基于RFID技术的图书馆智能库架管理系统研究*

吴宝珍赵 轩

（1.南京信息工程大学图书馆；2.南京南信大影像技术工程有限公司，江苏 南京 210044）

1 RFID无线射频技术

RFID无线射频识别技术（Radio Frequency Identification）是利用无线电波进行通讯的一种非接触式自动识别技术。它的基本工作原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合），实现对被识别物体的自动识别，也可以通过雷达反射的传输特性来达到同样的目的。

RFID系统需要包含电子标签和阅读器两个基本部分。电子标签承载着射频识别系统的数据，由标签天线和标签专用芯片组成。根据不同供电方式，电子标签可以分为有源电子标签（Active tag）、无源电子标签（Passive tag）和半无源电子标签（Semi-passive tag）。有源电子标签内装有电池，无源射频标签没有内装电池，半无源电子标签（Semi-passive tag）部分依靠电池工作。根据不同频率，电子标签可以分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。根据不同的封装形式，电子标签可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。

图1 RFID电子标签

电子标签的大小、形状如同我们现在使用的条形码，很适合粘贴在商品、证件、器件上，更便于粘贴在图书资料上。如图1 中（a）、（b）、（c）为不同规格的 RFID 电子标签。

RFID阅读器的工作原理是通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以准确地读出标签识别码和内存的数据，也可以实现写入操作。典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。

RFID无线射频识别技术与互联网、通讯技术相结合可以广泛地应用于物流、制造、公共信息服务等多个行业，而图书馆将是RFID技术应用的一个重要的领域。目前全国大多数图书馆已经从纯手工管理方式过渡到了采用条形码识别、计算机网络、计算机软件技术的数字化管理模式，然而还有许多问题困扰着图书馆的管理及工作人员。例如，图书的自助借还、图书的快速盘点、查找、乱架图书的整理等问题还是没有得到很好的解决，阻碍了图书馆更好地服务于读者，图书馆界一直以来不断地努力寻找一种更为先进的技术。而RFID无线射频技术在图书馆的应用将为今后图书馆的发展提供广泛的前景。

RFID无线射频技术可以针对图书馆的库架管理需要提供基于RFID的图书馆智能库架管理系统。其应用方法是将射频卡贴在书刊上，所有的书刊信息都被存储在图书馆的中央计算机里，在计算机里能够查到与该书刊有关的相应信息。在图书馆的进出口安放阅读器和天线，无线中继终端按照需要布置，组成一个无线传感网络。当书刊进出库架时，安放在进出口的阅读器就会读出贴在书刊上射频卡的信息并将此信息通过无线传感器网络传送至管理中心，管理中心由此可以及时地了解到书刊进出库架的信息，及时掌握书刊的流通状况，适时科学地调整所购图书的种类和复本量。由此可见，采用RFID无线射频技术不但可以有效地解决图书流通过程中的两个最大的难题：读者对书刊的需求和损耗。同时也给读者带来更大的方便，读者可以不必在出纳台前排队，直接背着装满书刊的书包出门，门口的计算机自动打印所借图书的清单，从而改善借书环境，大大提高借还书的效率。由于出纳台的退出，减少了图书馆流通部的人员配置，使人力资源在馆内得到合理重组，节省人员开支，降低工作人员的劳动强度。

2 RFID无线射频识别系统简介

针对图书馆库架的特点，智能库架管理系统主要包括：RFID识别系统、无线传感器网络、RFID识别系统与无线终端的交互。

阅读器含有射频模块、控制单元以及可以与应答器相连接的耦合元件。它的基本功能是通过天线对应答器进行数据读写的操作，便可与上位机进行通信，此外，阅读器通过附加的接口还可将获得的数据准确地传输给其他系统。

阅读器的硬件系统主要由接口电路、控制单元、射频模块、天线等部分组成，见图2。

图2 硬件系统构成

上位机通过接口电路与阅读器的控制单元连接，就可向控制单元发送类似读、写卡之类的命令，并接收来自控制模块的数据与操作报告。控制单元与射频模块连在一起，主程序可根据具体情况控制射频模块的操作并控制单元上的运行。在射频模块对数据进行调制后就可以通过天线发送给应答器，与此同时射频模块再针对从天线上接收的应答器返回的信号进行数据解调，最后对射频调制信号进行整流和发射。而阅读器射频模块完成这一切只需采用非接触式IC卡芯片即可。

阅读器控制单元的主要任务是负责运行读写卡片的程序并提供IC卡芯片的控制信号，一般采用高性能的8位单片机，通过通讯接口即可完成与上位机或网络的数据通信。

射频卡片是数据的存储载体，它采用无源的高性能的8位单片机，通过阅读器的天线完成数据的读写操作。

基本操作流程见图3。

图3 基本操作流程

将写有用户信息的IC卡通过天线发送至阅读器，阅读器就可以将IC卡内存储单元中指定的数据通过通讯接口发送至上位机或者网络。

为了有效地将协作感知、收集和处理传感器网络所覆盖的地理区域中感知对象的信息传递给观察者，必须在监测区域内部署许多个无线传感器网络节点组成无线传感器网络。

无线传感器网络节点通常由4个单元组成，如图4所示。

图4 无线传感器网络节点的构成

RFID无线射频识别系统中的阅读器在读取信息后发送给无线终端，无线终端通过无线传感器网络很轻易地传送给中央计算机。

3 结束语

根据RFID无线射频的技术特点，设想将RFID无线射频应用于图书馆的智能库架管理，并将RFID技术与无线传感器网络相接合。RFID无线射频识别系统作为无线传感器网络的一个传感器节点，加上其他的传感器节点，如防火传感器、防盗传感器，可以组成一个综合性的智能图书馆监控系统，从而对图书馆的库架管理起到了积极的作用，更加增强和优化了图书馆的功能。RFID无线射频技术通过在图书馆智能库架管理中的应用，会在实践中渐趋完善。随着单一读头所能同时读取的芯片数的不断增多，会使RFID无线射频技术应用的成本逐渐降低，应用领域也将不断扩大。相信通过RFID无线射频技术在图书馆管理中的应用，将会给图书资料管理领域的未来开辟出一片崭新而广阔的前景。

[1] 深圳市远望谷信息技术股份有限公司.RFID射频快报，2009-01-09.

[2] 李全圣，刘忠立，吴里江.特高射频识别技术及应用[M].北京：国防工业出版社，2010.