基于RFID的高校图书馆管理系统感知技术课程设计报告.docx
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基于RFID的高校图书馆管理系统感知技术课程设计报告.docx
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基于RFID的高校图书馆管理系统感知技术课程设计报告
计算机科学与工程学院
感知技术课程设计报告
设计题目:
基于RFID的高校图书馆管理系统
专业班级:
2013级物联网工程1班
系所中心:
物联网工程系
起讫时间:
2015年10月10日-12月20日
设计地点:
教9-C506实验室
2015年9月1
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
随着物联网技术的快速发展和广泛应用,本文针对传统图书馆存在的问题及高校图书馆管理方式的主要流程。
讨论了基于射频识别技术的图书馆管理系统的原理及组成,并探讨射频识别技术在图书馆管理系统中的应用框架及系统配置,并使用SQLSever2005设计实现了数据库的基本需求,采用VisualStudio2012开发了C/S架构的可视化管理界面。
实现了RFID技术和图书管理方法的有机结合,并实现了图书馆的环境信息感知以及图书馆图书借阅服务。
【关键词】射频识别;数据库;图书管理系统;环境信息感知;
Abstract
Withtherapiddevelopmentofnetworkingtechnologyandawiderangeofapplications,aimingtraditionallibraryproblemsandmajoruniversitylibrarymanagementprocesses.Itdiscussestheprincipleofradiofrequencyidentificationtechnologybasedlibrarymanagementsystemandthecompositionandtoexploretheapplicationofradiofrequencyidentificationtechnologyinlibrarymanagementsystemframeworkandsystemconfiguration,useSQLSever2005designedtoachievethebasicneedsofthedatabase,usingtheVisualStudio2012developmenttheC/Sarchitecture,visualmanagementinterface.ToachievetheorganiccombinationofRFIDtechnologyandlibrarymanagementmethodsandinformationtoachievetheenvironmentalperceptionoflibrariesandlibrarybooklendingservice.
KeyWords:
RFID;DataBase;LibraryManagementSystem;EnvironmentalInformationPerception;
第一章绪论
1.1目的
1.1.1研究背景
高校图书馆经过多年的发展,已经从最初的纯手工管理方式过渡到了采用条形码识别图书,对于一个高校来说,图书馆的地位举足轻重,其藏书量、电子资料状况、信息服务水平及管理先进性都体现着一个学校的综合实,但图书的自助借还,图书的快速盘点、查找,乱架图书的整理等,阻碍了高校图书馆管理和服务水平的进一步提高。
作为建设校园一卡通系统的高校,图书馆管理系统隶属于校园一卡通系统中的终端应用子系统,它的管理和服务工作是校园“一卡通”系统的重要组成部分。
基于RFID的高校图书馆管理系统也是数字化校园建设成果最直接的体现,利用无线射频识别技术(RFID)可以让图书馆的纸本图书真正实现智能化管理,彻底改变传统的服务模式,丰富广大读者的精神文化生活,让读者真正享用到智能图书馆信息服务的方便与快捷。
1.1.2研究意义
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,简称RFID),是一种非接触式的射频识别方式,它通过非接触和非线性可见的方式传送标志资料,以达到物体身份识别的目的。
RFID应用于图书馆管理工作中,由非接触式射频卡代替传统的纸质条码式借书证。
一般来说,图书馆工作面临馆藏持续增多、读者持续增多、工作持续增多以及工作强度大、扩展性差等难题。
传统管理方式主要缺点体现为:
(1)工作人员劳动强度高。
(2)图书查找、馆藏清点繁琐耗时。
(3)音像读物难以流通。
(4)磁条易消磁而无法使用,防盗效果差。
(5)自动化程度低,管理缺乏人性化。
在数字化校园建设全面开展的今天,传统管理方式已经无法满足现代化、信息化管理的要求,因此必须改进现有管理模式。
RFID技术的应用很好的解决了图书管理自动化信息化的问题,通过RFID标签取代原有图书、资料条形码,使读取速度加快,且可一次读取多个标签,使管理人员的工作效率得到极大提高。
图书馆则可以对批量借阅或归还的图书进行处理,实现瞬间、非接触式完成;简化盘点工作,很容易查找不在架上或者乱架的图书,使得图书整理工作更简易;更有效地防止未借出资料被带离馆外,且RFID电子标签的数据存取有密码保护,不易被伪造和更改,另外还可以实现对附有RFID标签的图书进行追踪定位,防止图书丢失。
1.2系统开发环境
1.2.1VisualStudio20012介绍
MicrosoftVisualStudio2012是一个最先进的开发解决方案,在VisualStudio2012中,通过使用灵活敏捷的规划工具(如容量规划、任务板和积压工作管理)并根据自身进度实现增量开发技术和敏捷方法;使用高级建模、发现和体系结构工具,描述系统并帮助确保体系结构构想。
