清华大学智能座位管理系统的设计与实现
陈武1, 钱青1, 赵熊2, 马雪梅1, 姜爱蓉1, 朱京徽1
1(清华大学图书馆 北京 100084)
2 (上海盛卡恩智能系统有限公司 上海 201600)
摘要
根据清华大学人文社科图书馆阅览座位管理的实际需求, 设计并实现清华大学智能座位管理系统。该系统基于清华大学校园一卡通系统, 与图书馆的门禁系统相结合, 实现座位的自助选择、显示查询、短时保留、退出等功能, 在读者进入门禁时可智能地判断出是否违规占座, 从而能够在很大程度上缓解图书馆的占座问题。
关键词: 座位管理; 门禁; 校园卡
Designing and Implementation of Tsinghua University Smart Seats Management System
Chen Wu1, Qian Qing2, Zhao Xiong1, Ma Xuemei1, Jiang Airong1, Zhu Jinghui1
1 (Tsinghua University Library, Beijing 100084, China)
2 (Shanghai Shengkaen Smart System Co. Ltd., Shanghai 201600, China)
Abstract
This paper introduces how to design and implement Tsinghua smart seats management system to meet seats management reqiremants of Humanities and Social Sciences Library of Tsinghua University. Based on Tsinghua University Campus Smart Card System and Library Access Control System, this system implements self-service of seats, including reserving, choosing, querying, and exiting. It can tell whether a reader holds a seat unfairly when he gets through library access control system, that helps improve library seats’ usage largely.
Keyword: Seats management; Access control system; Campus smart card
1 引 言

高校图书馆座位资源短缺问题多年来一直存在, 占座现象也随之发生, 为此图书馆很早就在尝试使用各种不同的方法来解决占座问题。有些图书馆提出了采用计算机硬件实现对图书馆座位的管理, 如东南大学图书馆在2006年利用红外接近检测技术来判断座位是否空闲[ 1], 东北农业大学图书馆采用单片机读卡器通过时分复用技术分时读取座位上的校园卡[ 2]。但以硬件技术为主开发的座位管理系统存在成本高、功能弱、系统扩展性差等问题。

近年来, 一些图书馆开始转向采用软件技术实现座位管理, 依赖读者刷校园卡来确认座位是否有人。例如温州医学院图书馆开发的自习室管理系统, 通过校园一卡通识别读者身份并分配座位, 通过读者离开时刷卡来判断暂时保留座位或退出座位[ 3]。有些图书馆还使用指纹来替代校园卡, 只有当第一次使用座位时才需要使用校园卡来确认读者身份, 并与自己的指纹相关联[ 4]。也有一些图书馆将阅览座位分成不同的使用时段, 预约并借给读者使用, 读者离开时刷卡以便及时释放座位, 如浙江大学图书馆的学习空间管理系统。
目前大多数图书馆采用以软件技术为主开发的座位管理系统, 除了需要增强读者使用培训外, 通常还需要加强人力对占座现象进行巡查, 图书馆反而需要投入更多的人力资源。为此, 清华大学人文社科图书馆根据阅览座位管理的实际需求, 与厂商技术人员一起设计并实现了一个智能座位管理系统。该系统基于清华大学校园一卡通系统, 与图书馆的门禁系统相结合, 实现座位的自助选择、显示查询、短时保留、退出等功能, 在读者进入门禁时可智能地判断出他是否违规占座, 从而在很大程度上缓解了图书馆的占座问题。

2 座位管理系统的需求

阅览座位管理系统的最终目的是为了自动化管理图书馆座位, 解决占座问题或由于占座问题引发的矛盾, 提高座位利用率, 它并不能解决座位资源紧张的问题。清华大学人文社科图书馆通过对实际情况的分析, 总结了座位管理系统的功能需求:

(1) 身份识别。为了实现阅览座位的自动化管理, 将使用校园一卡通来识别读者。随着清华大学校园一卡通的应用普及, 现在读者在很多场合都需要使用校园卡, 包括食堂、宿舍等, 使得校园卡逐渐成为随身必需物品之一, 所以使用校园卡来识别读者身份是一种有效的手段。

(2) 座位选择。识别读者身份后, 允许读者选择座位, 并为读者提供座位使用凭证。如果读者对座位不满意, 系统还应该允许读者重新选择座位。

(3) 座位查询。读者可以随时查询自己的座位信息, 以便找到自己的座位。另外, 也可以查询每一个座位的当前状态, 以便选择座位。为了便于读者在网上查询座位信息, 还需要考虑通过Web Service提供座位信息, 以便于其他应用程序调用并显示当前座位状态。

(4) 违规记录。对于违规占座的读者需要记录违规信息, 根据规则判断读者是否违规, 并将违规信息记录到数据库中, 当满足预定条件时适当设置读者状态, 例如在一段时间内限制读者选座权利。

