基于RFID的圖書館自助借書設(shè)計(jì)

本研究就是基于RFID來對(duì)圖書館系統(tǒng)中的自助借書模塊進(jìn)行分析，通過對(duì)自助借書進(jìn)行新特征的分析，來對(duì)基于RFID的自助借書業(yè)務(wù)流程進(jìn)行進(jìn)一步分析，首先對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行分析，然后對(duì)自助借書模塊的流程圖和類圖等進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過本文的設(shè)計(jì)，清晰的展現(xiàn)了基于RFID （無線射頻識(shí)別）技術(shù)設(shè)計(jì)圖書館管理系統(tǒng)的自助借書功能模塊，從而制定出設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖書館智能化系統(tǒng)的方案。

【關(guān)鍵詞】RFID 圖書館 資助借書

RFID（Radio Frequency Identification的縮寫）技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)屬于非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)主要內(nèi)容是通過電磁傳播和空間電磁感應(yīng)進(jìn)行通信，讓標(biāo)識(shí)對(duì)象被自動(dòng)識(shí)別。該系統(tǒng)的基本原理是將RFID（射頻識(shí)別）標(biāo)簽采用掛佩、粘貼、植入、插放等方式放在被識(shí)別對(duì)象上，一旦RFID（射頻識(shí)別）閱讀器讀取范圍內(nèi)識(shí)別到需要進(jìn)行識(shí)別的對(duì)象，標(biāo)簽和閱讀器之間的通訊就被建立起來，通過無線網(wǎng)絡(luò)使標(biāo)簽編號(hào)信息，標(biāo)簽內(nèi)部存儲(chǔ)信息傳送到閱讀器，閱讀器接收信息后開始進(jìn)行解碼，然后在后臺(tái)進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)的處理。

1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的信息處理全過程如下所示：

（1）電子標(biāo)簽，屬于模塊化標(biāo)簽，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是IC芯片與無線通信天線，標(biāo)簽內(nèi)具備待識(shí)別物體的標(biāo)識(shí)性信息，這些信息具備統(tǒng)一的約定格式，被稱為電子數(shù)據(jù)。現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，需要將電子標(biāo)簽貼于待識(shí)別物體上。在圖書館應(yīng)用內(nèi)，電子標(biāo)簽廣泛的使用在對(duì)圖書館圖書、設(shè)備與工作人員進(jìn)行標(biāo)識(shí)與管理上。

（2）閱讀器，基于分析圖書館的工作環(huán)境，設(shè)計(jì)出固定式閱讀器運(yùn)用在系統(tǒng)中的固定位置，該閱讀器采用無線的方式與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫相連，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，標(biāo)簽會(huì)在一定范圍內(nèi)主動(dòng)發(fā)送各類數(shù)據(jù)，閱讀器可以搜尋到此類數(shù)據(jù)，通過無線或有線的方式與后臺(tái)服務(wù)器相連來傳輸數(shù)據(jù)。醫(yī)護(hù)人員為了保證其負(fù)責(zé)區(qū)內(nèi)患者治療狀況良好，需要經(jīng)常進(jìn)行巡檢，這種情況下使用應(yīng)用手持式閱讀器能更加快捷、方便的獲取患者信息，圖書館工作人員可以通過攜帶一個(gè)移動(dòng)設(shè)備或是與之綁定來當(dāng)做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站。為確保RFID技術(shù)在圖書館員助理系統(tǒng)應(yīng)用的有效性，向圖書館員助理系統(tǒng)添入一個(gè)RFID管理子模塊。該子模塊包含了標(biāo)簽管理、RFID設(shè)備信息的管理、RFID的基礎(chǔ)信息管理。

RFID技術(shù)普遍運(yùn)用的方式是將RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）電子標(biāo)簽固定在設(shè)備上，采用各處固定的閱讀器對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行檢測(cè)管理來獲取相關(guān)信息。然而此類方法在應(yīng)用中需要花費(fèi)大量的成本。所以實(shí)際應(yīng)用中通常是植入少數(shù)含出口報(bào)警功能的電子標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理。RFID技術(shù)指標(biāo)后很多種，而下述三個(gè)指標(biāo)是實(shí)際應(yīng)用中，關(guān)注最多，應(yīng)用最廣的：

（1）數(shù)據(jù)傳輸速度： RFID 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一便是數(shù)據(jù)傳輸速度。新興技術(shù)意味著速度更快。數(shù)據(jù)傳輸速度包括兩個(gè)部分，一是讀速、二是寫速，而包括代碼長(zhǎng)度、標(biāo)簽與天線間載波頻率、讀寫距離、標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送速度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制在內(nèi)的各種因素都會(huì)對(duì)RFID 系統(tǒng)的讀寫速度造成影響。

