一种图书借阅系统的制作方法

本发明涉及图书管理领域，尤其涉及一种图书借阅系统。

背景技术：

智能借阅书柜或小型的自助图书馆已经越来越多的开始使用，现场书柜与远程服务器通信，可以通过调用服务器的数据库信息，进行图书状态管理以及对用户的认证授权或积分信用管理等。

例如公开号为cn101286257a的中国专利文献，公开了一种用于图书馆借还书服务的自助式服务终端、自助服务系统及方法。自助式借书系统及方法是通过图书馆自动化系统与读者自助式借书终端之间系统数据链路，由读者自行借阅馆内资料。服务终端包括外壳、plc控制模器、触摸屏、计算机(含借还书程序、控制程序)、打印机、影像拍摄装置、充磁/消磁仪、光电传感装置、磁条检测装置、借书卡读写器、图书条形码扫描平台、还书柜等。由这种自助终端组成的自助服务系统能为读者提供自助借书(资料)、自助还书(资料)、自助查询借阅信息等服务。

例如公开号为cn206162704u的中国专利文献，公开了开放式的智能书柜，在rfid等技术手段的辅助下，通过书柜门闭合的事件驱动，提供了开放式的图书自动化借阅设备的模式，将传统图书集中管理借阅的模式进行分散化，在读者身边建立起微型图书馆，便于读者的借阅和归还。

例如公开号为cn201420008074.5的中国专利文献，公开了一种自助借阅装置，包括主控计算机和设置在书架上的若干铁质书盒，书架上设置有丝杠传动系统，主控计算机与门禁系统连接，同时控制丝杠传动系统旋转打开相应的铁质书盒，丝杠传动系统包括丝杠，丝杠上设置有螺母，螺母上有磁铁，螺母连接电机由其控制在丝杠上前后移动和转动，电机与主控计算机连接。

现有技术中图书的借、还一般是通过图书扫描设备对图书上的电子标签、二维码、条形码、磁条等进行扫描识别，但这些标识与图书自身的物理特性并没有必然联系，因此当标识破损或被更换时，往往系统难以识别，继而影响正常的借、还流程。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用图书自身厚度辅助识别的图书借阅系统，可以灵活的布置在小区、学校或其他公共场合；进一步的还考虑了图书共享的需求，设置了单独的存放空间。

本发明公开了一种图书借阅系统，包括位于网络侧的服务器，以及布置在现场的书柜，所述书柜包括相配合的柜体和柜门，在柜体内设有盛放图书的托架以及驱动所述柜门的控制单元，在柜体上还安装有图书扫描设备，所述控制单元还与所述图书扫描设备以及服务器通信连接，所述柜体内还设有：

沿托架上图书排布方向布置的丝杆；

螺纹配合在所述丝杆上以夹持或释放托架上图书的压板；

受控于所述控制单元并驱动所述丝杆转动的第一电机；

所述控制单元依据第一电机轴转动角度换算为压板位置，并根据每次取放图书前后的压板位置变化获取图书厚度，以作为图书的辅助识别信息。

本发明通过获取图书厚度来进行图书的辅助识别，作为优选，所述控制单元获取图书厚度的方式为：

驱动压板朝图书放置区一侧移动，直至达到压紧力阈值，当前的压板位置记为第一位置；

驱动压板朝非图书放置区一侧移动，直至达到距离阈值，；

向图书放置区放入图书；

驱动压板朝图书放置区一侧移动，直至达到所述压紧力阈值，当前的压板位置记为第二位置；

根据压板在第一位置与第二位置时第一电机轴转动的角度差换算为第一位置与第二位置之间的距离，即为所述图书的厚度。

作为优选，所述第一电机为可自锁的伺服第一电机，所述压紧力阈值与第一电机的相应状态的电流相对应。

压板压紧图书后，若继续施力，由于阻力增加，因此第一电机的工作电流会加大，当压紧力达到阈值时，即对应相应的电流值，此时第一电机关闭并自锁在该位置上以保持压紧力。

作为优选，用户借书时，所述控制单元通过图书扫描设备获取用户所取出图书的基本识别信息，还通过取出图书前后的压板位置变化获取图书厚度，以作为所取出图书的辅助识别信息；

