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能确定书籍位置并进行灯光提示的智能书橱装置及其工作方法

文献发布时间:2023-06-19 13:45:04


能确定书籍位置并进行灯光提示的智能书橱装置及其工作方法

技术领域

本发明属于自动化控制技术、物联网技术、建筑科学与工程领域,具体涉及一种能确定书籍位置信息并进行LED灯光位置提示的智能书橱装置及其工作方法。

背景技术

书橱是我们在日常生活中必不可缺的家居用品。人们专门用书橱来存放书籍、报刊、杂志等书物。无论是对文学工作者、企业职员、政府职员、教师、学生来说,在茫茫书海中寻找目标书籍都是一件浪费时间、且打断工作或学习思路的事情。而现有的书橱普遍为日常所见的最普通的书橱。目前市面上上使用的普通书橱通常缺少帮助人们快速找到书籍位置,并进行书籍位置显性提示的智能化应用。

发明内容

发明目的:本发明的目的在于提供一种使用者在上位机端输入书籍信息,书橱上目标书籍对应位置的LED灯发光提示书籍准确位置的智能书橱装置及其工作方法,以解决现有技术中人们从书橱内众多书籍中寻找所需书籍浪费时间,打断工作或学习思路的问题,达到方便快捷地找到所需书籍的目的。

技术方案:一种能确定书籍位置并进行灯光提示的智能书橱装置,所述的智能书橱装置包括:智能书橱装置、书籍信息定位系统、LED灯光控制系统、上位机与相关程序设计系统、上位机数据库与网页设计系统;

所述的智能书橱装置包括书橱本体、电磁波可穿透的材料包裹的天线、以及书橱装置上的适宜大小的LED灯、书橱中固定书籍的带有滑轮的可移动薄片,书橱壁外右侧的上位机;书橱本体中书橱上下层隔板为有一定厚度的镂空隔板,从第一层到接地层;其中,第一层书橱的上方镂空隔板层内部安装LED灯总控制装置,LED灯总控制装置为采用抗潮湿,耐氧化、密闭性良好的材料包裹的STC89C51单片机控制系统以及5v电池,电池给LED灯提供电源,且从第一层书橱上方镂空隔板层起直到最后一层书橱接地端镂空隔板层结束,每一层隔板层正前方的书橱壁上均有能够恰当匹配所安装LED灯形状的安装契口,使得LED灯的内部连接线路在书橱隔板镂空层内,灯泡发光区呈现在书橱外侧,且从第一层到最后一层所有LED灯采用并联方式,互不影响;此装置在书橱镂空板最后一层内焊接被包裹的天线达到信号传输的目的;

所述的书籍信息定位系统采用超高频RFID传感器,书籍信息的识别利用高频18000-6C技术来实现,书籍信息识别后的书籍自动辨识及追踪利用射频识别RFID技术来实现;

所述的LED灯光控制系统由STC89C51单片机、蓝牙模块、光敏电阻模块、AD9644串行模数转换器组成;LED灯与相应书籍位置匹配,LED灯装在对应书籍上方的镂空书橱内;系统内部位置信息匹配主要是通过对单片机进行相应算法软件编程,承接上一条书籍定位系统中每本书籍被编码后的电子标签中的行列号码,对相应的LED灯写入单片机程序中赋予同样位置信息,通过软件编程实现书籍位置信息与灯位置信息组合,最终实现书籍信息和LED灯位置捆绑的效果;

所述的上位机与相关程序设计系统包括传感器连接模块、循环识别模块、数据消抖模块;功能如下:(1)上位机程序通过轮询部署在书橱上的超高频RFID传感器将书架信息缓存在上位机数据数据表中;(2)上位机程序将临时数据表中的数写入数据库,并操作数据库对其进行处理;(3)标签与读写器经过无线信道进行数据信息交互,多个信号会在信道中交叠互相影响,导致标签信息无法正确读取,即发生碰撞,特高频相比于高频与低频RFID的最大优势就是其规定了多标签时的防碰撞算法使其具有在短时间内多标签识别的能力;

所述的上位机数据库与网页设计系统包括:数据库设计、数据处理、网页服务器设置;功能如下:数据库对书籍信息存储呈现方式的软件设计,以及整个操作页面在上位机端的网页呈现,是智能书橱系统在上位机端智能化的体现,通过软件编程实现。

进一步的,所述的智能书橱装置的每层书架下方隔板有如下特点:在隔板宽度二分之一处每层隔板有一定宽度的下凹状态,在该凹槽内装有与凹槽凹陷程度相匹配的可沿着隔板长度做平动的滑轮,滑轮上焊接有厚度可忽略不计的金属薄片,可根据书籍厚度调节划片固定书籍,在书橱本体的右侧书橱壁上安装有上位机。

