一种基于RFID的图书馆空座查询系统.pdf

本发明公开了一种基于RFID的图书馆空座查询系统，包括交互模块、数据处理模块、数据存储模块和定位模块；学生通过空座查询智能终端发送空座信息查询条件，数据处理模块收到查询条件后结合定位模块对学生的定位信息，在储到数据存储模块中查询空座信息，再将查询的结果返回给数据处理模块，利用空座查询智能终端对查询结果进行显示。这样学生通过空座查询智能终端可以清楚的查询到图书馆的空座剩余情况，以及精确的位置，即节约了学生宝贵的学习时间，同时避免了因为寻找座位的走动对其他学生造成干扰。

权利要求书
1.  一种基于RFID的图书馆空座查询系统，其特征在于，包括：
一交互模块，由部署在图书馆大厅内的多个空座查询智能终端构成，学生 通过触屏点击空座查询智能终端界面，输入查询条件即空座查询，空座查询智 能终端再将输入的空座查询输入到数据处理模块，等待查询结束后，又将查询 出的空座信息显示在空座查询智能终端界面上；
一数据处理模块，包括查询模块、地图调用模块和更新模块；
查询模块接收到空座查询智能终端输入的空座查询后，启动地图调用模块 在地图信息服务器中找到空座查询对应的区域，查询模块再从数据存储模块中 的座位信息服务器的座位基本信息表SI中查询该区域的座位信息，根据座位基 本信息表SI中的OC字段，查询座位的占用情况，座位信息服务器再将查询的 所有的空座信息返回给数据处理模块，数据处理模块再通过网络传输的方式返 回给空座查询智能终端并显示。
更新模块接收到RFID阅读器发送的移动RFID标签的坐标位置后，将接收 的坐标位置与地图数据表GI中的座位坐标比较，将坐标相同的座位坐标标记为 “1”，即占用，将坐标不相同的座位坐标标记为“0”，即空闲，再通过网络传 输的方式发送给数据存储模块，在数据存储模块中的座位基本信息表SI中，找 到与与该坐标值相同的S字段的表项，根据该坐标的使用状态更新该表项的OC 字段，最后保存在数据存储模块中；
一数据存储模块，包括座位信息服务器和地图信息服务器；
座位信息服务器，包括一张座位基本信息表SI；座位基本信息表SI将区域 内的座位按照“ID，S，SN，AN，OC”字段进行存储，其中，ID字段为座位 基本信息表SI的主键，S字段为座位的坐标位置，SN字段为座位编号，AN字 段为区域编号，OC字段为座位的占用情况，“1”表示该座位处于占用，“0”表 示该座位处于空闲，其中，AN字段、SN字段和S字段的数据通过网络传输的 方式直接从地图信息服务器中的地图数据表GI导入；
地图信息服务器，包括一张地图数据表GI，用于将图书馆内的座位划分为 不同区域，在每个区域内，座位又按“ID，AN，SN，S”的形式存储在地图数 据表GI中；
一定位模块，包括RFID标签阅读器、参考定位标签和移动RFID标签； 部署在图书馆大厅内的RFID阅读器等间隔的扫描到学生携带的移动RFID标 签，通过扫描到的移动RFID标签的信号强度值和部署在图书馆内的参考定位标 签的信号强度值，利用landmarc算法计算出该移动RFID标签的坐标位置并发 送给更新模块。

2.  根据权利要求1所述的基于RFID的图书馆空座查询系统，其特征在于， 所述的移动RFID标签可以嵌入到学生饭卡获学生证中。

3.  根据权利要求1所述的基于RFID的图书馆空座查询系统，其特征在于， 所述landmarc算法计算移动RFID标签坐标的方法为：
设参考定位标签的坐标为(xi,yi)，i＝1,2,…,m，m表示参考定位标签的个数； 则第j个移动RFID标签的坐标为：
( x j , y j ) = Σ i = 1 k ω i ( x i , y i ) ]]>
ω i = ( 1 E pi 2 ) / ( Σ j = 1 k ( 1 E pj 2 ) ) ]]>
