基于RFID技術的圖書管理系統的研究與應用

王瑞娜(三門峽職業技術學院 信息傳媒學院， 河南 三門峽 472000)

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基于RFID技術的圖書管理系統的研究與應用

王瑞娜
(三門峽職業技術學院 信息傳媒學院， 河南 三門峽 472000)

傳統的圖書管理工作任務量大、成本高，隨著信息技術的快速發展，RFID技術(無線射頻技術)憑借其高效率、高存儲容量、低成本等優勢逐步成為促使圖書館管理工作智能化的新手段。本文介紹了RFID技術及其在圖書管理應用中的優勢，對基于RFID技術的圖書管理系統進行了總體框架的設計，并針對圖書查詢、圖書自助借閱及圖書盤點模塊進行了設計，最后對系統功能及性能進行測試，測試結果達到設計要求。

RFID技術； 圖書管理系統； 圖書盤點； 自助借還

目前,很多圖書館依然通過采用條形碼和安全磁條相結合的方式進行圖書的流通管理和安防工作，但條形碼壽命短、易損壞、存儲信息量小等特點，已經影響到了數字化圖書管理工作的效率。隨著圖書館藏書規模的不斷擴大，以及圖書館開放式閱讀形式的普及，圖書被錯放或亂放的現象非常普遍，這不僅嚴重影響了讀者查詢書籍的效率，也大大增加了圖書整理及盤點工作的任務量。因此，圖書館需要引入新技術，提高圖書管理工作的智能化以及館藏資源的利用率和服務管理的效率。RFID技術作為室內定位領域的研究熱點，符合圖書管理工作的需求。

1 RFID技術

1.1 RFID技術簡介

RFID技術即無線射頻技術，是一種非接觸式的自動識別技術。它能夠通過無線射頻信號識別目標對象并獲取其附帶的數據信息，識別過程無須人工干預，方便即時信息的交互及物品追蹤，適合圖書管理、物流管理等場景[1]。除了非接觸式采集信息的特點外，RFID技術還具有讀取速度快、抗干擾性強、數據容量大、可動態更改數據、實時更新數據及高安全性等特點，與傳統的條形碼技術相比，RFID技術的應用能夠實現物資管理的高度自動化，輕松實現物資管理中物流和數據信息間的雙向通信。

RFID系統通常包含射頻電子標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和應用系統三部分[2]。電子標簽由芯片和天線組成，用于存儲數據信息，每個標簽都有唯一的標識碼存放于芯片中；閱讀器是識別電子標簽的設備，能夠在非接觸狀態下快速讀取電子標簽的信息，通過與應用系統的通信，完成對電子標簽信息的讀取、解碼、識別和數據管理；應用系統能夠對電子標簽進行控制，完成數據的存儲和管理。在整個系統的運行中，用戶可通過應用系統給閱讀器發送指令，建立其與電子標簽間的通信，然后通過天線將電子標簽做出的相關響應反饋給閱讀器，最后通過網絡設備傳達至應用系統。通過這一通信過程能夠實現圖書、物流等物資管理的自動化。

1.2 圖書管理系統采用RFID技術的優勢

RFID作為室內定位領域的熱點研究技術，在圖書管理工作中的應用具有傳統條形碼管理技術無法比擬的優勢：(1)便于圖書分類盤點。圖書盤點任務繁瑣，工作量大且容易出錯，傳統的圖書盤點工作主要靠人工完成，效率很低，借助RFID技術，能夠實現通過閱讀器對圖書電子標簽的閱讀，按照設定的規則實現圖書的自動化分揀，達到簡化圖書分揀的流程，同時，借助RFID技術動態監測的優勢能夠實時提供錯位圖書的信息，提高圖書分類盤點的效率；(2)便于快速查找圖書。通過RFID技術能夠方便讀者和管理員快速定位圖書和文獻的存放位置，提高服務及工作效率；(3)自動化管理。圖書管理工作包含借書、還書、盤點、新書上架、舊書下架等多樣化任務，傳統的工作模式多借助人工處理，采用RFID技術后借助其非接觸式識別信息、讀取距離遠、讀取次數多及動態實時通信的特點，管理員通過手持或固定閱讀器能夠方便、快捷、高效地完成圖書管理工作，提高效率，降低誤差；(4)兼容性強。RFID技術的引入可以在原有的圖書管理系統的基礎上進行，其終端軟件和后臺系統軟件基本不變，只是用芯片數據代替原來的圖書編目數據，這樣不僅保留了原有系統，而且提高了數據的安全性及圖書管理工作的效率。

