本发明属于书柜，特别是一种电子书柜的取书和还书方法。
背景技术：
书柜可以安放在家庭书房、图书馆、小区、公共区域等地，用来存放书籍、报刊、杂志等书物。书柜种类繁多，如常规的单柱型、复柱型、滑动式密集型等。随着电子技术的发展，在这些传统类型的书柜基础上根据用户的不同需求设计出新类型的书柜，尤其是各种电子类书柜，如可远程管制借还书册的电子书柜装置(cn200920273503.0)、智能多功能组合书柜(cn201220711308.3)、自助图书馆、自助图书借阅系统和自助图书借还方法(cn201310329178.6)、自助图书馆柜机(cn201420430590.7)、自动借还书柜(cn201511028217.4)、识别书名的书柜(cn201410034106.3、cn201520362873.7)、一种面向云存储的智能藏书系统及其使用方法(cn201510685205.2)、图书查找方法与识别书名的书柜(cn201611249066.x)等智能化书柜。
在可远程管制借还书册的电子书柜装置中，其包含有至少一书柜及一远程管理主机，其中各书册柜是于各书架处设有一rfid读取器，而设置于书架中的书册分别设有一储存独立的识别码的rfid卡；至于管理主机则与至少一书册柜分离设置，并其rfid读取器电连接,其储存有所有书册的识别码，并设有另一rfid读取器用以读取近接于管理主机书册rfid卡的识别码，以准确管制借还书的书册。
所述自动借还书柜包括柜体、输入输出组件、控制器、通讯组件和存储器，所述柜体包括若干具有开口的柜格，每个柜格的开口均对应设有透明门，所述透明门由所述控制器控制上锁和/或解锁，所述控制器通过所述通讯组件与远程服务器通信，所述控制器用以响应所述输入输出组件的输入，确认操作者的身份权限，进而进一步响应所述输入输出组件的操作输入，依据所确认的身份权限，比照所述存储器存储的和/或通过所述通讯组件自所述远程服务器反馈而来的内容，控制其中相应的透明门的上锁和/或解锁。
在自助图书馆、自助图书借阅系统以及自助图书借还方法中，该自助图书馆包括若干个独立的柜格，每个柜格内设置有电子锁，该电子锁与控制装置内的控制器连接，控制器鉴权通过后，可根据人机交互单元输入的借书信息控制对应柜格内的电子锁打开，借阅者即可取走图书。而且每个柜格内设有第二信息读取单元，柜格内所存图书都设置有与该第二信息读取单元配对的信息标签，该第二信息读取单元可读取信息标签上携带的信息，并将该信息发送至控制器与应还图书信息相比对，从而可判断该柜格内存放的书是否为应存图书，尤其是在还书的时候，可辨别出所还图书是否为柜格原本应存图书。
所述自助图书馆柜机包括若干个独立的柜格，每个柜格有柜格门、第二信息读取单元和电子锁，所述第二信息读取单元和电子锁分别与所述控制装置电连接。该申请匹配并运行操作软件后，应用于自助借还书领域中，可根据人机交互单元输入的借书信息控制对应柜格内的电子锁打开，借阅者即可取走图书。由于每个柜格内设有第二信息读取单元，可读取图书的信息标签上携带的信息，可用于判断该柜格内存放的书是否为应存图书，尤其是在还书的时候，可用于辨别出所还图书是否为柜格原本应存图书。
但是，上述书柜无法识别出所借还书的书名，从而无法判断出所还书是否为当初借取的书，而且书柜结构复杂。为了配合自助借还，需要在图书上添加信息标签，不仅成本增加，而且如果信息标签脱落或损坏，无法获取该图书的信息，有可能无法完成图书的借还。最后，上述书柜尽管采用了独立的柜格，配置了柜格门、读取单元和电子锁等设施，但是无法防止书籍不经过借取流程而丢失，无法保证其图书的安全性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种电子书柜的取书和还书方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种电子书柜的取书和还书方法，操作者通过移动通信装置登录、由移动app系统或微信号扫码柜格门上的二维码登录或者在书柜输入显示装置上登录，主控计算机接收登录消息确认身份，如果不是合法用户提示不能取书或还书，将在显示装置或移动通信装置上提示用户注册获得合法用户资格；如果是合法用户打开该柜格对应的智能锁；操作者取书或还书后关闭柜门，操作者取走借阅的书籍或者将要还的书放进柜格内，关上柜格门，触发书柜上设置的摄像机自动拍照图书取走或归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别后在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息或者确认归还成功，如果识别不出来，将会报警。
