劉 樂

（陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安,710054）

基于RFID技術(shù)的數(shù)字化智能圖書館系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 樂

（陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安,710054）

在信息時(shí)代，圖書館也向著數(shù)字化的方向不斷發(fā)展。讀者的信息需求的呈現(xiàn)出多樣化以及瞬息化的發(fā)展，這使得圖書館的服務(wù)有些難以應(yīng)對(duì)，引入新的服務(wù)技術(shù)，已經(jīng)顯得尤為迫切。圖書館中引入RFID技術(shù)能夠提供方便的自主服務(wù)，不僅提高了圖書館的工作效率，同時(shí)還能夠降低人工成本。本論文重點(diǎn)對(duì)數(shù)字化智能圖書館系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，分析在應(yīng)用中存在的問題，提出解決的方法。

RFID；圖書館；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代化技術(shù)不斷被引用到圖書館領(lǐng)域。條形碼識(shí)別技術(shù)在圖書館領(lǐng)域已經(jīng)使用多年，作為新型射頻識(shí)別技術(shù)的RFID由于自身的巨大優(yōu)勢(shì)，正在逐漸取代條形碼。與條形碼相比，射頻識(shí)別技術(shù)能夠提供自助借書、還書技術(shù)，可提供防盜監(jiān)測(cè)，同時(shí)還能夠?qū)㈠e(cuò)置的圖書找出等等。鑒于此，RFID技術(shù)在圖書館等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。

1 RFID的技術(shù)概述

1.1 RFID技術(shù)工作原理

標(biāo)簽、讀卡器以及天線是RFID系統(tǒng)最基本的三個(gè)組成部分。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，閱讀器將一定頻率的射頻信號(hào)通過天線發(fā)出，如果電子標(biāo)簽位于信號(hào)的輻射區(qū)域中，就會(huì)與之產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流激活電子標(biāo)簽。被激活后，電子標(biāo)簽通過其卡內(nèi)置天線將射頻信號(hào)以及本身的編碼等信息發(fā)送出去，系統(tǒng)通過天線將電子標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接受，、天線調(diào)節(jié)器處理后將信號(hào)傳到閱讀器，閱讀器再進(jìn)一步對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制和解碼，最后傳送到后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行最終的處理。RFID系統(tǒng)的工作頻率主要在三個(gè)層次，超高頻為300MHz-3GHz，高頻范圍為3MHz-30MHz，低頻范圍是30KHz-300KHz。目前最為常用的工作頻率為低頻134.2KHz，125kHz和高頻13.56MHz等。

1.2 RFID系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

RFID技術(shù)之所以能夠取代條形碼，是因?yàn)樗兄鴹l形碼不具備的優(yōu)勢(shì)。在對(duì)條形碼進(jìn)行讀取時(shí)，必須能夠清楚地看到條形碼，但是RFID標(biāo)簽則不需要，所以能夠隱藏在包裝中。RFID標(biāo)簽的識(shí)別器能夠在同一時(shí)刻識(shí)別出多個(gè)標(biāo)簽，這一點(diǎn)也是條形碼所不能實(shí)現(xiàn)的。在儲(chǔ)存容量方面，即便是二維條形碼，其最大容量也只能夠儲(chǔ)存3000字符，而RFID能夠儲(chǔ)存數(shù)兆字節(jié)，并且容量還有不斷擴(kuò)大的發(fā)展趨勢(shì)。從資料的正確性方面比較，條形碼需要人工讀取，不免會(huì)造成錯(cuò)誤。RFID則不需要人工讀取，依靠?jī)?nèi)置芯片進(jìn)行資料的傳送，能夠確保資料的穩(wěn)定和正確。同時(shí)，RFID標(biāo)簽采用密碼保護(hù)的讀取形式，所以其資料內(nèi)容比較安全。RFID標(biāo)簽在更新時(shí)，不需要像條形碼那樣進(jìn)行重貼，只要將其內(nèi)部編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改即可，有利于更新。同時(shí)，RFID還可以設(shè)置密碼，增強(qiáng)保密性，RFID標(biāo)簽的讀取不需要光源，能夠在惡劣環(huán)境下正常工作。而條形碼使用紙張作為載體，所以需要注意保護(hù)，以防污染，而RFID對(duì)油污以及化學(xué)藥品等具有很強(qiáng)的防御性。在資料的利用率上RFID也要比條形碼高很多，條形碼印刷后就不