简而言之,它可以创建创新的高质量解决方案并降低开发成本。
VisualStudio2012是一个集成解决方案,适用于个人或者各种规模的开发团队。
与此同时,它既是一款能够实现同事间的无缝协作,提高生产效率与专注度,最终将好的点子变成了优秀的现实应用程序;又是一个综合性产品系列,适用于每一位希望升级或创建精彩应用程序的组织、团体和个人开发人员。
1.2.2SQLServer2005介绍
MicrosoftSQLServer2005是一个数据库平台,SQLServer2005数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能。
SQLServer2005特点
(1).NET框架主机
使用SQLServer2005,开发人员通过使用相似的语言,例如微软的VisualC#将能够创立数据库对象
(2)增强的安全性
SQLServer2005中的新安全模式将用户和对象分开,允许对数据存取进行更大的控制。
另外,所有系统表格将作为视图得到实施,对数据库系统对象进行了更大程度的控制。
(3)Transact-SQL的增强性能
SQLServer2005为开发可升级的数据库应用软件,提供了新的语言功能。
这些增强的性能包括处理错误、递归查询功能、关系运算符和其他数据列排行功能,等等。
(4)SQL服务中介
SQL服务中介将为大型、营业范围内的应用软件,提供一个分布式的、异步应用框架。
(5)报表服务
利用SQLServer2005,报表服务可以提供报表控制,可以通过VisualStudio2005发行。
(6)全文搜索功能的增强
SQLServer2005将支持丰富的全文应用软件。
服务器的编目功能将得到增强,对编目的对象提供更大的灵活性。
查询性能和可升级性将大幅得到改进,同时新的管理工具将为有关全文功能的运行,提供更深入的了解。
1.3RFID系统基本组成
RFID系统主要有三部分组成---标签、阅读器、天线组成,系统结构如图1-1所示
图1-1RFID系统结构
1.3.1阅读器
阅读器(Reader)又称读写器。
阅读器主要负责与电子标签的双向通信,同时接收来自主机系统的控制指令。
阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段,其功率决定了射频识别的有效距离。
阅读器根据使用的结构和技术的不同可以是读或读/写装置,它是RFID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分组成。
图1-2无线龙试验箱
1.3.2天线
天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号,或者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。
在RFID系统中,阅读器必须发射天线以形成电磁场,通过电子标签识别电磁领域通过能源。
因此,阅读器天线所形成的电磁场范围即为阅读器的可读区域。
1.3.3高频段电子标签
高频的RFID电子标签主要是由天线合成,通过腐蚀或者印刷的方式制作天线,与高频卡的区别在于,它的读写距离较远,性能稳定,读写速度快,信号反应灵敏;可设计任意规格尺寸卷标,满足用户不同需求;标签材质多样、质地柔软,可任意封装;可同时多个读取,具备防冲撞功能。
国际标准有:
ISO14443、ISO15693、ISO18000-3等。
射频标签天线设计相对简单,标签一般制成标准卡片形状。
1.3.4高频段电子标签
中间件是一种独立的系统软件或服务程序。
分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。
中间件位于客户机、服务器的操作系统之上,管理计算机资源和网络通信。
1.4物联网教学科研平台II型
平台介绍:
【名称】物联网教学科研平台II型
【型号】UP-IOT-A9/A8/6410-II
物联网嵌入式教学科研平台II型是博创科技面向高校物联网嵌入式教学科研推出的综合试验平台。
该平台以ARM11、Cortex-A9和Cortex-A8嵌入式网关为核心,打造出国内第一款高端CPU双核心平台,板载集成有Zigbee模块、传感器模块、RFID射频读卡模块、蓝牙通讯模块、GSM/GPRS通讯模块,配置丰富教学实验案例,也可直接外扩其他多种通讯模块,如WIFI、3G、GPS等。
图1-3嵌入式教学平台
第二章系统设计思路和方案
2.1ZigBee短距离通信设计
本设计采用基于ZigBee的短距离无线通信技术,连接各种类型传感器,组成无线传感网,完成图书馆环境信息的采集,并经过协调器发送到串口。
传感器节点利用电池供电,这样可以很方便的将传感器部署在图书馆任意位置。
图2-1ZigBee传感器网络
2.1.1ZigBee简介
ZigBee是一种短距离、低功耗的无线传输技术,是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术。
采用分组交换和跳频技术,可使用3个频段,主要应用在短距离范围并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。
与蓝牙相比,ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。
由于ZigBee技术的低速率和通信范围较小的特点,也决定了ZigBee技术只适合于承载数据流量较小的业务。
ZigBee技术具有成本低、组网灵活等特点,可以嵌入各种设备,在物联网中发挥重要作用。
其目标市场主要有PC外设(鼠标、键盘、游戏操控杆)、消费类电子设备(电视机、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置)、家庭内智能控制(照明、煤气计量控制及报警等)、玩具(电子宠物)、医护(监视器和传感器)、工控(监视器、传感器和自动控制设备)等非常广阔的领域。
