基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周小燕

摘? 要： 傳統(tǒng)系統(tǒng)采用人工管理方式，存在查詢精準(zhǔn)度低的問題，為了避免傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)智能圖書信息查詢帶來的弊端，提出基于二維碼快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)以固定結(jié)構(gòu)存在于介質(zhì)之上的資源庫，可不依賴人工，使用對(duì)話框作為通信手段構(gòu)造信息交換模塊，將信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)存模式，方便存儲(chǔ)信息被CPU直接訪問。針對(duì)不同用戶，使用權(quán)限不同，設(shè)計(jì)手機(jī)版和電腦版不同應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)信息查詢接口電路，保證兩種領(lǐng)域之間信息輸入和輸出的規(guī)律性。分析信息查詢資源，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，并對(duì)主要表字段進(jìn)行定義，以此存儲(chǔ)并提交相關(guān)用戶信息。根據(jù)基本信息生成二維碼，通過特有QR編碼將二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并分別安排在不同位置，用戶通過掃描二維碼可獲取基本圖書信息。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該系統(tǒng)最高查詢精準(zhǔn)度可達(dá)到98%，為借閱者查閱圖書提供方便。

關(guān)鍵詞： 智能圖書信息快速查詢系統(tǒng); 二維碼系統(tǒng); 資源庫; QR編碼; 圖書信息查詢; 訪客信息管理

中圖分類號(hào)： TN02?34; TP311.52? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2020）05?0141?05

Design of intelligent book information quick query system

based on two?dimensional code

ZHOU Xiaoyan

（Huanggang Normal University， Huanggang 438000， China）

Abstract： The artificial management is adopted in the traditional system， which leads to low query accuracy. Therefore， a quick query system based on two?dimensional code is proposed to avoid the drawbacks in the intelligent book information query by the traditional system. A resource library is designed with a fixed structure existing on the medium， which can be independent of manual. In addition， in the resource library， the dialog box is used as the means of communication to construct information exchange module and transform the information into memory model， which facilitates the stored information to be accessed directly by CPU （central processing unit）. Since different users have different permissions， mobile version and computer version are designed respectively for different application fields. The regularity of information input and output between two fields is kept in consideration of the information query interface circuit. The information query resource is analyzed， the database is designed， and the main table fields are defined to store and submit relevant user information. A two?dimensional code is generated on the basis of the basic information， the binary data is coded with special QR code （quick response code） and then are arranged at different positions respectively， and the user can acquire basic book information by scanning the two?dimensional code. According to the experimental results， the highest query accuracy of the system can reach 98%， which provides convenience for borrowers to check books.

Keywords： intelligent book information quick query system; two?dimensional code system; resource library; QR code; book information query; visitor information management

0? 引? 言

圖書管理工作對(duì)于圖書館來說具有重要作用，可為圖書館工作提供便捷，提高運(yùn)行效率。隨著網(wǎng)絡(luò)普及，計(jì)算機(jī)處理技術(shù)日益成熟，智能圖書館的成立為讀者提供隨時(shí)隨地查閱信息的功能，在眾多圖書中，不再以孤立分散形式存在，而是永久性存儲(chǔ)在硬盤之中，成為人們知識(shí)共享的財(cái)富[1]。目前，大部分圖書館借閱工作還是使用人工管理，工作效率較低，人工管理還存在較多弊端，不可避免受到人為因素影響，容易造成數(shù)據(jù)遺漏[2]。

以往人們?cè)诰W(wǎng)上查閱資料，僅僅需要一個(gè)站點(diǎn)、一個(gè)站點(diǎn)的查閱方式，需要在不同圖書館之間查詢信息，這對(duì)于讀者來說是相當(dāng)復(fù)雜的[3]。為此，提出基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二維碼是計(jì)算機(jī)技術(shù)信息識(shí)別領(lǐng)域最基礎(chǔ)的技術(shù)之一，可使圖片、聲音和指紋等信息進(jìn)行編碼，以特定幾何圖形按照一定規(guī)律記錄符號(hào)信息。二維碼管理模式應(yīng)用于圖書館之中，可以加快信息流通速度，減少不必要成本支出，降低圖書信息查詢出錯(cuò)概率[4]。