验证基本识别信息与辅助识别信息的一致性，验证通过时视为借书成功，否则视为借书异常。

用户还书时，所述控制单元通过图书扫描设备获取用户所放入图书的基本识别信息，还通过放入图书前后的压板位置变化获取图书厚度，以作为所取出图书的辅助识别信息；

验证基本识别信息与辅助识别信息的相关性，验证通过时视为还书成功，否则视为还书异常。

在用户借书或还书的时候，一方面主要通过扫描图书上的标识来获取初步信息，另外还依据图书的厚度进行二次验证。借书时，图书厚度已经预先存储在控制单元或上传至服务器，用户取书后，压板再次压紧，通过取出图书前后的压板位置变化获取图书厚度，与预存的厚度值相比，若与扫码结果相符则取书成功，否则进行提示或报警等后续操作。

还书时同理，但图书阅读后厚度可能发生变化，所以在还书时，获取的厚度值与预存的厚度值允许有一定的合理误差，所以并没有强调一致性，而是要求有相关性。

另外如果在取放过程中图书位置或姿态被改变甚至比较凌乱也会影响辅助识别，此时提示或报警也可以让用户将图书加以整理，起到了监督的作用。

为了便于操作，作为优选，还设有与所述控制单元和服务器通信连接的移动终端。

移动终端上安装有应用软件可以与服务器交互查询图书位置以及管理个人信息、借书状态、管理余额、信用度等。

移动终端可以通过服务器与现场书柜的控制单元通信实现开启柜门等操作。

用户在现场也可直接操作，而不借助移动终端。作为优选，柜体上还安装有与所述控制单元相连的输入、输出设备，用户通过该输入、输出设备完成借书、还书。

作为优选，所述书柜为依次排布的多个，各书柜之间共用一个控制单元。

书柜可以进一步扩展，并排或上下叠置，通过串口或其他类型数据接口接入同一控制单元，减少硬件成本。

为了提高安全性，作为优选，在柜门部位设有感应光幕，所述控制单元还用于根据感应光幕的被遮挡状态保持柜门的开放。

每次开启柜门均触发计时，在一定延时后关闭柜门，但若用户仍在操作，会遮挡光幕，此时优先保持柜门的开放，防止夹手避免安全隐患。

作为进一步优选，所述感应光幕沿进出柜门方向布置两组，所述控制单元还用于根据两组感应光幕的被遮挡顺序控制压板夹持或释放图书。

两组感应光幕分别为位于柜门内和柜门外，例如柜门外感应光幕首先被阻挡，意味着图书或用户手臂正进入柜内，当柜门内感应光幕再被阻挡，意味着图书或用户手臂已经进入柜内，此时可以释放压板。反之，柜门内感应光幕先复位，则意味着图书或用户手臂正离开柜内，当柜门外的感应光幕复位，则意味着图书或用户手臂已经离开柜内，此时可以复位压板。设置两组感应光幕一方面可以提高安全性，另外还可以避免误识别。

所述柜体内还设有共享图书放置区并单独配置审核员柜门，该审核员柜门设有狭长的共享图书投入口，在共享图书放置区内设有检测共享图书投入与否的传感器。

所述审核员柜门上设有机械锁或受控于所述控制单元的电子锁，所述共享图书投入口设有受控于所述控制单元的阻挡翻板；

共享图书应有所述图书扫描设备获取基本识别信息后，所述阻挡翻板开启。

当用户分享图书时，由于该图书需要进行审核，然后才可以上架，因此用户可以通过图书扫描设备，或输入、输出设备先录入个人信息以及相应的图书基本信息，而后将图书放置在共享图书放置区，等待审核。

上架后，后续其他用户借阅该共享图书时，根据需要向提供该共享图书的用户支付对价。

作为优选，托架上方被所述压板分为图书放置区和非图书放置区；所述柜体内还设有所述压板联动的以遮挡非图书放置区的阻挡机构。

借阅柜中的图书通过托架承托，并通过压板完成夹持，当压板受第一丝杆的驱动压紧图书时，图书不能轻易的从柜体中取出，从而实现整理、防污损以及防盗的问题。当用户需要取书时，控制单元能够通过控制第一电机驱动第一丝杆从而带动压板完成释放，书本能够自由的从柜体中取出，方便快捷。更重要的是，通过阻挡机构能够引导用户将书籍放置在正确的区域内，降低了人工操作的频次，大大提高了设备的自助性能。

