基于RFID技术的数字化智能图书馆系统设计与实现

刘 乐

（陕西职业技术学院,陕西西安,710054）

基于RFID技术的数字化智能图书馆系统设计与实现

刘 乐

（陕西职业技术学院,陕西西安,710054）

在信息时代，图书馆也向着数字化的方向不断发展。读者的信息需求的呈现出多样化以及瞬息化的发展，这使得图书馆的服务有些难以应对，引入新的服务技术，已经显得尤为迫切。图书馆中引入RFID技术能够提供方便的自主服务，不仅提高了图书馆的工作效率，同时还能够降低人工成本。本论文重点对数字化智能图书馆系统的设计进行阐述，分析在应用中存在的问题，提出解决的方法。

RFID；图书馆；系统设计

0 引言

随着科学技术的发展，越来越多的现代化技术不断被引用到图书馆领域。条形码识别技术在图书馆领域已经使用多年，作为新型射频识别技术的RFID由于自身的巨大优势，正在逐渐取代条形码。与条形码相比，射频识别技术能够提供自助借书、还书技术，可提供防盗监测，同时还能够将错置的图书找出等等。鉴于此，RFID技术在图书馆等领域的应用也越来越广泛。

1 RFID的技术概述

1.1 RFID技术工作原理

标签、读卡器以及天线是RFID系统最基本的三个组成部分。当系统工作时，阅读器将一定频率的射频信号通过天线发出，如果电子标签位于信号的辐射区域中，就会与之产生感应电流，电流激活电子标签。被激活后，电子标签通过其卡内置天线将射频信号以及本身的编码等信息发送出去，系统通过天线将电子标签发出的信号进行接受，、天线调节器处理后将信号传到阅读器，阅读器再进一步对信息进行调制和解码，最后传送到后台系统进行最终的处理。RFID系统的工作频率主要在三个层次，超高频为300MHz-3GHz，高频范围为3MHz-30MHz，低频范围是30KHz-300KHz。目前最为常用的工作频率为低频134.2KHz，125kHz和高频13.56MHz等。

1.2 RFID系统优势

RFID技术之所以能够取代条形码，是因为它有着条形码不具备的优势。在对条形码进行读取时，必须能够清楚地看到条形码，但是RFID标签则不需要，所以能够隐藏在包装中。RFID标签的识别器能够在同一时刻识别出多个标签，这一点也是条形码所不能实现的。在储存容量方面，即便是二维条形码，其最大容量也只能够储存3000字符，而RFID能够储存数兆字节，并且容量还有不断扩大的发展趋势。从资料的正确性方面比较，条形码需要人工读取，不免会造成错误。RFID则不需要人工读取，依靠内置芯片进行资料的传送，能够确保资料的稳定和正确。同时，RFID标签采用密码保护的读取形式，所以其资料内容比较安全。RFID标签在更新时，不需要像条形码那样进行重贴，只要将其内部编码结构进行修改即可，有利于更新。同时，RFID还可以设置密码，增强保密性，RFID标签的读取不需要光源，能够在恶劣环境下正常工作。而条形码使用纸张作为载体，所以需要注意保护，以防污染，而RFID对油污以及化学药品等具有很强的防御性。在资料的利用率上RFID也要比条形码高很多，条形码印刷后就不

能进行更改，当商品的寿命结束后，条形码也就无法再利用，而RFID标签可以实现存储信息的增加、减少以及修改和删除等，所以重复利用不是问题。在信息的传播上，RFID信号的穿透性较强，只要标签位于电波能够辐射的范围内，即便被覆盖，仍能够穿过非金属物质接受信号。而条形码则只能使用扫描仪在近距离情况下对物品条码进行扫描才能够识别。根据RFID读写器的使用差别，又可以分成手持式读写器与固定式读写器。比如在门禁系统中，一般均采用固定式读写器，而在一些仓库当中，则使用手持式读写器。

2 RFID技术的在我国图书馆的使用情况

随着知识时代的到来，我国图书馆的藏书量不断上涨，这使得图书馆自动化管理难度提高。为了能够实现图书馆的自动化管理，RFID技术开始在图书馆管理系统中得到使用。当前，我国图书馆由于各种原因，RFID技术还没有能够实现广泛应用，尤其是在高等院校的图书馆。推广RFID技术和应用该技术受到了各种因素的制约，所以我国只有很少一部分图书馆能够在短期内实现RFID系统的使用，而对于其他图书馆而言，实现智能化数字图书馆还需要更久的时间。在我国一些规模较小的新型职业技术学校，RFID技术已经在数字化图书馆的建设中有了较好的利用。由于RFID技术能够降低图书馆人力资源成本，提高工作人员的工作效率，改善读者借阅体验。所以，在的图书馆管理中使用RFID技术已经成为一种趋势。目前，我国政府也大力支持RFID技术的研究和推广，对该技术的应用起到了很好的推动作用。同时，随着我国相关企业对解码技术、读写器以及芯片的制造技术越来越熟悉后，RFID技术成本也会越来越低。从长远的角度来看，基于RFID技术的智能图书馆是图书馆今后的发展趋势。