1? 信息快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)用戶為基礎(chǔ)，跨越時(shí)空和身份限制，快速查詢相關(guān)信息，研發(fā)人員可根據(jù)需要隨時(shí)添加用戶所需數(shù)據(jù)，增加新頁面。使用二維碼技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，攜帶信息量較大，可在縱向和橫向兩個(gè)方向進(jìn)行信息傳達(dá)，通過二維碼對(duì)圖書進(jìn)行編號(hào)處理，并將名稱、作者、出版社、價(jià)格、日期都存放在二維碼之中，使系統(tǒng)不依賴數(shù)據(jù)庫而單獨(dú)存在[5]。

二維碼技術(shù)是利用若干個(gè)幾何體形成圖書信息，這些信息與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)，形成矩陣圖，采用QR Code編碼實(shí)現(xiàn)矩陣排列，模塊設(shè)計(jì)如圖1所示。

由圖1可知，將圖書信息按照二維碼分成功能圖形和編碼區(qū)域，而二維碼周圍都是需要空白區(qū)域來填滿。按照規(guī)律由深淺兩種模塊組成，其開始于淺色，終止于深色。每一個(gè)二維碼圖形按照1[∶]1[∶]3[∶]1[∶]1組成深色?淺色?深色?淺色?深色模塊，其數(shù)量和位置也都是由二維碼確定的[6]。

采用二維碼對(duì)圖書信息進(jìn)行編碼處理，設(shè)計(jì)信息自動(dòng)生成模塊，實(shí)現(xiàn)基于二維碼智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.1? 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于二維碼技術(shù)的智能圖書信息查詢系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)是由資源庫、領(lǐng)域和系統(tǒng)組成的。其中，資源庫和領(lǐng)域統(tǒng)稱為信息二維碼，每個(gè)信息都具有特定活動(dòng)范圍，負(fù)責(zé)處理相關(guān)文檔信息;資源庫負(fù)責(zé)收集和整理特定站點(diǎn)信息，在特定范圍內(nèi)進(jìn)行語義概念挖掘，為用戶提供基于領(lǐng)域語義概念的查詢方式[7]。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

由圖2可知：資源庫負(fù)責(zé)獲取文檔信息，并盡可能將文檔信息保存完整;領(lǐng)域模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)范圍內(nèi)文檔進(jìn)行語義結(jié)構(gòu)挖掘，為其建立有領(lǐng)域特色索引，為基于領(lǐng)域語義概念提供查詢途徑[8]。

1.1.1? 資源庫

傳統(tǒng)系統(tǒng)存儲(chǔ)圖書信息都是采用集中式存儲(chǔ)方式，該方式不僅具有局限性，對(duì)于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)還具有限制性，無法滿足用戶需求[9]。采用二維碼技術(shù)設(shè)計(jì)的資源庫，通常是以固定結(jié)構(gòu)存在于介質(zhì)之上的。資源庫具有自治能力，基本不依賴人工，具有獨(dú)立運(yùn)行能力[10]。從結(jié)構(gòu)上看，二維碼標(biāo)識(shí)的資源庫是由如圖3所示結(jié)構(gòu)組成的。

圖3中，知識(shí)部分主要負(fù)責(zé)完成任務(wù)所需的各種知識(shí)，并由開發(fā)者、用戶輸入指定;通常信息知識(shí)主要包括相關(guān)文檔索引，可理解為是圖書信息對(duì)外在世界的認(rèn)知，可將文檔索引信息全部保存在信息庫之中;控制部分是二維碼標(biāo)識(shí)的主要機(jī)構(gòu)，可在特定環(huán)境下完成特殊任務(wù)，當(dāng)用戶需從圖書館中獲取知識(shí)時(shí)，需通過通信部件，向二維碼標(biāo)識(shí)信息中發(fā)出相應(yīng)請(qǐng)求信息，并激活內(nèi)部推理部件;通信模塊負(fù)責(zé)用戶之間的知識(shí)交流，以待定用戶界面為通信渠道，可以使用對(duì)話框作為通信手段，為實(shí)現(xiàn)信息之間共享提供方便[11]。

