XPM—RFID技术在图书馆的应用

凌志

摘 要：目的 射频识别（RFID）已成为21世纪全球自动识别技术发展的方向，它保证图书馆的管理水平。方法 设计并开发了基于RFID的图书馆综合管理系统并投入使用。结果 通过该系统可以有效实现图书馆图书流通、馆藏以及内部行政和资产管理等，并可以进行数字资源服务。而成本低廉、性能可靠、寿命长久的XPM-RFID技术的出现，将会使RFID在现代图书馆自动化管理中的普及应用全面提速。结论 该系统具有完备的功能，实用性也很强，大大促进了图书馆的信息化管理水平的提高以及效率的提升，并为读者提供了极大便利。

关键词：RFID XPM-RFID 图书馆

中图分类号：G250.7 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2015）02（a）-0197-02

1 RFID概述

1.1 RFID介绍

射频识别是一种非接触自动识别技术，同时可以实现对静止或移动中的物体的识别的自动完成和相关数据的获取，是可工作于恶劣环境的无需人工干预的自动识别，基本的XPM-RFID系统主要由电子标签（也称作射频标签或应答器，是由耦合器和标签芯片组成的）、天线和阅读器三部分组成。

射频识别是具有循环使用、防盗和顺架等功能的利用无线射频技术实现获取的识别的一种技术，相较于传统的条形码具有更多的优势，比如：可以完成借书和还书的手续。排架、典藏以及信息管理系统的完善工作，RFID作为一种结合了射频技术的微电子技术，将图书馆的图书的资料信息存储在微型晶片上，然后在需要的时候进行读取，而且还能通过射频技术利用这些信息进行交流，比条形码的工作效率更高。

1.2 图书馆流通管理中RFID的应用

图书馆管理中数据采集的效率因RFID的运用而提高，尤其是在运动过程中实现了信息的读取与存储的安全性、高效性和快速性，而且使信息的载体具有唯一性，这些特定的共同作用决定了图书馆管理领域中RFID的广泛运用。

在发达国际与地区，如：欧、美国家，其图书馆管理领域中对于RFID标签在图书、录像等资料的跟踪与管理的普及越来越广，新加坡、泰国、马来西亚等几个亚洲国家也于前几年陆续展开了RFID图书管理系统的运用。

1.3 使用RFID的原因

目前，在图书馆的资料的数量和种类不断地扩大而管理人员规模保持相对不变的情况下，使得每位工作人员的收发、传递、分拣以及排架图书工作量不断增加，使得工作人员将大部分精力都花费在了书籍资料的搬运整理中，管理工作相对薄弱。

RFID为了解决这一问题，提出了一种自动化处理方案，将工作人员从纷繁的整理工作中得以解脱，使其可以回归到图书管理工作的正轨中来，与此同时，RFID的应用降低了信息和物流的交流时间，尤其突出的优势是RFID标签具有比条形码更快的信息阅读速度，而且RFID标签的阅读可以好几个标签同时进行而条形码的阅读必须在可视光线条件下进行，即在激光或者灯光下才可以进行条形码信息的获取，加之条形码的提取是一个一个的完成的，这就更加使得借还书的手续繁琐，消耗更多的时间，降低工作效率，RFID阅读器大大提高了图书管理工作的效率。

1.4 RFID是如何工作的

RFID标签包含有一个非提供动力的天线，可以被提供动力的天线（其实是同属一台RFID阅读器的一组天线）进行识别，完成信息的交流。

RFID发出电磁波的同时标签的天线可以接收这些电磁波，等标签的天线进入RFID发出的电磁波的射频范围内后，阅读器建立的射频区域就为标签的微片电路提供动力，然后再通过晶片对电磁波的调节帮助标签将信息返回給阅读器即可，阅读器再将受到的电磁信号转换为数据的形式在计算机中进行处理和显示。