其中，k表示距离待定位的移动RFID标签最近的参考定位标签的个数，Epi表示第j个移动RFID标签p与第i参考定位标签的信号强度等级差值的欧几里 德距离，Epj表示第j个移动RFID标签p与距离移动RFID标签p最近的移动 RFID标的信号强度等级差值的欧几里德距离。

说明书一种基于RFID的图书馆空座查询系统
技术领域
本发明属于信息管理技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于RFID的图书馆空座查询系统。
背景技术
高校学生进行自习的场所一般都会选择教室或者图书馆。教室由于座位较多，学生一般能够较容易的找到空闲座位进行自习。而图书馆的空间较大，学生极难找到空闲座位进行自习，尤其是当期末考试接踵而至时，这种现象更为明显。学生只能背着书包一层一层的在图书馆里盲目地寻找为数不多的空位，不仅浪费了宝贵的学习时间，也对周围自习的同学造成了很大的影响。
2006年江苏科技大学设计出了一种基于嵌入式系统的分布式人数统计系统。该系统监测到的出入人数传送给统计装置，然后进行汇总计算，从而得到整个统计区域的人员数量。该装置可用于对闭合场所内所容纳的人数进行实时统计；2007年中北大学设计出了一种基于图像的公共汽车人数自动统计仪。采用高速DSP和FPGA设计，系统运算速度快，能够做到实时的人数识别，其硬件结构简单、性能稳定，且安装调试方便；2009深圳市飞瑞斯科技有限公司设计出了一种借助视频分析的公交车人数统计系统，用于解决公交管理中心实时进行精确监控所有公交车上人数的技术问题；2009年马浚伟等设计出了一种自动统计教室人数的装置。该装置利用人体发射接收传感器以及校园卡刷卡的方式来统计到课人数；2009年蒋瑞紫设计出了一种智能节能及人数统计设备。利用红外对射装置进行智能节能及人数统计，同时具有智能化节能和人数统计的作用。
通过以上的分析可以看出，此前的相关发明一般采用嵌入式技术，视频分析技术，传感器，红外装置等对公交车、教室等场所进行一个人数的统计并显示。他们能够对这些场所的人数进行一个实时的统计，实现精确监控、智能调控等功能。但是他们的功能都局限在了人数的统计功能上，而对于场所内人员的位置信息缺少足够的利用，不能对场所内的人员位置分布进行精确的实时的 显示。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于RFID的图书馆空座查询系统，通过RFID的定位功能和网络技术来实现对图书馆空闲座位的识别，通过网络技术传输数据，最终显示在智能终端上。这样保证了空座的高判定精度，也节约了寻找座位的时间。
为实现上述发明目的，本发明一种基于RFID的图书馆空座查询系统，其特征在于，包括：
一交互模块，由部署在图书馆大厅内的多个空座查询智能终端构成，学生通过触屏点击空座查询智能终端界面，输入查询条件即空座查询，空座查询智能终端再将输入的空座查询输入到数据处理模块，等待查询结束后，又将查询出的空座信息显示在空座查询智能终端界面上；
一数据处理模块，包括查询模块、地图调用模块和更新模块；
查询模块接收到空座查询智能终端输入的空座查询后，启动地图调用模块在地图信息服务器中找到空座查询对应的区域，查询模块再从数据存储模块中的座位信息服务器的座位基本信息表SI中查询该区域的座位信息，根据座位基本信息表SI中的OC字段，查询座位的占用情况，座位信息服务器再将查询的所有的空座信息返回给数据处理模块，数据处理模块再通过网络传输的方式返回给空座查询智能终端并显示；
更新模块接收到RFID阅读器发送的移动RFID标签的坐标位置后，将接收的坐标位置与地图数据表GI中的座位坐标比较，将坐标相同的座位坐标标记为“1”，即占用，将坐标不相同的座位坐标标记为“0”，即空闲，再通过网络传输的方式发送给数据存储模块，在数据存储模块中的座位基本信息表SI中，找到与该坐标值相同的S字段的表项，根据该坐标的使用状态更新该表项的OC字段，最后保存在数据存储模块中；
一数据存储模块，包括座位信息服务器和地图信息服务器；