資源庫中信息交換模塊的設(shè)計(jì)如圖4所示。

一旦出現(xiàn)大量信息，那么信息交換概率就會(huì)提高，為了保證動(dòng)態(tài)信息具有高效的存儲(chǔ)狀態(tài)，需提高信息存儲(chǔ)速度，并節(jié)省時(shí)間[12]。利用內(nèi)部快速轉(zhuǎn)換功能，可將信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)存模式，此時(shí)存儲(chǔ)的信息能夠被CPU直接訪問。

1.1.2? 領(lǐng)域模塊

在查詢系統(tǒng)中，圖書信息會(huì)設(shè)計(jì)多種業(yè)務(wù)流程，因此針對(duì)不同用戶，使用權(quán)限不同，設(shè)計(jì)了手機(jī)版和電腦版不同的應(yīng)用。

手機(jī)版可供負(fù)責(zé)人使用，通過手機(jī)掃描二維碼，查詢查閱者所需圖書的具體信息，以及查閱者的各種信息，并在信息出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)得到解決;電腦版是供管理員使用的，與其他查閱系統(tǒng)功能基本一致，只是增加二維碼，提供掃描功能[13]。

領(lǐng)域模塊是對(duì)查詢系統(tǒng)上存在的某些歷史記錄信息進(jìn)行分析，并對(duì)系統(tǒng)休眠文件進(jìn)行恢復(fù)處理，為信息查詢提供依據(jù)。

信息查詢接口電路設(shè)計(jì)如圖5所示。

由圖5可知：信息查詢接口電路是由單片機(jī)進(jìn)行信息傳輸?shù)模⒂煞?wù)器提供電流輸出支持，[R1]和[R2]具有電流、電壓調(diào)節(jié)作用，能夠保證輸入和輸出信息的規(guī)律性。

1.2? 軟件部分設(shè)計(jì)

對(duì)查詢模塊進(jìn)行軟件部分設(shè)計(jì)時(shí)，可將查詢內(nèi)容集信息、結(jié)果為一體，幫助用戶平時(shí)查詢，提供全方位信息查詢服務(wù)，方便管理員對(duì)信息進(jìn)行查詢。信息查詢系統(tǒng)資源組成如圖6所示。

由圖6可知：通過信息查詢系統(tǒng)對(duì)圖書信息進(jìn)行處理，可獲取基本輔助信息，由此構(gòu)建用戶端和管理端，為管理者提供有效信息。

1.2.1? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

針對(duì)信息管理業(yè)務(wù)流程，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)包括多個(gè)用戶以及多個(gè)層次之間的關(guān)系，并對(duì)管理人員進(jìn)行定義。根據(jù)需求設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)表，如表1所示。

根據(jù)表1所示，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)并提交相關(guān)用戶信息。

1.2.2? 二維碼生成和解析

二維碼生成在領(lǐng)域模塊之中，當(dāng)管理員點(diǎn)擊信息生成時(shí)，根據(jù)基本信息生成二維碼。信息數(shù)據(jù)包括：圖書號(hào)、查閱者、圖書位置、查閱時(shí)間、查閱人地址等。二維碼在生成過程中會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式，并根據(jù)大小編排方格個(gè)數(shù)，通過特有QR編碼將二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并分別安排在不同位置。二維碼生成示例如圖7所示。

二維碼輸出圖形為picture1.png，用戶通過掃描二維碼可獲取基本圖書信息，以此實(shí)現(xiàn)智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2? 實(shí)? 驗(yàn)

為了評(píng)估基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能，分析系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而表明未來研究方向。搭建HBase分布式系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.1? 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建包括實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。

2.1.1? 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

使用XEN Server搭建6個(gè)虛擬機(jī)，每個(gè)虛擬機(jī)都具備3 GB內(nèi)存，并安裝了Ubuntu?10.05系統(tǒng)。在虛擬機(jī)上部署相關(guān)HBase分布式系統(tǒng)，安裝如下版本信息：

1） JDK版本信息為1.6.0_19;

2） Hadoop版本信息為2.1.3;

