）

Abstract： The artificial management is adopted in the traditional system， which leads to low query accuracy. Therefore， a quick query system based on two?dimensional code is proposed to avoid the drawbacks in the intelligent book information query by the traditional system. A resource library is designed with a fixed structure existing on the medium， which can be independent of manual. In addition， in the resource library， the dialog box is used as the means of communication to construct information exchange module and transform the information into memory model， which facilitates the stored information to be accessed directly by CPU （central processing unit）. Since different users have different permissions， mobile version and computer version are designed respectively for different application fields. The regularity of information input and output between two fields is kept in consideration of the information query interface circuit. The information query resource is analyzed， the database is designed， and the main table fields are defined to store and submit relevant user information. A two?dimensional code is generated on the basis of the basic information， the binary data is coded with special QR code （quick response code） and then are arranged at different positions respectively， and the user can acquire basic book information by scanning the two?dimensional code. According to the experimental results， the highest query accuracy of the system can reach 98%， which provides convenience for borrowers to check books.

Keywords： intelligent book information quick query system; two?dimensional code system; resource library; QR code; book information query; visitor information management

0? 引? 言

圖書管理工作對于圖書館來說具有重要作用，可為圖書館工作提供便捷，提高運行效率。隨著網絡普及，計算機處理技術日益成熟，智能圖書館的成立為讀者提供隨時隨地查閱信息的功能，在眾多圖書中，不再以孤立分散形式存在，而是永久性存儲在硬盤之中，成為人們知識共享的財富[1]。目前，大部分圖書館借閱工作還是使用人工管理，工作效率較低，人工管理還存在較多弊端，不可避免受到人為因素影響，容易造成數據遺漏[2]。

以往人們在網上查閱資料，僅僅需要一個站點、一個站點的查閱方式，需要在不同圖書館之間查詢信息，這對于讀者來說是相當復雜的[3]。為此，提出基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統設計。二維碼是計算機技術信息識別領域最基礎的技術之一，可使圖片、聲音和指紋等信息進行編碼，以特定幾何圖形按照一定規律記錄符號信息。二維碼管理模式應用于圖書館之中，可以加快信息流通速度，減少不必要成本支出，降低圖書信息查詢出錯概率[4]。

1? 信息快速查詢系統設計

智能圖書信息快速查詢系統是以網絡用戶為基礎，跨越時空和身份限制，快速查詢相關信息，研發人員可根據需要隨時添加用戶所需數據，增加新頁面。使用二維碼技術具有明顯優勢，攜帶信息量較大，可在縱向和橫向兩個方向進行信息傳達，通過二維碼對圖書進行編號處理，并將名稱、作者、出版社、價格、日期都存放在二維碼之中，使系統不依賴數據庫而單獨存在[5]。

二維碼技術是利用若干個幾何體形成圖書信息，這些信息與二進制相對應，形成矩陣圖，采用QR Code編碼實現矩陣排列，模塊設計如圖1所示。

由圖1可知，將圖書信息按照二維碼分成功能圖形和編碼區域，而二維碼周圍都是需要空白區域來填滿。按照規律由深淺兩種模塊組成，其開始于淺色，終止于深色。每一個二維碼圖形按照1[∶]1[∶]3[∶]1[∶]1組成深色?淺色?深色?淺色?深色模塊，其數量和位置也都是由二維碼確定的[6]。

采用二維碼對圖書信息進行編碼處理，設計信息自動生成模塊，實現基于二維碼智能圖書信息快速查詢系統設計。

1.1? 硬件結構設計

基于二維碼技術的智能圖書信息查詢系統硬件結構是由資源庫、領域和系統組成的。其中，資源庫和領域統稱為信息二維碼，每個信息都具有特定活動范圍，負責處理相關文檔信息;資源庫負責收集和整理特定站點信息，在特定范圍內進行語義概念挖掘，為用戶提供基于領域語義概念的查詢方式[7]。

