基于RFID的智能图书管理系统

李 瑛

(太原市第十二中学校，山西太原030002)

随着社会信息量的与日俱增，作为信息存储的主要媒体之一图书，数量、规模比以往任何时候都大得多，各企事业单位，尤其学校图书管理更是有着纷繁冗杂的工作。传统的图书管理方式存在许多缺陷，表现在人工失误导致管理上的混乱、效率低下导致人力物力的浪费和管理费用的增加等等。这些管理上的缺陷在很大程度上影响了整个图书馆的管理、控制和运作。因此，建立一套合理、规范、实用、高效的智能图书管理系统，对图书进行统一的管理，是学校图书馆的必然选择。

目前，国内已有许多图书馆建立了图书管理系统。在这些系统中，大多采用安全磁条和条形码的技术:利用安全磁条来保证图书的安全，利用条形码来唯一标识图书。这些系统的应用，在一定程度上解决了图书管理中存在的一些问题。但是在图书高速盘点、图书借还、图书区域定位等问题还是不能很好地得到解决，而利用无线射频识别技术RFID建立图书馆智能管理系统使上述问题的解决变得相对容易起来。

无线射频识别(RFID)技术是一种基于无线技术的自动识别和数据获取技术，是物联网的核心技术。基于RFID的智能图书管理系统则根据图书馆的实际需求，利用无线射频识别(RFID)技术，对图书的采购、编目、检索、借还、统计等各个环节进行智能化的管理。该系统的应用，可以简化读者借还书的手续，提高借还书的效率，缩短图书的流通周期;可以降低工作人员的劳动强度，提高工作效率，尤其是能够大幅度提高错架图书整理以及图书盘点的效率;可以实现图书馆内部的数据共享，提高图书资料的利用率;可以提升图书馆为读者服务的水平，使其更加人性化，充分体现其公共服务的职能。

1 技术原理

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，其工作原理是利用射频信号自动识别对象并获取相关数据。RFID系统通常由RFID阅读器和RFID标签所构成。在实际应用中，RFID标签(即电子标签)贴在需要识别的物品上，当贴有RFID标签的物品进入特定范围时，RFID阅读器即可远距离将RFID标签中的信息读取出来，从而实现自动识别物体的功能。RFID阅读器可以同时识别多达数百个甚至更多的RFID电子标签中的数据，通过此功能可大大提高识别的速度。

智能图书管理系统的核心部分是一种无源、低成本的RFID电子标签，内部集成电路，能够存储信息，像纸一样薄。此芯片与集成电路和天线一同工作，标签粘帖在书本上，并且每个标签中都写入了唯一的标识。这样就给每一本图书都建立了一个唯一的身份标识。图书在借还的过程中，RFID阅读器可以自动识别图书，并将信息写入数据库中。

当读者选好一本或多本要借阅的图书后，将这些图书带到自助借阅机附件，自动借阅机上的RFID阅读器可自动识别这些图书，并生成相关数据，读者只需要简单地操作甚至不需要操作，即可办理完成借阅手续。当读者借书完成后，经过出口时，出口的RFID阅读器的门型天线将读取读者所带图书的信息，并进行校对。如果校对无误，则闸道会自动放行。如果有人将未办理借阅手续的图书带出出口，系统检测到后，将会报警提示，并关闭出口。同样，读者在还书时，也可以通过自助还书机自动办理还书手续。在借还书过程中，可以不需要人工干预，系统将自动完成所有内容。同时，系统将会将所有操作作为日志记录在数据库中，以便管理人员查询。

2 系统的构成

智能图书管理系统包括以下几个模块:

·自助借还子系统:用于读者自助借还图书的管理。

·智能查询子系统:读者或工作人员通过该子系统查询图书所在位置。

·馆藏清点子系统:用于快速清点馆藏文献。

·书目管理子系统:用于对馆藏图书的目录进行统一管理。

·标签管理子系统:用于制作和管理RFID标签。

2.1 图书借还子系统

图书借还子系统可分为自助借还和人工借还两部分。自助借还的主要功能是使读者自助完成借书和还书的功能;人工借还则是读者需要通过图书馆工作人员来完成图书的借还。

自助借书的流程是:

首先，读者从书架上选择好一本或多本要借阅的图书;

然后，读者来到自助借书机前，将其借书卡放置到感应区，系统将自动识别读者身份;

在自助借书机屏幕提示放入图书时，将选好的图书(可以同时放多本)放置到感应区，系统将自动识别所选的图书;

在自助借书机屏幕提示借书完成后，可以按照借书机屏幕的提示进行操作，打印借书凭;最后，取走借书卡和图书，至此，完成了全部的借书流程。

自助还书流程的是:

首先，读者来到自助还书机前，将其所借图书(可以是多本)放置到感应区，系统将自动识别图书，并根据数据库中的信息自动确定借阅者的身份，自助还书机可以自动将图书收入到图书馆;

然后，读者可以按照还书机屏幕的提示进行操作，打印还书凭条，至此，完成了全部还书流程。

以上借还书流程无需人工干预，自动完成，并生成相应的数据，从而节省了人力物力，也同时降低了出错率。通过自助借还书，可以实现24小时开馆及无人值守的图书馆。

通过工作人员进行借还书时，需要由图书馆工作人员通过工作台上的桌面RFID阅读器对借书卡及图书进行信息读取，以完成借书和还书的操作。

2.2 智能查询子系统

系统可提供智能查询功能，可通过多种检索查询方式进行查询，比如可以进行关键字、书名、作者、出版社、分类等多种细目的详细查询，通过查询结果可得知图书所在位置、是否已被借出等信息，可以帮助读者或工作人员快速准确地找到所需要的图书。