能進(jìn)行更改，當(dāng)商品的壽命結(jié)束后，條形碼也就無(wú)法再利用，而RFID標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)信息的增加、減少以及修改和刪除等，所以重復(fù)利用不是問題。在信息的傳播上，RFID信號(hào)的穿透性較強(qiáng)，只要標(biāo)簽位于電波能夠輻射的范圍內(nèi)，即便被覆蓋，仍能夠穿過非金屬物質(zhì)接受信號(hào)。而條形碼則只能使用掃描儀在近距離情況下對(duì)物品條碼進(jìn)行掃描才能夠識(shí)別。根據(jù)RFID讀寫器的使用差別，又可以分成手持式讀寫器與固定式讀寫器。比如在門禁系統(tǒng)中，一般均采用固定式讀寫器，而在一些倉(cāng)庫(kù)當(dāng)中，則使用手持式讀寫器。

2 RFID技術(shù)的在我國(guó)圖書館的使用情況

隨著知識(shí)時(shí)代的到來，我國(guó)圖書館的藏書量不斷上漲，這使得圖書館自動(dòng)化管理難度提高。為了能夠?qū)崿F(xiàn)圖書館的自動(dòng)化管理，RFID技術(shù)開始在圖書館管理系統(tǒng)中得到使用。當(dāng)前，我國(guó)圖書館由于各種原因，RFID技術(shù)還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，尤其是在高等院校的圖書館。推廣RFID技術(shù)和應(yīng)用該技術(shù)受到了各種因素的制約，所以我國(guó)只有很少一部分圖書館能夠在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)的使用，而對(duì)于其他圖書館而言，實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)字圖書館還需要更久的時(shí)間。在我國(guó)一些規(guī)模較小的新型職業(yè)技術(shù)學(xué)校，RFID技術(shù)已經(jīng)在數(shù)字化圖書館的建設(shè)中有了較好的利用。由于RFID技術(shù)能夠降低圖書館人力資源成本，提高工作人員的工作效率，改善讀者借閱體驗(yàn)。所以，在的圖書館管理中使用RFID技術(shù)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。目前，我國(guó)政府也大力支持RFID技術(shù)的研究和推廣，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用起到了很好的推動(dòng)作用。同時(shí)，隨著我國(guó)相關(guān)企業(yè)對(duì)解碼技術(shù)、讀寫器以及芯片的制造技術(shù)越來越熟悉后，RFID技術(shù)成本也會(huì)越來越低。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，基于RFID技術(shù)的智能圖書館是圖書館今后的發(fā)展趨勢(shì)。

3 基于RFID技術(shù)的智能圖書館系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 自助借還、盤點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)圖書館中運(yùn)用了RFID技術(shù)之后，讀者不會(huì)再經(jīng)歷復(fù)雜的借書還書過程，圖書的借還變得非常輕松，節(jié)約了讀者的時(shí)間。與此同時(shí)，圖書館也省去了大量的圖書借閱工作，工作效率得到有效提升。圖書館的自助借還機(jī)可以像銀行取款機(jī)一樣操作方便，并且全天24小時(shí)不間斷服務(wù)。讀者不僅可以通過系統(tǒng)進(jìn)行圖書的借還服務(wù)，同時(shí)還能夠清楚的查詢自己的借還情況和記錄。從硬件設(shè)施上講，實(shí)現(xiàn)這樣功能需要有主機(jī)、無(wú)線射頻讀頭、液晶觸摸顯示屏以及打印機(jī)等。手持式讀寫器是自助盤點(diǎn)系統(tǒng)當(dāng)中的主要組成部分，圖書管理員可以借助該工具對(duì)書架上的圖書信息進(jìn)行讀取，檢查書籍是否放在了對(duì)應(yīng)的書架上，如果放置錯(cuò)誤可以進(jìn)行及時(shí)的改正。同時(shí)，自助盤點(diǎn)系統(tǒng)還能夠檢查書架上的書籍是否齊全。該系統(tǒng)不僅幫助管理員減少了工作量，同時(shí)還提高了工作準(zhǔn)確性，提升了效率。

