图书馆智能化研修间系统的设计与实现

王政军 董晓梅 俞小怡

〔摘要〕[目的/意义]为解决传统人工管理图书馆研修间的繁琐和无序问题，利用新型智能技术实现研修间的公开、高效和有序管理。[方法/过程]在阐明门禁控制原理和系统设计思路的基础上，以大连理工大学图书馆研修间管理系统为例，具体论述系统的技术支撑框架、软件设计流程及功能模块解决方案。[结果/结论]实践证明利用新型门禁控制技术配合管理软件的应用开发，能够实现图书馆研修间的智能化管理。通过门禁管理系统和网上预约方式实现研修间无人值守的自助管理模式，提高了研修间的使用效率和读者的满意度。

〔关键词〕图书馆；智能化研修间；系统；门禁控制；网上预约

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2016.08.014

〔中图分类号〕TP393〔文献标识码〕B〔文章编号〕1008-0821（2016）08-0079-05

〔Abstract〕[Purpose/significance]In order to solve the problems of tedious and disorder of the traditional manual management of the library study room，this paper used the new intelligent technology to realize the open，efficient and orderly management.[Method/process]On the base of elucidating the access control principle and the system design，taking the study room management system of Dalian University of Technology Library as an example，this paper discussed system technical framework，software design process and function module solutions.[Result/conclusion]Practice has proved that the use of new access control technology with application development of the management software，it could realize the intelligent management of library study room.Through the access control management system and online booking method to realize the unattended self-service management mode，the use efficiency of the study room and the readers satisfaction was improved.

〔Key words〕library；intelligent study room；system；access control；online booking

随着高校图书馆信息化和服务理念的不断发展和提高，信息共享空间被很多图书馆认可和引入[1]。信息共享空间整合的资源除了图书文献数据之外，还包含可供学习和科研使用的各类软硬件设备及其各种格局不一用途各异的开放或封闭的物理空间，以满足读者对独立学习空间、协同式学习和共享科研环境的多元需求[2]。研修间作为信息共享空间的重要组成部分之一，定位于以提供个人学习、研讨空间为服务对象而打造的个性化信息空间。

很多高校图书馆为适应信息共享空间的需求提供了研修间的物理场所，而对研修间的管理模式则采用传统的手工填表预约和钥匙发放回收的人工方式。以我馆为例，因为研修间数量供不应求，为防止学生彻夜排队现象的发生，采取在预约研修间的当天才贴出通知的方式。即便如此，通知发出后，也总是出现排长队的壮观景象。不仅给馆员增添了管理工作的复杂性和难度，而且读者费时费力，极大地影响了研修间的使用和管理[3]。

本文提出利用门禁控制技术结合管理软件的开发来解决研修间的智能化自助管理问题，该方案使用网上预约和刷卡进入的方式授权读者对研修间的使用，实现了研修间的公开、高效和有序管理，给读者带来很大的便捷性和自主性。工作人员通过设置管理软件的预约规则、惩戒规则来管理研修间和读者使用情况，日常维护基本无需人工干预，形成合理秩序，大大减轻馆员的工作强度。

1系统架构及相关技术

智能研修间管理系统实际是一种智能化电子门禁系统的新型应用方式[4]。门禁控制器接受读者的刷卡信息并发给后台的管理程序，遵循后台管理程序的预约规则和处罚记录数进行读者使用权限的判断，后台管理程序通过发送指令给门禁控制器进行研修间开启和关闭的控制。该平台主要涉及电子门禁硬件系统、研修间管理平台和预约平台、一卡通学籍和图书管理系统等几方面的协同工作，通过研修间的门禁管理程序和预约程序的开发集成工作，形成智能化研修间管理系统的解决方案。该系统架构如图1所示。图1研修间管理系统架构

1门禁控制器及其交互协议

由于电子门禁具有管理灵活、使用方便的特点，在很多场合下都有使用。以前的门禁控制器使用485控制线与管理软件进行交互，现在比较流行的做法是使用TCP/IP的网络协议进行控制器和管理软件的交互。本方案使用的是业界比较广泛使用的微耕门禁控制器（型号：WGACCESS L04），该控制器不仅支持网络协议传输，而且厂家提供二次开发接口，以供第三方软件平台与门禁控制器的对接。