2.1.2ZigBee网络结构
ZigBee技术具有强大的组网能力,可以形成星型、树型和网状网,可以根据实际项目需要来选择合适的网络结构;星形拓扑是最简单的一种拓扑形式,他包含一个Co-ordinator(协调者)节点和一系列的EndDevice(终端)节点。
每一个EndDevice节点只能和Co-ordinator节点进行通讯。
如果需要在两个EndDevice节点之间进行通讯必须通过Co-ordinator节点进行信息的转发。
图2-2ZigBee网络拓扑图1
这种拓扑形式的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。
Co-ordinator(协调者)有可能成为整个网络的瓶颈。
实现星形网络拓扑不需要使用ZigBee的网络层协议,因为本身IEEE802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式,但是这需要开发者在应用层作更多的工作,包括自己处理信息的转发。
树形拓扑包括一个Co-ordinator(协调者)以及一系列的Router(路由器)和EndDevice(终端)节点。
Co-ordinator连接一系列的Router和EndDevice,他的子节点的Router也可以连接一系列的Router和EndDevice.这样可以重复多个层级。
树形拓扑的结构如下图所示:
图2-3ZigBee网络拓扑图2
Mesh拓扑(网状拓扑)包含一个Co-ordinator和一系列的Router和EndDevice。
这种网络拓扑形式和树形拓扑相同;请参考上面所提到的树形网络拓扑。
但是,网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由规则,在可能的情况下,路由节点之间可以直接的通讯。
这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率,而且意味这一旦一个路由路径出现了问题,信息可以自动的沿着其他的路由路径进行传输。
网状拓扑的示意图如下所示:
图2-4ZigBee网络拓扑图3
通常在支持网状网络的实现上,网络层会提供相应的路由探索功能,这一特性使得网络层可以找到信息传输的最优化的路径。
需要注意的是,以上所提到的特性都是由网络层来实现,应用层不需要进行任何的参与。
MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能,网络可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;网络还具备自组织、自愈功能。
星型和族树型网络适合点多多点、距离相对较近的应用。
2.2RFID智能管理系统的设计
基于RFID系统需求分析及实施目标,设计了RFID图书馆的系统,此系统涵盖借书、还书、标签转换及生成、查找和防盗检测、历史查询、环境监测等操作功能模块。
这些功能模块以中间件为桥梁与图书管理系统和一卡通管理系统进行网络或设备层的数据交互。
图2-5RFID智能管理系统组成
2.2.1馆员工作站
馆员工作站用于处理学生,老师的图书丢失进行挂失,超期缴费,自助机不能识别的图书进行借还的问题。
并且进行图书的借阅历史浏览,图案信息、老师,学生信息管理、图书馆环境信息的查看等权限。
2.2.2自助借还系统
保证读者一天24小时还书时间,当图书归还的时候同图书馆集成系统进行信息交互,于是这些归还的图书馆藏信息就会立即得到更新;对所还图书提供对RFID进行读操作,确保图书的借还自动化,智能化。
2.2.3管理员、教师、学生信息
管理员、教师、学生信息记录了管理员、教师、学生的身份信息,便于图书丢失,超期等问题发生时进行信息的公告以及人员的查询。
2.2.4智能分拣系统
最理想的分拣方案是根据基本排架单位来设定分拣单位,按照排架的分类规则和各类目书籍的数量来设定的。
2.2.5借阅历史、超期信息
可以自动记录学生的借阅历史以及自动分辨图书是否超期的问题。
通知教师、学生信息公告。
2.2.6安全门禁系统
可对粘贴有RFID标签的图书进行扫描、安全识别的系统设备,用于流通部门对流通资料的进出安全控制,以达到防盗和监控的目的
2.2.7环境监测系统
可检测到图书馆的温湿度、烟雾、红外中断的等信息进行监测报警处理,并给管理员发送报警信息,及时处理险情,提高了图书的安全性。
2.3系统设计方案
RFID图书馆管理系统可分为RFID设备、一卡通系统中间平台两大部分组成。
RFID设备一般有:
RFID标签、标签读写器、自助借还书机、管理员工作台、安全通道门、信息查询机、盘点工作站、自动分拣器等,一卡通系统中间平台包括集线器、应用服务器、数据传输介质等。
图2-6RFID系统设计图
第三章系统设计相关原理简述
系统部分主要包含终端自助借还书机模块、图书管理系统服务器、馆员工作台、出口检测站。
高校图书馆智能管理系统以书本为基本单位,通过以RFID读写器为主的终端自助借还机进行指定图书的借还操作,并通过无线收发模块同步至服务器,实时挂(脱)钩学生与书籍信息,完成自助借还书过程。
在出口处设置的安全检测机会对带出的书籍标签进行二次检测,判断是否为已在终端自助借还机处登记借出。
图3-1RFID系统设计原理
3.1借阅图书
1、学生或教师持学生证或者教师证,在信息查询机上查询到图书信息以及图书架位;
2、在书架上挑选自己想要借阅的图书,取下阅读而后不想借的图书请放回图书原处。
3、选好要借阅的图书后,请将学生证放在要借阅的图书上方,登录信息。
4、将图书放在自助借还机上进行图书借阅。
5、经过出口检测门是进行图书标签扫描,确定借阅后方可通过。
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- 基于 RFID 高校 图书馆 管理 系统 感知 技术 课程设计 报告