1、智能建筑电气技术Electrical Technology of Intelligent Buildings2022 年 12 月第 16 卷 第 6 期图书馆基于图书智能分拣系统的研究谢润荣,何景春,唐倩怡,刘芮琪,杨 虎(广州华森建筑与工程设计顾问有限公司,广州 510045)摘要传统图书馆中图书的分拣往往由人工完成,智能化程度不高、效率低下,而图书智能分拣系统则为智慧图书馆实现了图书的自动分拣,降低图书管理员的工作强度,方便读者可在全天任意时段内自助还书,提高图书馆运行效率的同时降低了图书馆运营成本,为实现智慧图书馆打下了坚实的基础。本文结合项目实例,就图书智能分拣系统展开研究分析,以供
2、参考。关键词 智慧图书馆;图书分拣;图书剥离;自适应防火隔断;无缝接驳中图分类号:TU855文献标识码:A文章编号:1729-1275(2022)06-0140-04Research on Library Intelligent Book Sorting SystemXie Runrong,He Jingchun,Tang Qianyi,Liu Ruiqi,Yang Hu(Guangzhou Huasen architecture and Engineering Design Consulting Co.,Ltd,Guangzhou 510045,China)Abstract:Due to t
3、he limitation of capital or civil engineering conditions,the construction of library cannot build a set of special book intelligent sorting system,and the sorting of books in the later stage iscompleted manually,which is not intelligent and inefficient;The intelligent book sorting system realizesthe
4、 automatic sorting of books for the smart library,reduces the work intensity of librarians,facilitatesreaders to return books by themselves 24 hours,improves the operation efficiency of the library,reducesthe operation cost of the library,and lays a solid foundation for the realization of the smart
5、library.In thispaper,the book intelligent sorting system is studied and analyzed with a project example for reference.Keywords:smart library;book sorting;book stripping;adaptive fire partition;seamless connection作者简介:谢润荣,本科,电气设计工程师,Email:254977321 。0引言 目前,国内现有图书馆结合智能化技术对图书智能分拣系统的使用,仍局限于水平分拣的范畴,国产化的图
6、书分拣系统建设解决方案的欠缺,使得图书水平分拣与垂直分拣结合的应用在整体规划上还存在壁垒。本文针对国产技术实现 24h 自助还书系统、图书水平分拣与垂直分拣无缝结合的技术进行研究,结合了南海文化中心图书馆的实际工程,深入调研图书馆管理方的使用需求,为智慧图书馆定制了一套 3 进 28 出的图书智能分拣系统。1技术引用及分析1.1 分拣技术 图书分拣系统由图书水平分拣系统和垂直分拣系统组成。其中,图书水平分拣系统由 2 个人工上书平台、缓冲传送线、水平传送带、剥离系统、分拣装置、NG书箱、图书整装箱、自动装载设备、RFID 识别装置、转轨器、传送轨道等组成。主要用于对图书馆新采购的图书或读者归还
