物聯網技術在圖書館環境系統中的應用

◇葉蘭蘭 鄭忠發 吳旭東

①江西省贛州市南康區圖書館 ②江西陶瓷工藝美術職業技術學院

本文從公共圖書館目前的物聯網使用現狀入手，分析出物聯網技術在公共圖書館環境監測和調控系統中的而應用，構建感知層、網絡層和應用層的三層物聯網架構。提出兩套可行性方案，對于公共圖書館的密集書庫、特色藏書庫以及公共閱覽器等環境進行監測，為今后的公共圖書館的智慧化發展提供更多的參考，從而實現“物聯網，讓閱讀更美好”的夢想，優化公共圖書館的閱讀環境。

1 引言

物聯網（簡稱IOT）被譽為是繼計算機和互聯網之后，世界信息發展的第三次浪潮。物聯網是以計算機科學為基礎，將通信技術、電子技術、測控技術、軟件開發、傳感技術、網絡技術等學科融為一體的技術應用。物聯網將人與物、物與物互聯互通，廣泛應用于新零售、工業、物流、智慧城市、通訊、安全追溯、農牧業、交通、穿戴設備、智能家居、醫療等領域。物聯網將在全球范圍內連接500億個設備，所帶來的產業價值是互聯網技術的30倍以上，我國物聯網產業已經達到萬億規模，物聯網產業即將迎來爆發期。圖書館作為一個公共場所，經過多年的發展已經有原來的傳統圖書館發展過渡到數字圖書館，在由數字圖書館發展到智慧圖書館。在智慧圖書館中，物聯網作為一種新興的技術扮演的非常重要的角色，為公共區域的資源服務提供堅實的技術支持。

圖書館作為公共場所，環境情況不容忽視。引入物聯網之后，圖書館環境由原來的人工看護，到現在的智能感知。引入各種傳感器設備，利用各種無線網絡接入到云端控制平臺，通過云端的監控來遠程控制各種設備，這種管理模式可遠程操作，方便快捷，節省了人力資源，優化了圖書館的環境。

2 物聯網在圖書館環境系統中的應用

2.1 基于模擬量采集器和開關量控制器的應用

在圖書館內外分別設置溫濕度傳感器，時刻了解館內外的溫濕度環境，亦可單獨對圖書館內溫濕度的環境進行調節，當館內溫度低于設定的閾值范圍，自動打開加熱燈及空調，溫度高于設定的閾值范圍，自動打開風扇。當館內的濕度低于設定的閾值范圍，會不利于館內植物生長，自動打開加濕器，反之，自動打開除濕器。系統如圖1、2、3所示。

圖1 系統功能流程圖

2.2 基于BasicRF圖書館環境監測

圖書館環境中，利用傳感網技術關注圖書館區域的溫濕度，圖書館密集書庫、特色書庫等需要關注溫濕度，而且要求通風良好，干燥。利用溫濕度傳感器采集環境參數，利用火焰傳感器進行防火檢查，實現圖書館環境遠程監測功能。采用Zigbee無線通信技術，使用BasicRF無線通信基礎軟件包。通過溫濕度傳感器和Zigbee模塊組成傳感器采集節點，每隔2秒發送數據再通過Zigbee傳送到匯聚節點。通過火焰傳感器和Zigbee模塊組成傳感器采集節點，每隔2秒發送數據再通過Zigbee傳送到匯聚節點。通過傳感器節點組網、傳感器數據匯聚，最后把數據上傳到云端，在PC端顯示。

圖2 系統連線圖

圖3 圖書館環境調控系統界面

（1）溫濕度傳感器節點：如圖4所示，按照流程圖來實現2秒采集溫度。接下來我們來看看本任務的程序流程：系統上電后，先進行一系列硬件的初始化然后配置BasicRF的無線通信參數，并初始化BasicRF通信接下來主循環判斷采集時間是否已到，如果未到則繼續等待。若時間已到，則采集溫濕度，根據自定義協議的要求組建數據幀，最后調用BasicRF的數據發送函數API將數據發送出去。

圖4 采集溫濕度流程圖

利用BasicRF常函數API如：basicRfInit用于初始化BasicRF無線通信程序；basicRfPacketIsReady用于指示是否收到了新數據；basicRfSendPacket和basicRfReceive是一對，分別用于發送數據和接收數據。

要求每隔2秒采集一次數據，使用定時器分頻、暫停定時器等配置基礎時鐘源：32MHz

分頻系數：128，定時器時鐘：250kHz，8位定時器：256個節拍進入中斷一次，每次進中斷時間：256 × (1/ 250000) =0.001024秒，進1953次中斷大約為 2秒鐘。

主函數包括halBoardInit()模塊相關資源的初始化、ConfigRf_Init();//無線收發參數的配置初始化、Timer4_Init()定時器初始化、Timer4_On()打開定時器，這幾個函數。

圖5 定時器函數設計代碼、主函數設計代碼

（2）火焰傳感器節點：分為四步，第一步初始化配置及端口，第二步創建BasicRF結構體并初始化，第三步將結構體寫入BasicRF并加入控制，第四步建立緩沖區接收用戶數據。如圖6所示為火焰傳感器節點主函數，包括halBoardInit()模塊相關資源的初始化，ConfigRf_Init()無線收發參數的配置初始化，Timer4_Init()定時器初始化，Timer4_On()打開定時器。

圖6 火焰傳感器節點主函數

（3）傳感數據匯聚：把數據接收并進行校驗basicRfReceive()函數，判斷頭部和尾部數據是否合法prxdata()函數來判斷，再用prxdata()函數判斷傳感器的個數，后進行N次數據的取出，發送到云端顯示出來，如圖7、8、9所示。

圖7 數據匯聚在BasicRF中的實現

圖8 傳感數據匯聚程序代碼

圖9 傳感數據匯聚到云平臺

3 結束語

本文從公共圖書館目前的物聯網使用現狀入手，分析出物聯網技術在公共圖書館環境監測和調控系統中的而應用，構建感知層、網絡層和應用層的三層物聯網架構。提出兩套可行性方案，對于公共圖書館的密集書庫、特色藏書庫以及公共閱覽器等環境進行監測，為今后的公共圖書館的智慧化發展提供更多的參考，從而實現“物聯網，讓閱讀更美好”的夢想，優化公共圖書館的閱讀環境。