（2）讀寫距離： RFID系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用時(shí)，在讀寫距離上存在著或多或少的要求。閱讀器對(duì)標(biāo)簽的讀寫距離最近為幾毫米，最遠(yuǎn)可達(dá)幾百米，讀寫距離的遠(yuǎn)近取決于天線和頻率。標(biāo)簽讀寫距離越遠(yuǎn)，成本越高，售價(jià)便越高。

（3） 多個(gè)標(biāo)簽識(shí)別：該系統(tǒng)投入使用時(shí)，閱讀器識(shí)別區(qū)域內(nèi)必定不止一個(gè)識(shí)別對(duì)象，系統(tǒng)需要具備辨別多個(gè)標(biāo)簽的能力。

基于對(duì)上述3種技術(shù)指標(biāo)的分析可以明確下述3種技術(shù)重要需求：

（1）識(shí)別能力。這一能力體現(xiàn)在識(shí)讀距離、識(shí)讀效果與信息質(zhì)量上。RFID技術(shù)在近至數(shù)厘米，遠(yuǎn)達(dá)數(shù)千米的范圍內(nèi)都可進(jìn)行識(shí)別。所識(shí)別獲取的信息質(zhì)量與識(shí)讀狀態(tài)和識(shí)讀距離有關(guān)，因此識(shí)別能力是 RFID 的首要技術(shù)指標(biāo)， RFID 之所以比傳統(tǒng)的條形碼更加具備實(shí)用性便是這一指標(biāo)存在的原因。

（2）識(shí)別環(huán)境。難以確定所借出圖書會(huì)被放置在何種環(huán)境中，極有可能遇到潮濕、腐蝕等不良環(huán)境的影響，因此RFID 的另一個(gè)技術(shù)指標(biāo)便是需要具備識(shí)別環(huán)境的能力。RFID 標(biāo)簽采用塑料等材料作為外殼對(duì)內(nèi)部芯片與天線進(jìn)行包裹，從而減少外部環(huán)境的影響，具備有極高的適應(yīng)性，但是RFID 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)被其它無線信號(hào)或是金屬干擾，這是因?yàn)槠洳捎脽o線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。雖然仍有這一不足之處，但是RFID 相對(duì)于傳統(tǒng)條形碼技術(shù)仍舊極具優(yōu)勢(shì)。

（3）識(shí)別效率。效率是系統(tǒng)推廣實(shí)際應(yīng)用必須要面對(duì)的一個(gè)問題。RFID 能對(duì)識(shí)別范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行讀取，這一讀取過程不再需要人工操作，屬于自助式服務(wù)，此外還能進(jìn)行多目標(biāo)同時(shí)讀取，因此RFID比仍需人工操作的傳統(tǒng)條形碼技術(shù)更具效

2 基于RFID的圖書館自助借書模塊設(shè)計(jì)

為簡(jiǎn)化圖書館管理員對(duì)日常圖書的管理工作，包括借還、續(xù)借、借閱統(tǒng)計(jì)等流程。本模塊的基本功能可以實(shí)現(xiàn)自助式一次性完成多本圖書的借閱操作，還能同時(shí)歸還多本圖書，同時(shí)續(xù)借多本圖書。為了圖書館工作人員在日常圖書的借還、續(xù)借、借閱統(tǒng)計(jì)等管理工作提供方便，本模塊可以對(duì)讀者一次多次借閱圖書的行為加以實(shí)現(xiàn)，而且還可以實(shí)現(xiàn)一次多本圖書的歸還。本模塊還設(shè)計(jì)了預(yù)約和支付罰金的功能。圖書館工作人員用戶對(duì)該模塊的操作分為設(shè)置圖書狀態(tài)、掃碼自動(dòng)還書、掃碼自動(dòng)借書、續(xù)借管理、統(tǒng)計(jì)分析等，其中掃碼主要是圖書館工作人員利用手中的掃碼器對(duì)讀者借還的書進(jìn)行掃碼，然后系統(tǒng)就根據(jù)掃碼信息的轉(zhuǎn)換等，轉(zhuǎn)換為借還信息。而讀者用戶則還可以在自助機(jī)器上完成借書和還書，將圖書條形碼對(duì)準(zhǔn)機(jī)器掃碼器，然后在屏幕上按“借書”，“還書”鍵，屏幕顯示圖書基本情況，核對(duì)后，按照提示刷自己的圖書卡，操作完成，這種操作較為簡(jiǎn)單，但是對(duì)于條形碼的識(shí)別度要求很高，如果圖書的條形碼上有不清潔痕跡，就無法掃出信息，所以當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件的時(shí)候，用戶需要去工作人員處排隊(duì)進(jìn)行人員掃碼借還圖書。

