图书馆自助还书机控制系统的设计Word下载.docx
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1.3.4青岛滨海学院第一代自助还书机…………………………………………………8
1.3.5青岛滨海学院第二代自助还书机………………………………………………10
2第二代图书馆自助还书机的设计方案………………………………………………11
2.1软件控制部分…………………………………………………………………………11
2.1.1ILASⅡ系统简介…………………………………………………………………11
2.1.2ILASⅡ总体功能特点……………………………………………………………12
2.2机械控制部分…………………………………………………………………………13
2.2.1整体框架的设计…………………………………………………………………13
2.2.2垂直防损式翻板落书机构………………………………………………………14
2.2.3可旋转多书口式书箱……………………………………………………………16
2.3电气控制部分…………………………………………………………………………17
3图书馆自助还书机电气控制系统的设计…………………………………………18
3.1电气元件简介……………………………………………………………………………18
3.1.1可编程控制器(PLC)………………………………………………………………18
3.1.2传感器……………………………………………………………………………19
3.1.3永磁同步齿轮减速电动机………………………………………………………23
3.1.4SYMBOLLS-7808激光条形码扫描器………………………………………………25
3.2PLC控制系统的设计原则………………………………………………………………27
3.2.1硬件设计…………………………………………………………………………27
3.2.2软件设计…………………………………………………………………………27
3.3PLC控制系统的设计步骤………………………………………………………………28
3.3.1PLC机型的选择……………………………………………………………………28
3.3.2输入/输出设备及PLCI/O地址分配………………………………………………28
3.3.3PLC的I/O接线图的设计…………………………………………………………29
3.3.4PLC梯形图程序的设计……………………………………………………………29
3.3.5安装与布线………………………………………………………………………32
3.3.6PLC的接地…………………………………………………………………………32
4结论…………………………………………………………………………………………33
致谢……………………………………………………………………………………………34
参考文献………………………………………………………………………………………35
附录……………………………………………………………………………………………36
前言
图书馆收藏着大量的文献信息资源,积极地开发,广泛地利用这些文献资源是图书馆的重要职能之一,它也是图书馆承担各种职能的基础。
由于当今社会文献的生产数量大、增长快;
社会文献的类型复杂、形式多样;
文献的时效性强;
文献的传播速度加快;
文献的内容交叉重复;
文献所用语种在扩大,质量下降等特点,使人们普通感到利用起来十分不容易。
图书馆通过对文献信息资源进行加工整理、科学分析综合、指引,形成有秩序、有规律、源源不断的信息流,进行更加广泛的交流与传递,使读者更好地利用它们。
图书馆进行社会教育,主要表现在可以为社会、为读者提供最完备的学习条件:
资源、场地、设备。