3 基于RFID技术的智能图书馆系统设计

3.1 自助借还、盘点系统的设计

当图书馆中运用了RFID技术之后，读者不会再经历复杂的借书还书过程，图书的借还变得非常轻松，节约了读者的时间。与此同时，图书馆也省去了大量的图书借阅工作，工作效率得到有效提升。图书馆的自助借还机可以像银行取款机一样操作方便，并且全天24小时不间断服务。读者不仅可以通过系统进行图书的借还服务，同时还能够清楚的查询自己的借还情况和记录。从硬件设施上讲，实现这样功能需要有主机、无线射频读头、液晶触摸显示屏以及打印机等。手持式读写器是自助盘点系统当中的主要组成部分，图书管理员可以借助该工具对书架上的图书信息进行读取，检查书籍是否放在了对应的书架上，如果放置错误可以进行及时的改正。同时，自助盘点系统还能够检查书架上的书籍是否齐全。该系统不仅帮助管理员减少了工作量，同时还提高了工作准确性，提升了效率。

3.2 客户查询终端系统的设计

由于图书管理系统中需要使用到无线射频技术，所以需要在每本图书上贴置电子标签，当图书被借出或者归还时，只要图书位于阅读器信号能够辐射到的范围内，都可以追踪到图书的位置，并监控图书的位置变化。因此，图书管理人员也能够清楚地看到图书的相对位置信息。智能图书馆系统包括了5个组成部分，信息处理模块、图书识别模块、服务器、业务系统模块以及数据库服务模块。为读者提供图书信息查询服务的就是数据库服务模块。该模块主要功能是对图书信息进行储存和处理。学生可以在手机或者电脑的安装终端，通过终端查询图书馆内图书的相应信息，同时能够获得该书的位置信息。查询的方式有多种，可以通过手机终端的相关应用，也可以通过短信，通过网络进行查询。当系统收到终端的查询请求后，图书的书目信息、方位信息等能够返回到查询终端。

3.3 安全门禁以及图书定位系统的设计

在安全门禁系统使用固定式阅读器，对RFID标签进行扫描，通过获取的信息对读者的借阅情况进行了解，进而决定是否做出警告动作。如果图书馆中有盗书情况的发生，门禁系统会将被盗图书的详细信息提示出来。另外，安全门禁系统还可以进行监控，记录成影像资料。图书馆图书定位系统主要由定位服务器、电子标签和阅读器三者构成。智能图书管理系统的图书识别码采用了EPC码，每一个电子标签具备的电子码都是一一对应的。电子码内包括了图书的相关信息，比如图书所在书架代码、图书的出版社信息、图书的条码信息、图书的索书号等。由于电子标签造价较贵，所以可通过降低其储存量，将需要存储的数据放在PML服务器当中，而该服务器能够存储路径的方位信息。当图书的位置发生变化时，阅读器能够获取信息，借助EPC将信息传入到服务器当中，供之后的查阅服务使用。定位系统的具体工作原理如下，图书馆的每本书上都有一个电子标签，图书馆的内部安装有多个固定式阅读器，每个阅读器的覆盖范围区域不同，这些阅读器的坐标位置是已知的。不同的阅读器将自身所覆盖区域的图书信息进行搜集，进而将该信息传送到定位服务器，这样图书馆内每一个区域的图书位置信息都会被收集，当定位服务器得到信息之后，将标签信息的位置数据库进行更新，这样读者就能够查阅到图书在图书馆中的位置信息。

4 实现图书馆智能系统建设过程中存在的问题

首先是技术问题，直到目前为止，全球范围内没有一个统一的RFID标准形成，虽然电子标签生产厂家不少，却都是各自生产各自的。虽然欧洲标准委员会以及ISO在内的全球10多个国家和国际机构发布了RFID技术标准，但是彼此之间也并非完全兼容，这就造成了RFID在图书馆的普及阻力较大。其次是费用问题，RFID系统的相关设备价格昂贵，一个电子标签的价格大约在4元左右，如果图书馆藏书量较大，则此一项就需要花费数百万元人民币。同时，由于我国的图书馆多数是由学校财政部门或者政府部门投资建设的，拿出巨大的资金来引进一个新技术，