系統(tǒng)顯示需將要外借圖書置于掃描區(qū)域上，圖書信息以系統(tǒng)掃描顯示出的信息為準(zhǔn)。若出現(xiàn)某些圖書未識(shí)別出的狀況，也許是因?yàn)閳D書內(nèi)標(biāo)簽發(fā)生了某種錯(cuò)誤，若是掃描某些圖書時(shí)顯示借閱失敗，使用者能夠通過查看借閱詳單來了解借閱圖書失敗的原因，如果圖書先前已有人借閱，則這本圖書不能再次外借，要是僅是操作失敗則能重新借閱。圖1所示便是借書管理的流程圖：

3 系統(tǒng)模塊關(guān)鍵類的設(shè)計(jì)

一般而言，對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界最為直觀的描述方法就是利用面向?qū)ο蟮姆椒▉順?gòu)建信息系統(tǒng)，面向?qū)ο蟮姆椒ㄖ饕藢?duì)象模型，動(dòng)態(tài)模型和功能模塊，其中對(duì)象模型的建立我們一般將之稱為類圖設(shè)計(jì)。

通過類的抽取可以來對(duì)對(duì)象模型進(jìn)行建構(gòu)，首先在用例分析的基礎(chǔ)上確定對(duì)象類，然后對(duì)類的屬性和操作進(jìn)行確認(rèn)，這樣才能勾勒出對(duì)象類的聯(lián)系，建立起系統(tǒng)的關(guān)鍵類圖。

在本系統(tǒng)的需求設(shè)計(jì)中，已經(jīng)對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵的用例都進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，從中我們可以了解到，圖書館員助理系統(tǒng)的用戶可以分為圖書館的管理人員、工作人員和讀者三個(gè)類別。在本節(jié)中，我們以圖書的借書還書模塊為例，可以確定該模塊的問題域，包含了用戶登錄、圖書館工作人員基本信息、讀者基本信息、書刊基本信息、續(xù)借情況、借閱統(tǒng)計(jì)等。

以下進(jìn)行說明：

第一，基本用戶類，作為用戶基類，其屬性分為用戶賬號(hào)和用戶密碼，然后包含了兩個(gè)方法，分別是修改密碼和用戶登錄驗(yàn)證。

第二，讀者類，包含的屬性分為讀者編號(hào)、用戶姓名、讀者登錄密碼等。包含的方法有信息增加，信息刪除和信息更改，并且還增加了借書和還書的方法。

第三，圖書館員類，包含的屬性分為圖書館員的編號(hào)、姓名和登錄密碼等，包含的方法包含了信息增加，刪除和更改。

第四，圖書信息類，包含的有圖書出版情況、圖書類型、圖書數(shù)量、圖書編號(hào)等，包含的方法有圖書信息增加，刪除和更改。

第五，借書還書狀態(tài)類，包含的屬性有借書、還書和續(xù)借狀態(tài)，包含的方法有狀態(tài)更改、查詢、統(tǒng)計(jì)和出具報(bào)告，并且還有借還書以及續(xù)借的時(shí)間記錄等。

第六，管理員類與基BaseUser一樣，其屬性分為用戶賬號(hào)和用戶密碼，然后包含了兩個(gè)方法，分別是修改密碼和用戶登錄驗(yàn)證。

4 結(jié)論

雖然RFID技術(shù)大規(guī)模運(yùn)用于圖書館中還有不少缺陷，但其技術(shù)上有著顯著的前瞻性，存在的問題可以一步一步的解決。即使現(xiàn)在暫時(shí)沒有基于RFID技術(shù)的廣泛運(yùn)用的智能圖書館管理系統(tǒng)，鑒于當(dāng)今新科技的開發(fā)應(yīng)用都極為飛快、迅速，以當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)便可以看出來，RFID技術(shù)大規(guī)模運(yùn)用于圖書館中是將來發(fā)展的大趨勢(shì)，圖書館需要順應(yīng)這類新興技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，將現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用于圖書館的技術(shù)發(fā)展。所以我們要借助技術(shù)進(jìn)步的大好形勢(shì)，進(jìn)一步研究發(fā)展RFID技術(shù)，推廣其在圖書館中的應(yīng)用，滿足當(dāng)前時(shí)代下讀者真實(shí)需要，使得圖書館與時(shí)代潮流實(shí)現(xiàn)同步。

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作者簡(jiǎn)介

楊秀榮（1978-），女，山西省運(yùn)城市人。大學(xué)本科學(xué)歷。碩士學(xué)位。現(xiàn)為運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系講師。研究方向?yàn)檎Z義分析、數(shù)據(jù)挖掘。

作者單位

運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 山西省運(yùn)城市 044000