物联网论文Word格式.docx
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刘亚荣
2012年05月29日
摘要
随着信息技术的发展，图书馆作为重要的基础文化设施，面临信息量大、管理难度大、人工操作状态下难以及时到位的压力，图书馆的工作越来越繁重。
电子标签可以方便地实现自动化的图书识别和图书信息采集，这两者的有机结合使自动化的馆藏资源管理成为可能，物联网不仅创新了图书馆自动化管理模式，而且实现图书馆与读者互动的人性化服务，提高馆员的工作效率，加强图书藏、借、阅一体化的功能，增强了图书馆的安全性、准确性、可靠性和扩展性，具有良好的发展前景。
图书管理系统是图书馆管理机制中的重要组成部分，结合物联网对图书管理系统的运行管理情况制作了此图书管理系统。
本系统解决了学校图书管理的常用基本问题。
本系统中包含4个功能模块：
登录功能，查询功能，借还功能，系统管理功能。
本系统使用PHP进行网页界面的设计，使用MVC设计模式，采用了开源框架Struts，具有开发效率高、设计灵活、生成的软件界面友好、美观等特点。
本系统通过JDBC驱动和数据库进行无缝连接，后端的数据库是MYSQL，也是一个开源的数据库系统，该数据库具有较高的完整性，一致性和安全性。
关键词：
物联网；
RFID；
图书管理系统
CollegeLibraryNetworkDesignBasedOn
theInternetofThings
Student：
LIMENGXuanTeacher:
LIUYarong
Abstract:
Withthedevelopmentofinformationtechnology,libraryandculturalfacilitiesasanimportantbasis,facingalargeamountofinformationmanagementisdifficulttoplaceintimepressure,libraryworkincreasinglyonerous.RFIDtagscaneasilyautomatetheidentificationofbooksandbookinformationcollections,boththeorganiccombinationofautomatedcollectionofresourcemanagementpossible,theInternetofThingsisnotonlyinnovativelibraryautomationmanagementmode,andthehumanityofthelibraryandreaderinteractionservices,toimprovetheworkefficiencyofthelibrarian,andstrengtheningthebookTibet,borrow,readtheintegrationfunction,andenhancethelibrary’ssecurity,accuracy,reliability,andscalability,withgoodprospectsfordevelopment.
Librarymanagementsystemisanimportantpartinthelibrarymanagementsystem,theconjugatesnetworkingoperationandmanagementofthelibrarymanagementsystemproducedthelibrarymanagementsystem.Thissystemtosolvecommonbasicproblemsintheschoollibrarymanagement.Thesystemincludesfourfunctionalmodules:
landingfunction,queryfunctions,lendingfunctions,systemmanagementfunctions.ThissystemenablesthePHPwebinterfacedesign,usingtheMVCdesignpattern,theStrutsopensourceframework,withthedevelopmentofhighefficiency,flexibledesign,generatefriendlysoftwareinterfaceappearancecharacteristics.BeseamlesslyconnectedtothissystemthroughtheJDBCdriveranddatabaseback-enddatabaseisMYSQL,basedonanopensourcedatabasesystem,thedatabasehasahighlevelofintegrity,consistencyandsecurity.
