基于RFID技術的數字化智能圖書館系統設計與實現

劉 樂

（陜西職業技術學院,陜西西安,710054）

基于RFID技術的數字化智能圖書館系統設計與實現

劉 樂

（陜西職業技術學院,陜西西安,710054）

在信息時代，圖書館也向著數字化的方向不斷發展。讀者的信息需求的呈現出多樣化以及瞬息化的發展，這使得圖書館的服務有些難以應對，引入新的服務技術，已經顯得尤為迫切。圖書館中引入RFID技術能夠提供方便的自主服務，不僅提高了圖書館的工作效率，同時還能夠降低人工成本。本論文重點對數字化智能圖書館系統的設計進行闡述，分析在應用中存在的問題，提出解決的方法。

RFID；圖書館；系統設計

0 引言

隨著科學技術的發展，越來越多的現代化技術不斷被引用到圖書館領域。條形碼識別技術在圖書館領域已經使用多年，作為新型射頻識別技術的RFID由于自身的巨大優勢，正在逐漸取代條形碼。與條形碼相比，射頻識別技術能夠提供自助借書、還書技術，可提供防盜監測，同時還能夠將錯置的圖書找出等等。鑒于此，RFID技術在圖書館等領域的應用也越來越廣泛。

1 RFID的技術概述

1.1 RFID技術工作原理

標簽、讀卡器以及天線是RFID系統最基本的三個組成部分。當系統工作時，閱讀器將一定頻率的射頻信號通過天線發出，如果電子標簽位于信號的輻射區域中，就會與之產生感應電流，電流激活電子標簽。被激活后，電子標簽通過其卡內置天線將射頻信號以及本身的編碼等信息發送出去，系統通過天線將電子標簽發出的信號進行接受，、天線調節器處理后將信號傳到閱讀器，閱讀器再進一步對信息進行調制和解碼，最后傳送到后臺系統進行最終的處理。RFID系統的工作頻率主要在三個層次，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系統優勢

RFID技術之所以能夠取代條形碼，是因為它有著條形碼不具備的優勢。在對條形碼進行讀取時，必須能夠清楚地看到條形碼，但是RFID標簽則不需要，所以能夠隱藏在包裝中。RFID標簽的識別器能夠在同一時刻識別出多個標簽，這一點也是條形碼所不能實現的。在儲存容量方面，即便是二維條形碼，其最大容量也只能夠儲存3000字符，而RFID能夠儲存數兆字節，并且容量還有不斷擴大的發展趨勢。從資料的正確性方面比較，條形碼需要人工讀取，不免會造成錯誤。RFID則不需要人工讀取，依靠內置芯片進行資料的傳送，能夠確保資料的穩定和正確。同時，RFID標簽采用密碼保護的讀取形式，所以其資料內容比較安全。RFID標簽在更新時，不需要像條形碼那樣進行重貼，只要將其內部編碼結構進行修改即可，有利于更新。同時，RFID還可以設置密碼，增強保密性，RFID標簽的讀取不需要光源，能夠在惡劣環境下正常工作。而條形碼使用紙張作為載體，所以需要注意保護，以防污染，而RFID對油污以及化學藥品等具有很強的防御性。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

能進行更改，當商品的壽命結束后，條形碼也就無法再利用，而RFID標簽可以實現存儲信息的增加、減少以及修改和刪除等，所以重復利用不是問題。在信息的傳播上，RFID信號的穿透性較強，只要標簽位于電波能夠輻射的范圍內，即便被覆蓋，仍能夠穿過非金屬物質接受信號。而條形碼則只能使用掃描儀在近距離情況下對物品條碼進行掃描才能夠識別。根據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。比如在門禁系統中，一般均采用固定式讀寫器，而在一些倉庫當中，則使用手持式讀寫器。

2 RFID技術的在我國圖書館的使用情況

隨著知識時代的到來，我國圖書館的藏書量不斷上漲，這使得圖書館自動化管理難度提高。為了能夠實現圖書館的自動化管理，RFID技術開始在圖書館管理系統中得到使用。當前，我國圖書館由于各種原因，RFID技術還沒有能夠實現廣泛應用，尤其是在高等院校的圖書館。推廣RFID技術和應用該技術受到了各種因素的制約，所以我國只有很少一部分圖書館能夠在短期內實現RFID系統的使用，而對于其他圖書館而言，實現智能化數字圖書館還需要更久的時間。在我國一些規模較小的新型職業技術學校，RFID技術已經在數字化圖書館的建設中有了較好的利用。由于RFID技術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。所以，在的圖書館管理中使用RFID技術已經成為一種趨勢。目前，我國政府也大力支持RFID技術的研究和推廣，對該技術的應用起到了很好的推動作用。同時，隨著我國相關企業對解碼技術、讀寫器以及芯片的制造技術越來越熟悉后，RFID技術成本也會越來越低。從長遠的角度來看，基于RFID技術的智能圖書館是圖書館今后的發展趨勢。