门禁交互协议提供了18种功能指令，实现刷卡、定时、远程和特权等功能。本系统中主要使用其中的刷卡功能指令（功能号：0x20）和远程开门功能指令（功能号：0x40）。

当门禁控制器感应到刷卡动作时，将刷卡功能指令的协议数据包发送给研修间管理系统，管理系统通过PacketShort->type=0x19、PacketShort->functionID=0x20和PacketShort->iDevSn=[设备序列号]来判断是刷卡功能指令后，从PacketShort->data数组中的第8到11字节提取读者卡号，进一步通过预约系统分析读者的权限。

研修间管理系统判断读者刷卡通过时，需要向门禁控制器发送远程开门指令。需要填充协议数据结构中的PacketShort->type=0x19、PacketShort->functionID=0x40、PacketShort->iDevSn=[设备序列号]和PacketShort->data[0]=[门号]，门禁控制器接收到该指令的数据包后，随即进行开门响应。

12电子门禁综合布线

在整个系统方案中，电子门禁综合布线的设计和实现是必不可少的，主要涉及门禁控器及从属设备（电磁锁、刷卡器、门锁开关和消防开关等）的固定、安装、连线、供电和联网等。在符合综合布线的标准前提下，必须保证两个关键模块的存在：（1）门禁控制器的电源必须使用UPS不间断电源，防止断电导致门锁异常开启；（2）门禁控制器必须加装消防报警模块，研修间内部加装消防火警开关，并且与整个楼宇的火警系统联动。图书馆研修间系统实际效果如图2所示：图2研修间实际效果图

2管理软件设计和技术实现

研修间管理系统主要由门禁管理系统和读者预约系统组成，门禁管理程序提供预约规则管理、惩戒规则管理、门禁状态监控、刷卡认证监控、权限管理、读者信息管理和系统设置等；读者预约程序需要提供WEB预约、手机预约和固定终端机预约等。由于读者的卡片信息和证件信息分别来自于一卡通平台和汇文图书综合管理系统，所以研究间管理系统还涉及与这两个平台的集成开发。对于读者成功预约研修间和应该到场使用的提醒则是通过微信、短信和邮件平台发送出去。

21软件流程设计

研修间管理系统的业务流程主要由两个方面组成，一方面是通过预约功能进行研修间的预约过程，预约时先要进行用户合法性的验证，包括读者的一卡通信息和图书证信息是否正常，读者是否有违约记录而在惩戒期内不允许预约，合法性验证通过后允许选择相应的空闲房间预约使用。另一方面是到研究间现场进行刷卡认证使用研修间的过程，读者在门禁控制器的刷卡后，门禁控制器会将读者的刷卡开门请求发送给研修间管理系统，管理系统除了验证读者的身份信息合法外，最主要的是验证读者在这个时段是否已经预约了该房间的使用权，对已经预约的读者打开电子门允许使用房间，并且判断该读者是否迟到触犯违约规则，违约的情况需要记录在案并产生处罚记录，处罚次数到上线的读者进行一段时间内不允许预约使用研修间的惩戒。研修间管理系统的具体流程如图3所示。

22技术实现

研修间管理系统的后台数据库使用Oracle数据库，数据库中主要存储研修间管理系统相关信息，如预约规则表、处罚规则表、人员信息表、房间信息表、预约记录表、处罚记录表和系统参数信息表等。预约服务程序和门禁管理程序直接连接访问数据库，二者之间的数据交换以数据库中的数据为准。

门禁管理程序使用Visual Studio 2010开发环境进行开发，其中与门禁控制器的UDP网络交互使用C++语言开发，并将其封装成DLL动态库供管理程序调用，该动态库遵循门禁控制器的网络交互协议，主要实现接收读卡和驱动开门指令。其实门禁控制器也应用于图书馆的其他场所，比如图书馆入口门禁闸机系统也是我馆自主开发，底层交互驱动也是使用的该DLL动态链接库。该动态库的利用UDP Socket收发数据的代码示例如下。