3.2 客戶查詢終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于圖書管理系統(tǒng)中需要使用到無(wú)線射頻技術(shù)，所以需要在每本圖書上貼置電子標(biāo)簽，當(dāng)圖書被借出或者歸還時(shí)，只要圖書位于閱讀器信號(hào)能夠輻射到的范圍內(nèi)，都可以追蹤到圖書的位置，并監(jiān)控圖書的位置變化。因此，圖書管理人員也能夠清楚地看到圖書的相對(duì)位置信息。智能圖書館系統(tǒng)包括了5個(gè)組成部分，信息處理模塊、圖書識(shí)別模塊、服務(wù)器、業(yè)務(wù)系統(tǒng)模塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊。為讀者提供圖書信息查詢服務(wù)的就是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊。該模塊主要功能是對(duì)圖書信息進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。學(xué)生可以在手機(jī)或者電腦的安裝終端，通過終端查詢圖書館內(nèi)圖書的相應(yīng)信息，同時(shí)能夠獲得該書的位置信息。查詢的方式有多種，可以通過手機(jī)終端的相關(guān)應(yīng)用，也可以通過短信，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行查詢。當(dāng)系統(tǒng)收到終端的查詢請(qǐng)求后，圖書的書目信息、方位信息等能夠返回到查詢終端。

3.3 安全門禁以及圖書定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在安全門禁系統(tǒng)使用固定式閱讀器，對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描，通過獲取的信息對(duì)讀者的借閱情況進(jìn)行了解，進(jìn)而決定是否做出警告動(dòng)作。如果圖書館中有盜書情況的發(fā)生，門禁系統(tǒng)會(huì)將被盜圖書的詳細(xì)信息提示出來。另外，安全門禁系統(tǒng)還可以進(jìn)行監(jiān)控，記錄成影像資料。圖書館圖書定位系統(tǒng)主要由定位服務(wù)器、電子標(biāo)簽和閱讀器三者構(gòu)成。智能圖書管理系統(tǒng)的圖書識(shí)別碼采用了EPC碼，每一個(gè)電子標(biāo)簽具備的電子碼都是一一對(duì)應(yīng)的。電子碼內(nèi)包括了圖書的相關(guān)信息，比如圖書所在書架代碼、圖書的出版社信息、圖書的條碼信息、圖書的索書號(hào)等。由于電子標(biāo)簽造價(jià)較貴，所以可通過降低其儲(chǔ)存量，將需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)放在PML服務(wù)器當(dāng)中，而該服務(wù)器能夠存儲(chǔ)路徑的方位信息。當(dāng)圖書的位置發(fā)生變化時(shí)，閱讀器能夠獲取信息，借助EPC將信息傳入到服務(wù)器當(dāng)中，供之后的查閱服務(wù)使用。定位系統(tǒng)的具體工作原理如下，圖書館的每本書上都有一個(gè)電子標(biāo)簽，圖書館的內(nèi)部安裝有多個(gè)固定式閱讀器，每個(gè)閱讀器的覆蓋范圍區(qū)域不同，這些閱讀器的坐標(biāo)位置是已知的。不同的閱讀器將自身所覆蓋區(qū)域的圖書信息進(jìn)行搜集，進(jìn)而將該信息傳送到定位服務(wù)器，這樣圖書館內(nèi)每一個(gè)區(qū)域的圖書位置信息都會(huì)被收集，當(dāng)定位服務(wù)器得到信息之后，將標(biāo)簽信息的位置數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，這樣讀者就能夠查閱到圖書在圖書館中的位置信息。