受教育者可以长期的、自由地利用图书馆进行自学。
它还是学校教育的重要组成部分。
在学校里,图书馆是基本的教育设施,它被誉为“知识的宝库、知识的喷泉”,“大学的心脏”,“学校的第二课堂”,直接承担着培养人才的重任。
但是,目前出现的情况是图书馆图书的借阅量很大,且图书的借阅和归还全部是通过人工操作完成的,借阅厅经常出现借还书排队的现象,不仅浪费了宝贵的时间,还挫伤了学生借阅图书学习的积极性,图书流通极为不方便。
为此,开发自助还书服务,提高图书流通量,提高图书馆工作效率,方便学生借阅图书显的极为重要。
图书馆自助还书系统还可以减少读者还书图书的等待时间和减少对馆员的依赖,享受自己动手完成图书借还操作过程,还能保障读者阅读隐私,让读者充分享受到图书馆服务的现代化形式。
读者自助借阅系统可以给读者更自由的借阅环境,也提高了图书馆服务品质。
本论文介绍的图书馆自助还书机,完全摆脱了闭馆时间对读者还书的限制,实现了实体图书馆24小时开放还书。
这个与自助银行颇为类似的自助还书机,让读者自助办理还书的过程,这种细致、周到的人性化服务,本身就是一种人文化与人性化的创新。
这种自助服务,使得管理成本降低了,文化效益扩大了,图书馆功能增强了,服务模式创新了。
在图书馆与读者的互动方面,自助还书服务让知识、信息、文献惠及更多的读者,这种使阅读资源最大限度延伸增值的创新模式,弥足珍贵,值得推广。
图书馆自助还书机的结构主要有电气控制部分、机械部分、软件部分组成。
机械部分包括自动复位翻板机构和旋转式书箱,软件采用ILAS图书管理软件,电气控制部分主要由可编程控制器(PLC)完成。
可编程控制器(PLC)是以微机技术为核心的通用工业控制装置。
它将传统的继电器接触器控制技术与计算机技术和通信技术融于一体,具有功能强大、环境适应性好、编程简单、使用方便等优点。
因此,近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面,PLC得到广泛的应用。
学习、掌握和应用PLC技术对提高我国工业自动化水平和生产效率具有十分重要的意义。
电气控制系统是自助还书机最重要的部分,主要负责还书身份识别、还书动作控制自动门的开合、扫描平台的启动、翻板和旋转书箱驱动单元的准确动作、传感器信号处理等。
用到的电器件主要有:
按钮、指示灯、继电器、空气开关、光电传感器、接近传感器、永磁同步齿轮减速电动机、扫描器等。
1图书馆自助还书机概述
1.1自助还书机开发的背景
图1-1青岛滨海学院第二图书馆
图书馆是大学的重要组成部分,是大学的文献信息中心,是为教学和科研服务的学术性机构,是人类知识的宝库,是寻求知识,追求理想的良师益友,是大学生的第二课堂。
当今社会,新的知识、信息,新的科学技术的传播和交流,很重要的一个途径是通过书刊资料来进行的。
任何科学理论研究都必须从收集、掌握、熟悉图书资料开始,掌握前人已经取得的成果,掌握国内外科学研究的现状,掌握相邻学科所提供的新的有利条件等有关文献资料,以便在前人研究成果的基础上,提出新问题,作出新概括,取得新发展,获得新结论。
这就必须从记载已有科技成果的图书资料中去学习、消化和掌握自己所需要的优秀成果,以开阔眼界、扩展思路、受到启示,并以此为起点,去攀登新的科学技术高峰。
学习的机会对每个人都是平等的,利用好图书馆收藏的文献知识来达到学习的目的,是对每位大学生都至关重要的。
我院作为拥有近两万学生的大型民办院校,有两个大型图书馆,藏书120万余册,图书馆借阅量大,且借还时间相对集中,第一借阅厅等地方经常出现借还书排队现象(如图1-2所示),可能直接导致学生错过还书时间,给学生造成不必要的经济损失,同时也挫伤学生借阅学生借阅图书学习的积极性。
高校属于知识传播的摇篮,图书馆图书的借阅量极高,现在图书的借阅和归还全部通过人工操作完成,在现有条件下,为提高借还书效率,满足学生的需要,学院就必须不断增加人力,这样就造成图书馆管理成本过高,成为制约学院教学质量提升的一个重要因素。
