24小時城市街區自助圖書館流通系統

張 賀

（深圳圖書館，廣東 深圳 518026）

1 引言

改革開放30年，深圳在大力發展經濟的同時，也在推行“文化立市”的概念，將公共文化事業的發展作為一個戰略重點。在政府的支持下，經過圖書館人不懈的努力與創新，“圖書館之城”建設事業邁上新的臺階。截至2009年底，深圳市共有628座公共圖書館，其中3座市級公共圖書館，6座區級公共圖書館，619座基層圖書館（其中社區圖書館552座，街道圖書館67座），形成了全市星羅棋布的圖書館網絡。

被譽為“第三代圖書館”的“24小時自助圖書館”可謂是圖書館之城建設中的一個亮點，是服務創新和技術創新的智慧結晶。24小時自助圖書館以深圳圖書館的館藏文獻為依托，以RFID技術為核心，集各種高新技術為一體，將服務模式延伸至城市的基層社區。通過配書、預借送書服務，形成完全自助、網絡互聯、遍布全城街區、24小時全天候開放，被市民親切地稱為“無處不在的圖書館”。對于圖書館來說，借書、還書是圖書館的主要業務，筆者就24小時自助圖書館的自助流通（自助借還）系統進行相關的介紹。

2 RFID技術簡介

自助圖書館系統的靈魂是RFID技術，它的出現改變了圖書館的傳統服務模式，其全方位的自助服務，讓圖書館實現了真正意義上的自動化和智能化，推動了圖書館服務的人性化。

RFID即射頻識別技術（Radio Frequency Identification），它是20世紀90年代興起的一種自動識別技術。射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。一套完整的RFID系統是由閱讀器（Reader）與電子標簽（TAG）（也就是所謂的應答器（Transponder））及應用軟件系統3部分所組成，其工作原理是閱讀器發射特定頻率的無線電波給應答器，以驅動其電路將內部的數據送出，此時閱讀器便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。其工作原理見圖1。

圖1 工作原理

圖書館應用的大多是高頻，高頻的RFID系統具有以下特性：①除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數的材料，但是往往會降低讀取距離；②感應器需要離開金屬一段距離；③該頻段在全球都得到認可且沒有特殊的限制；④感應器一般以電子標簽的形式出現；⑤雖然該頻率的磁場區域下降很快，但是能夠產生相對均勻的讀寫區域；⑥該系統具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽；⑦允許將某些數據信息寫入標簽中；⑧數據傳輸速率比低頻要快，價格也較低廉。

3 自助圖書館流通系統簡介

如果將RFID技術比作一把“利器”的話，若沒有“名將”來使用，也難以發揮其巨大的威力。這個“名將”所指的正是架構穩定、設計方案出色的業務系統。只有當業務系統和RFID技術有機結合時，才能發揮出神話般的威力，這個有機的整體就是自助圖書館流通系統。

自助圖書館流通系統是以深圳圖書館現有自助借還系統為母本并在此基礎上進行繼承和創新，兩者功能對比見表1。

表1

自助圖書館流通系統根據新的業務需求，針對連接方式、客戶端并發數量、連接時間等一系列技術難點進行攻關，經過多次的論證和實驗，最終突破了所有的技術壁壘，提出了圓滿的解決方案，成為支撐自助圖書館業務正常開展的中流砥柱。系統運行環境如下：

①系統采用C＋＋語言編寫；

②開發工具采用VC、G++；

③客戶端運行平臺采用WINDOWS系列，硬件配置為一般PC；

④服務器端運行平臺為LINUX，硬件為PC服務器；

⑤數據庫使用ORACLE數據庫。

4 系統設計

本著從實際出發原則并在結合專家論證的基礎上，系統最終采用C/S（客戶端/服務器）模式設計。每個自助圖書館都是一個客戶端，其硬件平臺相當于一個PC。當運行客戶端程序時，會顯示讀者交互界面，以便讀者自助操作。同時每個自助圖書館通過VPN（虛擬專用網絡）技術連接進入圖書館之城平臺網絡與服務器進行通信，通信協議采用標準NCIP協議。服務器端完成協議的解析和所有業務的邏輯處理、事務控制、記錄操作日志，并將必要數據存入數據庫。客戶端的重點是要提供完善的功能、簡易的操作、友好的用戶界面。而服務端的重點是要承受來自客戶端的并發壓力，保證系統性能穩定高效以及數據的及時入庫，真正做到24小時全天候服務。系統架構見圖2。