作为优选，所述阻挡机构包括长度可变的阻挡件，该阻挡件位于非图书放置区靠近柜门区域的部分为工作段，该工作段一端与所述柜体连接，另一端与所述压板靠近柜门的侧边配合。

通过长度可变的阻挡件，能够在压板运动的过程中始终保持对非图书放置区的遮挡，且不会出现松弛从而影响柜体的工作。

作为优选，所述阻挡件为阻挡索，该阻挡索位于非图书放置区的部分靠近柜门区域形成工作段；位于图书放置区的部分远离柜门区域形成非工作段，所述阻挡索穿引所述压板以切换工作段和非工作段相对长度。

阻挡索通过穿引所述压板上实现跟随压板的运动来切换工作段和非工作段相对长度，该设计的好处在于阻挡索的总长不会发生变化，因此不会出现随着使用时间的增加而阻挡件失效的情况。通过切换工作段和非工作段相对长度能够提高压板对阻挡件的联动效果，降低装配要求。

作为优选，所述压板上设有导向轮，导向轮设有至少两个，其中至少一个位于压板靠近柜门方向的侧边，至少另一个位于压板靠近柜门方向的侧边，所述阻挡索依次穿引过各导向轮上。

导向轮能够大大减小压板和阻挡带之间的阻力，提高设备的运转效果。而导向轮分别设置在压板靠近或远离柜门的两侧，能够通过压板的移动，自动调节阻挡件的位置，优化设备运行效率。

作为优选，所述柜体上设有第一滑轨，所述压板的顶部滑动安装在所述第一滑轨内。

压板的第一滑轨的好处在于能够降低压板活动的自由度，提高压板夹持的效果。

作为优选，所述柜体上设有沿托架上图书排布方向布置第二滑轨和第二丝杆，所述柜门与第二滑轨之间滑动配合，所述柜体内还设有驱动柜门沿第二滑轨运动的第二电机，每根第二丝杆均设有独立的第二电机，且每个第二电机均受控于所述控制单元；

其中所述第二丝杆的一端通过万向传动轴与第二电机连接，另一端通过关节轴承与柜体连接，所述第一丝杆的一端通过万向传动轴与第一电机连接，另一端通过关节轴承与柜体连接。

通过第二滑轨和第二丝杆能够精细的控制柜门的移动，并且在第二电机停转的情况下实现柜门的自锁，从而保证了柜体内书籍的安全存放，第一丝杆和第二丝杆的两端均通过可以调节的机构固定，能够允许第一丝杆和第二丝杆的一定的装配误差，降低了生产精度的要求，从而降低生产成本。

作为优选，所述柜门至少包括两个且错位设置，所述第二滑轨与所述柜门数量对应且各第二滑轨并排设置，所述第二丝杆与所述柜门数量对应且各第二丝杆并排设置。

通过错位设置的柜门可以实现柜门的单独开启，并排设置能够减少柜门之间的间隙，从而提高柜体的安全性。

另外，也可以采用其它传动方式控制柜门的开启和关闭，例如传动带。气缸等。

作为进一步的优选，所述柜门开启时仅开放图书放置区，且开启幅度与压板位置相应。

即通过柜门的开启程度一方面可遮挡非放图书放置区，另外还可以开放图书放置区，通过检测压板的位置信号，可以获得柜门的开启行程即极限位置。

作为优选，所述柜体内设有湿度传感器、烘干设备以及消毒设备，所述烘干设备受控于湿度传感器。书籍作为对温湿敏感而且易被微生物污损的产品，烘干设备和消毒设备能够有效提高书籍寿命，并减少以借阅书籍为载体的微生物交叉感染，提升安全性能。