4 實(shí)現(xiàn)圖書館智能系統(tǒng)建設(shè)過程中存在的問題

首先是技術(shù)問題，直到目前為止，全球范圍內(nèi)沒有一個(gè)統(tǒng)一的RFID標(biāo)準(zhǔn)形成，雖然電子標(biāo)簽生產(chǎn)廠家不少，卻都是各自生產(chǎn)各自的。雖然歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)以及ISO在內(nèi)的全球10多個(gè)國(guó)家和國(guó)際機(jī)構(gòu)發(fā)布了RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是彼此之間也并非完全兼容，這就造成了RFID在圖書館的普及阻力較大。其次是費(fèi)用問題，RFID系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備價(jià)格昂貴，一個(gè)電子標(biāo)簽的價(jià)格大約在4元左右，如果圖書館藏書量較大，則此一項(xiàng)就需要花費(fèi)數(shù)百萬(wàn)元人民幣。同時(shí)，由于我國(guó)的圖書館多數(shù)是由學(xué)校財(cái)政部門或者政府部門投資建設(shè)的，拿出巨大的資金來引進(jìn)一個(gè)新技術(shù)，

對(duì)他們而言可能性不大。如果花費(fèi)如此巨大的資金投入，圖書館則更希望用來增加館藏，而不是將其使用在對(duì)新技術(shù)的引進(jìn)上，所以RFID技術(shù)普及起來比較困難。再者，系統(tǒng)集成問題也阻礙了RFID技術(shù)在圖書館的普及。對(duì)于圖書館而言，在建立時(shí)往往采用的管理系統(tǒng)比較基礎(chǔ)，如果將RFID技術(shù)引進(jìn)，那么新系統(tǒng)與原有系統(tǒng)之間的集成和銜接也是必須要考慮的。傳統(tǒng)的系統(tǒng)采用條碼，而新的技術(shù)使用電子標(biāo)簽，在接口以及通訊協(xié)議等多個(gè)地方都需要進(jìn)行整合。另外，圖書館在建設(shè)時(shí)投入的資金是巨大的，其管理系統(tǒng)中使用到的條碼標(biāo)簽、磁條以及門禁檢測(cè)設(shè)備等，在未來的幾十年內(nèi)仍然可以使用，不可能短時(shí)間內(nèi)被淘汰，所以，這也就造成了新技術(shù)引進(jìn)的困難。最后，RFID系統(tǒng)自身也存在一定的安全問題，這是所有技術(shù)都面臨的缺陷。一方面，讀取電子標(biāo)簽時(shí)，信號(hào)的傳播會(huì)受到無(wú)線電波頻率的干擾，如果電子標(biāo)簽出現(xiàn)破損或者被金屬物體遮擋時(shí)，都會(huì)影響到信息的正確讀取。無(wú)線電波對(duì)金屬物質(zhì)比較敏感，即便是一層小小的錫箔紙遮擋住了電子標(biāo)簽，都會(huì)導(dǎo)致信息無(wú)法讀取。另一方面是防盜問題，圖書館的圖書處于流動(dòng)的狀態(tài)，從一個(gè)讀者手中到另一個(gè)讀者手中進(jìn)行傳遞。而RFID電子標(biāo)簽面積較大，不容易隱藏在書籍當(dāng)中，如果被讀者發(fā)現(xiàn)，存在著被人為毀壞的危險(xiǎn)，這都不利于圖書自身的安全。