圖2 系統架構

4.1 客戶端設計方案

4.1.1 自助圖書館由于采用的是讀者自助操作模式，所以客戶端程序設計時需注意以下事項：

①深入了解RFID設備的特點，利用其優勢，設計出完善的使用方案。

②提供盡可能友好的操作界面。

③給讀者提供明確的操作指導（圖片、語音、動畫）。

④最大限度地簡化業務操作的復雜度和操作步驟，使之符合讀者的操作習慣。

⑤應用先進的技術手段提供快速的操作響應，并確保系統穩定運行。

⑥客戶端及時地記錄讀者操作日志，并將重要讀者操作信息存入服務器端數據庫。

4.1.2 功能分析

①讀者登錄。讀者將讀者證置于RFID閱讀器掃描區域，閱讀器讀取讀者信息后，即提示輸入密碼。待讀者輸入密碼后，將讀者證號和密碼發送到圖書館服務器進行驗證。如返回有效信息，則本地系統記錄讀者進入事件。

②查詢。讀者登錄后進入服務主菜單，點擊“查詢”，客戶端系統向圖書館服務器發送查詢信息請求，客戶端將獲得讀者信息、讀者外借信息、讀者財經信息、讀者預借信息等。

③預借取書。在主菜單選擇“取書”，系統在本地查找讀者本人的預借圖書并顯示，系統逐一自動提示，經讀者確認，向圖書館服務中心發送預借取書請求。無論是否成功，本地系統將記錄讀者取書事件。

④借書。在主菜單選擇“借書”，經確認向圖書館服務中心發送借書請求。如果是本人的預借取書則直接借出，否則顯示“預借取書，不是您預借的圖書”。無論是否成功，本地系統將記錄讀者借書事件。

⑤還書。在主菜單選擇“還書”，圖書口打開，讀者逐一放入需還的圖書，系統首先從本地庫尋找數據，確認是否本地書架的書，然后按條碼號向圖書館服務器發送還書請求，還書結果顯示在屏幕上，成功的加入還書列表。超時未能讀出RFID或者還書失敗則退出圖書并顯示原因。無論是否成功，本地系統記錄讀者還書事件。

4.2 服務端設計方案

服務器端是整個系統成敗的關鍵，它首先要保證系統能穩定高效地運行，既要保持與客戶端流暢的通信，又要保證與數據庫數據存取的安全、可靠。要能承受來自客戶端的并發壓力，保持長時間與客戶端的連接，在多線程模式下，充分利用硬件資源來達到最大性能，要消除程序中的死鎖和內存泄露問題，避免服務器的死機。在與數據庫通信時，要降低開銷，盡量減少占用數據庫的連接。

服務器按功能劃分為3個模塊：NetServer、BusinessServer、DBServer。

NetServer主要解決龐大的客戶端數量所帶來的并發壓力，它負責監聽自助圖書館客戶端的請求，保持與客戶端的連接、通信。在網絡故障或是網絡異常斷開時發起重連請求。

BusinessServer主要進行業務處理，它應用內存緩沖區技術，以圖書館服務規則為基礎進行快速邏輯判斷，使讀者的各種操作流程順利進行。

DBServer是對數據庫、接口的封裝，它可以方便、快捷地與數據庫進行通信，同時優化了數據庫通信方式，降低了通信開銷，減輕了服務器和數據庫端兩邊的通信壓力。

4.3 系統特點

傳統的借還系統模式是讀者——圖書館員——應用系統3級模式，而RFID技術的應用降低了各個環節的操作復雜度，從而簡化了業務模式，使原有的3級模式簡化為讀者——應用系統直接自助交互的2級模式，大大提高了服務效率。C/S的系統架構不僅滿足了當前業務工作的需要，而且方便了自助圖書館布點的擴展。客戶端程序的安裝非常簡便，而在服務端只需要更改一下參數就可以和新增客戶端開始通信。通信時使用的VPN技術不僅使服務器和數據庫的安全性大大提高，而且也提高了網絡連接的質量，并使系統更加靈活，方便擴充。

5 結語

24小時自助圖書館要正常開展業務，除了要有自助流通系統，還需要有物流管理系統、監控系統、遠程管理系統、預警系統。這些系統協同工作才能保證自助圖書館24小時穩定高效運行。如今，自助圖書館系統、物流服務車、自助服務機每日都在向城市的街區輸送著圖書館的服務，日均借還量逾8千冊次。現已布點140臺，并計劃在今后兩年內擴增至300臺自助服務機，構筑起傳統圖書館、數字圖書館、自助圖書館為一體的全方位圖書館服務體系，開啟全深圳的圖書文獻大流通時代，構成虛實結合的“圖書館之城”。

[1]林金華，李音.公共圖書館服務大步創新[N].中國文化報，2009-06-26（9）.

[2]紀元霞，趙海霞，陳雅雪.RFID技術與圖書館自動化研究[J].農業網絡信息，2010（3）：59-64.

[3]鄧堯偉.圖書館RFID應用空中接口頻率選擇[J].河北科技圖苑，2009（9）：44-47.

[4]梁瑛.文化部向全國推廣深圳經驗[N].深圳商報，2009-12-07（A01）.