本发明利用图书自身厚度辅助识别的图书借阅系统，可以灵活的布置在小区、学校或其他公共场合；进一步的还考虑了图书共享的需求，设置了单独的存放空间。

附图说明

图1为本发明书柜结构示意图；

图2为本发明书柜的内部结构示意图；

图3为本发明书柜的压板运动示意图；

图4为本发明书柜的柜门运动示意图；

图5为本发明书柜的组合示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做详细描述。

如图1～5所示，本发明图书借阅系统，包括位于网络侧的服务器，以及布置在现场的书柜，书柜包括相配合的柜体11和柜门12，在本实施例中，柜门12设12包括两块错位设置第一门体121和第二门体122，柜门12通过第二滑轨15与柜体11安装，第二滑轨15并排设置有两根且为第一吊轨151和第二吊轨152，第一门体121和第二门体122的上部分别安装在第一吊轨151和第二吊轨152内。

同时，柜体11内还设有驱动柜门12沿第二滑轨15运动的第二电机17和第二丝杆16，第二丝杆16设有两根，分别为丝杆161和丝杆162，分别联动第一门体121和第二门体122每根第二丝杆16都有独立的第二电机17，其中丝杆161和丝杆162分别与电机171和电机172连接。其中丝杆161和丝杆162的固定方式相同，均为一端通过万向传动轴181与第二电机17连接，另一端通过关节轴承182与柜体11连接。

在一些实施例中，柜门12能单独开启，如图4之中，只开启第二门体122而不移动第一门体121。

柜门12内外侧分别设有感应光幕(图未示)。感应光幕包括分别设置在柜门12内外侧的两组，每组包括对象设置的两对。其中一对包括位于一侧的一个激光发射端以及另一端沿激光光线分布的四个激光接收端，因此在本实施例中，柜门12内外侧的两组共计4个激光发射端和16个激光接收端，该设计在提供多重保护的同时，读取进入柜体11内的物体的运动趋势。

其中，柜体11内设有盛放图书10的托架(图未示)以及驱动柜门12的控制单元(图未示)，柜体11内还设有：

沿托架上图书10排布方向(图2中的左右方向)布置的第一丝杆13；

螺纹配合在第一丝杆13上以夹持或释放托架上图书10的压板14，托架上方被该压板14分为图书放置区101和非图书放置区102；

受控于控制单元并驱动第一丝杆13转动的第一电机131；

与压板14联动的以遮挡非图书放置区102的阻挡机构19。

其中，第一丝杆13的固定方式和第二丝杆16相同，均为一端通过万向传动轴181与第一电机131连接，另一端通过关节轴承182与柜体11连接。

其中第一电机131以及第二电机17均受控于控制单元；控制单元控制驱动电机的具体技术细节在相关技术中已经公开，因此不再赘述。

关于阻挡件191，在不同的技术方案中可以采用不同的设计形式。例如在一些实施例中，阻挡机构19包括长度可变的阻挡件191，该阻挡件191位于非图书放置区102靠近柜门12区域的部分为工作段，该工作段一端与柜体11连接，另一端与压板14靠近柜门12的侧边配合。具体的设置为阻挡件191为自身可伸缩的挡板，且两端固定在柜体11和压板14侧边上。

在另外一些实施例中，如图2中，阻挡件191为阻挡索，该阻挡索位于非图书放置区102的部分靠近柜门12区域形成工作段；位于图书放置区101的部分远离柜门12区域形成非工作段，阻挡索穿引压板14以切换工作段和非工作段相对长度。压板14上设有导向轮192，导向轮192设有两个，其中一个位于压板14靠近柜门12方向的侧边，另一个位于压板14靠近柜门12方向的侧边，阻挡索依次穿引过各导向轮192上。阻挡索经过导向轮192的引导后，位于非图书放置区102的工作段位于靠近柜门12的一侧，位于图书放置区101的非工作段位于远离柜门12的一侧，并且能随着压板14的位置改变而切换工作段和非工作段的长度比例。

与第二滑轨15对应的，柜体11上设有第一滑轨(图未示)，压板14的顶部滑动安装在第一滑轨内。

柜体11内设有照明设备、湿度传感器、烘干设备以及消毒设备。

消毒设备可采用紫外灯，在柜门关闭后的一定时间内自动开启杀菌防霉，烘干设备受控于湿度传感器，当检测到湿度过大时可以自动开启，例如采用热风系统或在循环风路中加装干燥器。

