物联网技术在图书馆环境系统中的应用

◇叶兰兰 郑忠发 吴旭东

①江西省赣州市南康区图书馆 ②江西陶瓷工艺美术职业技术学院

本文从公共图书馆目前的物联网使用现状入手，分析出物联网技术在公共图书馆环境监测和调控系统中的而应用，构建感知层、网络层和应用层的三层物联网架构。提出两套可行性方案，对于公共图书馆的密集书库、特色藏书库以及公共阅览器等环境进行监测，为今后的公共图书馆的智慧化发展提供更多的参考，从而实现“物联网，让阅读更美好”的梦想，优化公共图书馆的阅读环境。

物联网（简称IOT）被誉为是继计算机和互联网之后，世界信息发展的第三次浪潮。物联网是以计算机科学为基础，将通信技术、电子技术、测控技术、软件开发、传感技术、网络技术等学科融为一体的技术应用。物联网将人与物、物与物互联互通，广泛应用于新零售、工业、物流、智慧城市、通讯、安全追溯、农牧业、交通、穿戴设备、智能家居、医疗等领域。物联网将在全球范围内连接500亿个设备，所带来的产业价值是互联网技术的30倍以上，我国物联网产业已经达到万亿规模，物联网产业即将迎来爆发期。图书馆作为一个公共场所，经过多年的发展已经有原来的传统图书馆发展过渡到数字图书馆，在由数字图书馆发展到智慧图书馆。在智慧图书馆中，物联网作为一种新兴的技术扮演的非常重要的角色，为公共区域的资源服务提供坚实的技术支持。

图书馆作为公共场所，环境情况不容忽视。引入物联网之后，图书馆环境由原来的人工看护，到现在的智能感知。引入各种传感器设备，利用各种无线网络接入到云端控制平台，通过云端的监控来远程控制各种设备，这种管理模式可远程操作，方便快捷，节省了人力资源，优化了图书馆的环境。

2.1 基于模拟量采集器和开关量控制器的应用

在图书馆内外分别设置温湿度传感器，时刻了解馆内外的温湿度环境，亦可单独对图书馆内温湿度的环境进行调节，当馆内温度低于设定的阈值范围，自动打开加热灯及空调，温度高于设定的阈值范围，自动打开风扇。当馆内的湿度低于设定的阈值范围，会不利于馆内植物生长，自动打开加湿器，反之，自动打开除湿器。系统如图1、2、3所示。

图1 系统功能流程图

2.2 基于BasicRF图书馆环境监测

图书馆环境中，利用传感网技术关注图书馆区域的温湿度，图书馆密集书库、特色书库等需要关注温湿度，而且要求通风良好，干燥。利用温湿度传感器采集环境参数，利用火焰传感器进行防火检查，实现图书馆环境远程监测功能。采用Zigbee无线通信技术，使用BasicRF无线通信基础软件包。通过温湿度传感器和Zigbee模块组成传感器采集节点，每隔2秒发送数据再通过Zigbee传送到汇聚节点。通过火焰传感器和Zigbee模块组成传感器采集节点，每隔2秒发送数据再通过Zigbee传送到汇聚节点。通过传感器节点组网、传感器数据汇聚，最后把数据上传到云端，在PC端显示。

图2 系统连线图

图3 图书馆环境调控系统界面

（1）温湿度传感器节点：如图4所示，按照流程图来实现2秒采集温度。接下来我们来看看本任务的程序流程：系统上电后，先进行一系列硬件的初始化然后配置BasicRF的无线通信参数，并初始化BasicRF通信接下来主循环判断采集时间是否已到，如果未到则继续等待。若时间已到，则采集温湿度，根据自定义协议的要求组建数据帧，最后调用BasicRF的数据发送函数API将数据发送出去。

图4 采集温湿度流程图

利用BasicRF常函数API如：basicRfInit用于初始化BasicRF无线通信程序；
basicRfPacketIsReady用于指示是否收到了新数据；
basicRfSendPacket和basicRfReceive是一对，分别用于发送数据和接收数据。

要求每隔2秒采集一次数据，使用定时器分频、暂停定时器等配置基础时钟源：32MHz

分频系数：128，定时器时钟：250kHz，8位定时器：256个节拍进入中断一次，每次进中断时间：256 × (1/ 250000) =0.001024秒，进1953次中断大约为 2秒钟。

主函数包括halBoardInit()模块相关资源的初始化、ConfigRf_Init();//无线收发参数的配置初始化、Timer4_Init()定时器初始化、Timer4_On()打开定时器，这几个函数。

图5 定时器函数设计代码、主函数设计代码

（2）火焰传感器节点：分为四步，第一步初始化配置及端口，第二步创建BasicRF结构体并初始化，第三步将结构体写入BasicRF并加入控制，第四步建立缓冲区接收用户数据。如图6所示为火焰传感器节点主函数，包括halBoardInit()模块相关资源的初始化，ConfigRf_Init()无线收发参数的配置初始化，Timer4_Init()定时器初始化，Timer4_On()打开定时器。

图6 火焰传感器节点主函数

（3）传感数据汇聚：把数据接收并进行校验basicRfReceive()函数，判断头部和尾部数据是否合法prxdata()函数来判断，再用prxdata()函数判断传感器的个数，后进行N次数据的取出，发送到云端显示出来，如图7、8、9所示。

图7 数据汇聚在BasicRF中的实现

图8 传感数据汇聚程序代码

图9 传感数据汇聚到云平台

本文从公共图书馆目前的物联网使用现状入手，分析出物联网技术在公共图书馆环境监测和调控系统中的而应用，构建感知层、网络层和应用层的三层物联网架构。提出两套可行性方案，对于公共图书馆的密集书库、特色藏书库以及公共阅览器等环境进行监测，为今后的公共图书馆的智慧化发展提供更多的参考，从而实现“物联网，让阅读更美好”的梦想，优化公共图书馆的阅读环境。