进一步的,所述的LED灯光控制系统中的LED灯光颜色变化可根据色度学原理,利用红绿蓝RGB三种颜色的LED发出的光作为基础,将三种基础色控制以一定的比例,就可以得到某一种特定颜色的灯光;具体为利用PWM调光的高精度的优点对R、G、B的之间的比例进行精确的控制,这样可以实现精确调光调色的目的;

LED灯光的特定颜色和不同情况下LED灯亮度调节功能的实现流程为:首先需要计算RGB三种LED的占空比,然后由单片机控制不同占空比的PWM信号进行输出,最后由PWM驱动LED实现LED灯亮度控制和配比完成所需要的颜色;

LED灯光控制由上位机通过蓝牙和单片机控制系统的蓝牙模块进行通信,向单片机发出控制信号,由单片机根据控制信号来控制LED灯的开关。

进一步的,本发明中,由书籍信息定位系统、LED灯光控制系统、上位机和相关程序系统、数据库和网页设计系统以及贴有电子标签的书籍和整个书橱装置构成了一种可对书籍准确定位并能进行位置显性提示的智能书橱装置。

一种能确定书籍位置并进行灯光提示的智能书橱装置的工作方法,包括如下步骤:

步骤一、对书籍进行信息定位:

在上位机端利用高频18000-6C技术识别书籍信息后,再利用射频识别RFID技术自动辨识及追踪相应书籍;

具体工作流程为:利用读写器将每本书籍与上位机书籍检索系统进行关联,然后通过RFID电子标签对书籍进行精确定位,精确定位是采用长度是24位16进制数的ID长度对书橱中的书籍行列号进行编码,再由读写器读取标签信息,这样就可以精确找到书籍的相应标识位;在上机位端通过数据库与网页设计系统,将书籍信息进行存储,并呈现在上位机端的网页中;

步骤二、将书籍放入智能书橱中:

书橱本体中书橱上下层隔板为有一定厚度的镂空隔板,从第一层到接地层;其中,第一层书橱的上方镂空隔板层内部安装LED灯总控制装置,LED灯总控制装置为采用抗潮湿,耐氧化、密闭性良好的材料包裹的STC89C51单片机控制系统以及5V电池,电池给LED灯提供电源,且从第一层书橱上方镂空隔板层起直到最后一层书橱接地端镂空隔板层结束,每一层隔板层正前方的书橱壁上均有能够恰当匹配所安装LED灯形状的安装契口,使得LED灯的内部连接线路在书橱隔板镂空层内,灯泡发光区呈现在书橱外侧,且从第一层到最后一层所有LED灯采用并联方式,互不影响,此装置在书橱镂空板最后一层内焊接被包裹的天线达到信号传输的目的;

且在每层书架下方隔板有如下特点:在隔板宽度二分之一处每层隔板有一定宽度的下凹状态,在该凹槽内装有与凹槽凹陷程度相匹配的可沿着隔板长度做平动的滑轮,滑轮上焊接有厚度可忽略不计的金属薄片,可根据书籍厚度调节划片固定书籍,上位机安装在书橱本体的右侧书橱壁上;

步骤三、将LED灯与书籍信息进行匹配:

将LED灯装在对应书籍上方的镂空书橱内,通过STC89C51单片机控制将LED灯与相应书籍位置即行列号相匹配,即根据书籍定位系统中每本书籍被编码后的电子标签中的行列号码,对相应的LED灯写入单片机程序中赋予同样位置信息,通过软件编程实现书籍位置信息与灯位置信息组合,最终实现书籍信息和LED灯位置捆绑的效果;

具体操作是:使用者输入书籍信息名称,系统识别所有与该书籍行号相一致的LED灯,一旦匹配到与目标书籍位置信息完全一致的LED灯,此灯就发出蓝光,所在行其他灯显示与蓝光不同的红光,LED灯光控制由上位机通过蓝牙和单片机控制系统的蓝牙模块进行通信,向单片机发出控制信号,由单片机根据控制信号来控制LED灯蓝红光的开关。

有益效果:本发明的具体优势如下:

1.使用者在上位机界面输入书籍名称,上位机界面呈现出书籍位置信息同时与该书籍位置对应的LED灯发蓝光,所在同一行其他灯发正常光,人们可根据对比光亮准确找到想要的书籍。

2.在面对书架上众多书籍时,一个书籍所对应的LED灯发光可能不足以强烈的引起使用者的注意,本装置利用大面积显性提示,且目标书籍的显性提示与大面积显性提示产生对比的方法更加帮助使用者减少了寻找书籍的时间,提高了工作效率,并且本装置的凹槽内的可移动金属片可以根据书籍的不同厚度来固定书籍,达到本装置的效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图;