3 基于RFID技術的智能圖書館系統設計

3.1 自助借還、盤點系統的設計

當圖書館中運用了RFID技術之后，讀者不會再經歷復雜的借書還書過程，圖書的借還變得非常輕松，節約了讀者的時間。與此同時，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可以像銀行取款機一樣操作方便，并且全天24小時不間斷服務。讀者不僅可以通過系統進行圖書的借還服務，同時還能夠清楚的查詢自己的借還情況和記錄。從硬件設施上講，實現這樣功能需要有主機、無線射頻讀頭、液晶觸摸顯示屏以及打印機等。手持式讀寫器是自助盤點系統當中的主要組成部分，圖書管理員可以借助該工具對書架上的圖書信息進行讀取，檢查書籍是否放在了對應的書架上，如果放置錯誤可以進行及時的改正。同時，自助盤點系統還能夠檢查書架上的書籍是否齊全。該系統不僅幫助管理員減少了工作量，同時還提高了工作準確性，提升了效率。

3.2 客戶查詢終端系統的設計

由于圖書管理系統中需要使用到無線射頻技術，所以需要在每本圖書上貼置電子標簽，當圖書被借出或者歸還時，只要圖書位于閱讀器信號能夠輻射到的范圍內，都可以追蹤到圖書的位置，并監控圖書的位置變化。因此，圖書管理人員也能夠清楚地看到圖書的相對位置信息。智能圖書館系統包括了5個組成部分，信息處理模塊、圖書識別模塊、服務器、業務系統模塊以及數據庫服務模塊。為讀者提供圖書信息查詢服務的就是數據庫服務模塊。該模塊主要功能是對圖書信息進行儲存和處理。學生可以在手機或者電腦的安裝終端，通過終端查詢圖書館內圖書的相應信息，同時能夠獲得該書的位置信息。查詢的方式有多種，可以通過手機終端的相關應用，也可以通過短信，通過網絡進行查詢。當系統收到終端的查詢請求后，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的設計

在安全門禁系統使用固定式閱讀器，對RFID標簽進行掃描，通過獲取的信息對讀者的借閱情況進行了解，進而決定是否做出警告動作。如果圖書館中有盜書情況的發生，門禁系統會將被盜圖書的詳細信息提示出來。另外，安全門禁系統還可以進行監控，記錄成影像資料。圖書館圖書定位系統主要由定位服務器、電子標簽和閱讀器三者構成。智能圖書管理系統的圖書識別碼采用了EPC碼，每一個電子標簽具備的電子碼都是一一對應的。電子碼內包括了圖書的相關信息，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、圖書的索書號等。由于電子標簽造價較貴，所以可通過降低其儲存量，將需要存儲的數據放在PML服務器當中，而該服務器能夠存儲路徑的方位信息。當圖書的位置發生變化時，閱讀器能夠獲取信息，借助EPC將信息傳入到服務器當中，供之后的查閱服務使用。定位系統的具體工作原理如下，圖書館的每本書上都有一個電子標簽，圖書館的內部安裝有多個固定式閱讀器，每個閱讀器的覆蓋范圍區域不同，這些閱讀器的坐標位置是已知的。不同的閱讀器將自身所覆蓋區域的圖書信息進行搜集，進而將該信息傳送到定位服務器，這樣圖書館內每一個區域的圖書位置信息都會被收集，當定位服務器得到信息之后，將標簽信息的位置數據庫進行更新，這樣讀者就能夠查閱到圖書在圖書館中的位置信息。

4 實現圖書館智能系統建設過程中存在的問題

首先是技術問題，直到目前為止，全球范圍內沒有一個統一的RFID標準形成，雖然電子標簽生產廠家不少，卻都是各自生產各自的。雖然歐洲標準委員會以及ISO在內的全球10多個國家和國際機構發布了RFID技術標準，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。其次是費用問題，RFID系統的相關設備價格昂貴，一個電子標簽的價格大約在4元左右，如果圖書館藏書量較大，則此一項就需要花費數百萬元人民幣。同時，由于我國的圖書館多數是由學校財政部門或者政府部門投資建設的，拿出巨大的資金來引進一個新技術，