在DLL动态链接库之上的管理程序使用VB.Net开发，管理程序是整个研修间管理系统的核心部分，起到对数据库中的相关信息的管理设置以及监控读者刷卡使用是否正常的作用。由于使用VB.Net语言开发，对数据库的操作控制代码相对于C++代码要简易得多，并且具有开发周期短、界面交互性好的优点。管理程序监控刷卡部分是以图2的研修间管理系统流程中的读者刷卡分支流程为基准，除判断读者信息和预约规则有效性外，还需对研修间的使用记录和读者的惩戒记录进行存档，该部分的伪代码如下：

预约服务采用B/S架构的方式，程序开发利用PHP技术实现业务流程控制，页面展示使用基于Bootstrap的模版框架ACE，该框架不仅界面美观、交互性强，而且兼容大多数的浏览器和移动设备浏览。业务流程PHP程序访问后台Oracle数据库，预约过程主要是对读者、房间门、预约规则和惩戒规则等方面信息查询判断的过程，并将相关日志记录在案。系统的功能结构如图4所示。图4系统功能结构图

23管理规则设计

研修间管理系统需要一套合理的预约规则和惩戒规则才能得到读者的接受和认可，如果规则过于苛刻将会导致读者经常产生违约处罚而享受不了研修间的服务，读者将会对研修间系统的运行规则产生质疑和不满情绪。如果规则过于放松，限制不了读者恶意占用研修间资源情况，有失资源共享的公平公正性。我们通过一段时间的运行磨合后，制定的预约规则和惩戒规则如下：预约申请时必须有4个有效读者的信息才能发起预约申请，以此来保证使用研修间的读者数量，对于较大的房间和内部资源价值较高的房间申请时必须提交详细使用说明，由后台管理员审核通过后预约规则才生效。每次预约的使用时长最长只能是4个小时，每日只能预约一个房间，如果在房间使用结束时，如果该房间无人预约使用，可以对该房间续约使用。预约规则生效后，必须在使用时间段的开始时间的20分钟内到场，否则对该读者进行一次处罚记录，如果个人处罚记录累计超过3次以上，对该读者进行1个月不能预约使用研修间的处罚。

3结束语

图书馆智能化研修间管理系统是智能化技术在图书馆信息共享服务中的新型应用和尝试，公开透明，便捷有序，不仅提高了研修间的使用率和周转率，在大幅度减轻工作人员的工作量的同时，极大地提高了读者的满意度。利用该系统能够实现在无人值守的情况下，有权限的读者自主完成研修间的申请和使用的全过程，同时依靠系统的违约和惩戒程序来限制读者对研修间的不文明使用。该系统已在大连理工大学图书馆实际运行两年多时间，取得了良好的效果，对图书馆提升服务质量、规范服务行为、提高信息共享服务的有效利用率、快速响应读者需求以及进一步发展学科研究型图书馆具有示范意义。

由于本系统采用的门禁控制器直接来自于厂商，我们不能对门禁控制器的功能进行调整，控制器本身存在的问题会成为整个解决方案的短板。首先是门禁控制器的交互协议是一种未加密的明文传输，虽然我们将控制器的网络控制在内网，但是明文网络数据包也会使解决方案存在网络安全问题。其次是门禁控制器不支持刷卡器的屏显功能，所以对于读者的刷卡效果不能以屏幕文字显示的方式直接告知读者[5]。目前市场上的商用门禁控制器普遍解决不了这两方面问题，以后只有通过我们自主研发门禁控制器，才能更好地满足图书馆研修间系统的功能需求。

参考文献

[1]王敏，徐宽.美国图书馆创客空间实践对我国的借鉴研究[J].图书情报工作，2013，（12）：97-100.

[2]熊太纯.大学图书馆学习空间的创新管理[J].大学图书馆学报，2013，（5）：87-91.

[3]美国图书馆协会.2014美国图书馆协会白皮书[J].图书情报研究，2014，（3）：18.

[4]沈奎林，赵华，邵波.研究小间预约系统的设计与实现[J].现代图书情报技术，2013，（5）：87-91.

[5]黄志勇.2012年国内门禁市场发展走势[J].中国安防，2012，（1）：82-84.

（本文责任编辑：马卓）