Keywords:
InternetofThings;
RFID;
Librarymanagementsystem
目次
摘要I
AbstractII
1绪论1
1.1高校图书馆现状1
1.1.1文献“私有化”1
1.1.2标签不统一1
1.1.3管理不集中2
1.2高校图书馆网络发展中出现的问题及原因2
1.2.1发展与资金的失衡2
1.2.2规模与管理存在矛盾2
1.2.3传统与数字的冲突2
1.3高校图书馆的发展趋势3
1.3.1载体的变化3
1.3.2服务和管理方式的变化3
1.3.3检索功能的增强3
1.3.4资源共享成为现实4
1.3.5更方便读者使用4
1.4本论文的组织结构4
2物联网技术简介5
2.1物联网概况5
2.2物联网的发展趋势6
2.3物联网的应用现状7
2.4RFID技术8
2.4.1RFID简介8
2.4.2RFID组成及原理8
3基于物联网的高校图书馆网络方案设计10
3.1RFID与图书馆10
3.2网络构架11
3.3基于物联网的图书馆网络模型及各模块设计12
3.3.1图书馆系统及服务器13
3.3.2智能书架14
3.3.3移动式盘点书车14
3.3.4多功能工作站15
3.3.5自助借还书设备15
3.3.6RFID安全检测门16
4图书管理系统的设计17
4.1图书管理系统功能简介17
4.1.1系统设计目标17
4.1.2系统功能简介18
4.2图书管理系统各模块设计19
4.2.1登录功能19
4.2.2查询功能19
4.2.3借还功能20
4.2.4系统管理功能21
5结论23
致谢25
附录127
1绪论
物联网是当前科技界最热门的一个概念，在国内外都受到极高的关注。
它是指通过各种感知设备和互联网，连接物体与物体的，全自动、智能化采集、传输与处理信息的，实现随时随地和科学管理的一种网络。
我国自2009年底以来，从中央政府到众多的大型企业，都纷纷将物联网的发展作为技术上的改革。
物联网以其“网络化”、“物联化”、“互联化”、“自动化”、“感知化”、“智能化”的优点在信息时代扮演着重要的角色。
图书馆作为整体社会构成的一部分，势必会融入物联网的发展；
而随着物联网的快速发展，以及相关技术的不断成熟，又必将会对未来图书馆管理的产生深远影响。
如何利用物联网来提高图书馆的综合实力已成为待研究的问题。
从图书馆运行形态来看，几乎每一项新技术的出现，都能引起图书馆界的极大关注并使图书馆的管理模式发生变革。
因此，充分研究和利用物联网技术，提高图书馆的管理工作效率，使其由人工化、机械化转变为自动化、智能化，提高图书馆资源利用效率和工作管理水平，对于图书馆事业的发展意义重大。
1.1高校图书馆现状
1.1.1文献“私有化”
文献信息资源共享是图书馆的建设目标之一。
但长久以来，我国高校图书馆在这个问题上始终停留在认识阶段，同时大部分管理者对这方面的认识也不够到位。
这导致大多数图书馆实行的是封闭式的管理，与外界协助沟通较少，结果就使得图书馆的馆藏书利用率低，严重阻碍了文献资源共享的发展，也违背了图书馆的建设宗旨。
另外，大部分图书馆在文献信息资源的配置管理方面还存在许多不合理之处，包括：
文献资源收藏没有合理分工，资源重复率和空缺率高，各种文献资源管理效率和利用率较低；
图书馆的文献信息资源达不到现有的水平要求，存在读者需求得不到满足的现象。
1.1.2标签不统一
社会各行各业对物品识别的主要手段是条形码，而且条形码也是物品能在市场流通的必要条件之一。
世界图书馆业并没有对条形码规定国际化的编码标准，但部分国家和地区对其范围内的图书馆制定了一定的标准和规范，如：
新加坡规定了统一的公共图书馆条码标准。
而我国大部分高校图书馆由于与外界沟通交流少，所面对的读者仅限于本校教师和学生，所以大多数图书馆使用的条形码各不相同，而且对读者条形码和条形码的长度没有作统一规定。
1.1.3管理不集中
大部分高校图书馆对纸质资源和电子信息资源管理、职工队伍和读者需求管理都不够到位，管理观念陈旧，集成的管理系统与读者需求匹配度不高。
1.2高校图书馆网络发展中出现的问题及原因
1.2.1发展与资金的失衡
要建设和发展图书馆最基本的问题就是资金问题。
从图书馆的馆舍建设、图书采购、设备购置到日常维护都需要资金。
而我国大多数高校对图书馆的投入往往占学校总投入资金比例较低，更深层次的原因则是获取资金的渠道不畅通，且方式过于单一；
另外，政府和学校长期对图书馆的资金投入不足，有些甚至只能进行前期投入，无法完成后期投入，导致馆舍建成后的管理跟不上，使图书馆的发展遇到瓶颈。