3） HBase版本信息為0.92.3。

2.1.2? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

使用大小為5 GB左右的數(shù)據(jù)為實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)源，其中，包含訪問時(shí)間、源地址、目的URL域名、存儲(chǔ)路徑和相關(guān)參數(shù)信息。使用訪問時(shí)間作為二進(jìn)制碼流，并以csv格式保存起來，因此需先使用大數(shù)據(jù)導(dǎo)入到相關(guān)模塊之中，使用表2所示的6種類型語句進(jìn)行測(cè)試。

create table經(jīng)過JSQLParser解析，生成一個(gè)新create table對(duì)象，其是一個(gè)數(shù)據(jù)組，存儲(chǔ)多個(gè)CoumnDefinition對(duì)象，為了兼容SQL語句，需填充數(shù)據(jù)表索引;create index是改進(jìn)后的版本，可支持SQL2語法，經(jīng)過解析，具有索引表名、主表對(duì)象、索引列名;drop數(shù)據(jù)可通過type來區(qū)分，使用name存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)和索引表名;insert支持簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)插入，只有指定二維碼碼流，才能正確插入HBase;delete具有where子句;expression內(nèi)容比較豐富;update包含table類對(duì)象、存儲(chǔ)列名、存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)列數(shù)值。

2.2? 實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置

分別對(duì)上述1種類型語句和6種類型語句進(jìn)行查詢，如表3所示。由表3可知，不同類型語句，獲取的輔助信息不同。

2.3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

分別將傳統(tǒng)系統(tǒng)與基于二維碼的智能圖書信息快速查詢系統(tǒng)對(duì)1種類型語句信息和6種類型語句信息查詢精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比結(jié)果如下所示。

2.3.1? 1種類型語句信息

1種類型語句信息是對(duì)某一類圖書信息進(jìn)行查詢，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)與基于二維碼系統(tǒng)對(duì)智能圖書信息查詢精準(zhǔn)度都相對(duì)較高，具體對(duì)比情況如圖8所示。

由圖8可知：當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為5次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為77%，與基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度一致;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為15次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為81%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為87%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為25次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為80%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為98%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為35次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為75%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為89%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為45次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為73%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為85%。由此可知，采用兩種系統(tǒng)對(duì)1種類型語句信息進(jìn)行查詢，精準(zhǔn)度都相對(duì)較高。

2.3.2? 6種類型語句信息

6種類型語句信息是對(duì)某6類圖書信息進(jìn)行查詢，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)與基于二維碼系統(tǒng)對(duì)智能圖書信息查詢精準(zhǔn)度具有較大差別，具體對(duì)比情況如圖9所示。

由圖9可知：兩種系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢對(duì)比結(jié)果相差較大，當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為5次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為35%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為75%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為15次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為32%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為75%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為25次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為31%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為85%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為35次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為28%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為80%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)為45次時(shí)，采用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為20%，基于二維碼系統(tǒng)對(duì)圖書信息查詢精準(zhǔn)度為75%。由此可知，采用兩種系統(tǒng)對(duì)6種類型語句信息進(jìn)行查詢，基于二維碼系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度較高。

2.4? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

將基于二維碼系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度與傳統(tǒng)系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比分析，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論如表4所示。

由表4可知：在1種類型語句信息下，基于二維碼系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度與傳統(tǒng)系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度相差不大;而在6種類型語句信息下，基于二維碼系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度比傳統(tǒng)系統(tǒng)查詢精準(zhǔn)度要高。

3? 結(jié)? 語

智能圖書館信息快速查詢系統(tǒng)的建立是一個(gè)較新的課題，隨著計(jì)算機(jī)的普及，網(wǎng)絡(luò)化圖書館將進(jìn)一步加深，圖書館快速查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案也日漸成熟。通過二維碼技術(shù)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無證件快速查詢管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)訪客信息的管理。

采用二維碼技術(shù)設(shè)計(jì)的快速查詢系統(tǒng)能夠全面改善傳統(tǒng)系統(tǒng)存在的弊端，采用二維碼技術(shù)進(jìn)行編碼，能夠克服傳統(tǒng)系統(tǒng)信息量小的缺點(diǎn)，彌補(bǔ)用戶無權(quán)限進(jìn)入查詢系統(tǒng)的缺陷，進(jìn)而有效提高了管理的工作效率。

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