本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)读者可以根据自身需要随时借还书，操作流程简单，使读者能够方便、快捷借阅，实现图书的分享。(2)电子书柜满足不同书籍的取放，而且具有安全措施，防止书柜被破坏和书籍遗失，方便借阅和还书。(3)在借还书时自动识别书名，实现自动化借还书。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明识别书名的书柜的柜格结构示意图。
图2是本发明识别书名的书柜的总体结构示意图。
图3是本发明识别书名的书柜的柜格分布示意图。
图4是本发明识别书名的书柜的处理模块构造示意图。
图5是本发明识别书名的书柜的取书流程图。
图6是本发明识别书名的书柜的还书的流程图。
图7是本发明识别书名的书柜中对书名进行识别的流程图。
图8是本发明识别书名的书柜放入共享书的流程图。
图9是本发明操作者微信号扫描书格云端控制开锁实现借还书示意图。
图10是本发明通过地图查找共享书柜的位置示意图。
图11是本发明查找书柜中书籍信息示意图。
图12是本发明通过移动app系统或微信号扫描开锁示意图。
图13是本发明开锁完成操作者取书关闭柜门示意图。
图14是本发明通过移动app系统或微信号借书信息示意图。
具体实施方式
结合图1和图2，本发明电子书柜的取书和还书方法是通过识别书名的书柜(又叫电子书柜)实现的，识别书名的书柜包括柜体1(柜体左、右及后面均封闭)，所述柜体1包括一层以上的书架，各层书架由多个独立的柜格2组成，每个柜格有唯一的编号；所述每个柜格正面由透明的并带有锁21的柜门封闭；在柜格门上设置能够拍摄到柜格中图书信息的柜格摄像机3(个数与柜格数1、2、…、n对应)；在柜格门内设置能够照明到柜格中图书信息的照明光源25；在书柜中设置计算机系统，所述计算机系统包括输入显示装置、主控计算机和存储器，输入显示装置和存储器分别与主控计算机连接，存储器里有存储柜格中所有书籍信息的数据库，如图4所示。所有摄像机的数据线线束设置在线束区域24，均与主控计算机相连。能够实现控制、信息采集处理、识别、比对以及开锁等功能的主控计算机是一个常规技术，在很多领域已有应用，在主控计算机中可以安装安卓版的app系统，用于书柜中图书查询、开锁、身份认证等的交互。
本发明可以将上述两个以上识别书名的书柜通过有线或无线连接构成书柜网络系统，该书柜网络系统中的各识别书名的书柜可以设置在本地或异地，其中设置在本地的各识别书名的书柜可以集中设置，也可以分布设置，所述各识别书名的书柜的主控计算机均与书柜网络系统的计算机系统总服务器(或者云端系统)远程通信，通过书柜网络系统的图书总数据库实现集中处理和分享。
本发明的摄像机可以有多个安装位置，如在各柜格上设置能够摄像所在柜格内部图书书脊的摄像机3和能够照明图书书脊的照明光源25，该摄像机和照明光源25安装在每个柜格柜门内壁，在与该摄像机对应位置的柜门外壁贴有二维码23和遮挡照明光源25以及摄像机线束的不透明装饰22，该二维码23正好遮挡住摄像机3。还可以在柜体1上设置一个以上的摄像机，该摄像机能够照射全部柜格内部的图书书脊、封面或封底图书信息。还可以在柜体1的左上方和右上方安装两个网络摄像机，监控书柜周围环境。
本发明的输入显示装置由显示器和输入装置组成，或者是一个具有输入和显示功能的触摸屏4，下面的内容以触摸屏为例进行说明。
本发明书柜中设置的柜格个数根据实际摆放的空间确定，由m*n表示柜格的位置和编号，其中m为列数，m≤26，列数由字母a到z表述；n为行数，与书柜层数相同，用阿拉伯数字表示，n≤9；该柜格的编号设置在柜格上或者不透明装饰上；所述的各柜格之间设置通孔。如图3所示，可以设计99个，比如a1-a6,b1-b6,…,h1-h6,i1,j1,k1,l1-l6，…,s1-s6。
本发明柜格的柜门可以设置密码、电子或电控的智能锁等，该智能锁由二维码扫码认证开启或者由主控计算机控制在触摸屏上认证开启。
本发明的柜格可以设计为矩形，柜格高度根据图书大小来确定，柜格宽度为能够放置5-10本书，如果只放置一本书时该书在柜格中不倒。
如图2所示，为了消灭停留在图书或书柜上的病原体，切断传播途径，阻止和控制传染的发生，可以设置多个除菌装置，如紫外线杀菌装置、空气净化器等。如可以在一层以上的书架顶部安装紫外除菌装置5，该除菌装置的电线与主控计算机连接，自动定时除菌。