因此,开发一套类似ATM柜员机的自助还书系统将有效提升图书管理水平,极大方便学生借阅。
本项目主要研究高校图书馆管理技术,通过开发自助还书系统,实现24小时便利还书,降低图书馆人力资源成本,提高图书馆工作效率。
图1-2第二图书馆第一借阅厅还书场景
1.2自助还书机开发的意义
本论文研究的自助还书机就是通过建立无人值守的自助图书馆和图书自助服务站(图书馆ATM柜员机),让读者利用自助还书设备自主归还图书的一种服务方式。
在分析研究新世纪读者需求变化的基础上,打破传统图书馆被动服务理念,超越读者有“求”才有“应”的服务方式,以超前的服务理念指导服务行为,可谓意义重大。
一是突出为读者提供一个方便。
尽量延长图书馆开放时间一直是读者的愿望,也是我院图书馆追求的目标。
但在人工服务模式下,由于人力成本、办馆经费、服务效益等因素的制约,图书馆的开放时间不可能无限延长。
自助图书馆和图书自助服务的推出,正好解决了闭馆时间读者不能归还图书这一实际问题,方便读者24小时归还图书。
二是落实为读者提供一个满意。
我院图书馆的服务宗旨就是“让读者满意”。
这就要求图书馆与读者、图书馆管理员与读者之间具有平等、融洽的人际关系,妥善协调的利益关系,规范有序、充满创造活力的管理和服务机制。
自助服务正好通过人机对话、自主还书方式,为读者提供了一个更文明、更人性化的服务环境,更个性化的自主服务方式,让读者在自己动手做的过程中享受到满意的效果。
三是确保为服务提供一个品牌。
在各行各业都在争创服务品牌的同时,我院图书馆作为一个公益性服务窗口,面对读者高标准服务需求的新趋势,如何通过创意性行为“研发”一种新的服务方式,一直是我院图书馆追求的目标。
1.3国内外研发自助还书机的实例
目前市场上应用的自助借还书系统基本由美国3M公司垄断,国内暂时没有成熟的自助借还书系统产品,具体研究应用情况如表1-1所示:
表1-1国内外还书机系统研究现状
序号
自助借还书系统
应用客户或研究情况
备注
1
(1)美国3M公司M6210/7210自助借/还书系统;
(2)FRID无线射频磁条
东莞市图书馆、清华大学、北京科技大学、北京理工大学、北京航空航天大学、中山大学、华南理工大学、深圳大学、华南师范大学、暨南大学、上海交大、西安交大、武汉科技大学、集美大学城毅学院等
约40万/台
1美元/条
2
美国Sirsi公司Unicorn自动化图书管理系统以及新加坡科技公司的自主还书设备,每本书上皆贴有RFID卷标
配备Unicorn图书自动化管理软件,如:
天津大学、天津商学院、台北市立图书馆等统一应用该软件
必须配备RFID
磁条
3
青岛滨海学院自主开发自助还书系统
第一代和第二代自助还书机都已研制成功,并在学院第二图书馆试运行
还需进一步研发改进还书系统
1.3.1无线射频识别(RFID)图书馆藏书管理系统
无线射频识别(RadioFrequencyIdentification,简称RFID),此为利用无线电波来传送识别数据的系统,其应用非常广泛,如国际上实施家犬都需注射微芯片,即是无线辨识系统的一种应用。
此外,饭店的门禁系统及保全系统亦已应用RFID的技术。
RFIDTAG较条形码具有更多优越性,简化借还书作业,目前图书馆的纸本数据除以光学条形码作为每一本书的辨识之外,为安全起见,还需加贴磁条,以防止图书未经许可被携出。
应用RFID技术,以RFIDTAG取代条形码及磁条,借还书免除消磁及上磁的工作。
由于条形码阅读机必须在近距离而且没有物体阻挡下,才可以判读条形码,因此盘点时需自书架上将每一本书取出。
利用无线电波感应,使得图书协寻工作较为容易。
RFIDTAG以无线电波传递讯号,并可一次读取数个RFIDTAG数据,简化盘点工作。
