用NFC技術實現圖書的自助借還

黃興燕

摘要：該文介紹了自助借還的幾種形式以及NFC近場通訊技術的特點、模式等，提出了使用NFC技術配合手機技術，利用現有圖書館的圖書條形碼實現圖書的自助借還。

關鍵詞：NFC技術；近場通訊；圖書館；自助借還

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0266-03

當今，自助借還已經成為智慧圖書館的主要象征，自助借還服務的形式也有多種。一是采用現今較為先進的RFID技術，配合RFID自助借還設備，實現圖書的自助借還服務。這種方式的代價比較高，每本書都需要加裝RFID標簽，一只RFID標簽加上安裝費，數據轉換費，差不多要1元多。一個80萬冊圖書的圖書館，標簽及加工費就要80多萬，一個中型圖書館的RFID項目都需要100多萬，費用在200萬以上的項目也為數不少。二是基于傳統條形碼技術的自助借還技術，該技術無需每本書安裝RFID標簽，省去了此項費用，但是需要笨重且昂貴的自助借還機。在自助借還機上進行讀者合法身份識別及圖書條形碼的識別，最后對所處理的圖書進行充消磁操作，完成自助借還圖書的過程。第三是現在剛起步的手機自助借還模式，此方案還有許多問題要解決。本文主要討論的是采用傳統的條形碼技術，結合手機NFC近場通訊技術，完成從讀者身份識別、圖書條形碼的識別到圖書磁條充消磁等操作，以低成本性、易操作性、安全、可靠的方式，實現圖書館的自助借還服務。

1 NFC近場通訊技術

NFC，近場通信技術（Near Field Communication），它是新一代的無線通信技術，2002年由飛利浦半導體、索尼以及諾基亞公司聯合研發，是一種基于互聯網和 RFID 技術的短距離高頻無線通信技術。NFC 技術允許電子設備間以 13.56MHz 的頻率在 10 厘米距離內進行非接觸式點對點數據傳輸交換數據。

NFC 的工作模式有三種，即：被動模式，主動模式，以及雙向模式。被動模式（卡模擬模式），NFC設備終端模擬為帶有信息的卡片被讀取，用以取代射頻IC卡；主動模式（讀寫模式），該模式下NFC 終端設備相當于射頻IC卡讀卡器；雙向模式（點對點通信模式），該模式與紅外和藍牙相似，在此模式下NFC 終端設備之間能夠實現數據的交換。

2 自助借還服務中需解決的幾個關鍵問題

1）讀者身份的識別。

傳統圖書館采用含有條形碼的借書證，通過識別讀者證條形碼的方法進行讀者身份的識別，目前已經很少使用。現在，大多數圖書館采用射頻IC卡借書證進行讀者合法身份的識別，具有安全、可靠性高的特點。

2）圖書身份的識別。

圖書身份的識別，目前使用最普遍的是識別圖書條形碼。就是在書里貼有圖書館給定的唯一圖書條形碼，用條碼閱讀器讀取條形碼數據，傳輸給圖書館圖書管理系統進行處理，由系統根據圖書的條形碼進行圖書身份的識別。采用了RFID技術管理圖書館，圖書中被加裝了RFID電子標簽，通過RFID天線與讀寫器讀取標簽中的圖書唯一編碼，達到圖書身份識別的目的。

3）圖書防盜系統的加（解）鎖。

自助借還圖書的最后一個步驟就是對所借還的圖書進行防盜系統的加鎖或解鎖。目前圖書館的圖書防盜主要采用的是傳統的防盜磁條（針）。防盜磁條又分兩種，一種是復合磁條，可以對磁條進行充消磁處理，以實現圖書防盜系統的加（解）鎖。充磁狀態的防盜磁條經過圖書防盜監測門時，會出現聲光報警；而經過消磁處理的防盜磁條就不會產生聲光報警。另一種圖書防盜磁條為永久磁條，不能進行充消磁處理，不在本文討論范圍。在安裝了RFID標簽的圖書中，通過更改RFID標簽的借還標志位，實現防盜系統的加鎖或解鎖。

3 利用NFC技術實現自助借還

本方案采用NFC技術，通過驗證圖書管理系統中讀者的證件號、密碼，實現讀者合法身份的識別；再通過手機攝像頭讀取圖書中的條形碼編碼，實現對讀者借還圖書的身份識別；最后，針對采用復合磁條進行充消磁處理的技術，制作一個裝置，實現對已經借出的圖書消磁。

讀者身份識別可以有兩種解決方案。一是采用NFC技術，結合含有NFC技術的借書證或校園卡，用手機讀取借書證信息，完成讀者身份合法性的識別。這種方案需要借書證或校園卡兼容NFC技術；二是使用手機APP軟件讀取圖書館管理系統中的讀者證件號以及密碼進行身份合法性驗證。后者更容易實現，但安全性不如前者。

手機攝像頭的功能越來越強大，它不但能讀取二維碼，當然也能讀取條形碼。在借還圖書時，通過手機APP軟件，調用手機攝像頭讀取圖書的條形碼，完成對圖書身份的識別，是完全可行的方案。手機APP讀者登錄及借書界面見圖1、圖2。

對所借還的圖書進行充消磁，是本技術方案的關鍵，也關系到圖書館圖書的安全。充消磁器原理很簡單，就是用50Hz的工頻電壓，在線圈與鐵芯的協同下產生交變電磁場，對圖書中的磁條進行充消磁。

利用圖書館現有的充消磁器，制作一個智能充消磁裝置，完成對所借還圖書一對一的充消磁操作。本裝置含有一個NFC通訊模塊，當讀者借還圖書時，手機APP完成了讀者身份識別與圖書條形碼識別后，通過NFC向充消磁發出充（消）磁的指令，然后手機APP把借書信息記錄上傳到圖書館管理系統數據庫中，完成借還圖書的最后操作。

這個環節存在一個問題，這個問題也是傳統條碼式自助借還遇到的問題，就是能否保證充消磁的對象是所借還的圖書。若讀者借了一本書，把兩本或多本書放在充消磁器上，如果充消磁器不能判斷是一本還是多本圖書，就可能會對多本書進行消磁操作，造成圖書的丟失。

解決此問題的關鍵在于如何判斷是一本書還是多本書。如果是多本書，就不進行消磁操作。將消磁器制作成V型槽樣式，消磁線圈布置在V型槽一側（左側），在消磁線圈一側設超聲波探測傳感器（或攝像頭），若發現所借還圖書存在縫隙，說明是2本或多本。探測結果通過NFC反饋給手機APP軟件，由APP軟件判斷是否發出充消磁指令。NFC充消磁器樣式見圖3。借書流程圖見圖4。讀者還書時一定要使用手機與NFC充消磁器通訊，確保讀者是在圖書館內歸還圖書，還書流程圖見圖5.

4 存在的問題

利用NFC近場通訊技術，結合手機及其APP軟件，實現圖書館自助借還的方案，在技術上是完全可行的，此方案需要手機APP與圖書館管理系統數據庫進行接口對接，以實現對數據庫的操作。另外，如果選擇借書證或校園卡來驗證讀者身份，這些證件需要兼容NFC技術。若采用讀者的證件號、密碼驗證讀者身份，技術上簡單，成本低廉，但安全性上稍差。在實踐中發現，檢測圖書復本數的技術上還存在著一定的技術缺陷，有被欺騙的風險存在。

5 結論

利用NFC實現圖書館自助借還服務的方案是一種低成本、技術可行、安全可靠的方案，是中小型圖書館實現自助借還、智能服務的又一種選擇。

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【通聯編輯：聞翔軍】