如图2所示，本发明可以在触摸屏4下方的控制区域设置除湿装置8，该除湿装置的通风口与书柜中的柜格连通。也可以在书柜底部设置干燥装置7。除湿装置、干燥装置都用通用的设备，它们的电线均与主控计算机连接，自动定时除湿和干燥。也可以在书柜中设置与主控计算机连接的湿度传感器，如果达到一定湿度传感器将信号传递给主控计算机，该主控计算机将自动启动除湿装置、干燥装置。也可以在书柜左上部6设置logo。
本发明的主控计算机可以连接一个摄像机，该摄像机位于控制区域，当有人愿意将其自有的图书用来分享使用，可以通过该摄像机拍照采集封面、封底、版权页等，将采集的图书信息通过主控计算机输入到数据库中。也可以采用移动通信装置(如手机、ipad可以通过移动app或微信号来操作)拍照采集封面、封底、版权页等，将采集的图书信息通过移动通信装置输入到数据库中。
本发明的各摄像机通过线束连接到切换电路，切换电路与主控计算机连接，该主控计算机分别对每路摄像机采集书籍信息进行识别、比对。当摄像机是网络相机时，切换电路可以是网络路由器或hub。当摄像机为模拟视频相机时，该切换电路为高频信号的多路切换器。当摄像机为数字视频相机时，该切换电路为fpga构成的多路选择器。
各识别书名的书柜均设置报警装置，如果计算机经过比对、识别发现借还书信息不对，将由计算机触发报警装置。上述书柜的计算机系统、除菌装置、通风装置、干燥装置以及摄像机等都连接电源，可以是外接电源，也可以是太阳能电池。
本发明电子书柜的取书和还书方法通过上述识别书名的书柜来实现的，操作者通过移动通信装置登录、由移动app系统或微信号扫码柜格门上的二维码登录或者在书柜输入显示装置上登录，书柜的主控计算机接收登录消息确认身份，如果不是合法用户提示不能取书或还书，将在显示装置或移动通信装置上提示用户注册获得合法用户资格；如果是合法用户主控计算机、云端系统或扫码打开该柜格对应的智能锁；操作者取书或还书后关闭柜门，操作者取走借阅的书籍或者将要还的书放进柜格内，关上柜格门，触发书柜上设置的摄像机自动拍照图书取走或归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别后在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息或者确认归还成功，如果识别不出来，将会报警。
下面根据不同的场景分别说明本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统进行取书或借书方法的实现过程。
本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统第一种借书方法的过程为：首先是操作者(操作者可以是用户、借阅者、还书者或工作人员等现场处理的人员)发现书柜中有感兴趣并准备借阅的图书，在显示装置(触摸屏4)或移动通信装置上登录，经书柜的主控计算机验证合格后，输入该书所在的柜格编号，由主控计算机控制该柜格柜门打开，操作者取走该书，关上柜格门，书柜上设置的摄像机拍照图书取走前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别，在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息，如果识别不出来，将会报警。
本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统的第二种借书方法过程为：操作者首先通过屏幕(包括触摸屏4或其他移动通信装置屏幕)查询书名确定书柜中是否有欲借阅的图书，如果有要借阅的图书，在屏幕上显示，然后操作者在显示装置或移动通信装置上登录并经书柜的主控计算机验证合格后，点击该书的信息或该书所在柜格编号，由主控计算机控制该柜格柜门打开，操作者取走该书，关上柜格门，书柜上设置的摄像机拍照图书取走前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别，在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息，如果识别不出来，将会报警。