2 XPM-RFID芯片高频模拟接口模块的设计

应答器的芯片系统结构及工作原理示意如下图1所示。

符合ISO15693标准协议15.56MHz的RFID系统的结构如下所示，这一芯片获取工作所需电压UN的途径是电感耦合，因此称之为无源RFID芯片，主要由记忆电路、数字逻辑控制电路和模拟前端口电路三部分构成，其中模拟前端口电路由时钟电路、上电复位电路、调制电路与解调电路、高压保护电路、稳压电路以及桥式全波整流电路基本分组成，芯片中只有两个PAD与外部天线相连接。

2.1 总体结构

图书馆的职能包括具体包括：图书采访（根据本馆需求制定采购计划）、图书编目（对到馆图书进行编目加工）、典藏管理（盘点、顺架）、图书流通（借还、防盗、图书定位查询）等。RFID硬件、计算机集成设施以及相应的软件组成了图书馆管理的信息化系统，其中标准串串口或USB接口和计算机集成设备进行连接，然后与RFID硬件组成图书馆管理的RFID终端系统，RFID终端系统再通过软件和管理服务中心相连，完成网络连接或数据复制交换。图书馆管理系统的服务中心和终端软件的连接所遵守的协议是计算机网络协议和图书馆业内相关协议。总体结构如图2所示。

2.2 RFID与整体系统的关系

RFID项目既是独立存在的，用于图书借阅的便民服务系统，更是安徽粮食工程职业学院图书馆新馆数字图书馆系统重要的组成部分和不可或缺的系统。

RFID系统中的24 h自助借还系统、室外归还系统同时承担数字图书馆展现发布的终端服务功能，同时自助借还的相关信息及架位管理信息将通过统一的数字图书馆管理平台与后台软件系统进行数据交换。

该方案选用四川凯路威电子有限公司的X-RFID签，并围绕RFID标签提供一套完整的硬件解决方案：安全门、RFID手持点检仪、室外自动归还系统、自动借还系统、RFID馆员工作站以及RFID标签转换站。

RFID标签：市场上所有可用的UHF和SHF标签大体上工作在反向链路模式（由标签到基站），它们反向散射原理，因此是无源的。

RFID天线是传导读取器和标签之间的射频信号的媒介。

RFID读写器是利用RFID的天线实现通过RFID标签完成数据的读写操作。

RFID馆员工作站是一种集成化的设计，主要用于编写标签，完成信息的查询、借书和还书手续的办理，以及用户的账户管理。

2.3 RFID系统设计

RFID系统设计如图4所示。

2.4 RFID应用软件系统设计

RFID系统的应用软件平台，是整个RFID系统运行的基础软件平台，通过该平台，将各种RFID应用的硬件设备组建成一个统一的整体，并发挥相应的功能。

2.5 应用软件体系结构

RFID系统软件，按照软件架构，可以分为硬件层、硬件访问层，硬件应用层、数据层、数据访问层、业务层、用户层等多个层次。

（1）硬件层，各种组成RFID设备硬件的基本设备单元，如传感器，RFID标签、打印机等。

（2）硬件访问层，用于访问各种硬件设备的软件支撑平台和控件。

（3）硬件应用层，该层面上整合多种硬件结构，形成各种不同德RFID的逻辑单元组合。

（4）数据层，对应的多种数据库以及LAS系统或读者认证系统。

（5）数据访问层，软件方式连接业务应用与基础数据平台的系统软件。

（6）业务应用层，完成图书馆某一特定任务的软件系统单元。

（7）用户层，通过多种逻辑组合，将软件展示给用户。

这样的设计架构，综合考虑了图书馆业务需求及IT技术发展的变化，采用模块化方式，将用户需求分解为业务功能模块，通过软件应用和硬件应用进行组织，构建符合用户需求的设备和系统，完成设计功能。特点是：模块化设计，通过抽象的物理设备接口，关联用户需求和硬件设备，按照业务逻辑组合硬件、软件资源，系统可以按照用户的不同要求进行组合构建，满足变化的需求。

开放而独立的硬件层和通用的硬件访问层，符合IT市场运作规律，按照通用的标准和结构配置底层硬件，避免了最终用户应为系统不开放而被捆绑甚至绑架的风险。

系统硬件和软件独立，未来可以根据需要，衍生新的RFID系统设备。

参考文献

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[5] 四川凯路威电子有限公司項目说明书： 7-8，14-17，21-22.