新型图书馆书架结构设计

新型图书馆书架结构设计
摘要
运用PLC、单片机和网络搜索技术的相关知识，对图书馆书架结构进行设计改造，在一定的程度上提高图书馆的空间利用率，节约读者查找书籍的时间，使读者更快更准确地找到自己想要的书籍，并完成借阅过程。

即对图书馆的书架进行设计的同时，完成向无人图书馆管理模式的迈进。

一、设计目的及意义
图书馆，是搜集、整理、收藏图书资料供人阅览、参考的机构，早在公元前3000年就出现了最早的图书馆，图书馆有保存人类文化遗产、开发信息资源、参与社会教育等职能。

众所周知，现有图书馆图的结构还是存在很多弊端，给我们的学习生活带来了很多不便。

书馆的藏书量是衡量一个图书馆的大小的标准之一，在我们身边的图书馆往往很难找到一些年限已久、经典的书籍，以我校敬文图书馆为例，一些对大多数同学有用的书籍在架的时间长，但是我们很难找到那些年限相对较长、经典的书籍。

不是我们学校图书馆中没有，在网上查询可知，那种书籍我们学校的储存量都在10多本以上，但是在学校总馆和分馆都没有，而是为了节约总馆的空间被运到贾汪图书馆。

管理员的这种做法是为了更大程度上满足学生们、老师们的需求，但同时也给我们的同学和老师带来不便。

所以图书馆的空间利用是一个十分重要的问题。

图书馆空间的利用与图书馆内的书架的样式有密切的联系。

书架的高度受是很多学生身高的限制，同样在一定程度上影响我们找书籍的速度。

书架太高，一些矮个子学生很难够到书架上层的书籍；太多，很大程度上制约了同学们查找图书的速度；太低、太少，大大影响图书馆的空间利用率。

所以图书馆书架结构设计的重要性可想而知，本项目所设计的图书架旨在节
约图书馆的资源，使图书馆的空间达到高效地利用；节约读者查找书籍的时间、更快更准确地找到自己想要的书籍，提高图书馆的利用率。

设计创新之处：将图书馆的书架设计为活动的书架，运用小型电动机完成对活动书架的移动，通过合理的分布，来实现空间的最大化利用；运用单片机的相关原理完成对图书馆书籍的查找，来提高图书馆利用率。

二、背景技术
本课题所运用的技术均已为比较成熟的技术，单片机配合搜索引擎完成对图书的查找、指示作用和协调PLC控制系统的运行；PLC控制仅为简单的一个主机控制多个电机先后或同时运动的运动。

三、技术及系统设计介绍
3.1书架的结构
书架的结构与现有书架的结构大体相同，其尺寸大小为长1.5m、宽1.5m，厚50cm。

三维视图如图1所示，结构三视图如图2所示。

图1 书架三维视图
图2 书架结构三视图
3.2 书架结构摆放方式
为了充分利用图书馆内的空间，书架的排放具有一定的规律性，其在同一平面内的排列示意图如图3所示。

图3 书架排列示意图
1号书架 6号书架 5号书架
4号书架 3号书架 空 2号书架 7号书架
如上图所示，上排有三个书架可以放书籍，下排有四个书架可以放书籍，上下排书架叠放在一起的高度为3米，近似为一间房屋的高度，从而达到充分利用图书馆空间的问题。

从示意图中可知7号书架的上面没有书架，此处的目的是为了将7个书架变得更活动，使得上排的书架通过电机的拖动能够到下排来，方便同学们借阅书籍。

例如：要取1号书架上的书籍。

则电机通过信号处理，使7号书架上移，然后4、5、6号书架右移，最后1号书架下移，即可取得1号书架的书籍。

3.3 书架的传动方式
书架的传动方式采取电机拖动的方式；为了避免产生噪音，书架的移动是借助于导轨来实现；其控制系统采用PLC控制。

下图3为电机拖动书架运动示意图。

图3 电机拖动书架运动示意图
其中1、2、3、7号书架的运动轨迹为上下运动，控制电机的正反转即可完成书架上下移动的轨迹。

4、5、6号书架的运动轨迹为左右运动，通过滑轮作用即可达到目的，同样一台电机进行控制，以上图5号书架为例，当5好书架要右移时右卷筒卷线，左卷筒退线，电机正转，反之左卷筒卷线，右卷筒退线，电机反转。

3.4 书架的控制系统
将7个书架分别用七台小型电机来完成其拖动，其工作流程图如图4所示。

图4 工作流程图
对其中的一台电机PLC 控制图如图5所示。

其余电机的控制系统均与此图类似。

主电路图 PC 外部接线图
梯形图
图5 PLC控制图
将七台电机以一定的顺序连接起来，制定4套拖动方案，在搜索时进行方案的判定，从而选定拖动的路径；整个系统的综合控制由PLC来完成。

在书架上有一些指示灯，当启动搜索系统的同时，单片机系统协调工作，将所要查找的书籍下方的指示灯点亮，即可方便借阅者查找书籍。

四、结语
时光飞逝，一转眼，近三个月的机械系统设计作业就要结束了，说起此次的作业设计，我认为最重要的就是认真思考，认真的研究自己的作业题目，其次，是和同学们、老师的交流，从他们的口中让我再次的对作业题目有了进一步的了解。

因为只有都明白了，做起就会事半功倍，如果没弄明白，就迷迷糊糊的去选题目做设计，到头来一点收获也没有。

在这段时间里，我意识到，无论做什么事情，只要你足够坚强，有足够的毅力与决心，有足够的挑战困难的勇气，就没有什么办不到的；我也在这段时间学会很多机械结构，一些机构的工作原理。

再次感谢老师的辅导以及同学的帮助，是他们让我有了一个更好的认识，无论是学习还是生活，生活是实在的，要踏实走路。

课程设计时间虽然很短，但我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。