1.2.2规模与管理存在矛盾
大部分高校图书馆在规模的管理问题上常常存在建设重复性和竞争无序性的现象，这也和资金不到位有一定程度的关系，但更多的原因还是自身的管理制度不完善。
大部分图书馆没有制定适合本馆发展的计划，各项工作也未能按计划完成，同时图书馆没有做好充足的政策思想与理论准备来应对技术变化带来的挑战。
1.2.3传统与数字的冲突
图书馆的本质是纸质书籍的载体，图书馆的规模依靠藏书量的大小来划分。
而随着信息时代的发展，文献资源的载体不再局限于纸质书籍，电子资源在文献信息资源传播中的利用率越来越高，为文献资源的共享提供更多选择，如何将传统的纸质资源管理与数字信息化统一起来共同为图书馆发展提供有力条件是图书馆发展遇到的另一个难题。
虽然相当多图书馆有信息化系统，但大多数图书馆的传统化管理与信息化管理存在脱节现象，使得整馆的管理未能得到统一。
1.3高校图书馆的发展趋势
1.3.1载体的变化
随着计算机网络的出现，文献信息资源的电子化、数字化为网络虚拟馆藏提供了有利条件。
文献信息资源的载体形式不再是单一的纸质书籍，而是集中了以文字、图片、音频、视频信息等形式体现的数字化资源和以U盘、光盘、硬盘等形式体现的信息载体。
各分馆的特色馆藏可迅速入库，大大降低了图书入库的出错率，也不用再通过总馆处理后再运回，读者归还的书籍可直接进入分馆，同时也可以根据不同分馆读者群的资源需求对分馆馆藏进行优化。
1.3.2服务和管理方式的变化
在新的信息环境中，图书馆不再是传统意义下的柜台式服务，而是通过检索功能，利用网络资源在馆内快速查找读者所需的文献信息，也可通过更广泛的互联互通，利用数据采集端将各种各样的数据通过互联网查询所需信息，实现实时采集外部的环境信息，物体的动态信息，并将其转化为适合本网络传输的数据格式，传输到图书馆的数据处理中心。
待图书馆数据处理中心对采集到的数据进行分析和处理后，反馈给读者，使读者能够快速了解到自己所需的信息。
通过这种自动化的信息服务，为读者和图书馆工作人员提供一个智能化的服务和管理平台，这种人与人、人与物和物与物的对话，使图书馆工作人员简单繁琐的工作量大大地减少，体力劳动强度也得到了减轻，精神愉悦感得到提高，并有更多的时间提高更高层次服务，使用户不再受传统图书馆所提供的服务限制，读者不论何时何地，都可以获取自己所需要的信息和服务，甚至不需要登录图书馆的网站进行查询。
1.3.3检索功能的增强
图书馆利用物联网等的感知技术让其对自身的建筑环境、设备资产、文献资源以及读者等主要构成因素能够实时主动地获取相关数据，更透彻地全方位感知图书馆的本质和变化。
这些通过不同的数据采集端可以实现，文献的定位导航、信息资源的检索等都可通过智能化管理来实现。
读者可以通过页面导航，自助且直观地查询到文献的位置信息，不再受书架方式和专业检索书号的局限。
图书馆对文献清点、新书入馆、书架位置变更等实现馆藏的信息准确化、处理实时化，同时实现信息检索智能化，其中既可以对图书信息进行单个名词检索，也可以对多个关键词进行组合检索。
以上不难看出，现代数字化为传统图书馆的发展提供了广阔的发展空间。
1.3.4资源共享成为现实
当今世界的所有资源均可以数字形式存放在物理介质上，并通过网络将世界各国的图书馆和成千上万台计算机联为一体，各馆可在网上互相查询其他馆藏书籍的信息，共享其他馆藏的电子图书文献，原先拦在信息资源共享前面的障碍将不再存在，馆藏的资源也已不再是“私有”的性质，而是面向世界，任何人都可以分享，同时有利于利用网络共享数据开展各馆的互动活动。
1.3.5更方便读者使用
信息时代发展不仅带给图书馆巨大的管理便利，也给读者在服务方面享受高科技带来与以前不同的全新感受。
读者可以准确查出所需藏书目前是否在馆，在哪个馆，甚至在馆内的具体位置，这样就极大地提高了馆藏资源的利用率；
利用数据库对馆藏做动态管理，为书籍管理及查询提供便利；
已有预约的书在运送前就可以直接送往被预约的图书馆，减少读者的等待时间；
图书馆不再受管理员上班的时间限制，可以有更长的开放时间，读者也不用再为自身空闲时间和图书馆时间不一致而无法借还图书。
1.4本论文的组织结构
本论文将先从网络方案设计的技术介绍开始，然后到网络方案设计，最后对设计方案进行总结。
在方案设计中的将会介绍系统的整体概括，详细描述方案各部分功能需求。
在结论中，展示图书管理系统核心界面的最终效果，并总结系统的待改进之处。
2物联网技术简介
2.1物联网概况
