本发明涉及物联网，尤其涉及一种图书馆防占座系统。
背景技术：
1、图书馆是各大高校学生阅读、学习的主要场所。但是，由于学生人数众多，加上图书馆桌椅资源的有限，各高校图书馆自习室均存在的占位现象，一直未能有效解决。专利号为201310580782.6的发明专利，为一种防占座桌椅组合，公布了一种利用压敏传感器和报警灯来防止座位被长时间占用的方案，但是该专利存在如下问题：一是该方案采用压敏传感器来判断占座现象是否发生，倘若学生在离开时，将书包或书本放在椅子上，压敏传感器仍然会感知压力，报警装置无法工作，不能彻底杜绝占座现象的发生；二是该方案采用报警灯报警，报警灯的闪烁会影响其他学生的阅读学习，不适宜运用在图书馆等场所，而且对占座人员并无实际威慑力；三是该方案需要值班人员不间断地对整个区域进行巡逻，增加了值班人员的工作量。随着科技的发展，如何利用现有成熟的高科技解决高校图书馆自习室占位现象，提高图书馆自习室座位的利用率，迫在眉睫。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种图书馆防占座系统，利用现有图书馆的座椅设施，综合采用智能锁、压力传感器、二维码、单片机、手机app和云端服务器，应用物联网技术、软件编程技术和云通信技术，实现图书馆座位的智能化管理和使用。
2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
3、一种图书馆防占座系统，包括硬件支持系统和线上系统；
4、所述硬件支持系统，包括在原有的桌面底部加装的智能锁、桌面上配备的状态灯和桌面底部安装的单片机，还包括在现有的椅子上加装的压力传感器；
5、所述智能锁包括桌面底部的自动可伸缩隔条、控制隔条伸缩的电机、轨道、传动齿轮和限位器；智能锁采用扫码开锁方式，在桌面上设有对应该桌椅的二维码，在该桌椅尚未被使用时，桌面底部的智能锁的自动可伸缩隔条伸出桌沿，伸出长度为45cm，即在桌椅之间设置隔条，无法提供学生正常学习使用；学生通过线上系统的学生端app扫描二维码进行开锁，线上系统响应后，单片机控制智能锁的电机，通过一系列传动齿轮控制隔条沿轨道向内缓慢移动，隔条缩回的位置通过限位器进行控制；当座位恢复正常，重新提供给学生正常学习使用；
6、所述状态灯使用颜色指示来表示座位状态，分为红、黄、绿三种颜色，其中绿灯表示座位可选用，黄灯表示座位正在被正常使用，红灯表示座位处于异常被占座状态；状态灯的颜色状态由单片机根据智能锁和压力传感器的数据进行控制；状态灯与单片机的继电器模块相连，通过继电器模块自动切换开关，实现状态灯的颜色状态切换；
7、所述压力传感器，用于检测座位上的物体重量，进而判断座位上是否有人；压力传感器通过无线蓝牙方式与单片机进行数据传输通信；
8、所述单片机内置ble蓝牙模块、继电器模块、计时器模块和逻辑判断模块；单片机通过ble蓝牙模块与压力传感器、线上系统进行无线蓝牙通信；继电器模块控制状态灯切换颜色状态；计时器模块统计空座时间；逻辑判断模块根据压力传感器、继电器模块、计时器模块传来的数据进行判别，确定要执行的动作，再通过ble蓝牙模块与线上系统的图书馆管理端进行通信；
9、所述线上系统分为图书馆管理端和学生端，图书馆管理端和学生端通过ble蓝牙模块与单片机实现数据信息的交互；图书馆管理端与学生端之间通过无线网络进行数据信息的交互；线上系统总体功能模块分为：用户管理、座位管理、不良记录管理、通知信息管理、用户信息反馈五个部分；五个功能模块分别在学生端和图书馆管理端体现不同的具体功能。
10、进一步地，所述图书馆管理端安装在图书馆的专用管理电脑上，基本功能包括：用户登录、注销、权限设置；座位实时查询和修改座位状态；不良记录查询和修改；通知消息发送和删除；用户反馈信息处理；具体功能模块如下：
11、用户管理：此模块用于执行管理员用户登录、注销；还用于执行学生账户的管理，包括创建、注销、账户权限设置；
12、座位管理：此模块用于自动记录座位状态，执行对座位状态的实时查询、修改的操作；还用于管理员查看座位的实时使用情况，对学生的解锁申请进行处理；
13、不良记录管理：此模块用于自动记录占座的各种不良行为，提供对不良记录的查询和自动管理；根据实际情况，还用于通过管理员权限对不良记录进行手动处理；
14、通知信息管理：此模块用于根据需要将劝阻或警戒消息发送给学生手机app，或删除消息；
15、用户信息反馈：用于管理员收到学生反馈后及时给予回应。
16、进一步地，所述学生端为手机app形式，基本功能包括：用户登录和注销；座位实时查询和座位扫码开/关锁；不良记录查询和提交解锁申请；通知消息查询和删除；用户反馈个人使用情况；具体功能模块如下：
17、用户管理：此模块用于执行用户登录、用户注销的操作；学生通过学生证号或手机号登录线上系统，确保一人一座；
18、座位管理：此模块用于让学生实时查询座位情况、进行扫码开/关锁的操作；
19、不良记录管理：此模块用于执行不良记录的查询、提交解锁申请的操作；当出现违规占座情况时，学生需提交解锁申请，求助图书馆管理员进行解锁操作；
20、通知信息管理：此模块提供通知消息的查询、删除操作；
21、用户信息反馈：学生在使用图书馆防占座系统的过程中产生的合理建议和意见，在此模块进行反馈，管理员收到反馈后及时给予回应。
