基于RFID的圖書館圖書定位系統研究與設計*

何 赫,劉 濤,李 丹

(沈陽航空航天大學圖書館,沈陽 110136)

基于RFID的圖書館圖書定位系統研究與設計*

何 赫*,劉 濤,李 丹

(沈陽航空航天大學圖書館,沈陽 110136)

為了解決圖書館圖書傳統查找方式不便等問題,研究設計了一個運用RFID技術實現快速查找書籍的圖書館圖書定位系統。利用JRM2030射頻識別讀寫模塊對書架上貼有電子標簽的書籍進行定位和查找;通過LABVIEW實現上位機系統軟件設計。文中給出了實驗測試結果,結果表明:系統能夠快速找到書蟲藏匿的書籍,以及還未及時放回書架的書籍,還可以快速的盤點圖書館的書籍,在一定程度上可以提高圖書館人員在圖書管理方面上的效率。

圖書館;圖書檢索系統;無線定位;RFID;LABVIEW

圖書館查找書籍困難,是每個圖書館都會存在一個現象。當前許多的圖書館采用“條形碼”和“磁條”的模式進行管理,管理人員手持一個激光掃描器對貼有條形碼的圖書進行掃描可以實現對書籍的統計和信息的更新以及錄入[1]。但在書籍定位查找方面則較難實現。目前,管理人員先把書籍進行分類,然后不同借閱室收藏一類或者幾類的書籍,這樣借閱者就可以根據需要直接定位到借閱室[2]。一個借閱室的書籍的數量還是很大,所以還需要再次的縮小查找和定位范圍,為解決這個問題,設計一個基于RFID的查找系統[3-5],借閱者可以在這個系統上查出書籍的索書號和書籍狀態。索書號便是縮小查找范圍的手段了,先把查找的范圍縮小到書架級,然后根據索書號上同類書籍的排序號,確定書架,剩下的就是考驗眼力了。

針對當前圖書館圖書管理現狀和存在的問題,利用先進的信息技術來提高圖書查找和管理統計的效率具有重要的意義。因此,文中將RFID技術與圖書館圖書管理的實際情況相結合設計一種圖書查找和定位系統,能夠實現對書籍的位置的定位以及對館藏書籍信息的統計,提高圖書館館員對圖書管理的效率,節省讀者借閱書籍所需要的時間。

1 系統總體設計

系統主要通過RFID技術對圖書進行查找和定位[6-8]。對整個系統的硬件進行模塊化設計,整個系統由上位機、讀寫器模塊、天線模塊和電子標簽等組成。讀寫器模塊包括控制器模塊、射頻前端以及基帶處理模塊。天線系統完成與標簽之間射頻信號的發送和接收功能。電子標簽則是書籍信息的載體。系統硬件的組成原理如圖1所示。

圖1 系統硬件的組成原理

2 系統的詳細設計

2.1 JRM2030讀寫器模塊

設計中采用玖銳技術的JRM2030讀寫器模塊,實現對書籍的定位和統計功能。該模塊采用RFID芯片PR9000,該芯片讀寫的速度很快,并且讀寫的距離較遠,集成了高性能的射頻部分、存儲器(64 kbyte Flash和16 kbyte SRAM)、基帶處理器、增強型8052微控制器和完全符合國際標準組織ISO18000—6C閱讀器協議。采用CP2102芯片實現通信接口的功能。由于CP2102的一些參數限制,設計中增加R1和R2限流電阻。通信接口電路如圖2所示。

圖2 通信接口電路

2.2 射頻芯片的外圍電路

射頻芯片采用JR20X0,其接口電路如圖3所示。圖中J1為天線的連接口。11腳BEEP,是連接蜂鳴器電路的輸入口;Vusb和地之間放置了4個電容,此處的電容的作用包括儲能和去噪,其中,當耗電突然增大時如果沒有電容電源電壓會被拉低,產生噪聲,這時大容量的電容可以暫時把儲存的電能釋放出來,穩定電源電壓;另外,電源電路很多時候有脈動,小容量的電容可以將這種噪聲旁路到地,提高了電源電壓的穩定性。

圖3 射頻芯片接口電路

3 系統軟件設計

系統軟件包括數據庫程序、人機交互界面和串口通信程序、數據接收處理程序等。其中,數據庫模塊是上位機軟件的核心,存儲所有書籍的信息。用戶查閱書籍和管理員增加書籍數量,都是通過數據庫來實現。文中采用Office access來創建數據庫,包含書籍的索書號、書名、作者以及出版日期等信息。編程實現對數據庫數據的讀取和更改。串口通信程序實現上位機和下位機數據通信,上位機通過串口通信給下位機發送命令,下位機發送圖書數據信息給上位機,設計中采用問答模式進行可靠通信。上位機軟件主要是通過LABVIEW編程實現,LABVIEW是一款由NI公司研制開發的程序開發環境[9],與其他計算機語言的顯著區別是:LABVIEW使用圖形化編輯語言G語言編寫程序,產生的程序是框圖的形式,并且可以給用戶提供友好的人機交互界面。

