Android 的智能图书馆系统

孙晓叶 毕思琦 张 兵

（防灾科技学院，河北 三河065200）

1 概述

在计算机技术被引进图书馆之前，图书馆主要是采用纯手工的方式对图书进行借阅管理，通过查询档案、手动填写借阅记录、盖章等方式来实现，馆内管理人员服务的效率低，且工作强度大容易出错；计算机技术应用到图书馆之后，图书馆的管理逐渐开始实现自动化管理，图书馆内配备的电脑可以为读者提供查询服务，借阅证也转变也借阅卡，管理人员利用PC 端的系统就可以轻松实现读者的需求。但是随着人们对图书资源的需求越来越大，利用人工结合PC 端的管理方式也开始呈现一种低效率的趋势。

2006 年，科技部、国家发展和改革委员会、商务部和信息产业部等15 个部委共同编制的《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》正式发表[1]。同年，RFID 技术进入了图书馆管理系统领域，厦门大学诚毅学院图书馆成为了国内首家使用RFID 技术管理系统的，深圳图书馆成为国内第一家建立基于RFID 技术全自动图书管理系统的公共图书馆[2]。

我国文化部发布的《“十三五”时期全国公共图书馆事业发展规划》中指出，到2020 年，我国的智能化图书馆发展将又会向前迈进一步，全国的图书馆中所运用的网络设备也会进一步完善。在图书馆智能化建设领域，国际上有很多国家的图书馆都取得了积极进展。如印度、澳大利亚、新加坡、荷兰、马来新亚等国家，有很多图书馆都运用了RFID 无线射频技术[3]。

本系统将实现以下目标：（1）客户端APP：用户登录后，在图书页面可以进行图书查询、借阅和归还操作，在个人页面可查看个人借阅记录和修改个人信息。（2）WEB 后台管理：管理员登录后，可进行图书、用户和借阅管理。图书管理中主要实现对图书的添加、查找、删除和修改等；用户管理主要实现注册新用户、删除用户和删改用户密码等；借阅管理主要实现查看图书借阅、归还情况。（3）RFID 硬件设备能够自动识别电子标签，通过串口将读取的图书信息或用户信息返回WEB 后台管理端。

2 系统设计

2.1 系统功能描述

本系统的RFID 设备负责采集数据，通过串口将数据传递到WEB 的服务程序，客户端的APP 通过retrofit2 技术请求服务器进而实现数据的交互，客户端解析服务器端返回的数据，并在界面上进行显示。WEB 后台可以同步看到客户端的借阅操作并查看历史记录。数据通过服务器端存储在本地MySQL 数据库中。系统功能图如图1 所示。

图1 系统功能图

2.2 系统架构分析

2.2.1 硬件架构分析

本系统以RFID 无线射频设备为硬件核心，其工作原理是：当标签进入读写器阅读范围后，接收RFID 标签发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。由RFID 读卡器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的RFID 大都采用第一种方式，而较高频的RFID 大多采用第二种方式[4]。

2.2.2 软件架构分析

系统主要架构为C/S 模式下的三层体系结构，分别为客户端、服务器端和数据库。客户端：基于Android 平台开发，使用retrofit2 网络请求框架。服务端：解析所有客户端发送来的请求。数据库：系统使用MySQL 数据库，数据库接收服务器端SQL 请求进行操作，实现数据的检索与存储。用户在客户端程序向服务器发送请求，服务器通过对客户端发起的请求进行处理并对数据库进行操作，再讲操作结果返回到客户端。软件架构图如图2 所示。

图2 软件架构图

3 系统功能实现

3.1 硬件设计

整个系统的硬件部分主要是用到京胜公司提供的虚拟仿真平台，主要分为借阅卡的读写模块和图书标签的读写模块。

借阅卡模块：借阅卡的读写模块主要用到的设备是14443读写器、14443 电子标签和5V、2A 的电源给读写器供电。其中14443 电子标签是读者的借阅卡，当借阅卡放在读写器上时，读写器能够自动识别借阅卡对应的用户信息。借阅卡读写模块的硬件图如图3 所示。

图3 借阅卡读写模块硬件图

图书标签读写模块:图书标签的读写模块主要用到了15693读写器、15693 天线、15693 电子标签以及9V、1.5A 的电源为读写器供电。其中15693 电子标签代替了条形码的存在成为图书的标签，进入读写器的读取范围内可以自动获取数据。图书标签读写模块如图4 所示。

3.2 Android 客户端设计

登录页面:本系统的客户端主要服务于用户读者，读者可以通过登录操作进入APP 实现对图书的查找、借阅和归还操作，也可以实现对自己个人信息及密码的修改。进行登录操作时，会通过服务器访问数据库判断用户是否存在并检验用户名密码是否正确，会相应弹出提示语句。当用户忘记密码需要重置密码时，可进入到重置密码的界面，输入学号及两次输入一致的新密码即可实现重置密码的操作。主页面:主界面主要由两个fragment 组件及底部导航构成。两个fragment 组件分别对应着功能选择（主界面）和个人信息。功能选择页面主要包括图书分类、借阅、归还和查找等功能。个人信息界面显示用户的个人信息。借阅界面:用户选择图书之后，会显示图书的信息，用户可对图书进行借阅操作。

WEB 管理端设计:WEB 管理端采用layUI 前端框架进行渲染，采用jQuery 进行数据获取。主要实现了登录管理、学生管理、图书管理和借阅管理。其中学生管理包括添加新用户、修改用户个人信息和密码等；图书管理主要实现了图书添加、修改、删除以及修改图书信息等功能；借阅管理主要是进行图书借阅、归还、查看图书借阅情况和出入库记录。

登录管理:管理员在WEB 通过登录进入系统，进行对图书和学生的管理。

学生管理:学生管理包括对学生的学号、姓名和密码等个人信息进行增加、修改和删除操作，根据学号或姓名可以增加用户。

图书管理:图书管理可以清楚的看到馆藏图书，显示的图书信息有编号、书名、分类、作者、价格和上架时间，管理员可以对馆藏图书进行查看简介、修改等的操作。

借阅管理:借阅管理主要包括图书的借阅、归还操作以及查看出入库记录的功能。

4 结论

本文详细介绍了基于Android 的智能图书馆系统的设计与实现过程，从手机端APP 的开发过程到服务器端网页实现过程。本设计主要分为硬件和软件两大部分。其中软件部分又分为手机APP 和后台的网页设计。APP 端实现了用户的登录和对图书的相关操作，后台的网页部分可以对用户进行统一的管理操作。硬件部分主要是用到了京胜公司提供的虚拟仿真平台中的RFID 设备。软件的程序通过串口获取RFID 读写器读取的数据，并进行数据交互。在整个设计过程，运用到了很多大学期间学到的知识，例如RFID 技术、移动应用开发、数据库的设计、软件工程等。

本设计的预期功能已经基本完成，但是仍然有很多的不足之处。比如后台的设计和原本的构想不太一样。Android 手机端的界面不够简洁明了等等，整个设计还有很大的完善和进步空间。