2 基于RFID技術的圖書管理系統的設計

2.1 系統總體框架設計

基于RFID技術的圖書管理系統采用三層體系結構，如圖1所示，每層相互作用，共同完成系統功能[3]。

硬件層：該層主要由采集數據和傳輸信號的設備組成，通過RFID閱讀器等相關技術采集及傳達書籍信息。

邏輯層：主要完成對上層傳達到的數據進行校驗、過濾等處理，保證數據的安全性及準確性，同時為下層提供相應的應用程序接口。

應用層：該層是讀者及管理人員與系統的交互接口，為讀者及圖書管理人員提供簡捷便利的智能化服務。

圖1 基于RFID技術的圖書管理系統總體框架

2.2 系統功能模塊設計

傳統的圖書管理系統普遍采用“條形碼+安全磁條”的方式，條形碼用于標識圖書，安全磁條用于保障圖書安全，這種方式雖然解決了圖書管理工作中的一些問題，但效率仍比較低。在引入RFID技術后，新書在入庫時進行分類編目和標簽工作，舊書可通過電子標簽中的芯片數據代替原有的編目數據，借助RFID的無線射頻技術輕松實現圖書區域定位、高速盤點、自助借還、快速查找等功能，使圖書管理工作變得高效和智能。

本文設計的系統包含管理子系統、RFID子系統和讀者子系統三個模塊，如圖2所示。管理子系統負責系統后臺數據信息的維護，包含圖書管理、讀者管理和圖書盤點三個子模塊，其中圖書管理子模塊用于圖書數據庫的數據管理，比如添加、刪除及修改圖書信息等；讀者管理子模塊用于對讀者個人信息的管理；圖書盤點子模塊用于準確定位圖書的存放區域。RFID模塊用于管理RFID設備的工作狀態，同時對RFID系統進行初始化，并對數據表單進行協議轉換。讀者子系統負責對讀者的借閱、歸還及個人賬戶等信息進行管理。以下詳細介紹圖書查詢、圖書借還、圖書盤點三個子模塊功能的實現。

圖2 基于RFID技術的圖書管理系統的功能模塊

2.2.1 圖書查詢 基于RFID技術的圖書管理系統可快速實現圖書的定位。根據圖書館的實際情況，可在每個書架或每隔一段距離安置RFID閱讀器，用于存放圖書信息及所放位置[4]。查詢者可在安裝有相應軟件的終端設備(計算機、平板、智能手機等)輸入圖書信息，如書名、作者名等信息，通過無線網絡發送給系統服務器，然后服務器會將處理后的信息反饋到終端設備，查詢者可看到圖書的出版社、索書號等詳細信息以及存放該圖書信息的高頻RFID閱讀器的位置，并生成詳細的路線方便查詢者尋找。通過RFID技術可隨時精確地定位圖書的位置，解決了因圖書錯放、亂放及書架標識不清造成的查詢困難的問題，提高了圖書查詢的效率。

2.2.2 自助圖書借還 讀者可在自助借閱機前刷借閱證以確定借閱者的信息，然后通過自助借閱機上的RFID高頻閱讀器讀取所要借閱書籍的電子標簽，終端設備會顯示讀者的信息以及圖書的信息，若圖書符合借閱條件，經過讀者確認，讀者信息及圖書信息相關聯后一起發送給系統后臺數據庫，讀者根據圖書存放位置可自行借閱，同時，圖書的借閱信息將被修改，當讀者借閱成功后經過圖書館RFID檢測門時就不會發出報警。還書時，讀者可掃描圖書的電子標簽，確定圖書的存放位置，可完成圖書的自助歸還功能，同時，后臺數據庫將對圖書的借閱信息進行修改。圖3為自助圖書借閱的流程。

2.2.3 圖書盤點 圖書館藏書眾多，人工盤點任務量巨大，通過RFID技術，圖書管理員可以通過RFID閱讀器讀取圖書標簽信息，獲取圖書存放的精確位置及圖書的相關信息，方便管理員查詢、盤點等工作。此外，圖書借還和存放的位置是即時反饋給服務器，并在后臺數據庫進行相應修改，管理員也可以通過對數據庫的查詢獲取圖書的實時信息及存放位置，提高圖書管理工作的效率。圖4是基于RFID技術的圖書盤點流程。