图2是本发明的工作原理示意图;

其中,镂空隔板-1、LED灯-2、凹槽-3、带有滑轮的可移动薄片-4、天线-5、上位机-6、书籍-7。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征,从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示,本发明的装置包括:智能书橱装置、书籍信息定位系统、LED灯光控制系统、上位机与相关程序设计系统以及上位机数据库与网页设计系统。

1.智能书橱装置

本装置包括书橱本体、电磁波可穿透的材料包裹的天线5、以及书橱装置上的适宜大小的LED灯2、书橱中固定书籍的带有滑轮的可移动薄片4,书橱壁外右侧的上位机6。书橱本体中书橱上下层隔板为有一定厚度的镂空隔板1(从第一层到接地层)。其中第一层书橱的上方镂空隔板层内部安装LED灯总控制装置,LED灯总控制装置为采用抗潮湿,耐氧化、密闭性良好的材料包裹的STC89C51单片机控制系统以及5v电池,电池给LED灯提供电源。且从第一层书橱上方镂空隔板层起直到最后一层书橱接地端镂空隔板层结束。每一层隔板层正前方的书橱壁上均有能够恰当匹配所安装LED灯形状的安装契口,使得LED灯的内部连接线路在书橱隔板镂空层内,灯泡发光区呈现在书橱外侧。且从第一层到最后一层所有LED灯采用并联方式,互不影响。此装置在书橱镂空板最后一层内焊接被包裹的天线5达到信号传输的目的。且在每层书架下方隔板有如下特点:在隔板宽度二分之一处每层隔板有一定宽度的下凹状态。在该凹槽3内装有与凹槽凹陷程度相匹配的可沿着隔板长度做平动的滑轮,滑轮上焊接有厚度可忽略不计的金属薄片,可根据书籍厚度调节划片固定书籍。在书橱本体的右侧书橱壁上安装有上位机6。这样由书籍信息定位系统、LED灯光控制系统、上位机6和相关程序系统、数据库和网页设计系统以及贴有电子标签的书籍7和整个书橱装置构成了一种可对书籍准确定位并能进行位置显性提示的智能书橱装置。

2.书籍信息定位系统

本系统采用超高频RFID传感器。在本系统中书籍信息的识别利用高频18000-6C技术来实现,书籍信息识别后的书籍自动辨识及追踪利用射频识别(RFID)技术来实现。具体工作流程为:利用读写器将每本书籍与上位机书籍检索系统进行关联,然后通过RFID电子标签对书籍进行精确定位,精确定位的基本原理为采用长度是24位16进制数的ID长度对书橱中的书籍行列号进行编码,再由读写器读取标签信息,这样就可以精确找到书籍的相应标识位。

3.LED灯光控制系统

LED灯光控制系统由STC89C51单片机、蓝牙模块、光敏电阻模块、AD9644串行模数转换器组成。LED灯2与相应书籍7位置匹配,在书橱装置上表现为LED灯2装在对应书籍上方的镂空书橱内。系统内部位置信息匹配主要是通过对单片机进行相应算法软件编程。承接上一条书籍定位系统中每本书籍7被编码后的电子标签中的行列号码,对相应的LED灯2写入单片机程序中赋予同样位置信息,通过软件编程实现书籍位置信息与灯位置信息组合,最终实现书籍信息和LED灯位置捆绑的效果。具体为使用者输入书籍信息名称,系统内匹配所有与该书籍行号相一致的LED灯2,其中包括与目标书籍位置信息完全一致的LED灯2,此灯发出蓝光(不同于正常光的颜色,且可实现的光色),所在行其他灯发正常光。LED灯光颜色变化可根据色度学原理,利用红绿蓝(RGB)三种颜色的LED发出的光作为基础,将三种基础色控制以一定的比例,就可以得到某一种我们需要的特定颜色的灯光。具体实施为利用PWM调光的高精度的优点对R、G、B的之间的比例进行精确的控制,这样可以实现精确调光调色的目的。LED灯光的特定颜色和不同情况下LED灯亮度调节功能的实现流程为:首先需要计算RGB三种LED的占空比,然后由单片机控制不同占空比的PWM信号进行输出,最后由PWM驱动LED实现LED灯亮度控制和配比完成我们所需要的颜色。LED灯光控制由上位机6通过蓝牙和单片机控制系统的蓝牙模块进行通信,向单片机发出控制信号,由单片机根据控制信号来控制LED灯2的开关。