当控制单元收到打开柜门12的指令后，驱动第二电机17旋转，驱动第二丝杠16旋转，由此带动柜门12开启。当用于需要存入或者取出图书10，用户的与图书10相接触身体部位会触发感应光幕，从而开启压板14(如图3)，用户就能从柜体11中取出需要的图书10同时阻挡索的工作长度会随着压板14向右运动而减小。

需要关闭柜门12并锁定图书的话反向操作即可。

柜体11内的一侧为控制区23，内置控制单元以及受控于该控制单元的相关电路元件，压板、柜门以及照明设备、湿度传感器、烘干设备、消毒设备图书扫描设备24等均接入并受控于该控制单元，控制单元还通过有线或无线的方式与服务器通信连接。

控制区23的面板上还安装有红外探头25，当感应到用户接近时，通过控制单元自动开始照明设备，并关闭消毒设备。还可以根据需要开启语音提示或问候。

控制区的面板上还安装有摄像头26，用以监控现场，便于追溯事件。

控制区的面板上还设有图书扫描设备24(扫码器)，用以识别图书，控制区的面板上还设有触摸屏27，用于现场输入输出信息，供用户操作。

其中在一些实施例中，如图5，柜体11能够按需进行串并联，形成一个能容纳更多藏书量整体柜，柜体11的组装方式能够堆叠平铺等各种方式实现。

每个书柜作为一个模块，多个模块可进行自由组合，就每个模块而言，可以支撑立置在地面，或悬吊的侧墙上。

多个组合时，带有控制区的书柜作为主柜，没有带控制区的书柜作为副柜，其中副柜的柜体11内还设有共享图书放置区101并单独配置审核员柜门21，该审核员柜门21设有狭长的共享图书投入口22，在共享图书放置区101内设有检测共享图书10投入与否的传感器；其中审核员柜门21上设有机械锁或受控于控制单元的电子锁，共享图书投入口22设有受控于控制单元的阻挡翻板。

本发明图书借阅系统使用前，用户通过现场或移动终端注册账号，该账号也可包括余额、信用度、借阅积分等个人信息，在主账户下可设置多个子账户，各子账户共用主账户的余额、信用度，但各子账户用户各自独立的借阅积分。

不同的书柜中，可能是免费借阅，也可能是有偿借阅，因此每个账户可根据阅读需要留存押金，以便在有偿借阅时使用，信用度可以降低有偿借阅时押金余额要求，甚至可以免押金。

服务器的数据库中存储了各书柜地理位置，存放图书的信息，所有用户信息，书柜上的一些电器既可以通过现场控制单元来直接控制，也可以通过服务器远程控制，这样更利于移动终端的使用。

用户采用移动终端时，服务器可将各书柜地址推送给用户，便于用户定位找寻书柜。

借书时，用户采用移动终端通过无线方式，与现场书柜的控制单元建立通信连接，书柜上设有识别码，用户采用移动终端扫描识别码后即可以与控制单元建立通信连接并进行身份认证，控制单元从服务器获取用户信息进行认证，或在服务器侧进行认证，而将认证结果返回给控制单元。

认证时也一并根据书柜有偿使用与否，对信用度、押金余额一并审核，认证通过后，因为现场有可能不止一个书柜，因此用户需要选取指定的书柜，选定后指定书柜的柜门开放，压板既可以一并释放也可以待柜门内的感应光幕受阻挡后释放，每次压板释放的行程是固定的，即释放压紧力后略后侧几厘米即可，否则图书有可能倾倒散乱。

用户在压板释放后可以根据需要取走要借阅的图书，每次开启柜门均触发计时，在一定延时后报警提示并关闭柜门，但若用户仍在操作，会遮挡光幕，此时优先保持柜门的开放，防止夹手。

用户取走要借阅的图书后，压板复位压紧，并且与上一次压紧保持同样的压力，这一点可以通过伺服第一电机的电流检测来判断。压板与上一次压紧时的位置差即为所取图书的厚度值。

用户取走要借阅的图书后，利用书柜的图书扫描设备获取图书的二维码等识别标签以获取基本识别信息，还通过取出图书前后的压板位置变化获取图书厚度，以作为所取出图书的辅助识别信息；当然图书可能是多本，那么按总厚度计算。