座位信息服务器，包括一张座位基本信息表SI；座位基本信息表SI将区域内的座位按照“ID，S，SN，AN，OC”字段进行存储，其中，ID字段为座位基本信息表SI的主键，S字段为座位的坐标位置，SN字段为座位编号，AN字 段为区域编号，OC字段为座位的占用情况，“1”表示该座位处于占用，“0”表示该座位处于空闲，其中，AN字段、SN字段和S字段的数据通过网络传输的方式直接从地图信息服务器中的地图数据表GI导入；
地图信息服务器，包括一张地图数据表GI，用于将图书馆内的座位划分为不同区域，在每个区域内，座位又按“ID，AN，SN，S”的形式存储在地图数据表GI中；
一定位模块，包括RFID标签阅读器、参考定位标签和移动RFID标签；部署在图书馆内的RFID阅读器等间隔的扫描到学生携带的移动RFID标签，通过扫描到的移动RFID标签的信号强度值和部署在图书馆内的参考定位标签的信号强度值，利用landmarc算法计算出该移动RFID标签的坐标位置并发送给更新模块。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明基于RFID的图书馆空座查询系统，包括交互模块、数据处理模块、数据存储模块和定位模块；学生通过空座查询智能终端发送空座信息查询条件，数据处理模块收到查询条件后结合定位模块对学生的定位信息，在储到数据存储模块中查询空座信息，再将查询的结果返回给数据处理模块，利用空座查询智能终端对查询结果进行显示。这样学生通过空座查询智能终端可以清楚的查询到图书馆的空座剩余情况，以及精确的位置，即节约了学生宝贵的学习时间，同时避免了因为寻找座位的走动对其他学生造成干扰。
同时，本发明基于RFID的图书馆空座查询系统还具有以下有益效果：
(1)、本发明最大的优点就在于为学生寻找空座提供了一种极其方便的途径，不仅能显示空余座位数量的功能，还能通过RFID的定位功能将空座的具体位置信息全部显示，为学生在寻找空座时提供最大程度上的帮助和便利；
(2)、本发明不但保证了非常高的空座判定精度，并且对空座的统计具有非常强的实时性，能够有效的节约学生自习时候在寻找座位上耽误的宝贵时间，同时为保证图书馆安静的环境也具有一定效用。
附图说明
图1是基于RFID的图书馆空座查询系统的结构框图；
图2是图书馆某一个子区域内的定位模块部署示意图；
图3是图1所示的更新模块更新空座位置信息的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
RFID：(Radio Frequency IDentification)射频识别。本发明不仅适用于图书馆的空座查询，也适用于教室、礼堂、会议室等各类大型场所。下面以学校图书馆为例，对本发明做详细说明，如下：
图1是本发明基于RFID的图书馆空座查询系统的结构框图。
在本实施例中，如图1所示，一种基于RFID的图书馆空座查询系统，包括：交互模块、数据处理模块、数据存储模块和定位模块；
交互模块，由部署在图书馆大厅内的多个空座查询智能终端构成，学生通过触屏点击空座查询智能终端界面，输入查询条件即空座查询，空座查询智能终端再将输入的空座查询输入到数据处理模块，等待查询结束后，又将查询出的空座信息显示在空座查询智能终端界面上；
数据处理模块，包括查询模块、地图调用模块和更新模块；查询模块接收到空座查询智能终端输入的空座查询后，启动地图调用模块在地图信息服务器中找到空座查询对应的区域，查询模块再从数据存储模块中的座位信息服务器的座位基本信息表SI中查询该区域的座位信息，根据座位基本信息表SI中的OC字段，查询座位的占用情况，座位信息服务器再将查询的所有的空座信息返回给数据处理模块，数据处理模块再通过网络传输的方式返回给空座查询智能终端并显示；