系統硬件結構設計如圖2所示。

由圖2可知：資源庫負責獲取文檔信息，并盡可能將文檔信息保存完整;領域模塊主要負責對范圍內文檔進行語義結構挖掘，為其建立有領域特色索引，為基于領域語義概念提供查詢途徑[8]。

1.1.1? 資源庫

傳統系統存儲圖書信息都是采用集中式存儲方式，該方式不僅具有局限性，對于動態數據的存儲還具有限制性，無法滿足用戶需求[9]。采用二維碼技術設計的資源庫，通常是以固定結構存在于介質之上的。資源庫具有自治能力，基本不依賴人工，具有獨立運行能力[10]。從結構上看，二維碼標識的資源庫是由如圖3所示結構組成的。

圖3中，知識部分主要負責完成任務所需的各種知識，并由開發者、用戶輸入指定;通常信息知識主要包括相關文檔索引，可理解為是圖書信息對外在世界的認知，可將文檔索引信息全部保存在信息庫之中;控制部分是二維碼標識的主要機構，可在特定環境下完成特殊任務，當用戶需從圖書館中獲取知識時，需通過通信部件，向二維碼標識信息中發出相應請求信息，并激活內部推理部件;通信模塊負責用戶之間的知識交流，以待定用戶界面為通信渠道，可以使用對話框作為通信手段，為實現信息之間共享提供方便[11]。

資源庫中信息交換模塊的設計如圖4所示。

一旦出現大量信息，那么信息交換概率就會提高，為了保證動態信息具有高效的存儲狀態，需提高信息存儲速度，并節省時間[12]。利用內部快速轉換功能，可將信息轉化為內存模式，此時存儲的信息能夠被CPU直接訪問。

1.1.2? 領域模塊

在查詢系統中，圖書信息會設計多種業務流程，因此針對不同用戶，使用權限不同，設計了手機版和電腦版不同的應用。

手機版可供負責人使用，通過手機掃描二維碼，查詢查閱者所需圖書的具體信息，以及查閱者的各種信息，并在信息出現問題時及時得到解決;電腦版是供管理員使用的，與其他查閱系統功能基本一致，只是增加二維碼，提供掃描功能[13]。

領域模塊是對查詢系統上存在的某些歷史記錄信息進行分析，并對系統休眠文件進行恢復處理，為信息查詢提供依據。

信息查詢接口電路設計如圖5所示。

由圖5可知：信息查詢接口電路是由單片機進行信息傳輸的，并由服務器提供電流輸出支持，[R1]和[R2]具有電流、電壓調節作用，能夠保證輸入和輸出信息的規律性。

1.2? 軟件部分設計

對查詢模塊進行軟件部分設計時，可將查詢內容集信息、結果為一體，幫助用戶平時查詢，提供全方位信息查詢服務，方便管理員對信息進行查詢。信息查詢系統資源組成如圖6所示。

由圖6可知：通過信息查詢系統對圖書信息進行處理，可獲取基本輔助信息，由此構建用戶端和管理端，為管理者提供有效信息。

1.2.1? 數據庫設計

針對信息管理業務流程，數據庫設計包括多個用戶以及多個層次之間的關系，并對管理人員進行定義。根據需求設計關系數據表，如表1所示。

根據表1所示，主要負責存儲并提交相關用戶信息。

1.2.2? 二維碼生成和解析

二維碼生成在領域模塊之中，當管理員點擊信息生成時，根據基本信息生成二維碼。信息數據包括：圖書號、查閱者、圖書位置、查閱時間、查閱人地址等。二維碼在生成過程中會將數據轉換為二進制形式，并根據大小編排方格個數，通過特有QR編碼將二進制數據進行編碼，并分別安排在不同位置。二維碼生成示例如圖7所示。

二維碼輸出圖形為picture1.png，用戶通過掃描二維碼可獲取基本圖書信息，以此實現智能圖書信息快速查詢系統設計。

2? 實? 驗

為了評估基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統設計的性能，分析系統優缺點，進而表明未來研究方向。搭建HBase分布式系統進行實驗測試，通過實驗內容總結實驗結果。