3.1 數據庫程序

數據庫在文中設計的系統中的作用是為用戶的對書籍的查詢提供數據的支持。用戶可以添加、修改、刪除和查詢數據庫里的數據,從而實現對書籍的查詢,數據庫事先錄入書籍的一些基本信息,包含:索書號、書籍名稱、作者、對應的電子標簽號、出版日期以及書籍的初始位置。由于LABVIEW無法建立數據庫,只能編寫程序實現對數據庫的操作,文中采用ACCESS創建數據庫,用DSN連接數據庫。采用ADO Recordset Find 函數實現篩選條件的寫入,用ADO Set Field Value VI來實現修改內容的寫入。數據庫VI程序如圖4所示。

圖4 數據庫VI程序

3.2 串口通信程序

LabVIEW程序設計由程序框圖和前面板兩個部分組成,其中,串口通信在整個軟件系統中的作用是使上位機和下位機可以互相通信交換數據,從而實現上位機對讀寫器的控制。串口通信主要由VISA資源名稱、VISA配置串口、VISA寫入、VISA讀取、屬性節點、VISA關閉和延遲函數這幾個函數組成的。文中設計的串口通信VI程序圖如圖5所示。

圖5 串口通信VI軟件程序

4 測試結果與分析

設計的系統可實現對圖書館書籍的查找與實時定位,能夠通過LABVIEW設計的前面板實現查找書名的鍵入和定位等功能。

4.1 關鍵字查詢測試

設計的軟件系統具有友好的人機交互界面,可以實現關鍵字查找,只需要把含有關鍵字的內容輸入,就可以實現查找,比如輸入“模擬電子技術基礎”中含有的關鍵字“模電”,查找的結果與輸入書名全部信息的查詢結果相同,即顯示框內顯示的數據信息相同。測試結果,如圖6所示。

圖6 關鍵字查詢測試結果

4.2 書籍位置定位測試

鍵入的書籍名稱為“C+”的書籍,先是進行查找,然后顯示查詢和定位結果,如圖7所示。

由圖7可見,書籍的位置信息為12,表明目標書籍距離讀寫器天線的直線距離為12 cm。

圖7 書籍位置定位測試結果

4.3 無效書籍名稱查詢測試

系統軟件可實現對無效書名,即數據庫中不存在的書籍名稱進行提示處理。比如,鍵入名為“數字電子技術基礎”的書籍,數據庫中若無此條信息記錄,則會彈出提示信息。測試結果如圖8所示。

由圖8中可看出,系統的提示信息為“對不起!查無此書”,并且還有一行英文的提示“Sorry!The Book Cannot Be Found”。

圖8 無效書名查詢測試結果

5 結論

文中研究了圖書館書架上圖書查找與定位系統的設計,對系統的硬件和基于LABVIEW的軟件進行了詳細設計,并對系統進行了實驗測試。結果顯示:設計的系統實現了對圖書館內的書籍的查找與定位功能,系統具有人機交互界面良好、功能豐富等優點,具有較好的應用價值。

[1] 柯平,朱明,閆娜. 國外圖書館管理研究述評[J]. 中國圖書館學報,2013,39(207):83-96.

[2] 張媛媛,劉錦高. 圖書館智能管理系統設計[J]. 電子器件,2007,30(3):926-930.

[3] 王曉磊,江雪婧,劉曄. 基于RSSI分布模型的RFID定位算法[J]. 信息化與標準化,2009,11:21-23.

[4] 韓亮,郎筠. 基于RFID圖書館智能書架設計實例[J]現代情報,2013,33(11):142-146.

[5] 劉世明,陳建宏,張宗平,等. 基于RFID的供港蔬菜安全監管溯源系統[J]. 計算機系統應用,2014,23(2):42-47.

[6] Fujisaki K. Implementation of a RFID-Based System for Library Management. Department of Advanced Information Technology[J]. International Journal of Distributed Systems and Technologies,2015,6(3):1-10.

[7] 王紅梅. 面向物流倉儲應用的移動式RFID讀寫終端設計[J]. 電子器件,2015,38(6):1327-1331.

[8] 錢承山,丁金卉,李俊,等. 基于 RFID 的會議席位卡系統設計[J]. 電子器件,2013,36(10):751-754.

[9] 張金. LabVIEW程序設計與應用[M]. 北京:電子工業出版社,2015:2-5.

Research and Implementation of a RFID-Based System for Library Books Positioning*

HEHe*,LIUTao,LIDan

( Library,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China)

In order to solve the problem that it is inconvenient to find books in the traditional library,a positioning system using RFID technology is designed to achieve fast search books in the library. The JRM2030 RFID reader module is used to locate and search books with electronic labels on the bookshelves. By using LABVIEW software,the software program is accomplished. The experiment results are given. The results show that the system can quickly find the books that bookworms hid,and the books that are not timely put back on the shelves. The reader can also quickly check the books in the library,and to a certain extent that can improve the efficiency of the staff in management.

library;book index system;wireless positioning;RFID(Radio Frequency Identification);LABVIEW

項目來源:遼寧省自然科學基金(聯合基金)項目(2013024003);沈陽航空航天大學青年成長基金項目(2016016)

2016-04-22 修改日期:2016-06-15

TP368.1;TN967.1

A

1005-9490(2017)03-0688-04

C:7210;6420

10.3969/j.issn.1005-9490.2017.03.034