5 實(shí)現(xiàn)RFID在我國(guó)智能圖書館系統(tǒng)中運(yùn)用的建議

首先要制定我國(guó)本土的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。世界上多個(gè)國(guó)家已經(jīng)針對(duì)本國(guó)制訂了相應(yīng)的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，日本采用UID標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)采用EPC標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)也應(yīng)該跟上步伐，盡快將本國(guó)的RFID標(biāo)準(zhǔn)制定并統(tǒng)一。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一之后，不同的機(jī)構(gòu)就不會(huì)因?yàn)闃?biāo)注不同而重新更換設(shè)備，減少了成本的浪費(fèi)，也能夠加強(qiáng)我國(guó)使用RFID技術(shù)各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的合作和聯(lián)系。我國(guó)在2004年已經(jīng)成立了工作小組，其主要任務(wù)就是制定出RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)的制定中要充分吸收那些已經(jīng)成功制定RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并運(yùn)用該技術(shù)的國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，這樣將來制定出的標(biāo)準(zhǔn)也能夠與國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。其次，要降低電子標(biāo)簽的成本。由于要建立智能化的圖書館，則書籍需要貼上電子標(biāo)簽，對(duì)于規(guī)模較大的圖書館來說，由于館藏?cái)?shù)量大，所以在電子標(biāo)簽上的花費(fèi)巨大，一些圖書館考慮到這些之后只能放棄新技術(shù)的引進(jìn)。曾經(jīng)有專家預(yù)測(cè)，當(dāng)電子標(biāo)簽的需求量達(dá)到50億片之后，其價(jià)格就能夠降到0.16元，而解決電子標(biāo)簽價(jià)格過高的途徑就是要進(jìn)行規(guī)?；蜆?biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，將生產(chǎn)成本降低，才能夠讓圖書館承擔(dān)得起電子標(biāo)簽的花費(fèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用。與此同時(shí)，由于RFID標(biāo)簽的存儲(chǔ)量是不同的，因此價(jià)格也會(huì)有所差別，圖書館可以根據(jù)自身的需求情況，選擇存儲(chǔ)量合適的標(biāo)簽，以降低成本投入。再者，如果將RFID技術(shù)引入，那么圖書館原有的信息管理系統(tǒng)就失去了其價(jià)值，原來已經(jīng)花費(fèi)巨額建設(shè)的管理系統(tǒng)在仍能夠使用的情況下將其拋棄，是巨大的浪費(fèi)。所以，這就需要國(guó)家的相關(guān)部門對(duì)技術(shù)的革新進(jìn)行支持，鼓勵(lì)社會(huì)相關(guān)技術(shù)企業(yè)研發(fā)出能夠與原有管理系統(tǒng)相兼容的RFID系統(tǒng)，避免資源的重復(fù)建設(shè)，防止浪費(fèi)。同時(shí)，圖書館也要根據(jù)自身建筑中的金屬結(jié)構(gòu)排列特征，按照RFID技術(shù)的要求，將影響信號(hào)使用部分的金屬做隱藏處理，不僅美化環(huán)境，還保證了RFID技術(shù)功能的發(fā)揮。最后，還要將RFID標(biāo)簽的面積縮小，便于隱藏，讓讀者不會(huì)輕易發(fā)現(xiàn)RFID標(biāo)簽的位置。將標(biāo)簽功能從制度標(biāo)簽發(fā)展成為可讀寫標(biāo)簽，更好的滿足圖書館工作的需求。

6 結(jié)束語(yǔ)

RFID技術(shù)的出現(xiàn)使數(shù)字化智能圖書館的建設(shè)成為可能，但是目前，RFID技術(shù)在我國(guó)圖書館的應(yīng)用還不廣泛。只有盡快制定統(tǒng)一的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，降低RFID電子標(biāo)簽價(jià)格，制作出能夠與圖書館原有信息管理系統(tǒng)兼容的RFID系統(tǒng)，縮小其面積，才能夠加快RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用。

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Design and implementation of intelligent digital library system based on RFID Technology

Liu Le
(Shaanxi Vocational and Technical College,Xi'an,Shaanxi,710054)

In the information age,but also toward the direction of digital library development.The reader's information demand presents the diversification and development in the form of library service,which makes difficult to handle,the introduction of new services,has become particularly urgent.The library is introduced in the RFID technology can provide convenient service,not only improves the work efficiency of library,but also can reduce the labor cost.Design of intelligent digital library system this paper described,analysis of the existing problems in application,and puts forward the solution.

RFID;library;system design