如图5所示，本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统的第三种借/取书方法过程为：操作者发现书柜中有感兴趣并准备借阅的书，通过移动通信装置扫描柜格的二维码进行身份确认，如果不是合法用户，将在显示装置(触摸屏4)或移动通信装置上提示用户注册获得合法用户资格；如果是合法用户，由书柜的主控计算机控制该柜格柜门打开，操作者取走借阅的书籍，关上柜格门，书柜上设置的摄像机拍照图书取走前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别，在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息。
本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统进行还书，其中第一种还书方法的过程为：操作者通过移动通信装置或书柜的显示装置登录书柜的主控计算机，主控计算机辨识、确认操作者的身份，并在显示装置(包括触摸屏4或通信终端屏幕)上显示该操作者借阅图书的列表，操作者选中准备还书的书名，主控计算机根据书名，自动识别图书的大小，控制打开适合存放该书的柜格，操作者将该书放进柜格，关上柜格门，经书柜上设置的摄像机拍照确认图书归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，该主控计算机进行比对、识别，在显示屏上提示还书书名及还书成功信息，由主控计算机在显示装置或通信装置上确认归还成功；如果发现不是所借的图书，系统报警，显示装置和操作者通信装置收到报警信息，提示不是从书柜借的书。
本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统的第二种还书方法过程为：操作者自己确定还书柜格，通过通信装置在显示装置上扫描或手输入打开其确定的柜格门，书柜的主控计算机验证合法有效后，柜格门打开，操作者将书放进，关上柜格门，经书柜上设置的摄像机拍照确认图书归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，该主控计算机进行比对、识别，在显示装置上提示还书书名及还书成功信息，由主控计算机在显示装置或通信装置上确认归还成功；如果发现不是所借的图书，系统报警，显示装置和操作者通信装置收到报警信息，提示不是从书柜借的书。
如图6所示，本发明利用前述识别书名的书柜或书柜网络系统的第三种还书方法过程为：操作者打开移动app系统或微信号，扫码柜格门上的二维码进行还书，书柜的主控计算机确认操作者的身份后控制柜格门打开，操作者将书放进柜格内，关上柜格门，经书柜上设置的摄像机拍照确认图书归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，该主控计算机进行比对、识别，在显示装置上提示还书书名及还书成功信息，由主控计算机在显示装置或通信装置上确认归还成功；如果发现不是所借的图书，系统报警，显示装置和操作者通信装置收到报警信息，提示不是从书柜借的书。
上述通过书柜网络系统借还书一旦成功，各识别书名的书柜的主控计算机均将该信息传送到书柜网络系统的计算机系统总服务器(或者云端系统)的共享图书总数据库存储。
如图7所示，本发明识别书名的书柜或书柜网络系统中的借还书和新书入库中都要涉及书籍的识别，由主控计算机来进行识别各书籍的封面、封底、版权页或书脊中有关书名、作者、出版社等信息，与书柜数据库中信息进行比对，具体方法为：首先是在借还书时，操作者开启和关闭柜格柜门时，摄像机自动拍照，将开启和关闭柜门前后柜格中书籍变化的照片传送到主控计算机，也即主控计算机轮巡切换各个摄像机，进行分时识别。照片自动上传主控计算机或云端系统，并对该照片进行矫正、切割，通过主控计算机中的图像识别，将识别结果与数据库中的信息进行对比，如果没有相符合的信息则报警或者识别不正确主控计算机重新识别；如果相符合，提示借书或还书的信息正确，将借书或还书的信息反馈给操作者。
如图8所示，本发明利用前述识别书名的书柜的共享书方法，操作者将书籍存放到识别书名的书柜中进行共享，即操作者通过移动通信装置或触摸屏进行身份验证，如果不是用户需先注册成为用户；操作者通过移动通信装置扫描或拍照书籍的isbn号、版权页、封面或者封底，提取书籍名称、作者、出版信息，将这些信息输入主控计算机中的共享图书数据库；操作者通过移动通信装置扫描识别书名的书柜柜格上的二维码，打开柜格门，放入需共享的书籍，关上柜格柜门，摄像机拍照书籍存入前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，该主控计算机进行比对、识别，在屏幕上提示共享书籍信息及共享书成功信息。
