图书馆安全辅助系统

文腾森

重庆工程学院

摘要：图书馆的日常管理中，安全检查会耗费不少时间，造成了人力资源的浪费，馆内的管理效率也难以提高，而且可能会因为漏检造成安全隐患，可能会出现安全事故，这不仅造成图书资源的损失，而且还可能对人体健康产生危害。因此，本课题设计了一款图书馆安全辅助系统，此系统实现了实时检测管内人数、监控馆内指定地点的温湿度、实时监测馆内吸烟或火情烟雾、检测馆内甲醛浓度的功能。该系统节约人力资源成本，提高了图书馆管理效率，增强了馆内的图书和人员安全。

关键词：安全隐患 数据采集 传感器 提高效率

现在的人们也越来越追求氛围感，所以读书环境也从家中书房、咖啡厅等环境，逐渐变为公共图书馆或者学校的图书馆。但是这样一来，就造成室内阅读人数的增多，人员一多，人员安全等不稳定因素就多了起来，而且也可能因为图书馆管理人员与进出图书馆的读者的比例不合理，就容易造成管理混乱等差错。在这样读书热潮的情况下，就需要一种较为全面性的，去辅助图书管理员管理图书馆环境安全的系统。

1.研究目的与意义

历史上有许多的综合图书馆都因为严重的火灾而导致了巨大的损失，比如埃及亚历山大图书馆在2004年发生了火灾，火灾造成了35人死亡，并且造成了图书馆中珍贵的藏书被烧毁。比如德国阿丽娅图书馆在2005年因为安防问题导致了重大损失。所以如何对于高校图书馆进行更加安全的管理，制定更加完善的措施，是高校自身和每一位师生都需要关注的课题。社会各界也在越来越关注高校图书馆的安全问题，国家教育部以及公安部针对相关的安全问题以及消防问题制定了制度以及法律，同时国内的新闻媒体也开始关注高校图书馆的各种消防问题。

此系统设计将会收集多方面的数据信息来自于环境进行监测，这些数据中使用了单片机来实现控制，首先会有多个传感器来收集环境中的各项信息，然后显示到屏幕上，同时还配备了步进电机，保证控制系统发出的指令可以得到有效执行。

2.具体功能

（1）实时采集数据与上传

正因如此，图书管理员才能直接在大厅或者前台中，看见屏幕上显示的图书馆内各个区域的一些所需测量的数据，读者也能观察到自己所处环境的安全与否。

（2）检测馆内人数

安全隐患的增加，原因还是因为人数的增多，此系统通过红外光电传感器，来实时监控馆内人数，来使得人员合理分配，这样也极大的减少了人力资源的浪费，减小了安全隐患的发生。

（3）温湿度检测功能

图书属于易燃物品，在夏季就很容易因为温度的升高，而引发火灾。在潮湿的季节，各种图书又因为自身本身不足以抗湿，就导致了图书的损坏，所以需要温湿度传感器模块，来时刻监控图书馆内各个区域的温湿度。

（4）烟雾检测功能

在图书馆内，温度检测器也不能检测到每一个角落的温度，当火灾快发生的时候，一般是先引发烟雾，从而被烟雾检测传感器检测到，使蜂鸣器发出警报，能及时的通知到管理人员来处理安全隐患，为馆内的人生安全提供更好的保障。

（5）甲醛检测的功能

甲醛是对人类健康的一大杀手，图书自身会产生甲醛，所以到了第二天就会产生大量的甲醛气体，会对馆内人员的身体健康产生危害，甲醛传感器通过检测馆内的甲醛浓度，若是达到了阈值，那么就通过步进电机来开窗，更新馆内空气。

2. 硬件部分

本设计采用的控制芯片为STM32F103C8T6，是基于CORTEX-M3内核的32位微型控制器。STM32F103C8T6同时满足高性能、低功耗、低成本的特点。此单片机的工作频率在72MHZ，带有512KB的闪存和64KB的静态随机存取存储器，可以稳定的运行整个系统；其中的FLASH程序存储器，可重复对内容进行读写，用来进行多次开发，符合本设计的特点，完全能够实现图书馆安全辅助系统的开发，还采用DHT11数字温湿度传感器来进行图书馆内温湿度的检测，采用E18-D80NK红外光电传感器，通过接收反馈到的信号，来计算馆内的人数，采用MQ-2型号的烟雾传感器检测到烟雾的产生，则触发蜂鸣器的报警，选择型号ZEO8-CH2O的甲醛传感器采集空气中甲醛浓度信息。

2. 软件部分

图书馆安全辅助系统总体来说，它的软件设计部分，主要利用的是keil5开发软件，因此软件支持C语言的编写，所以使用起来较为方便，单片机作为主控芯片来完成信息采集、信息处理、信息显示、报警等功能，其工作步骤：

（1）首先程序会进行所有模块程序的初始化使其恢复到原始状态，例如烟雾传感器模块、红外传感器模块、甲醛传感器模块、温湿度传感器模块的初始化。

（2）人体红外传感器开始进出人数的数据采集，甲醛传感器开始室内空气甲醛浓度采集，烟雾传感器开始采集周围空气新鲜程度，温湿度传感器开始采集自身附近的温度和湿度。

（3）红外传感器判断人员是进入还是走出，若为进入，那么单片机判断总人数加一，若为走出，则单片机判断总人数减一，同时将甲醛传感器、烟雾传感器、温湿度传感器采集的数据显示到OLED屏幕上。

（4）判断烟雾传感器、温湿度传感器所采取的数据是否到达阈值，若到达阈值，则蜂鸣器报警，甲醛传感器达到阈值则蜂鸣器报警并开窗。

除了上述主要程序之外，还有OLED界面、烟雾采集子程序、温湿度采集子程序、人体红外感应子程序、甲醛传感子程序。

图1 软件流程

2. 总结

通过主控制器与各个传感器进行焊接完成硬件系统的建立，下一步就是对硬件系统进行通电，而运行的关键就是对硬件进行测试。作为系统运行的基本核心，主控制器系统硬件起到最关键的作用，不能使主控制器运行异常。当主控制器运行异常时，原因引起的可能是一些客观因素所导致的。硬件功能测试的主要目的是为了对此次智能办公室安全系统最终产生的影响和系统开发前的构思进行对比，从中体会系统开发的意义，将一些原本考虑实现的功能模块标注好，与后续实际进行程序开发中设计的系统功能模块做差异分析。测试的目的不是为了评价系统的好与坏，而是为了完善一个初次开发完成的系统所忽视的一些问题和需求，测试的工作并不轻松，同时对于测试的人选也很有要求，测试人员必须十分熟悉所开发的系统，并能够通过测试完善开发的思路，为二次开发提供思路和新的需求。

经过一系列的硬件测试，所有使用的硬件全部符合要求，能满足设计的需要，能完成所有既定的功能

参考文献：

[1]彭博,王红,麻海博.高校图书馆消防安全工作现状及对策研究[J].内蒙古科技与经济,2016(11).

[2]吕江鹏.新时代公共图书馆安全管理策略[J].办公室业务,2020(13).