物联网的英文名字是TheInternetofThings，简称“IOT”，是指通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要的监控、连接、互动的物体的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种所需的信息，通过各类实际的网络接入，实现对物与物、物与人的宏观连接，对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
物联网基本特征主要有以下几个方面：
（1）互联性。
这是物联网的基本特征。
物联网以互联网为基础，利用射频功能自动识别技术、无线传感器网络、无线通信传输等新一代信息技术，将世界上各事各物连接成一个互通的网络，从而实现对所有物体（包括人）的智能识别、定位、跟踪、监控和管理。
在物联网环境下，任何人或物，在任何时间、任何地点，都可以通过任何路径、任何网络和任何服务实现互联和通信。
（2）无所不在。
其主要是利用网络和云计算，以及下一代网络等技术建立起来的网络。
物联网连接的是真实世界中的所有物品以及自然界中的各事各物，甚至人，都能纳入到物联网之中，并通过计算机互联网与信息系统紧密连接在一起，从而形成一个无所不在、无所不包的网络。
（3）物理性与虚拟性。
通过把传感器嵌入和装备到各种实物体中，并通过与计算机互联网连接以及运行特定的程序，达到对实物的远程控制或物与物之间的直接通信。
通过把其中的三大核心技术——RFID、无线传感器网络和近距离通信技术的结合，使过去完全分开的物理世界与虚拟世界能够联系起来，从而将原先没有联系的物理基础设施和信息基础设施整合互联为统一的基础设施，实现了两个不同世界中信息的交换和共享。
（4）识别与通信。
根据物联网物互联的特性，物联网是以感知为目标，被纳入物联网的“物”必须是可识别的，而且可与其他“物”进行通信以及信息交换，即物联网中的“物”一定要具备自动识别与物物通信的功能，而这一功能主要是靠RFID技术实现。
在物联网环境中，RFID标签中存储着大量规范且具有典型性的信息，通过各种数据通信网络把它们采集到中央信息处理系统，实现对物的识别，从而通过开放性的信息网络实现对信息交换和共享，实现人与人之间、人与物之间、物与物之间全面互联的网络，并最终实现对物的管理。
（5）智能化。
通过对RFID、传感器、智能芯片、无线传输等智能嵌入技术的应用，使物联网拥有常规技术无法比拟的智能性。
也就是说，物联网中的这些“智能物体”与计算机有着相似的地方，也具有自动识别能力、与其他“智能物体”以及周围的环境主动进行通信和信息交换的能力、决策和推理能力以及自主管理、控制、组织和自我反馈的能力等。
（6）移动性。
物联网是一个基于国际标准和互操作通信协议的动态的全球网络基础设施。
它在各式各样的物理实体中嵌入一种短距离的移动收发器，并可以通过有线、无线等通信传输方式将物体的实时信息进行分类管理，再准确、可靠、有向性地传输给信息处理设备，以达到适应不同的应用需求，实现在任何时间、任何地点，对任何物体的实时定位、追踪、监控和管理。
（7）以人为本。
从终端的角度看，物联网应该是以用户为核心的网络，完全可以按照用户的意愿和应用进行控制和操作。
物联网及其相关技术的发展，更加展现其以人为本的一面，并推动了面向知识社会以用户体验为核心的下一代创新技术的形成，使创新与发展更加关注用户体验，注重以人为本。
因为物联网主要解决智能物体与智能物体之间、智能物体与人之间，以及人与人之间的互联和信息交换，而这种互联和信息交换是有选择性的。
也就是说，在物联网中，物体可以选择互联的时间和空间，选择信息传播与交换的内容和样式。
此外，物联网可连接全球数以万计的物体，它整合了不同类型的网络，覆盖了各行各业各个领域的应用，使人们的工作和生活得到了极大的便利。
2.2物联网的发展趋势
物联网是未来科技发展的一个新动向，一方面可以提高经济效益，大大节约成本；
另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力支持。
在未来可以说是中国物联网相关产业以及应用快速发展的时期。
以物联网为代表的信息网络产业成为新兴代表性产业之一，成为推动产业升级、迈向信息社会的动力。
其表现有两方面：
一方面，通信主体的转变，由人拓展到物，使用物联网终端展现真实世界物体、实现物体智能化。
随着物理世界中的各种物体逐步成为网络通信的对象，这必将产生大量的各式各样的物联网终端，使得物体具备通信能力，实现世界各物之间的通信；