每本图书的厚度在最初放入书柜的时候就已经识别记录，具体方式为：

驱动压板朝图书放置区一侧移动，直至达到压紧力阈值，当前的压板位置记为第一位置；

驱动压板朝非图书放置区一侧移动，直至达到距离阈值，；

向图书放置区放入图书；

驱动压板朝图书放置区一侧移动，直至达到所述压紧力阈值，当前的压板位置记为第二位置；

根据压板在第一位置与第二位置时第一电机轴转动的角度差换算为第一位置与第二位置之间的距离，即为图书的厚度。

验证基本识别信息与辅助识别信息的一致性，即都指向同一本图书，验证通过时视为借书成功，否则视为借书异常，可以提示用户是否有遗漏扫码的情况，或书柜内图书由于凌乱导致厚度识别不准，监督用户予以纠正。

若用户经处理纠正后则验证通过，如果用户并没有处理，那么会记录该异常状态，提示用户到指定地点人工处理，或扣除相应的押金。

还书时，用户也是先进行身份认证，而后利用书柜的图书扫描设备获取图书的二维码等识别标签以获取基本识别信息，控制单元获取现场各书柜的压板位置，继而得到各书柜图书放置区的大小，优选图书放置区最大的书柜开始柜门以及释放压板。用户向图书放置区放入图书后，压板复位，并根据还书前后的压板位置变化获取图书厚度，以作为所还图书的辅助识别信息。

验证基本识别信息与辅助识别信息的相关性，误差在设定范围内则验证通过，还书成功，否则视为借书异常，可以提示用户是否有遗漏扫码的情况，或书柜内图书由于凌乱导致厚度识别不准，监督用户予以纠正。若用户经处理纠正后则验证通过，如果用户并没有处理，那么会记录该异常状态，提示用户到指定地点人工处理，或扣除相应的押金。

买书时，类似借书流程，也是先认证，再取书，取书成功后直接扣除相应的对价。在移动终端或柜体上的输入、输出设备(例如触摸屏)用户可以先选择借书、买书或还书，以启动对应的流程。买书时，还有一种情况就是该图书已经由自己借出，那么没有必要再进行还书，直接支付对价购买即可，服务器中也会记录以及更新该图书的状态。买书的前提是该图书允许出售，这一点在服务器的数据库中也会有相应的记录。

共享图书时，用户也是先进行身份认证，而后利用书柜的图书扫描设备获取图书的二维码等识别标签以获取基本识别信息，也可以通过柜体上的输入、输出设备手动输入基本识别信息，确定后共享图书投入口的阻挡翻板动作，即开启共享图书投入口。

图书投入共享图书投入口后进入共享图书放置区，传感器可以检测到共享图书投入与否，当共享图书放置区图书较多时，传感器会始终检测到信号，此时共享图书投入口的阻挡翻板不再开启，即不再接收共享图书，同时也会提醒审核员处理，审核员开启机械锁或利用权限经由控制单元开启电子锁，打开审核员柜门，审核图书，审核通过的可以上架。上架后，后续其他用户借阅该共享图书时，根据需要向提供该共享图书的用户支付对价。

当提供该共享图书的用户获得的对价达到一定数额时，可以不用再向其支付，即成为免费的共享图书，当然是否需要支付对价以及免费与否，可以根据图书种类以及系统设置而定，并非一成不变。

用户借阅图书后可获得阅读积分，另外通过撰写读后感或点评等形式可以获得额外的阅读积分，服务器会记录每个用户的阅读积分，该积分也可被其他设备调用进行查阅，用以进行评比以及数据分析等，也可以直接推送给用户以供参考。

数据分析时，例如分析不同书柜被借阅次数，按照行政区划分析某一区域用户的借阅次数，不同类图书的借阅次数等，按照需求或热点分布可以调整图书所在书柜或某类图书的购买、借阅对价等。

本发明还可以设置网络平台，以接入服务提供商，服务提供商在网络平台上发布有用户可通过阅读积分兑换的服务。例如购买商品、组织旅游、个人体验等诸多形式，以促进全民阅读。