基于RFID的智慧社區圖書館架構設計

摘 要： 介紹了一種基于RFID技術構建的社區圖書館管理架構。對架構中遠程圖書管理及數據的分析算法等內容進行了深入的探討和研究， 該架構相對傳統圖書管理在實用性和方便性方面有非常大的應用前景和推廣價值。

關鍵詞： RFID； 社區圖書館； 遠程圖書管理； 圖書數據分析

中圖分類號：TP391.7 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）04-24-02

Design of intelligent community library structure based on RFID

Wang Xia

（Shenzhen science and technology library， Shenzhen， Guangdong 518055， China）

Abstract： In this paper， a community library management framework based on the RFID technology is introduced. The framework of remote library management and data analysis algorithms are investigated and discussed. The structure has great application prospect and promotion value related to the traditional library management in the practicality and convenience.

Key words： RFID； community library； library management； library data analysis

0 引言

隨著社會的發展和進步，越來越多的城市構建了市、區等級別的圖書館，人們能夠更加方便地借閱圖書。但目前，我國的社區圖書工作站的覆蓋率還不高，其中一個重要原因就是自助借還圖書的自動化技術還不成熟。筆者試圖結合RFID技術，探索一種自助圖書工作站的管理模式，并設計實現了一個智慧社區圖書館系統架構。

1 射頻識別技術

射頻識別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

與目前廣泛使用的攝像、條碼、磁卡、IC卡等自動識別技術相比，射頻識別技術具有很多突出的優點。

⑴ 非接觸操作，長距離識別，因此完成識別工作時無需人工干預，應用方便；

⑵ 無機械磨損，壽命長，并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環境；

⑶ 可識別運動物體并可同時識別多個電子標簽；

⑷ 讀寫器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性；

⑸ 數據安全方面除電子標簽的密碼保護外，數據部分可用一些算法實現安全管理；

⑹ 讀寫器與標簽之間存在相互認證的過程，實現安全通信和存儲。

2 智慧社區圖書館的RFID的架構

RFID系統由電子標簽（Tag）、天線（Antenna）、閱讀器（Reader） 三部分組成。

應答器——標簽：將標簽嵌入到書籍中隱藏起來，由天線、作為應答器，每個標簽具有惟一的電子編碼。

讀寫器——天線、讀寫器：由天線、耦合元件、芯片組成，讀寫標簽信息的設備安裝在社區圖書工作站硬件殼體內。用于讀取（或寫入）電子標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別物體的目的。通常閱讀器與計算機相連，所讀取的標簽信息被傳送到計算機上做進一步的數據處理。

2.1 服務器端圖書館管理組件

應用軟件系統：是應用層軟件，主要功能是收集圖書數據并進一步處理；支撐高級圖書管理功能。

2.2 典型工作場景舉例

如圖1所示，圖書管理系統的統計服務通過無線互聯技術呼叫信息讀寫器，讀寫器通過讀取在站圖書的標簽信息，識別出在站圖書的“圖書編碼、所在書架、圖書狀態”等信息，傳送回圖書管理系統。圖書管理系統管理本地存儲的圖書基本信息，進行各類統計分析。

2.2.1 遠程圖書管理模塊功能

⑴ 能夠遠程統計在館的圖書、在借的圖書和借閱者信息；

⑵ 能夠遠程鎖定某些圖書，不準出借，用于館間圖書共享、圖書定期維護等；

⑶ 在館圖書的借閱情況的統計與分析。

2.2.2 讀者自助借/還書模塊

讀者能夠持圖書證在社區的自助圖書站借閱/歸還自己喜愛的圖書。

3 遠程圖書管理模塊設計

在整個解決方案中，圖書館端的“遠程圖書管理模塊”是最為復雜的。

遠程圖書管理模塊在RFID的支持下，可以搜集更多、更深入的資料，如：哪本圖書被讀者借閱的次數最多；哪本圖書被帶到閱讀區/閱讀桌的次數最多；哪本圖書被閑置的時間最長；哪本圖書續借率最高。

所有歷史數據的存儲和分析都通過該模塊完成。RFID 技術可以使系統方便地收集讀者的相關資料，通過分析歷史數據可以分析圖書價值，如哪些圖書是社區圖書工作站面對的讀者所青睞的，通過掌握讀者的閱讀習慣和模式，管理者能有效地制定策略性的改進，提升圖書館的服務層次。這有利于精準采購，將經費花費在刀刃上；通過對讀者習慣的分析，可以有目標地開展增值服務，如推介文化沙龍、新書信息等，實現以讀者為中心的主動服務。筆者采用K-means算法進行圖書數據的分析。

3.1 K-means算法在圖書數據分析中的應用

K-means算法[4]的工作原理為：首先從n個數據對象中任意選擇k個對象作為初始聚類中心，而對于剩下的其他對象，則根據它們與這些聚類中心的相似度（距離），分別將它們分配給與其最相似的（聚類中心所代表的）簇；然后再重新計算新的聚類中心值（即每個簇中對象的平均值）。之后不斷重復這一過程，直到準則函數收斂為止。

K-means算法主要包括以下幾個步驟。

⑴ 從n個對象構成的集合{X1，X2，…，Xn}中隨機選擇K個對象{C1，C2，…，Ck}作為初始的K個聚類集合的中心。

⑵ 以K個對象{C1，C2，…，Ck}為中心，將每個對象劃分給最類似的集合，具體的劃分原則是：如果Xi-Cj

⑶ 計算新劃分出的每個對象集合中的對象的平均值：，i=1，2，...，K 其中Ni為集合Ci中對象的個數，令Ci=Xi，i =1，2，...，K。

⑷ 計算準則函數E：

⑴

⑸ 直到E不再明顯發生變化，否則轉到第2步。其基本思想是：隨機選擇k個對象，每個對象初始地代表一個類的平均值，作為類的質心，對剩余每個對象，根據其到類質心的距離，被劃分到最近的類；然后重新計算每個類的平均值，不斷重復這個過程，直到所有的樣本都不能再分配為止或達到終止條件為止。

3.2 遠程圖書管理模塊架構

如圖2所示，筆者采用分層分級的設計原則設計遠程圖書管理模塊。將高級服務抽取出來，作為Service給外圍應用調用。對于數據操作等底層功能則采用工具類完成，這更有利于提高代碼重用性，解除耦合。

4 結束語

隨著條形碼技術的發展，當前REID標簽等技術成本已大幅降低，可以廣泛使用。結合RFID技術構建的社區圖書館系統，必將作為市、區圖書館的必要補充被廣泛推廣。本文所構建的智慧社區圖書站系統架構無論從實用性，還是便捷性方面都比傳統社區圖書站的性能更優，順應了圖書館的智能管理系統的發展趨勢。

參考文獻：

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[5] Jiawei Han，Micheline Kamber.Data mining：concepts and techniques.Morgan Kaufmann，2006.

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