24小时城市街区自助图书馆流通系统

张 贺

（深圳图书馆，广东 深圳 518026）

1 引言

改革开放30年，深圳在大力发展经济的同时，也在推行“文化立市”的概念，将公共文化事业的发展作为一个战略重点。在政府的支持下，经过图书馆人不懈的努力与创新，“图书馆之城”建设事业迈上新的台阶。截至2009年底，深圳市共有628座公共图书馆，其中3座市级公共图书馆，6座区级公共图书馆，619座基层图书馆（其中社区图书馆552座，街道图书馆67座），形成了全市星罗棋布的图书馆网络。

被誉为“第三代图书馆”的“24小时自助图书馆”可谓是图书馆之城建设中的一个亮点，是服务创新和技术创新的智慧结晶。24小时自助图书馆以深圳图书馆的馆藏文献为依托，以RFID技术为核心，集各种高新技术为一体，将服务模式延伸至城市的基层社区。通过配书、预借送书服务，形成完全自助、网络互联、遍布全城街区、24小时全天候开放，被市民亲切地称为“无处不在的图书馆”。对于图书馆来说，借书、还书是图书馆的主要业务，笔者就24小时自助图书馆的自助流通（自助借还）系统进行相关的介绍。

2 RFID技术简介

自助图书馆系统的灵魂是RFID技术，它的出现改变了图书馆的传统服务模式，其全方位的自助服务，让图书馆实现了真正意义上的自动化和智能化，推动了图书馆服务的人性化。

RFID即射频识别技术（Radio Frequency Identification），它是20世纪90年代兴起的一种自动识别技术。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。一套完整的RFID系统是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）（也就是所谓的应答器（Transponder））及应用软件系统3部分所组成，其工作原理是阅读器发射特定频率的无线电波给应答器，以驱动其电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。其工作原理见图1。

图1 工作原理

图书馆应用的大多是高频，高频的RFID系统具有以下特性：①除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离；②感应器需要离开金属一段距离；③该频段在全球都得到认可且没有特殊的限制；④感应器一般以电子标签的形式出现；⑤虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域；⑥该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签；⑦允许将某些数据信息写入标签中；⑧数据传输速率比低频要快，价格也较低廉。

3 自助图书馆流通系统简介

如果将RFID技术比作一把“利器”的话，若没有“名将”来使用，也难以发挥其巨大的威力。这个“名将”所指的正是架构稳定、设计方案出色的业务系统。只有当业务系统和RFID技术有机结合时，才能发挥出神话般的威力，这个有机的整体就是自助图书馆流通系统。

自助图书馆流通系统是以深圳图书馆现有自助借还系统为母本并在此基础上进行继承和创新，两者功能对比见表1。

表1

自助图书馆流通系统根据新的业务需求，针对连接方式、客户端并发数量、连接时间等一系列技术难点进行攻关，经过多次的论证和实验，最终突破了所有的技术壁垒，提出了圆满的解决方案，成为支撑自助图书馆业务正常开展的中流砥柱。系统运行环境如下：

①系统采用C＋＋语言编写；

②开发工具采用VC、G++；

③客户端运行平台采用WINDOWS系列，硬件配置为一般PC；

④服务器端运行平台为LINUX，硬件为PC服务器；

⑤数据库使用ORACLE数据库。

4 系统设计

本着从实际出发原则并在结合专家论证的基础上，系统最终采用C/S（客户端/服务器）模式设计。每个自助图书馆都是一个客户端，其硬件平台相当于一个PC。当运行客户端程序时，会显示读者交互界面，以便读者自助操作。同时每个自助图书馆通过VPN（虚拟专用网络）技术连接进入图书馆之城平台网络与服务器进行通信，通信协议采用标准NCIP协议。服务器端完成协议的解析和所有业务的逻辑处理、事务控制、记录操作日志，并将必要数据存入数据库。客户端的重点是要提供完善的功能、简易的操作、友好的用户界面。而服务端的重点是要承受来自客户端的并发压力，保证系统性能稳定高效以及数据的及时入库，真正做到24小时全天候服务。系统架构见图2。