读者自助借还书,搭配自助借还书外围设备,读者可自行办理图书借阅,如图1-3所示。
图1-3无线射频识别系统
1.3.23M公司还书系统
3M公司的自助还书系统,让读者能自行操作借阅图书馆内的馆藏文献资料,避免流通柜台的拥挤与排队等候。
其优点是:
可以直接处理磁条和条形码,能在图书馆现有基础上轻松实现自助借阅服务,加入RFID数字化功能后,使操作借书的效率更加提升。
二十四小时的读者自行操作还书程序,简易操作的读者还书窗口,能够提高图书馆书籍流通的循环速度,并能对图书进行分类,如图1-4所示。
3M公司自助还书机基本功能介绍:
(1)能自动判断贴有数字式卷标及贴有条形码的书籍。
(2)流程简单,由读者自行操作完成借阅/归还过程。
(3)确保处理视听出版品时的安全。
(4)如馆藏贴有数字辨识卷标,读者在操作过程将更简易且人性化,不需在对准扫描仪。
(5)具有多书侦测功能,避免一书登录多书借书。
(6)具有防止抽换图书功能,能够防止读者在借书系统处理借阅过程中抽换书籍。
(7)适用于印刷出版、CD及录像带。
(8)借阅完成及自动打印收据以及显示读者姓名、借阅书名、到期时间等相关信息。
图1-43M公司自助还书机
目前市场上应用的自助借还书系统基本由美国3M公司垄断,国内暂时没有成熟的自主研发的自助还书系统产品。
1.3.3自助还书机信息读取方式的选择
图书馆自助还书系统按照信息读取方式分为:
条码式自助服务系统和RFID芯片式自助服务系统。
把条码式自助服务系统和RFID芯片式自助服务系统进行对比如下:
目前图书馆图书流通管理的方式有2种。
一种是条码+磁条方式,即在每本图书上贴条码并在书中加入可冲消磁的复合磁条(防盗),另一种是在图书中加入RFID芯片。
不同的图书流通管理方式需要选用不同的自助还书系统,所以,在设计自助还书设备时,首先需要决定是选条码+磁条式的自助还书系统,还是选RFID芯片式的自助还书系统。
条码+磁条式的流通管理模式是图书到达图书馆后,工作人员要在每本图书贴上条码,并埋入可充消磁的复合磁条。
使用条码和磁条技术的自助借还系统,读者借书时,系统要先读取读者证,然后逐本扫描所借图书的条码,系统将逐一显示成功借出图书的书名信息,同时对出借的书进行消磁处理,最后读者携带处理完的图书才能正常通过图书馆大门出口的磁性安全门,否则磁性安全门会报警提示该书未被正常借出。
还书时,读者将图书逐一放到自助还书机中,系统扫描图书条码并同时对所还图书进行充磁处理,系统逐一显示已经成功归还图书的书名信息。
RFID芯片式流通管理模式是在每本图书中贴上带有RFID芯片的电子标,。
功能上可以完全取代条码+磁条。
读者借书时,系统先读取读者证信息,然后再通过读取所借图书RFID芯片中的数据完成图书的借出工作(可一次进行多本图书借出操作),这样当读者携带该书通过智能检测系统时,系统会自动识别图书已经办完借书手续允许通过,否则会提示读者未办理借书手续。
读者通过图书自助还书设备归还图书时,系统自动读取图书中RFID芯片信息,自动办理图书归还操作。
RFID流通管理模式相对与条码+磁条管理模式最大的优势是非接触式工作,可一次进行多本图书借、还操作,工作效率高。
条形码正式进入人们的生活已经有30多年,进入图书馆也有20年左右了,其配套管理方法和配套的设备已经很完善,而RFID技术从1999年发现到现在还不到10年的时间,进入图书馆也只有短短几年的时间,其标准、管理方法和配套设备等还在处于变化中,不如条码+磁条流通管理模式成熟。
我院图书馆分析了自助还书的先期投入的成本、更换标签的工作量,以及多种RFID芯片优缺点后,决定因地制宜的采用条码+磁条式的自助还书系统。
1.3.4青岛滨海学院第一代自助还书机
针对以上情况,我院于2006年11月成立了科研项目小组,研究图书馆自助还书系统的开发。
首先,项目组赴各地图书馆进行了调研,并在我院实验室进行了实验,初步成功。