(5) 网上预约。读者可以通过网络预约第二天开馆后的图书馆座位, 并要求读者在指定时间内到图书馆刷卡。

(6) 后台管理功能。允许管理员分区域设置座位的状态, 关闭、开放或保留特定座位;允许管理员设置闭馆日期;提供报表统计信息, 并允许管理员进行查询;允许管理员单独或批量处理读者违规记录。

3 系统设计实现

座位管理系统的设计与实现包括系统总体流程、系统总体结构设计、平面图设计制作、数据库设计与构建、业务逻辑实现以及系统部署实施等部分。

3.1 座位管理系统总体流程

座位管理系统总体流程如图1所示:

图1 座位管理系统总体流程

3.2 座位平面图设计制作

为了便于系统管理和人工识别, 首先对文科馆所有座位进行统一编号, 由三段组成, 分别代表楼层、分区和三位数字序号。系统采用全景化的座位分布显示, 按座位实际布局在界面上直接显示特定区域的座位状态, 空闲座位显示为绿色, 其他不可选的座位都采用灰色显示, 读者可直观、方便地点选座位, 或转到其他楼层或区域的座位平面图。

系统采用区域像素点坐标的定位方式, 根据用户所点击位置的坐标, 对应到相应的座位区域, 从而可以定位各种形状的座位布局, 且不受座位方向的限制。例如各楼层C区的座位布局为环形, 各个座位绕圈紧密排列, 在系统中仍然实现了快速准确的座位定位。文科馆G层及文科馆F2C区座位选位界面如图2所示:

图2 文科馆G层自习室和F2C区选位界面

3.3 数据库设计与构建

系统使用数据库表来保存读者信息、座位状态信息、座位历史记录信息、座位预约信息以及黑名单信息等。

读者信息表用于保存读者信息, 用来确认身份、统计分析及报表等;座位状态信息表用于保存当前的座位状态信息, 座位编号用于帮助标识座位以便读者找到座位, 座位状态为1表示有人占用, 否则表示空闲;座位历史记录信息表用于保存座位使用历史记录, 用于查询和统计分析, 为了提高统计效率在表中重复保存了读者信息, 以表空间换取统计报表的运行时间;座位预约信息表用于保存座位的预约信息;黑名单信息表则用于保存读者违规信息。限于篇幅, 这里不再详细列出各个数据库表的字段。

3.4 业务逻辑实现

座位管理系统采用C语言实现, 系统分为7个主要模块, 分别为门禁信息处理、座位分配查询、座位退出管理、当前座位使用情况、报表统计、短信发送和网上预约。

该座位管理系统最主要的特点是与门禁系统联动, 当读者刷卡通过门禁时会智能地判断读者是否存在违规占座的行为。因此首先需要对门禁系统程序进行修改, 每当读者刷卡通过门禁时, 将相关信息发送给座位管理系统。

(1) 门禁信息处理模块负责智能判断读者是否存在违规占座行为, 处理流程如图3所示:

图3 门禁信息处理


门禁信息处理模块接收到门禁刷卡信息后, 会暂时保存这些信息, 并查询当前读者是否已经选择座位。如果是网上已预约座位或临时离开的读者, 则修改相应座位信息为使用状态;如果是正在使用座位的读者, 则认为是占座, 系统将立即释放该读者的座位, 记录一次违规, 并给读者发送提醒短信;如果是未使用座位的读者, 则允许这位读者选择座位。

(2) 座位分配查询模块会在座位平面图上分区域实时显示座位的状态, 已使用座位用灰色显示, 未使用座位用绿色显示。在触摸屏上点选已使用座位会显示当前读者的部分信息, 用于解决座位争执;点选绿色座位则进入座位选择流程, 提示读者刷卡确认选择该座位。读者刷卡后, 首先会确认此读者卡已经在门禁刷卡后才允许选择座位, 选座成功后发送提醒短信, 更新相应座位状态为已使用, 否则将不允许读者选择座位。

(3) 座位管理系统要求读者离开时必须刷卡。座位退出模块为读者提供两个选择:“临时离开”和“完全离开”。如果读者选择“临时离开”后刷卡, 则系统将会为读者保留座位规定时间 (例如60分钟, 可由管理员修改) , 读者在60分钟内返回图书馆并通过门禁刷卡, 则可继续使用原座位;如果在60分钟之内未返回刷卡, 则记录该读者一次违规, 并释放座位。如果读者选择“完全离开”后刷, 则系统将清除座位状态, 释放座位, 供其他读者选用。相关流程如图4所示[ 5]:

图4 座位退出流程

座位退出模块还会在每天闭馆后半小时清理座位状态, 对于仍然为使用状态的座位则记录该读者一次违规, 并释放座位, 同时发送违规提示信息给读者。

(4) 当前座位使用情况模块负责实时显示每个图书馆区域的座位状态, 包括座位总数、已使用数量和空闲数量。它每次接收到查看座位状态的Web请求后, 读取数据库中的座位状态, 并将结果返回到客户端, 如图5所示:

图5 座位状态查询

该模块还通过相同的机制提供了一个Web Service接口, 供其他应用程序调用, 以在相关应用程序中嵌入座位状态信息, 例如通过微信二次开发就可以在微信公众平台中显示当前座位状态。这样, 读者可在校外、校内任何网络环境下,通过计算机、移动终端、手机等来查看当前文科馆的座位使用情况, 以便决定自己是否还要来图书馆进行自习, 方便读者合理安排自己的时间。

(5) 报表统计模块用于对图书馆座位的使用情况进行统计分析, 包括座位的使用人次、座位的平均使用时间、座位所使用的读者分类等, 并定期生成报表, 如图6所示:

图6 座位使用统计

(6) 短信发送模块接入到清华大学图书馆短信平台上, 系统将读者在座位管理系统上的所有操作记录下来, 如选座成功、临时离开、正常退出、各种违规等操作, 并给读者发送相应的提醒短信。

(7) 网上预约模块为读者提供第二天开馆后阅览座位的预约。该模块的主要目的是为了缓解图书馆早晨开馆前读者过早来排队等候入馆的现象, 同时也让未预约到座位的读者合理安排自己的学习计划。预约系统接入到清华大学统一认证中心实现读者身份认证, 浏览器中的预约界面与选座机的界面相同, 读者在预约过程中能直观地看到所预约座位在图书馆的位置, 保持了读者网上选位和现场使用座位的一致性。

3.5 座位管理系统部署与实施

座位管理系统的稳定运行是读者流畅使用座位的关键, 为此清华大学人文社科图书馆在全面部署和实施座位管理系统之前, 也进行了详细的规划和准备。

首先在G层自习室小范围对座位管理系统进行了长时间的测试使用。在这个自习室启用座位管理系统不会影响大部分读者的使用习惯, 并且还能够逐渐培训读者对座位管理系统的熟悉程度。为了进一步引导读者使用座位管理系统, 在这个阅览室还专门聘请了一个学生助理馆员帮助引导读者, 并帮助解决座位管理系统使用过程中的问题。

在文科馆启用座位管理系统前, 对工作人员进行动员和培训。除了对相关工作人员进行动员之外, 还邀请厂商系统开发人员对可能涉及到此系统的工作人员进行技术培训, 详细介绍座位管理系统的流程, 对可能遇到的问题进行分析, 并解答工作人员的疑问。

在服务器方面, 考虑部署两台虚拟服务器, 一台服务器用于座位管理, 另一台服务器用于网上预约。虚拟服务器易于迁移和升级, 可随时根据需要增加服务器资源, 服务器软件环境均采用Windows Server 2003和SQL Server 2008。在客户端, 共采用8台大屏幕触摸选位设备, 分别部署在全楼4个楼层, 方便读者使用。

组织全面系统测试。在设备安装调试完成后, 请工作人员模拟读者行为, 对文科馆的座位管理系统进行内部测试, 并解决测试期间发现的问题。

读者宣传与系统试运行。内部测试完成后, 从多方面向读者宣传座位管理系统, 包括网页、公告信息发布系统以及宣传页, 帮助读者进一步了解这个系统。系统启用之后的第一周为试运行, 读者在此期间会接收到座位信息或违规信息, 但在第一周的相关违规数据都会清除。

系统正式运行。在考试周到来之前正式启动座位管理系统, 以帮助缓解在考试期间最严重的占座问题。由于之前的准备工作比较充分, 在正式运行之后读者接受度很高, 绝大多数读者很快就熟悉了这个座位管理系统, 并按照规则使用阅览座位。

4 结 语

清华大学人文社科图书馆位于教学楼与学生宿舍楼之间的要道, 图书馆空间舒适且设施先进, 一直是广大读者利用图书馆的首选。文科馆于2013年6月14日正式在全馆范围内启用座位管理系统, 到目前为止已经顺利渡过了2013年春季学期的考试周高峰。截止到7月14日, 共计477个座位, 使用人次达到27 720人次, 每个座位平均每天使用约2人次。虽然引进座位管理系统改变了读者原来使用图书馆座位的习惯, 但是大多数读者都以积极欢迎的态度接纳了这个系统, 在很大程度上减少了占座现象和读者之间的占座纠纷, 大幅度提高了图书馆座位的利用率。另一方面, 采用座位管理系统后, 座位的管理全部通过计算机系统实现, 不再需要人工介入, 在座位使用高峰期不再需要人工对座位巡查, 从而减少了图书馆人力的投入。

座位管理系统的引入提高了图书馆的管理水平, 提升了图书馆的服务层次, 尤其是座位信息的实时发布, 让读者能够在网络环境下, 通过计算机、移动终端、手机等浏览器随时随地了解图书馆当前的座位使用情况, 方便读者合理安排自己的学习时间。

目前座位管理系统采用校园卡来识别读者, 要求读者在离馆时必须刷卡, 未来随着无线定位技术发展, 这一点还有可能得到改进。如果能够通过无线定位技术来帮助确定读者何时来到或离开图书馆, 则座位管理系统的用户体验将会得到提高, 使用更加方便和人性化。

参考文献
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