2.1? 實驗系統搭建

實驗系統搭建包括實驗環境和實驗數據的準備。

2.1.1? 實驗環境

使用XEN Server搭建6個虛擬機，每個虛擬機都具備3 GB內存，并安裝了Ubuntu?10.05系統。在虛擬機上部署相關HBase分布式系統，安裝如下版本信息：

1） JDK版本信息為1.6.0_19;

2） Hadoop版本信息為2.1.3;

3） HBase版本信息為0.92.3。

2.1.2? 實驗數據

使用大小為5 GB左右的數據為實驗樣本數據源，其中，包含訪問時間、源地址、目的URL域名、存儲路徑和相關參數信息。使用訪問時間作為二進制碼流，并以csv格式保存起來，因此需先使用大數據導入到相關模塊之中，使用表2所示的6種類型語句進行測試。

create table經過JSQLParser解析，生成一個新create table對象，其是一個數據組，存儲多個CoumnDefinition對象，為了兼容SQL語句，需填充數據表索引;create index是改進后的版本，可支持SQL2語法，經過解析，具有索引表名、主表對象、索引列名;drop數據可通過type來區分，使用name存儲相關數據和索引表名;insert支持簡單數據插入，只有指定二維碼碼流，才能正確插入HBase;delete具有where子句;expression內容比較豐富;update包含table類對象、存儲列名、存儲對應列數值。

2.2? 實驗條件設置

分別對上述1種類型語句和6種類型語句進行查詢，如表3所示。由表3可知，不同類型語句，獲取的輔助信息不同。

2.3? 實驗結果與分析

分別將傳統系統與基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統對1種類型語句信息和6種類型語句信息查詢精準度進行對比分析，對比結果如下所示。

2.3.1? 1種類型語句信息

1種類型語句信息是對某一類圖書信息進行查詢，采用傳統系統與基于二維碼系統對智能圖書信息查詢精準度都相對較高，具體對比情況如圖8所示。

由圖8可知：當實驗次數為5次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為77%，與基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度一致;當實驗次數為15次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為81%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為87%;當實驗次數為25次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為80%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為98%;當實驗次數為35次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為75%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為89%;當實驗次數為45次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為73%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為85%。由此可知，采用兩種系統對1種類型語句信息進行查詢，精準度都相對較高。

2.3.2? 6種類型語句信息

6種類型語句信息是對某6類圖書信息進行查詢，采用傳統系統與基于二維碼系統對智能圖書信息查詢精準度具有較大差別，具體對比情況如圖9所示。

由圖9可知：兩種系統對圖書信息查詢對比結果相差較大，當實驗次數為5次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為35%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為75%;當實驗次數為15次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為32%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為75%;當實驗次數為25次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為31%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為85%;當實驗次數為35次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為28%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為80%;當實驗次數為45次時，采用傳統系統對圖書信息查詢精準度為20%，基于二維碼系統對圖書信息查詢精準度為75%。由此可知，采用兩種系統對6種類型語句信息進行查詢，基于二維碼系統查詢精準度較高。

2.4? 實驗結論

將基于二維碼系統查詢精準度與傳統系統查詢精準度進行對比分析，可得出實驗結論如表4所示。

由表4可知：在1種類型語句信息下，基于二維碼系統查詢精準度與傳統系統查詢精準度相差不大;而在6種類型語句信息下，基于二維碼系統查詢精準度比傳統系統查詢精準度要高。

3? 結? 語

智能圖書館信息快速查詢系統的建立是一個較新的課題，隨著計算機的普及，網絡化圖書館將進一步加深，圖書館快速查詢系統設計方案也日漸成熟。通過二維碼技術管理系統能夠實現無證件快速查詢管理，實現對訪客信息的管理。

采用二維碼技術設計的快速查詢系統能夠全面改善傳統系統存在的弊端，采用二維碼技術進行編碼，能夠克服傳統系統信息量小的缺點，彌補用戶無權限進入查詢系統的缺陷，進而有效提高了管理的工作效率。

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