圖3 自助借還圖書流程

圖4 圖書盤點流程

2.3 數據庫分析設計

本文采用SQLite數據庫存放圖書管理系統中的數據信息。數據庫中包含圖書信息表、讀者信息表、圖書借閱記錄信息表、管理員權限信息表等。以圖書信息表為例，其包括圖書的名稱(char型)、作者的名稱(char型)、出版社的信息(char型)、圖書的價格(int型)、圖書的條形碼(char型)等信息，這些信息都被存放在table merchandise中。在基于RFID的圖書管理系統中，當代表圖書唯一標識的電子標簽被閱讀器讀取時，系統將確定相應的數據信息，并在數據庫中進行相應的操作[5]。在數據庫的管理工作中，本系統充分利用SQLite數據庫中的API函數：sqlite3_exec()、sqlite3_open()、sqlite3_close()、sqlite3_column ()等進行數據庫文件的操作。

3 系統測試

3.1 軟件開發平臺

本系統采用Java EE技術進行系統框架的開發，借助Java EE的分層架構和應用組件實現系統的各項功能，如通過DAO層實現系統數據庫中信息的添加、刪除及更新等操作，通過表現層采集用戶的輸入數據并顯示系統狀態，系統使用JBoss4服務器運行。

3.2 系統功能測試

系統功能測試的目的是檢查系統內數據的有效性及功能是否實現。本文以RFID卡管理為例進行測試，如表1所示。

3.3 系統性能測試

表1 RFID卡管理功能測試用例

本文采用Mercury 公司開發的LoadRunner8.0工具進行系統功能測試，利用負載模擬工具進行不同并發用戶數量的模擬測試，由其向服務器發送請求，保持一定時間，測試系統的各項性能，如數據的保存數量、失敗數量、系統響應時間及CPU利用率等。圖5顯示了不同并發用戶數量下，系統響應的相關數據。通過測試，在給定的用戶平臺下，系統的穩定性、實用性、方便性均能達到要求。

圖5 系統性能測試結果

4 結語

將RFID技術引入到圖書管理工作中，不僅從服務理念、圖書流通模式、信息資源建設等方面發揮RFID的優勢，還提高了圖書管理工作的智能化，拓寬了圖書館服務工作的深度與廣度，使圖書館的工作效率和服務水平上升到一個新檔次。RFID技術在圖書館的應用實踐時間較短，在實踐應用過程中應多關注技術的更新，結合實踐進行應用功能的創新，開發APP借閱、移動客戶端借閱等功能，不斷創新RFID環境下的圖書借閱的服務模式。

[1] 夏文忠.基于RFID的自助圖書借還系統設計[J].信

息與電腦，2015(20)：55-57.

[2] 劉慶娜.RFID 技術在高校圖書管理系統中的應用[J].流通經濟，2016(10)：88-89.

[3] 陳雨祺.基于 RFID 技術的圖書館智能圖書采編系統研究[J].中國中醫藥圖書情報雜志,2016,40(3):31-33.

[4] 程海鳴,黃 玲.基于 RFID 的圖書館書籍管理系統設計與實現[J].計算機科學與發展，2016,26(10):99-101.

[5] 欒錦驥.基于 RFID 識別技術的圖書借閱管理系統開發[J].自動化與儀器儀表,2016(8):132-134.

責任編輯 陳桂梅

Research and Application of Library Management System Based on RFID Technology

WANGRuina
(School of Information Media, Sanmenxia Polytechnic, Sanmenxia 472000, China)

Traditional library management is a heavy burden with high cost. With the rapid development of information technology, RFID Technology (RFID), with its high efficiency, high storage capacity and low cost gradually becomes new intelligent library management work. This paper introduces RFID technology and its advantages in library management, designs the overall framework of the library management system based on RFID technology. Furthermore, it designs a module special for book search and self borrowing. Final testing is performed on the function and performance of the system and the testing result meets the design requirements.

RFID technology; library management system; book inventory; self borrowing and returning

2017-01-02

王瑞娜(1984— )，女，河南靈寶人，講師，碩士研究生，研究方向:計算機應用技術。

10.13750/j.cnki.issn.1671-7880.2017.02.014

TP 391

A

1671-7880(2017)02-0054-05