智能查询子系统中不但可以在图书馆内使用，还可以通过Internet或校园网的网络由读者或工作人员远程使用。

2.3 馆藏清点子系统

书架及所有图书文献资料均贴有RFID电子标签。工作人员可借助藏书手持点检仪，通过批量读取RFID信息的方式实现以下功能:

(1)快速采集书架及书架上图书文献资料的信息;

(2)统计图书文献的信息;

(3)查找特定的文献资料;

试剂：质量分数为75%的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐药粉(湖北荆洪生物科技股份有限公司生产)，溶剂包括甲醇(AR级，上海润捷化学试剂有限公司生产)、二甲基甲酰胺(DMF，上海润捷化学试剂有限公司生产)及醋酸仲丁酯(AR级，上海润捷化学试剂有限公司生产)，乳化剂包括蓖麻油聚氧乙烯醚(BY-125，邢台蓝天精细化工股份有限公司生产)、苯乙基酚聚氧乙烯醚(600号， 邢台蓝天精细化工股份有限公司生产)、有机硅(自制)和7211(自制)．

(4)快速生成各书架上的图书分布图;

(5)列出错架的图书。

2.4 书目管理子系统

每当有新到的纸质图书目录时，可利用OCR软件进行文字识别，保存在专门的数据库中，经过分析后对目录上的书籍按照不同要求进行处理，采购、编目还是待购等，方便后期图书查询和采购管理。

2.5 标签管理子系统

在本系统中，所有的图书、书架、借书证、工作人员工作证等均要贴RFID电子标签以成为唯一识别对象。标签管理子系统用于管理这些对象与RFID之间的一一对应关系。标签管理子系统主要需要提供三方面的功能:

第一，基本信息管理。需要对所有管理对象(如图书、书架、读者、工作人员)的基本信息进行管理。

第二，制作RFID电子标签并确定其与管理对象的对应关系。其工作过程可以是:首先调取被管理对象(如某一本图书)的信息，然后通过这些信息自动生成一个唯一的标识，并写入到一个RFID电子标签中，最后建立二者的对应关系。

第三，查询功能。可以通过RFID信息查询管理对象的信息，也可以通过管理对象的信息查询RFID的信息。

3 系统整体结构及网络构成

3.1 系统整体结构

如图1系统结构示意图，主要分两部分。下半部分是物联网的范畴，通过传感器技术、无线网络通信技术等，将书架、图书、管理人员、读者等连接到互联网(或校园网)中;在上半部分中，图书馆借助于云计算、宽带接入等技术，将这个智能图书管理系统的核心管理功能部署在云端。这个智能图书管理系统是图书馆的统一门户。读者、工作人员可通过各种互联网接入方式访问这个统一的门户，以获取相应的服务。例如，读者可以通过智能图书管理系统实现对远程图书查询，以确定是否有所需的图书;工作人员可以通过基于Web的友好界面实现对图书的实时监控和管理。同时，图书馆内部各种信息可以得到很好的共享。

图1 系统结构示意图

3.2 硬件构成及网络结构

组成系统的硬件主要有:

RFID电子标签:分别粘贴在图书、书架、读者的借书证以及工作人员的工作证上，用于唯一标识图书、书架、读者及工作人员。

藏书手持点检仪:由工作人员手持使用，用于馆藏清点。藏书手持点检仪具有电子标签阅读器的功能。

计算机、服务器及网络设备:用于构成信息管理系统网络。

WI－FI作为目前无线传输的主要技术，由于其具有传输距离远、带宽高、组网容易等特点，在各行各业被广泛使用，也是物联网中最佳无线传输方案。图书馆中可选用Wi－Fi作为主干网络。

在适当位置安装一台或多台AP无线路由器，其覆盖范围可达图书馆所有位置。

所有电子标签阅读器均采用支持Wi－Fi的设备，可直接通过AP接入本物联网。

网络结构如图2:

图2 网络结构图

4 系统特点

(1)降耗:取消了图书馆资料的手工的检测和借还书的相应操作，从而可以提高工作效率，减少人力资源的投入，降低人工成本;同时，减少了反复移动图书所带来的图书磨损。

(2)减负:对图书的盘点不再需要大量的人员一本一本的清点，工作人员只需用藏书手持点检仪将书架扫描一遍即可自动完成。这就使图书的盘点工作变得更加轻松。

(3)自助:智能图书馆系统使读者自己开架借阅书籍，自动生成借阅信息数据。

(4)纠错:RFID技术的非接触式批量查找使工作人员能够迅速发现遗失的资料，同时还能及时发现图书放错架的情况，可更好地对图书进行检索归类。

(5)方便:采用了基于物联网、Internet(或校园网)的远程自动管理技术，实现了远程查询、远程维护，为读者和工作人员提供了方便。

5 结论

本文提出的这种智能图书管理系统，基于物联网和Internet(或校园网)实现了图书馆的智能化管理。系统把RFID和图书馆的管理有机的结合起来，为图书馆的管理提供了一个高效、便捷、实用的技术手段。系统的应用，有效地简化了图书管理的各种流程，降低了工作人员的劳动强度，提高了管理和工作效率，并且为读者提供了方便快捷的自助借还书等服务，提高了图书馆为公众服务的水平。

基于RFID的智能图书管理系统，既可以单独应用于一个独立的图书馆，也可以借助校园网实现与校园网中其它应用系统的信息共享，从而实现更方便的自助借阅图书。因此，在学校图书馆内实现基于RFID的智能图书管理系统，是学校教学现代化的一个必然选择。

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