4.上位机与相关程序设计系统。

上位机与相关程序设计系统包括传感器连接模块、循环识别模块、数据消抖模块。功能为:(1)上位机程序通过轮询部署在书橱上的超高频RFID传感器将书架信息缓存在上位机数据数据表中;(2)上位机程序将临时数据表中的数写入数据库,并操作数据库对其进行处理;(3)标签与读写器经过无线信道进行数据信息交互,多个信号会在信道中交叠互相影响,导致标签信息无法正确读取,即发生碰撞。特高频相比于高频与低频RFID的最大优势就是其规定了多标签时的防碰撞算法使其具有在短时间内多标签识别的能力。

5.上位机数据库与网页设计系统

上位机数据库与网页设计系统包括:数据库设计、数据处理、网页服务器设置。该系统主要是数据库对书籍信息存储呈现方式的软件设计,以及整个操作页面在上位机端的网页呈现,也是智能书橱系统在上位机端智能化的体现。可通过软件编程实现。

本发明可对书籍准确定位并能进行位置显性提示,包括如下步骤:

步骤一、对书籍进行信息定位。在上位机端利用高频18000-6C技术识别书籍信息后,再利用射频识别(RFID)技术自动辨识及追踪相应书籍。

具体工作流程为:利用读写器将每本书籍与上位机书籍检索系统进行关联,然后通过RFID电子标签对书籍进行精确定位.精确定位的基本原理为采用长度是24位16进制数的ID长度对书橱中的书籍行列号进行编码,再由读写器读取标签信息,这样就可以精确找到书籍的相应标识位。在上机位端通过数据库与网页设计系统,将书籍信息进行存储,并呈现在上位机端的网页中。

步骤二、将书籍放入智能书橱中。智能书橱包括书橱本体、电磁波可穿透的材料包裹的天线、以及书橱装置上的适宜大小的LED灯、书橱中固定书籍的带有滑轮的可移动薄片,书橱壁外右侧的上位。

书橱本体中书橱上下层隔板为有一定厚度的镂空隔板(从第一层到接地层)。其中第一层书橱的上方镂空隔板层内部安装LED灯总控制装置,总控制装置为采用抗潮湿,耐氧化、密闭性良好的材料包裹的STC89C51单片机控制系统以及5v电池,电池给LED灯提供电源。且从第一层书橱上方镂空隔板层起直到最后一层书橱接地端镂空隔板层结束。每一层隔板层正前方的书橱壁上均有能够恰当匹配所安装LED灯形状的安装契口,使得LED灯的内部连接线路在书橱隔板镂空层内,灯泡发光区呈现在书橱外侧。且从第一层到最后一层所有LED灯采用并联方式,互不影响。此装置在书橱镂空板最后一层内焊接被包裹的天线达到信号传输的目的。且在每层书架下方隔板有如下特点:在隔板宽度二分之一处每层隔板有一定宽度的下凹状态。在该凹槽内装有与凹槽凹陷程度相匹配的可沿着隔板长度做平动的滑轮,滑轮上焊接有厚度可忽略不计的金属薄片,可根据书籍厚度调节划片固定书籍。上位机安装在书橱本体的右侧书橱壁上。

步骤三、将LED灯与书籍信息进行匹配。将LED灯装在对应书籍上方的镂空书橱内,通过STC89C51单片机控制将LED灯与相应书籍位置即行列号相匹配,即根据书籍定位系统中每本书籍被编码后的电子标签中的行列号码,对相应的LED灯写入单片机程序中赋予同样位置信息,通过软件编程实现书籍位置信息与灯位置信息组合,最终实现书籍信息和LED灯位置捆绑的效果。

具体操作是使用者输入书籍信息名称,系统识别所有与该书籍行号相一致的LED灯,一旦匹配到与目标书籍位置信息完全一致的LED灯,此灯就发出蓝光,所在行其他灯显示与蓝光不同的红光。LED灯光控制由上位机通过蓝牙和单片机控制系统的蓝牙模块进行通信,向单片机发出控制信号,由单片机根据控制信号来控制LED灯蓝红光的开关。

本发明的使用者在上位机界面输入书籍名称,上位机界面呈现出书籍位置信息同时与该书籍位置对应的LED灯发蓝光,所在同一行其他灯发正常光,人们可根据对比光亮准确找到想要的书籍。

在面对书架上众多书籍时,一个书籍所对应的LED灯发光可能不足以强烈的引起使用者的注意,本装置利用大面积显性提示,且目标书籍的显性提示与大面积显性提示产生对比的方法更加帮助使用者减少了寻找书籍的时间,提高了工作效率,并且本装置的凹槽内的可移动金属片可以根据书籍的不同厚度来固定书籍,达到本装置的效果。

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