本实施例中，更新模块更新空座位置信息的流程如图2所示，当更新模块接收到RFID阅读器发送的移动RFID标签的坐标位置后，将接收的坐标位置与地图数据表GI中的座位坐标比较，将坐标相同的座位坐标标记为“1”，即占用，将坐标不相同的座位坐标标记为“0”，即空闲，再通过网络传输的方式发送给 数据存储模块，在数据存储模块中的座位基本信息表SI中，找到与该坐标值相同的S字段的表项，根据该坐标的使用状态更新该表项的OC字段，最后保存在数据存储模块中；
本实施例中，数据处理模块部署在学校中心机房；
一数据存储模块，包括座位信息服务器和地图信息服务器；
座位信息服务器，包括一张座位基本信息表SI；座位基本信息表SI将区域内的座位按照“ID，S，SN，AN，OC”字段进行存储，其中，ID字段为座位基本信息表SI的主键，S字段为座位的坐标位置，SN字段为座位编号，AN字段为区域编号，OC字段为座位的占用情况，“1”表示该座位处于占用，“0”表示该座位处于空闲，其中，AN字段、SN字段和S字段的数据通过网络传输的方式直接从地图信息服务器中的地图数据表GI导入；
表1 是座位基本信息表SI的示意图；
ID S SN AN OC 1 (3,8) 7 A 0 2 (14,46) 65 B 1 3 (3,47) 30 B 0 4 (3,47) 30 C 1 5 (78,31) 82 E 0 … … … … …
表1
本实施例中，如表1所示，座位基本信息表SI的第一条表项为“1，(3,8)，7，A”，即指在图书馆A区内，坐标为(3,8)位置上，座位编号为7，该座位处于空闲状态。
地图信息服务器，包括一张地图数据表GI，用于将图书馆内的座位划分为不同区域，在每个区域内，座位又按“ID，AN，SN，S”的形式存储在地图数据表GI中；
表2是地图数据表GI的示意图；
ID AN SN S 1 A 7 (3,8) 2 B 65 (14,46)
3 B 30 (3,47) 4 C 30 (3,47) 5 E 82 (78,31) … … … …
表2
本实施例中，如表2所示，地图数据表GI的第一条表项为“1，A，7，(3,8)”，即指在图书馆A区内，座位编号为7的座位的坐标位置为(3,8)。
一定位模块，包括RFID标签阅读器、参考定位标签和移动RFID标签；
本实施例中，先根据图书馆的面积、内部结构等实际情况，将图书馆划分为若干个合理的区域，我们在每个区域内进行定位模块的布设。本实施例中，以其中一个区域为例，如图3所示，首先将该区域进行坐标化，以某一个角落设为坐标原点，然后选择合适的单位距离标识X，Y轴，保证该区域内每一个座位都与一个坐标(x,y)对应，且唯一对应，然后在每个区域内布设若干个参考定位标签，以及每个区域的适当位置布设RFID阅读器，保证其扫描范围足以覆盖整个图书馆座位区域；
设时间间隔30s，RFID阅读器每隔时间30s就对该区域内所有的移动RFID标签进行一次扫描，RFID阅读器扫描到学生携带的移动RFID标签后，通过扫描到的移动RFID标签的信号强度值和部署在图书馆内的参考定位标签的信号强度值，利用landmarc算法计算出该移动RFID标签的坐标位置并发送给更新模块。
其中，landmarc算法计算移动RFID标签坐标的方法为：
设参考定位标签的坐标为(xi,yi)，i＝1,2,...,m，m表示参考定位标签的个数；则第j个移动RFID标签的坐标为：
( x j , y j ) = Σ i = 1 k ω i ( x i , y i ) ]]>
ω i = ( 1 E pi 2 ) / ( Σ j = 1 k ( 1 E pj 2 ) ) ]]>
其中，k表示距离待定位的移动RFID标签最近的参考定位标签的个数，Epi表示第j个移动RFID标签p与第i参考定位标签的信号强度等级差值的欧几里 德距离，Epj表示第j个移动RFID标签p与距离移动RFID标签p最近的移动RFID标的信号强度等级差值的欧几里德距离。
本实施例中，为了学生携带方便，移动RFID标签可以嵌入到学生饭卡获学生证中。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。