對他們而言可能性不大。如果花費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新技術的引進上，所以RFID技術普及起來比較困難。再者，系統集成問題也阻礙了RFID技術在圖書館的普及。對于圖書館而言，在建立時往往采用的管理系統比較基礎，如果將RFID技術引進，那么新系統與原有系統之間的集成和銜接也是必須要考慮的。傳統的系統采用條碼，而新的技術使用電子標簽，在接口以及通訊協議等多個地方都需要進行整合。另外，圖書館在建設時投入的資金是巨大的，其管理系統中使用到的條碼標簽、磁條以及門禁檢測設備等，在未來的幾十年內仍然可以使用，不可能短時間內被淘汰，所以，這也就造成了新技術引進的困難。最后，RFID系統自身也存在一定的安全問題，這是所有技術都面臨的缺陷。一方面，讀取電子標簽時，信號的傳播會受到無線電波頻率的干擾，如果電子標簽出現破損或者被金屬物體遮擋時，都會影響到信息的正確讀取。無線電波對金屬物質比較敏感，即便是一層小小的錫箔紙遮擋住了電子標簽，都會導致信息無法讀取。另一方面是防盜問題，圖書館的圖書處于流動的狀態，從一個讀者手中到另一個讀者手中進行傳遞。而RFID電子標簽面積較大，不容易隱藏在書籍當中，如果被讀者發現，存在著被人為毀壞的危險，這都不利于圖書自身的安全。

5 實現RFID在我國智能圖書館系統中運用的建議

首先要制定我國本土的RFID技術標準。世界上多個國家已經針對本國制訂了相應的RFID技術標準，日本采用UID標準，美國采用EPC標準，中國也應該跟上步伐，盡快將本國的RFID標準制定并統一。當標準統一之后，不同的機構就不會因為標注不同而重新更換設備，減少了成本的浪費，也能夠加強我國使用RFID技術各個機構之間的合作和聯系。我國在2004年已經成立了工作小組，其主要任務就是制定出RFID技術標準，在標準的制定中要充分吸收那些已經成功制定RFID技術標準并運用該技術的國家的經驗，這樣將來制定出的標準也能夠與國際上的標準完全兼容。其次，要降低電子標簽的成本。由于要建立智能化的圖書館，則書籍需要貼上電子標簽，對于規模較大的圖書館來說，由于館藏數量大，所以在電子標簽上的花費巨大，一些圖書館考慮到這些之后只能放棄新技術的引進。曾經有專家預測，當電子標簽的需求量達到50億片之后，其價格就能夠降到0.16元，而解決電子標簽價格過高的途徑就是要進行規模化和標準化的生產，將生產成本降低，才能夠讓圖書館承擔得起電子標簽的花費，進而實現RFID技術在圖書館的應用。與此同時，由于RFID標簽的存儲量是不同的，因此價格也會有所差別，圖書館可以根據自身的需求情況，選擇存儲量合適的標簽，以降低成本投入。再者，如果將RFID技術引入，那么圖書館原有的信息管理系統就失去了其價值，原來已經花費巨額建設的管理系統在仍能夠使用的情況下將其拋棄，是巨大的浪費。所以，這就需要國家的相關部門對技術的革新進行支持，鼓勵社會相關技術企業研發出能夠與原有管理系統相兼容的RFID系統，避免資源的重復建設，防止浪費。同時，圖書館也要根據自身建筑中的金屬結構排列特征，按照RFID技術的要求，將影響信號使用部分的金屬做隱藏處理，不僅美化環境，還保證了RFID技術功能的發揮。最后，還要將RFID標簽的面積縮小，便于隱藏，讓讀者不會輕易發現RFID標簽的位置。將標簽功能從制度標簽發展成為可讀寫標簽，更好的滿足圖書館工作的需求。

6 結束語

RFID技術的出現使數字化智能圖書館的建設成為可能，但是目前，RFID技術在我國圖書館的應用還不廣泛。只有盡快制定統一的RFID技術標準，降低RFID電子標簽價格，制作出能夠與圖書館原有信息管理系統兼容的RFID系統，縮小其面積，才能夠加快RFID技術在圖書館的應用。

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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