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基于物联网的智慧图书馆系统设计与实现

第一章研究背景

当前，随着物联网技术的飞速发展，其在各行各业的应用越来

越广泛，智慧城市建设也逐渐成为了国内外各地政府的重点发展

方向。图书馆作为城市文化服务体系中不可或缺的一部分，也需

要推进智慧化建设，提高服务效能和质量。本文将基于物联网技

术，着眼于智慧图书馆系统的设计与实现，为图书馆的数字化、

网络化、智能化提供一种新的思路和解决方案。

第二章智慧图书馆系统的设计

2.1系统结构设计

智慧图书馆系统的基本功能，是通过建立以扫描器、阅读器、

RFID读写器等为主要设备的读者借还书、浏览查阅、自主学习等

服务模块，实现图书资料管理、读者服务、文化传播等多种功能

的融合。

图书馆系统主要由硬件平台、数据采集设备、网络平台和应用

软件四个部分构成。硬件平台是实现物联网功能的基础，它链接

各种的智能终端设备；数据采集设备是用来采集读者和图书的信

息，使图书馆系统可以得到及时的反馈；网络平台是该系统的核

心，是各种智能终端设备的连接点，为其提供数据支持和功能实

现；应用软件是系统的价值所在，通过各个模块的实现，使图书

馆系统可以提供从借还书到远程学习等一系列服务。

2.2模块设计

智慧图书馆系统的服务模块包括：借还书模块、图书查询模块、

自助银行模块、电子阅读室模块、信息发布模块和安全监控模块

等。具体描述如下：

2.2.1借还书模块

该模块的核心是RFID技术，通过使用RFID标签，实现图书

的快速计数及归还，同时减少了人工登记时间的消耗，使读者借

还书的效率得到了提高。当读者需要借书时，只需向借书柜台呈

现阅读证件，通过RFID技术读取读者信息，借阅书目信息等，使

读者更加方便快捷地完成借书手续。

2.2.2图书查询模块

图书查询模块是提供读者查询图书的功能。在该模块中，使用

了智能终端设备，如平板电脑、手机等，读者只需要输入相关的

书名、作者等信息，系统将显示查询到的相关书目及其馆藏位置

及状态，以便读者快速找到自己所需要的图书。

2.2.3自助银行模块

自助银行模块是用于读者自助续借等操作的服务，通过RFID

技术读取读者的续借信息及其馆藏位置，同时将续借信息和读者

信息上传到服务器。同时，可以通过支付宝、微信等支付渠道缴

纳图书逾期费用。

2.2.4电子阅读室模块

该模块主要用于提供图书的电子阅读服务，读者可以通过终端

设备在线阅读各种类型的电子书籍、杂志、专著等资源，该模块

通过智能化设备的设置，增加了通透感，使读者所阅读的书籍有

了更加自然的体验。

2.2.5信息发布模块

通过信发布模块，图书馆可以向读者发布各种信息，如图书异

地馆藏通知、临时性馆内活动通知、流行文化推荐等，同时，在

节假日等特殊活动时，还可以在信息发布模块中发布相关的线上

活动信息。

2.2.6安全监控模块

安全监控模块主要用于监控图书馆中各种设备的运行情况，判

断设备是否运行正常，在设备出现故障时，能够提醒管理员及时

维修处理。同时，该模块还可实现对读者的安全控制，确保读者

的活动能够得到安全保障。

第三章系统实现

3.1硬件平台搭建

图书馆智能化系统使用RaspberryPi作为主要的读卡控制，利

用RFID技术进行读卡和写卡，阅读器、扫描器等的数据采集功能，

实现对图书借还和查询等功能的支持。同时，该系统还采用了传

感器技术、物联网技术，对图书馆内环境进行监测和控制，如温

度、湿度、灯光等自动调控。

3.2数据库设计

图书馆系统数据库主要负责读者信息、图书信息、借还信息等

的管理和维护，数据库表分别为读者表、图书类别表、图书表、

还书表、借书表等，各个数据表之间通过外键关联，通过访问数

据库实现对读者、图书等数据信息管理。

3.3应用软件开发

智慧图书馆系统的应用软件开发包括前端和后端两个方面。前

端主要通过PythonWeb框架Django实现，通过Bootstrap支持响

应式布局的前端页面构建，提供友好的用户界面，同时使用Ajax

技术局部刷新页面，提高阅读体验；后端则通过Django框架实现

三层模式的MVC开发，数据管理通过ORM框架实现。

第四章系统测试及优化

系统测试及优化主要包括功能测试、性能测试和