2006年底,提出了“图书馆自助还书系统”的课题,项目组考察了图书馆现场,认真地分析了要求,在成员的共同努力下,用了近三个月的时间完成了“图书馆自助还书系统”的初步设计。
虽然设计中还存在不少问题,但是总体设计已初步形成。
在此基础上,项目组成员又进一步对设计做了仔细修改与完善,完成了二次设计。
于2007年4月成功研制出第一代图书馆自助还书机(书箱外置型立式单还书口还书机),并生产出样机,如图1-5所示。
图1-5第一代自助还书机
该还书机需安置在图书馆或餐厅等场合,配备活动书箱。
还书时,还书者先将书的封皮打开,条码页朝上,通过“L”型还书口将书放进还书机中,同时将书的条形码调整至指定区域,系统启动在安全玻璃门内的带轮机构,条形码扫描平台随即启动,18
条交叉激光线全方位扫描条码。
在系统没有确认还书正确前,由伺服电机控制的皮带往
复运动直至确认成功。
扫描成功后,图书由皮带传送装置运到活动书箱,系统恢复等待下一个还书指令。
当书箱内存放满时,由管理员取走更换新书箱,并将图书归整上架。
2007年5月,还书机参加我院组织的首届中日韩科技文化作品展的展览,期间受到领导的好评,8月参加山东省机电产品创新设计竞赛,并获得一等奖。
1.3.5青岛滨海学院第二代自助还书机
在第一代自助还书机的基础上,项目组对其继续完善和改进,于2008年4月研制出第二代卧式双还书口还书机,如图1-6所示。
图1-6第一代自助还书机
该还书机拥有两个还书口,可同时运行,相当于两台还书机,大大提高了还书效率。
与08年4月做出了现在的第二代卧式双还书口的样机,之后在我院第二图书馆进行试用。
2第二代图书馆自助还书机的设计方案
第二代图书馆自助还书机根据结构功能又叫卧式双还书口图书馆自助还书机。
其结构形式主要有软件部分、机械部分、电气部分等组成。
2.1软件控制部分
软件控制部分主要用深圳图书馆ILAS研制中心研发的ILASⅡ软件。
如图2-1所示。
图2-1图书馆自动化集成系统(ILAS)软件
2.1.1ILASⅡ系统简介
图书馆自动化集成系统(ILAS)是文化部于1988年作为国家重点科技项目下达、由深圳图书馆承担并组织开发出来的一套能适应国内外不同层次、多种规模、各种类型图书馆使用的图书馆自动化集成系统。
随着ILAS人不断的努力,ILAS已成为国内用户数最多、推广面最广、实用性最强、联网性能最佳的图书馆自动化集成系统。
ILASⅡ2.0是1999年根据图书馆业务发展的需要,在ILAS5.0和ILASⅡ1.0的基础上,结合新平台的特点,采用新技术重新研制的新型系统。
2001年系统又经过全面技术改造,于10月份全面推出,与联机编目(UACN)、采编中心(LACC)、馆际互借(ILASILL)等一道,成为一个大的系统家族,可以形成各种图书馆自动化的解决方案。
2.1.2ILASⅡ总体功能特点
(1)实用性
系统在运行环境、数据库设计、功能设计、操作方法等方面从图书馆的实际需要和具体条件出发,以实用为目标。
如:
适应多种硬件环境(网络或多用户,中、小型机或微机服务器多种选择)。
适用各种类型、规模大小的图书馆。
将各种传统的工作流程过渡、提高到现代化的工作水平上。
(2)安全性
系统提供多层次安全保护方法;
数据库读写安全,杜绝非法操作侵入;
用户登录口令设置、功能权限设置、功能菜单限定;
建立完善日志记录,提供系统运行历史查询;
设置系统恢复和备份功能;
及时诊断错误操作,保证系统安全运行;
(3)先进性
采用国际互联网络通用的UNIX操作系统开发平台,研制开发了图书馆专用数据库。
客户机/服务器(C/S)模式的采用,为图书馆从书目数据加工到全文、
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- 图书馆 自助 还书机 控制系统 设计