7、的图书进行自动分拣,减少人为机械性的操作。垂直分拣系统由 2 条垂直轨道(包括 1 条送书轨道和 1 条还书轨道)、垂直转轨器、水平转轨器及出站点轨道等组成。用于将静音书箱通过固定的运输轨道送至对应的楼层,减少人员的搬运工作。对于新采购的图书,图书馆管理方会对其贴RFID 标签初始化,对能正常识别的图书送至人工上书平台,同时为减轻图书水平分拣系统的分拣压力,系统设置缓冲传送线,对未进入水平传送带的图书提供“排队”的位置;对已进入水平传送带的图书通过剥离系统进行自动剥离(剥离系统是利用了传送带的材质与图书最大接触面产生的阻力,并对传送带设置了坡度,使图书在传送带的驱动下以“下坡-爬坡”的方式进行
8、剥离);在剥离装置后设置041DOI:10.13857/11-5589/tu.2022.06.008第 16 卷 第 6 期谢润荣,等.图书馆基于图书智能分拣系统的研究RFID 识别装置,对单本图书识别确认,已剥离为单本图书的送至分拣口整装箱,整装箱通过自动装载至小车书箱,并通过传送轨道把图书送至对应的楼层;对于无法剥离识别单本图书,会自动分拣到 NG书箱,通过人工判断图书的各种情况进行处理,最后再通过人工上书平台把图书送至图书水平分拣系统。对于读者在服务台归还的图书,图书馆管理员会将图书送至地下一层图书分拣中心,通过人工上书平台把图书送至图书水平分拣系统,图书按照规定的流程形成闭环;对应个别
9、特殊情况由人工介入后完成。1.2 自助还书剥离 24h 自助还书系统为定制设备,设于图书馆的二层大堂处,为图书智能分拣系统的 1 个进书口(或人工上书平台)。该系统主要由还书机(含 LCD液晶屏、扬声器及 RFID 标签识别装置等)、水平传送带(即剥离传送带)、还书环形轨道、还书轨道和送书轨道等组成,其中装载整装箱的轨道小车通过3 轨道转轨器在还书环形轨道、还书轨道和送书轨道智能切换。读者通过 24h 自动还书系统归还图书时,读者把图书标签通过还书机的 RFID 标签扫描仪扫码,读者及图书的相关信息即可在 LCD 显示屏上显示,并通过扬声器播出相关的语音提示,此时读者可把已识别的图书放至还书机
10、进书口,图书随着水平传送带运行进行传输;因读者归还图书可能把几本图书堆叠后放进进书口,若堆叠的图书不经过剥离则送至整装箱,此时会对整装箱形成冲击,影响设备的使用寿命,因此必须对读者归还的图书进行剥离。对于放进还书口的图书,通过与传送带的最大面接触面产生阻力及水平传输带的坡度(坡度为 10),可将一部分堆叠的图书进行剥离,实现图书一次自动剥离;对于在水平传送带无法剥离的图书,须实现 2次剥离,因此本系统在水平传送带约 750mm 处设置图书剥离硬毛刷挡板(可采用铝片槽架结构毛刷);对一些较大本及较厚堆叠的图书,需通过图书剥离挡板进行二次自动剥离,堆叠的图书通过两次剥离后,图书基本实现图书单本化;
11、已经剥离的图书在还书机出口处经过 RFID 标签扫描仪识别,对送出的图书再次确认相关信息,最后把图书送至整装箱,系统对满载的整装箱进行识别,自动装载至小车书箱,并通过3 轨道转轨器把小车书箱转至还书轨道,并将图书送至地下一层图书分拣系统。1.3 自适应防火隔断 防火隔断设计主要分为执行机构、感应装置、控制系统、信号接收四大部分。执行机构主要包括轨道电动防火门和电动防烟窗,其作用是在火灾发生时将防火分区进行物理隔离,起到防止火势扩大,降低损失的作用。图书自动分拣系统传输轨道在楼层间穿越防火分区及楼层分隔的位置时,设置轨道电动防火门、电动防烟窗并配套自动翻轨器。非火灾情况下,电动防烟窗和防火门处于