图2 系统架构

4.1 客户端设计方案

4.1.1 自助图书馆由于采用的是读者自助操作模式，所以客户端程序设计时需注意以下事项：

①深入了解RFID设备的特点，利用其优势，设计出完善的使用方案。

②提供尽可能友好的操作界面。

③给读者提供明确的操作指导（图片、语音、动画）。

④最大限度地简化业务操作的复杂度和操作步骤，使之符合读者的操作习惯。

⑤应用先进的技术手段提供快速的操作响应，并确保系统稳定运行。

⑥客户端及时地记录读者操作日志，并将重要读者操作信息存入服务器端数据库。

4.1.2 功能分析

①读者登录。读者将读者证置于RFID阅读器扫描区域，阅读器读取读者信息后，即提示输入密码。待读者输入密码后，将读者证号和密码发送到图书馆服务器进行验证。如返回有效信息，则本地系统记录读者进入事件。

②查询。读者登录后进入服务主菜单，点击“查询”，客户端系统向图书馆服务器发送查询信息请求，客户端将获得读者信息、读者外借信息、读者财经信息、读者预借信息等。

③预借取书。在主菜单选择“取书”，系统在本地查找读者本人的预借图书并显示，系统逐一自动提示，经读者确认，向图书馆服务中心发送预借取书请求。无论是否成功，本地系统将记录读者取书事件。

④借书。在主菜单选择“借书”，经确认向图书馆服务中心发送借书请求。如果是本人的预借取书则直接借出，否则显示“预借取书，不是您预借的图书”。无论是否成功，本地系统将记录读者借书事件。

⑤还书。在主菜单选择“还书”，图书口打开，读者逐一放入需还的图书，系统首先从本地库寻找数据，确认是否本地书架的书，然后按条码号向图书馆服务器发送还书请求，还书结果显示在屏幕上，成功的加入还书列表。超时未能读出RFID或者还书失败则退出图书并显示原因。无论是否成功，本地系统记录读者还书事件。

4.2 服务端设计方案

服务器端是整个系统成败的关键，它首先要保证系统能稳定高效地运行，既要保持与客户端流畅的通信，又要保证与数据库数据存取的安全、可靠。要能承受来自客户端的并发压力，保持长时间与客户端的连接，在多线程模式下，充分利用硬件资源来达到最大性能，要消除程序中的死锁和内存泄露问题，避免服务器的死机。在与数据库通信时，要降低开销，尽量减少占用数据库的连接。

服务器按功能划分为3个模块：NetServer、BusinessServer、DBServer。

NetServer主要解决庞大的客户端数量所带来的并发压力，它负责监听自助图书馆客户端的请求，保持与客户端的连接、通信。在网络故障或是网络异常断开时发起重连请求。

BusinessServer主要进行业务处理，它应用内存缓冲区技术，以图书馆服务规则为基础进行快速逻辑判断，使读者的各种操作流程顺利进行。

DBServer是对数据库、接口的封装，它可以方便、快捷地与数据库进行通信，同时优化了数据库通信方式，降低了通信开销，减轻了服务器和数据库端两边的通信压力。

4.3 系统特点

传统的借还系统模式是读者——图书馆员——应用系统3级模式，而RFID技术的应用降低了各个环节的操作复杂度，从而简化了业务模式，使原有的3级模式简化为读者——应用系统直接自助交互的2级模式，大大提高了服务效率。C/S的系统架构不仅满足了当前业务工作的需要，而且方便了自助图书馆布点的扩展。客户端程序的安装非常简便，而在服务端只需要更改一下参数就可以和新增客户端开始通信。通信时使用的VPN技术不仅使服务器和数据库的安全性大大提高，而且也提高了网络连接的质量，并使系统更加灵活，方便扩充。

5 结语

24小时自助图书馆要正常开展业务，除了要有自助流通系统，还需要有物流管理系统、监控系统、远程管理系统、预警系统。这些系统协同工作才能保证自助图书馆24小时稳定高效运行。如今，自助图书馆系统、物流服务车、自助服务机每日都在向城市的街区输送着图书馆的服务，日均借还量逾8千册次。现已布点140台，并计划在今后两年内扩增至300台自助服务机，构筑起传统图书馆、数字图书馆、自助图书馆为一体的全方位图书馆服务体系，开启全深圳的图书文献大流通时代，构成虚实结合的“图书馆之城”。

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[3]邓尧伟.图书馆RFID应用空中接口频率选择[J].河北科技图苑，2009（9）：44-47.

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