另一方面，随着技术的进步，低功耗和小体积的传感器将大量出现，而且它们具备更全面的感知能力，为物联网的规模化发展提供基础，而且随着智能手机的日益发展，还可以通过自身传感器接入传感器网络，控制网络内的传感器，获取一定范围内的数据，这种获取数据的方法也有力地推动了物联网的发展。
随着物联网的不断发展和产业链的逐渐成熟，物联网的应用将出现多样化、广泛化的趋势。
物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个引擎，为产业开辟了又一个潜力无穷的发展机会。
放眼未来，全球物联网终端将会更为广泛地应用于各个行业，在电力行业中，作为智能电网发展的一部分，智能电表将会通过无线、有线或电力线连接实时的报告电力使用情况，方便对电网进行更高效的管理；
在运输行业，全球有大约3080万部设备相互连接，这些设备主要用于追踪卡车的位置，并且每年以27%的速度增长；
在安全与监视领域，将有2060万部设备相互连接，这一数量包括民用与工业设备，年增长率为37%；
在医疗领域，将有150万部设备相互连接，增长率在20%至25%，这些设备通常被佩戴在病人身上以长期监控身体健康情况。
2.3物联网的应用现状
目前，国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家，随着RFID、传感器技术、近程通信以及计算技术等的发展，物联网的研发方向从最初的主要是条形码、RFID等技术在商业零售、物流领域应用到近年来的环境监测、生物医疗、智能基础设施等领域。
而就目前来看，物联网的许多相关技术还处在开发测试阶段，离不同系统之间融合、物与物之间的普遍联系的远期目标还存在一定的差距。
目前，物联网的应用主要有智能交通中的电子车牌、智能电网、智能医疗的医疗监护、智慧城市、环境保护等方面。
电子车牌具有高速识别、防拆、防磁、加密、储存等特点，公安交通管理部门能够利用该技术精确、全面地获取交通信息，规范车辆使用和驾驶行为，抑制车辆乱占道、乱变道、超速等违法违规行为，并能有效打击肇事逃逸、克隆车牌、涉案等违法车辆。
智能电网可在发电环节上对常规机组、水库、新能源风电机组等布置传感监测点；
在输电环节上堆雷电、线路气象环境、线路覆冰、线路在线增容、导地线微风振动、导线温度与弧垂、输电线路风偏、输电线路图像与视频、杆塔倾斜在线监测与预警等方面充分利用传感技术。
配电环节上对配电设备状态监测、配电网现场作业管理，以及智能巡检也充分利用各类传感和识别技术。
在智能医疗的医疗监护应用中，医疗监护人通过身上安装的不同传感器，可对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，并能提醒您去医院检查身体，达到实时监测智能分析自动预警的目的。
在智慧城市应用中，利用部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市环境。
在环境保护应用中，可使用无线传感技术监测生态环境、研究生物种群、研究气象和地理和洪水、检测火灾；
或跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫栖息，监测各分区域水位及相关水资源与污染信息，铺设大量节点随时监控林区内部火险情况等。
2.4RFID技术
2.4.1RFID简介
RFID是物联网的构建基础和核心。
RFID（RadioFrequencyIdentification），即射频识别，采用无线自动识别技术，是一种可以将物品编码采用无线标签的方式进行记录和供读取的小型发射设备。
RFID俗称电子标签，是非接触式自动识别技术的一种，具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。
它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
2.4.2RFID组成及原理
RFID应用系统由RFID标签、天线、RFID读写器、RFID数据管理系统四部分组成，如图2-1所示。
图2-1RFID系统组成图
其中RFID标签是由存储数据的RFID芯片、射频天线以及相关电路组成。
RFID标签按供电方式可以分为无源RFID标签和有源RFID标签两类；
按工作模式可以分
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