12、常开状态,翻轨器不动作,运输轨道处于正常工作状态。火灾发生时,轨道在翻轨器作用下能自动翻起,防火门和防烟窗可以自动完全关闭,轨道运输系统停止运行。感应装置包括位置传感装置和红外感应装置,设置在设有电动防火门或电动防火窗的地方,实时监测防火门和防烟窗的开启及关闭状态,以及启/闭时是否有障碍物,保障门窗的顺利启/闭。非火灾情况下,感应装置可以用来监视轨道状态:铺开或者翻起。为轨道运输系统的正常运行增加一套安保屏障。火灾发生时,电动防烟窗和防火门要及时准确关闭,若感应装置检测到电动防烟窗和防火门已处于关闭状态,就会将“门/窗已关闭”信号传输给控制系统,完成火灾响应动作。若感应装置检测到门/窗处于开启
13、状态,就会将“门/窗开启”信号传输给控制系统,控制系统将执行下一个预案。控制系统检查感应装置是否有“障碍物”信号(门/窗位置轨道有运输小车等障碍物)输入。若有,控制系统将启动运输系统,将“障碍物”小车驶离翻轨轨道,重新启动火灾响应预案。若无“障碍物”信号,防火隔断系统发出故障报警信号。控制系统可以通过感应装置,实时查看每个电动防火门或防烟窗的位置,以及其所处的开闭状态。控制系统作为防火隔断系统正常运行的核心部分,具备接收信号、发出指令的功能。防火隔断控制系统接入图书智慧分拣系统,但同时具备一定的独立运行能力,不会因图书分拣系统局部故障而导致防火隔断系统瘫痪。141智能建筑电气技术2022 年信
14、号接收部分主要作用是接收消防火灾信号,传输给控制系统,由控制系统启动火灾应急预案,关闭电动防火门和防烟窗。防火隔断系统配备接收消防信号接口,间接或者直接输入到图书分拣系统 PLC 控制器。PLC 控制器在接收消防信号时,具备最高优先处理权限,确保消防信号接收顺畅、处理高效。1.4 无缝接驳 图书馆在二层大堂处设置 2 台 24h 自助还书机,为图书分拣系统的一个进书口(或人工上书平台),满足读者 24h 自助还书的功能。自助还书机与后端的分拣设备无缝接驳,自动完成剥离及分拣操作,自助还书机内设置 RFID 识别装置,对图书识别及确认。在图书馆负一层分拣中心设置一套 2 进22 出的图书水平分拣
15、系统,在首层至六层分别设置一个出书口。整馆设置一套 3 进 28 出的图书智能分拣系统,实现读者自助还书、图书智能分拣及图书上架这一无缝接驳的流程(图 1)。图 1 图书智能分拣系统流程图在二层自助还书口设置还书机、传送带、还书环形轨道、还书轨道和送书轨道等,其中通过 3 轨道转轨器将还书环形轨道、还书轨道和送书轨道组合搭建。当读者通过还书机归还图书,系统正常识别图书 RFID 标签后将其自动纳入图书管理系统管控,图书经过传送带把图书传至装载书箱,当书箱满载,轨道小车通过 3 轨道转轨器把满载图书的轨道小车转轨至送书轨道,进入已部署好的轨道,把图书送至地下一层图书分拣系统,进行下一步的工作。已
16、卸载图书的轨道小车通过转轨器把轨道小车转至还书轨道,空载轨道小车返程至二层自助还书口做装书准备。图书通过地下一层水平分拣系统顺利完成图书剥离、识别、装载图书到轨道小车操作后,轨道小车通过垂直送书轨道和垂直提升机自动传输到首层至六层对应的出书口。轨道小车到站后,自动卸载图书到静音书箱。当检测到静音书箱满载后,系统自动调度 AGV 送书机器人潜入托运静音书箱,将静音书箱转运至所载图书对应书架的书箱缓存区,卸载完成并置换空箱后立即回程。最后,图书管理员使用多功能推车将图书上架。2应用案例分析 广东省佛山市南海区新建文化综合体项目南海文化中心,其图书馆(图 2)藏书量约为 180 万册,预计日还书量约 5 000 本,极端情况约为 7 000 本,采用传统 24h 自助还书系统无法满足图书馆的运营需求,因此结合图书管理方需求定制一套 3 进 28 出图书智能分拣系统(图 3),解决图书馆管理方的痛点问题,以下作 2 种情况进行分析。图 2 南海文化中心图书馆内部效果图图 3 3 进 28 出图书智能分拣系统效果图(1)情况一一天的图书还书量约为 5 000 本,在工作日白天集中于 12:001