圖書(shū)館尋書(shū)定位系統(tǒng)研究

林 楊，陳茹秀，王德明，肖 煒

（1中南林業(yè)科技大學(xué)班戈學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410004）

（2中南林業(yè)科技大學(xué)家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410004）

（3中南林業(yè)科技大學(xué)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410004）

（4中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙 410004）

1 引言

圖書(shū)館工作中采用傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)時(shí)需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，其圖書(shū)錄入過(guò)程中需要工作人員一本一本掃描，這種方式技術(shù)含量低，操作繁瑣。同時(shí)，在書(shū)籍的流通過(guò)程中的借書(shū)、還書(shū)、續(xù)借中還可能存在由于操作不當(dāng)而損壞條碼等諸多問(wèn)題。當(dāng)圖書(shū)館的流量到達(dá)峰值時(shí)，借閱書(shū)籍也可能出現(xiàn)供不應(yīng)求以及工作量巨大的現(xiàn)象，繁瑣的操作增加了管理員的工作量，同時(shí)降低了借閱的效率。

在現(xiàn)有的書(shū)籍管理中，書(shū)籍實(shí)時(shí)定位已成為一個(gè)難點(diǎn)。通過(guò)應(yīng)用傳統(tǒng)的ILASSⅢ自動(dòng)化集成系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確定位到書(shū)籍的具體位置，為書(shū)籍查找增加了困難。針對(duì)這一問(wèn)題，可以使用RFID技術(shù)進(jìn)行改善。通過(guò)該技術(shù)把書(shū)籍信息寫(xiě)入到標(biāo)簽的存儲(chǔ)器中，并實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)書(shū)籍的實(shí)時(shí)定位。RFID系統(tǒng)具有高效的信息識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)在圖書(shū)館檢索和管理方面也更加出眾。

RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它可以使用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別和掃描物體而不會(huì)發(fā)生接觸。同時(shí)，它也可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)收集。它由閱讀器、天線和標(biāo)簽3部分組成。RFID系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)該標(biāo)簽在讀寫(xiě)裝置發(fā)射天線的發(fā)送射頻信號(hào)區(qū)域內(nèi)時(shí)，就會(huì)將RFID標(biāo)簽自身相關(guān)的編碼信息通過(guò)裝置內(nèi)天線發(fā)射給讀寫(xiě)裝置的接收天線，讀寫(xiě)裝置經(jīng)解碼后就將相關(guān)標(biāo)簽信息發(fā)送給后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)并進(jìn)行相應(yīng)的處理而后發(fā)出信號(hào)[1-2]。

2 研究方法

2.1 RFID計(jì)算方法

在書(shū)籍標(biāo)簽設(shè)定完成后，一定時(shí)間內(nèi)基本不會(huì)發(fā)生大幅度的變動(dòng)，并且在書(shū)籍定位的過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些誤差以及電磁干擾而對(duì)精度造成的影響，為了避免這個(gè)問(wèn)題，使用通過(guò)對(duì)書(shū)籍標(biāo)簽的歷史位置加權(quán)計(jì)算其所在位置的方法來(lái)減小影響[3]。首先，假設(shè)要定位的書(shū)籍標(biāo)簽的特定位置在t0之前的r時(shí)刻為t1，t2，…，tr，并且此時(shí)位于1和r之間的每個(gè)時(shí)間的書(shū)籍的位置。在每個(gè)時(shí)刻設(shè)置一個(gè)估計(jì)值，設(shè)置t1為(x1，y1)，那么第j次定位所獲取的書(shū)籍(x1，y1)位置估計(jì)值便是(xj，yj)，位置變動(dòng)后位置可能稍有變化。將書(shū)籍位置的估計(jì)殘差函數(shù)設(shè)置為：

這時(shí)，將P的取值設(shè)為最小值時(shí)，便可以獲取書(shū)籍最優(yōu)估計(jì)位置為(x，y)。將x，y偏導(dǎo)數(shù)設(shè)成0，則(x，y)值是

式（3）中：書(shū)籍歷史方位(xj，yj)所求方位值和目前方位(x1，y1)間隔較小，那么權(quán)值便較大。

2.2 RFID工作流程

首先，將書(shū)籍歷史值的讀取時(shí)間設(shè)置為m，將書(shū)籍參考標(biāo)簽的數(shù)量設(shè)置為h，然后根據(jù)公式計(jì)算每個(gè)最近鄰居標(biāo)簽的權(quán)重；加權(quán)書(shū)的鄰居標(biāo)簽位置以獲得書(shū)位置估計(jì)；然后將每個(gè)鄰居標(biāo)簽設(shè)置為實(shí)驗(yàn)標(biāo)簽，將其余的h-1標(biāo)簽設(shè)置為參考標(biāo)簽，計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)簽與參考標(biāo)簽之間的偏差。將偏差值與實(shí)驗(yàn)標(biāo)簽的估計(jì)值進(jìn)行比較，并對(duì)其進(jìn)行校正以獲得新的估計(jì)值；重復(fù)3到6步m+1次，第m+1次的估算值為當(dāng)前值，前m次的估算值為歷史值。同時(shí)，根據(jù)公式（3）計(jì)算每個(gè)歷史位置的權(quán)重；最后，通過(guò)加權(quán)獲得最終書(shū)籍位置值。

3 研究結(jié)果

3.1 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)上述計(jì)算方法，權(quán)重為2、4和6的結(jié)果見(jiàn)圖1。根據(jù)圖1，當(dāng)權(quán)重設(shè)置為4時(shí)，系統(tǒng)可以最準(zhǔn)確地定位書(shū)籍。根據(jù)公式測(cè)試，系統(tǒng)在10～70個(gè)標(biāo)簽的單位時(shí)間內(nèi)的成功傳輸速率見(jiàn)圖2。根據(jù)圖2中的數(shù)據(jù)，隨著標(biāo)簽樣本數(shù)量的增加，系統(tǒng)的成功傳輸速率也隨之提高。RFID系統(tǒng)稍有波動(dòng)，但總體仍不少于0.95，符合當(dāng)前圖書(shū)館的傳輸要求。