本发明也可以利用书柜网络系统进行共享书籍，操作者将书籍存放到识别书名的书柜中进行共享，即操作者通过移动通信装置或触摸屏进行身份验证，如果不是用户需先注册成为用户；操作者通过移动通信装置扫描或拍照书籍的isbn号、版权页、封面或者封底，提取书籍名称、作者、出版信息，将这些信息输入主控计算机中的共享图书数据库；操作者通过移动通信装置扫描识别书名的书柜柜格上的二维码，打开柜格门，放入需共享的书籍，关上柜格柜门，摄像机拍照书籍存入前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，该主控计算机进行比对、识别，在屏幕上提示共享书籍信息及共享书成功信息；所述的主控计算机将该共享书籍信息传送到书柜网络系统的计算机系统总服务器(或者云端系统)中的共享图书总数据库。
本发明利用共享书柜系统的异地还书方法，操作者在a地识别书名的书柜中借阅书籍，操作者离开a地到达b地，需要还书时，操作者通过移动通信装置app系统查找具有自动借还书的识别书名的书柜所在位置，移动通信装置app系统显示b地的识别书名的书柜地址及前往路线；a、b可以是同城也可以不在同城。
操作者找到b地的识别书名的书柜时，打开移动通信装置app系统或微信号，扫码柜格门上的二维码进行还书，主控计算机控制柜格门打开，操作者将书放进柜格内，关上柜格门，经摄像机拍照确认图书归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，该主控计算机进行比对、识别，并在书柜网络系统的计算机系统总服务器(或者云端系统)的共享图书总数据库中搜索、比对，在该b地的识别书名的书柜的屏幕上提示还书书名及还书成功信息，由主控计算机在触摸屏或通信装置上确认归还成功；如果发现不是所借书，系统报警，触摸屏和操作者通讯装置收到报警信息，提示不是从共享书柜系统借的书。
在还书时，当系统提示的操作者归还到柜格中的书与操作者所取过的书不符时，如用户意外地将未借的书还到了柜格中，或者从家中拿错了书，由该书柜的主控计算机经过比对、识别后触发报警装置。系统自动记录存书前和存书后的图像，用作该项处理的证据。对此，还会发信息到用户移动通信装置，告知此书为非借图书，又不是要共享的图书，请用户取回。借书如果错取或故意不经借书程序取走的书，也会发生报警。
如图9所示，上述电子书柜的取书和还书方法，可以通过云端系统来实现，即操作者通过移动通信装置登录、由移动app系统或微信号扫码柜格门上的二维码登录或者在书柜输入显示装置上登录，云端系统接收登录消息确认身份，如果不是合法用户提示不能取书或还书，将在显示装置或移动通信装置上提示用户注册获得合法用户资格；如果是合法用户打开该柜格对应的智能锁；操作者取书或还书后关闭柜门，操作者取走借阅的书籍或者将要还的书放进柜格内，关上柜格门，触发书柜上设置的摄像机自动拍照图书取走或归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给书柜的主控计算机，主控计算机进行比对、识别后传送到云端系统，并在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息或者确认归还成功，如果识别不出来，将会报警；云端系统根据当前柜格中的书名，计算操作者借书或还书情况以及计算借书费用，发送消息给操作者还书信息和扣款信息。云端系统是一个成熟技术，主要是在物联网节点的管理上，就使用了云计算技术，可以选择了微软的azureiot平台。
下面以一个示例来说明本发明电子书柜借书的方法，通过手机上的app或微信号搜寻电子书柜所在地，找到某处电子书柜，如图10所示，通过点击显示装置查看书柜内有哪些图书，如图11所示。通过手机上的app或微信号扫描准备借阅或还图书所在柜格上的二维码，扫码解锁情况如图12所示，1号柜格打开，提示请尽快操作，完成后要关闭柜门，如图13所示。取走准备借阅的图书，关上柜格门，触发书柜上设置的摄像机自动拍照图书取走前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别后在显示装置或移动通信装置上提示借书书名及借书成功信息，如图14所示。如果还书，将归还的图书放到打开的柜格中，关上柜格门，触发书柜上设置的摄像机自动拍照图书归还前后情景及书名变化情况，发送对照变化信息给主控计算机，主控计算机进行比对、识别后在显示装置或移动通信装置上提示还书书名及归还成功信息，并计算操作者还书情况以及计算借书费用，发送消息给操作者还书信息和扣款信息，如图14所示。