对他们而言可能性不大。如果花费如此巨大的资金投入，图书馆则更希望用来增加馆藏，而不是将其使用在对新技术的引进上，所以RFID技术普及起来比较困难。再者，系统集成问题也阻碍了RFID技术在图书馆的普及。对于图书馆而言，在建立时往往采用的管理系统比较基础，如果将RFID技术引进，那么新系统与原有系统之间的集成和衔接也是必须要考虑的。传统的系统采用条码，而新的技术使用电子标签，在接口以及通讯协议等多个地方都需要进行整合。另外，图书馆在建设时投入的资金是巨大的，其管理系统中使用到的条码标签、磁条以及门禁检测设备等，在未来的几十年内仍然可以使用，不可能短时间内被淘汰，所以，这也就造成了新技术引进的困难。最后，RFID系统自身也存在一定的安全问题，这是所有技术都面临的缺陷。一方面，读取电子标签时，信号的传播会受到无线电波频率的干扰，如果电子标签出现破损或者被金属物体遮挡时，都会影响到信息的正确读取。无线电波对金属物质比较敏感，即便是一层小小的锡箔纸遮挡住了电子标签，都会导致信息无法读取。另一方面是防盗问题，图书馆的图书处于流动的状态，从一个读者手中到另一个读者手中进行传递。而RFID电子标签面积较大，不容易隐藏在书籍当中，如果被读者发现，存在着被人为毁坏的危险，这都不利于图书自身的安全。

5 实现RFID在我国智能图书馆系统中运用的建议

首先要制定我国本土的RFID技术标准。世界上多个国家已经针对本国制订了相应的RFID技术标准，日本采用UID标准，美国采用EPC标准，中国也应该跟上步伐，尽快将本国的RFID标准制定并统一。当标准统一之后，不同的机构就不会因为标注不同而重新更换设备，减少了成本的浪费，也能够加强我国使用RFID技术各个机构之间的合作和联系。我国在2004年已经成立了工作小组，其主要任务就是制定出RFID技术标准，在标准的制定中要充分吸收那些已经成功制定RFID技术标准并运用该技术的国家的经验，这样将来制定出的标准也能够与国际上的标准完全兼容。其次，要降低电子标签的成本。由于要建立智能化的图书馆，则书籍需要贴上电子标签，对于规模较大的图书馆来说，由于馆藏数量大，所以在电子标签上的花费巨大，一些图书馆考虑到这些之后只能放弃新技术的引进。曾经有专家预测，当电子标签的需求量达到50亿片之后，其价格就能够降到0.16元，而解决电子标签价格过高的途径就是要进行规模化和标准化的生产，将生产成本降低，才能够让图书馆承担得起电子标签的花费，进而实现RFID技术在图书馆的应用。与此同时，由于RFID标签的存储量是不同的，因此价格也会有所差别，图书馆可以根据自身的需求情况，选择存储量合适的标签，以降低成本投入。再者，如果将RFID技术引入，那么图书馆原有的信息管理系统就失去了其价值，原来已经花费巨额建设的管理系统在仍能够使用的情况下将其抛弃，是巨大的浪费。所以，这就需要国家的相关部门对技术的革新进行支持，鼓励社会相关技术企业研发出能够与原有管理系统相兼容的RFID系统，避免资源的重复建设，防止浪费。同时，图书馆也要根据自身建筑中的金属结构排列特征，按照RFID技术的要求，将影响信号使用部分的金属做隐藏处理，不仅美化环境，还保证了RFID技术功能的发挥。最后，还要将RFID标签的面积缩小，便于隐藏，让读者不会轻易发现RFID标签的位置。将标签功能从制度标签发展成为可读写标签，更好的满足图书馆工作的需求。

6 结束语

RFID技术的出现使数字化智能图书馆的建设成为可能，但是目前，RFID技术在我国图书馆的应用还不广泛。只有尽快制定统一的RFID技术标准，降低RFID电子标签价格，制作出能够与图书馆原有信息管理系统兼容的RFID系统，缩小其面积，才能够加快RFID技术在图书馆的应用。

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Design and implementation of intelligent digital library system based on RFID Technology

Liu Le
(Shaanxi Vocational and Technical College,Xi'an,Shaanxi,710054)

In the information age,but also toward the direction of digital library development.The reader's information demand presents the diversification and development in the form of library service,which makes difficult to handle,the introduction of new services,has become particularly urgent.The library is introduced in the RFID technology can provide convenient service,not only improves the work efficiency of library,but also can reduce the labor cost.Design of intelligent digital library system this paper described,analysis of the existing problems in application,and puts forward the solution.

RFID;library;system design