圖1 權(quán)重對(duì)定位精度的影響

圖2 不同標(biāo)簽數(shù)量下系統(tǒng)成功傳輸速率測(cè)試

3.2 RFID實(shí)際應(yīng)用

3.2.1 應(yīng)用在標(biāo)簽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

書(shū)籍標(biāo)簽轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)用RFID技術(shù)時(shí)，將RFID標(biāo)簽貼在書(shū)籍的前十幾頁(yè)，再由工作人員通過(guò)標(biāo)簽轉(zhuǎn)化軟件對(duì)書(shū)籍進(jìn)行加磁性。轉(zhuǎn)換過(guò)程中，工作人員將收集的相關(guān)信息儲(chǔ)存在芯片中，更加利于信息的讀取與儲(chǔ)存[4]。

3.2.2 應(yīng)用在自助借還系統(tǒng)

應(yīng)用RFID技術(shù)在書(shū)籍自助借還時(shí)，把帶有書(shū)籍標(biāo)簽的書(shū)放在自助借還設(shè)備，就可以根據(jù)標(biāo)簽信息進(jìn)行加消磁，自助借還設(shè)備最多可同時(shí)借閱多本，并且總耗時(shí)不超過(guò)10 s，大大縮短了借還書(shū)時(shí)間。借閱者在使用自動(dòng)借還服務(wù)時(shí)，可以通過(guò)設(shè)備查看自己的借閱信息，了解自己的書(shū)籍借閱情況，對(duì)即將到期的書(shū)進(jìn)行歸還或者續(xù)借。由于借閱者可以自行完成借閱服務(wù)。

3.2.3 應(yīng)用在書(shū)籍定位和館藏盤(pán)點(diǎn)

由于圖書(shū)館館藏?cái)?shù)量巨大，在傳統(tǒng)的條碼技術(shù)條件下，書(shū)籍找尋困難會(huì)導(dǎo)致工作人員的盤(pán)點(diǎn)和讀者借閱效率低下。RFID技術(shù)可以快速定位每本書(shū)的特定位置，工作人員只需要根據(jù)書(shū)籍上的RFID數(shù)據(jù)，通過(guò)相應(yīng)系統(tǒng)或者軟件找到對(duì)應(yīng)的書(shū)籍信息，再對(duì)比找出信息有誤的書(shū)籍。盤(pán)點(diǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)將提示輸入信息與數(shù)據(jù)庫(kù)相左的書(shū)籍，工作人員需要對(duì)這些有問(wèn)題的書(shū)籍做出調(diào)整即可[5]。

4 討論

4.1 提高書(shū)籍錄入效率

RFID技術(shù)具有超高頻穿透能力，可以從塑料或紙上讀取數(shù)據(jù)，有效解決條碼不明確的限制，更好地識(shí)別圖書(shū)的內(nèi)容，為圖書(shū)的流通提供了保障。

4.2 引入自動(dòng)借還服務(wù)

RFID技術(shù)引入自助借還機(jī)，讀者只需要根據(jù)提示進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作即可完成借閱、還書(shū)及續(xù)借等業(yè)務(wù)。通過(guò)替代傳統(tǒng)的人工辦理模式，自助借還機(jī)可以更加快速地為讀者服務(wù)，與傳統(tǒng)辦理借閱模式相比，自助借還機(jī)可節(jié)約更多的時(shí)間。

4.3 提升書(shū)籍尋找準(zhǔn)確性

RFID技術(shù)可通過(guò)無(wú)線RFID讀寫(xiě)器同時(shí)掃描多個(gè)標(biāo)簽，使數(shù)據(jù)傳回后臺(tái)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)不同顏色提示書(shū)籍是否擺放正確，并對(duì)錯(cuò)放書(shū)籍及時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了盤(pán)點(diǎn)自動(dòng)化。同時(shí)，讀者可以通過(guò)智能圖書(shū)館，連接圖書(shū)館的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、GPS或藍(lán)牙，依靠每個(gè)書(shū)架的層架標(biāo)簽，直接對(duì)書(shū)庫(kù)內(nèi)的書(shū)籍位置導(dǎo)航指引[6-7]。

4.4 保證數(shù)據(jù)的安全與穩(wěn)定

RFID數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性與穩(wěn)定性較高，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)與儲(chǔ)存。圖書(shū)管理系統(tǒng)集成圖書(shū)館的各種功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于圖書(shū)信息、讀者信息與管理員信息的處理。其中，圖書(shū)信息的處理要管理所有的圖書(shū)種類以及檢索查詢各種書(shū)籍信息；讀者信息的處理要求能夠管理書(shū)籍的借閱與歸還以及自動(dòng)計(jì)算讀者的罰款。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前圖書(shū)館管理信息結(jié)構(gòu)與內(nèi)部系統(tǒng)還不夠完善，在圖書(shū)館工作中極易出現(xiàn)亂架現(xiàn)象，發(fā)生圖書(shū)位置和書(shū)庫(kù)擺放位置不合適，從而導(dǎo)致讀者和工作人員難以找到書(shū)籍，而RFID技術(shù)在書(shū)籍識(shí)別率、借還書(shū)、書(shū)籍定位、分揀、防盜中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，既可以提高工作的效率，減少人力、時(shí)間的浪費(fèi)，又可以為學(xué)生們提供良好的閱讀環(huán)境[8]。