22、进一步地，所述图书馆防占座系统场景应用分为正常使用状态和异常使用状态；
23、正常使用状态如下：
24、学生在去图书馆学习前利用学生端手机app精准检索可用座位情况，在到达图书馆后，根据桌上的状态灯，直接选择显示为绿灯的可用座位进行使用；
25、在桌上的状态灯为绿灯时，桌面底部的智能锁保持伸出隔条状态，学生无法使用该座位；当学生确定要使用该座位时，需要用手机app扫描桌上二维码进行开锁，开锁后智能锁自动缩回隔条，此时学生可坐下使用座位，桌上的状态灯改为黄灯亮起，即表示该座位处于正常使用状态，座位状态信息通过蓝牙同步传输到图书馆管理端和学生端手机app；
26、当学生坐下后，压力传感器检测座位上物体的重量值g，与设定的重量阈值对比，当g大于重量阈值时，将数据通过数模转换后传给单片机，单片机将座位状态信息同步传输到图书馆管理端和学生端手机app，标记为正常使用状态；当学生离开图书馆时需再次扫码进行关锁，桌上的状态灯恢复为绿灯，同时桌面底部的智能锁缓慢伸出隔条，恢复为可选用状态，以便他人使用，同时压力传感器检测座位上物体的重量值g为0，单片机将座位状态信息通过蓝牙同步传输到图书馆管理端和学生端手机app，标记为可选用状态，学生端手机app还会收到图书馆管理端发送的提示消息“您本次文明规范使用图书馆设施，欢迎下次光临”；
27、异常使用状态如下：
28、当压力传感器检测座位上物体的重量值g小于等于重量阈值时，则会判定为无人在座；对于无人在座情况，且是在黄灯状态下，就会启动计时器模块，开始计算黄灯状态下的空座时间t1；如果学生重回座位，压力传感器检测座位上物体的重量值g重新大于重量阈值，则判定座位有人，此时也是黄灯状态，则计时器模块自动结束空座时间t1的计时；
29、在上述过程中，当空座时间t1等于30分钟时，学生端手机app自动收到劝阻消息，提醒学生30分钟内必须回到座位，即空座时间t1小于60分钟；若学生30分钟内回到座位，空座时间t1自动结束计时，学生可正常使用桌椅；若30分钟内学生未回到座位，此时空座时间t1已达到60分钟，当空座时间t1＝60分钟时，单片机自动进入违规占座状态，控制桌上的状态灯变为红灯，同时桌面底部的智能锁缓慢伸出隔条，并将座位状态信息传输给图书馆管理端，图书馆管理端对学生记录为“违规占座”一次，向学生端手机app发送“本次已产生违规占座记录”的消息；若空座时间t1仍继续计时，空座时间t1＝30min×n，n＝1,2,3…，即每隔30分钟，图书馆管理端都会自动收到单片机的数据信息并发送警戒消息“本次已产生违规占座记录，若违规占座时间超过3小时将被禁用图书馆座位3个月、超过6小时将被禁用图书馆座位6个月”到学生端手机app；在红灯状态下，其他学生无法扫码使用该座位；
30、当“违规占座”的学生超过60分钟回来后再次扫码，此时由于已被系统标记为“违规占座”状态，无法继续使用该座位，并已被统计为“违规占座”一次；此时该学生只能通过手机app求助图书馆管理员进行“解锁”操作；“解锁”后，空座时间t1结束计时，桌上的状态灯改为绿灯，该座位恢复为可选用状态；若学生不找图书馆管理员“解锁”，由于空座时间t1仍继续计时，手机app每隔30分钟会收到一次消息，不断提醒学生违规情况；当违规占座时间t2超过3小时，即t2＝t1-60min≥180min，将被禁用图书馆座位3个月，当违规占座时间t2超过6小时，即t2＝t1-60min≥360min，将被禁用图书馆座位6个月，此时，系统都会标记学生状态为“禁用图书馆座位”状态，即扫码也无法开锁使用的状态；系统还对学生的“违规占座”次数c进行统计，如果最近三个月的“违规占座”次数c＝3，扫码后也无法开锁正常使用座位；
31、学生每次使用手机app扫码时，系统将先判别该学生的“违规占座”次数c是否小于3，同时是否属于“禁用图书馆座位”状态，只有当学生最近三个月的“违规占座”次数c<3，且不处于“禁用图书馆座位”状态时，学生扫码后才能正常解锁、正常使用图书馆座位。
32、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的图书馆防占座系统，采用“硬件资源+软件平台+场景应用”的设计思路，是应用物联网技术、软件编程技术和云通信技术，结合特定场景的应用方案，可以有效地防止占位现象的发生，提高图书馆座位的利用率，同时也降低了图书馆管理人员的工作难度，推动了图书馆自习室管理的数字化、智能化。
1.一种图书馆防占座系统，其特征在于：所述系统包括硬件支持系统和线上系统；
2.根据权利要求1所述的图书馆防占座系统，其特征在于：所述图书馆管理端的基本功能包括：用户登录、注销、权限设置；座位实时查询和修改座位状态；不良记录查询和修改；通知消息发送和删除；用户反馈信息处理；具体功能模块具体如下：
3.根据权利要求2所述的图书馆防占座系统，其特征在于：所述学生端的基本功能包括：用户登录和注销；座位实时查询和座位扫码开/关锁；不良记录查询和提交解锁申请；通知消息查询和删除；用户反馈个人使用情况；具体功能模块具体如下：
4.根据权利要求3所述的图书馆防占座系统，其特征在于：所述图书馆防占座系统场景应用分为正常使用状态和异常使用状态；
