基于RFID智能卡的高校圖書(shū)館自助式門(mén)禁系統

摘要：基于RFID智能卡和高校圖書(shū)館讀者群的特點(diǎn)，設計了一種高校圖書(shū)館自助式門(mén)禁系統。系統能夠實(shí)現圖書(shū)借閱、管理的自動(dòng)化，服務(wù)方式的主動(dòng)化、一體化。
關(guān)鍵詞：RFID智能卡；高校讀者群；自助服務(wù)；門(mén)禁系統

0 前言
圖書(shū)館門(mén)禁系統是保障圖書(shū)資源安全，提高圖書(shū)館管理效率、管理水平的控制系統。在計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、目標識別技術(shù)的支撐下，目前已有名目繁多的圖書(shū)館門(mén)禁系統上市，但這些門(mén)禁系統多是根據不同的圖書(shū)館信息化條件而定制研發(fā)的，由于原有的圖書(shū)館管理系統結構各不相同，造成門(mén)禁系統與圖書(shū)館其他管理系統之間的鏈接非常不便。并且，多數圖書(shū)館門(mén)禁系統的功能停留在安全管理、自動(dòng)借還的層面上。為了實(shí)現門(mén)禁系統與各種數字圖書(shū)館之間的無(wú)縫鏈接，擴展門(mén)禁系統的功能，提高圖書(shū)館的自助服務(wù)水平，我們構建了一套基于RFID智能卡的高校圖書(shū)館自助式門(mén)禁系統。

1 RFID技術(shù)及在圖書(shū)館的應用簡(jiǎn)介
1．1 RFID技術(shù)
RFID(射頻識別)技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。其基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性，實(shí)現對被識別物體的自動(dòng)識別。作為條形碼的無(wú)線(xiàn)版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(cháng)、讀取距離大、智能卡上數據可以加密、存儲數據容量更大、存儲信息更加自如等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被世界公認為本世紀十大重要技術(shù)之一。一個(gè)最基本的RFID系統，一般包括以下幾個(gè)部份：一個(gè)載有目標物相關(guān)信息的智能卡即RFID智能卡、在讀寫(xiě)器及RFID單元間傳輸RF信號的天線(xiàn)、一個(gè)接收從RFID智能卡返回的RF信號并將解碼的數據傳輸到主機系統以供處理的RFID讀寫(xiě)器。目前，RFID系統已在交通管理、倉儲管理、物流管理、生產(chǎn)線(xiàn)追蹤等領(lǐng)域大展身手。
1．2 RFID技術(shù)在圖書(shū)館的應用簡(jiǎn)介
RFID技術(shù)憑其特有的特點(diǎn)已經(jīng)引起國內外圖書(shū)館界的關(guān)注。新加坡國立圖書(shū)館在1998年后期開(kāi)始使用RFID技術(shù)，成為世界上第一個(gè)應用此技術(shù)的圖書(shū)館。隨后，美國、澳大利亞、中國等也相繼采用了該技術(shù)。2006年，我國第一家RFID智能圖書(shū)館一一集美大學(xué)誠毅學(xué)院圖書(shū)館建成并投入使用。目前深圳圖書(shū)館新館、國家圖書(shū)館、上海市長(cháng)寧區圖書(shū)館等多家圖書(shū)館也引用了這一技術(shù)。綜合上述使用RFID技術(shù)的圖書(shū)館，其實(shí)現的功能大致包括：
●自助借還書(shū)系統：為讀者提供自助借書(shū)、還書(shū)操作，無(wú)需圖書(shū)館管理人員干預；
●圖書(shū)整理：實(shí)現對館藏資料的自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)、排架、順架，從而達到通借通還的目的；
●RFID安全檢測：對未辦理完借出手續或禁止借出的圖書(shū)，在出門(mén)時(shí)安檢裝置會(huì )報警，提醒管理人員及時(shí)阻止。
通過(guò)RFID技術(shù)，圖書(shū)館在有效提高管理精度、改善服務(wù)形象、拓展延伸服務(wù)等方面為圖書(shū)館行業(yè)創(chuàng )造了巨大的社會(huì )效益并得到了廣大同仁的認可。

2 RFID智能卡
智能卡又稱(chēng)集成電路卡即IC卡，它是將一個(gè)集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式。1977年，Motorola與它的一個(gè)計算機客戶(hù)合作開(kāi)發(fā)了世界上第一張智能卡，自此，智能卡就以其薄且小的體積、先進(jìn)的集成電路芯片技術(shù)、無(wú)法被破譯和仿造的特點(diǎn)受到普遍歡迎，并在世界范圍內得到了空前的發(fā)展。目前，各種智能卡正越來(lái)越多地應用在國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域并深入到居民的日常生活當中。
RFID智能卡是一種非接觸式的IC卡。具有體積小、容量大、壽命長(cháng)、可重復使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫(xiě)、非可視識別、移動(dòng)識別、多目標識別、定位及長(cháng)期跟蹤管理。
2．1 智能卡的基本結構
RFID智能卡主要由天線(xiàn)、射頻接口、微控制單元組成。各組成部分包括的模塊及其功能如下：
天線(xiàn)：用來(lái)接收RFID讀寫(xiě)器發(fā)送的信號，并把數據信息回傳給RFID讀寫(xiě)器。
射頻接口電路：主要包括有波形變換器、調制／解調器、整流器、電壓調節器、振蕩器等。波形變換器接收讀寫(xiě)器上的無(wú)線(xiàn)電調制信號，一方面送調制／解調模塊，另一方面進(jìn)行波形轉換，將正弦波轉換為方波，然后對其整流濾波，由電壓調節模塊對電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如穩壓等，最終輸出供給卡片上的各工作電路。振蕩器產(chǎn)生用于調制／解調的高頻信號和微控制單元的時(shí)鐘信號。
微控制單元：實(shí)現智能卡的識別和執行讀寫(xiě)器的指令。包括邏輯控制單元、請求應答單元、防碰撞單元、數據加密單元、存儲單元(包括E2PROM與ROM)等。
請求應答單元：當有RFID智能卡處在讀寫(xiě)器天線(xiàn)的工作范圍之內時(shí)，讀寫(xiě)器向RFID智能卡發(fā)出命令后，請求應答單元將被啟動(dòng)，將智能卡的卡號傳送給讀寫(xiě)器，建立智能卡與讀寫(xiě)器的第一步通信聯(lián)絡(luò )。否則，讀寫(xiě)器對智能卡的其他讀寫(xiě)操作將不會(huì )進(jìn)行。
防碰撞單元：當有多張RFID智能卡進(jìn)入讀寫(xiě)器操作范圍時(shí)，防碰撞單元會(huì )從其中選擇一張進(jìn)行操作，未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡，該過(guò)程會(huì )返回被選卡的序列號。
邏輯控制單元：用來(lái)譯碼RFID讀寫(xiě)器送來(lái)的信號，并按要求回送數據給RFID讀寫(xiě)器。
數據加密單元：完成對數據的加密處理及密碼保護。
存儲單元：包括E2PROM與ROM，主要用于存儲數據，用戶(hù)所要存儲的數據(讀者個(gè)人信息，如姓名、專(zhuān)業(yè)、愛(ài)好、借還書(shū)記錄等，還可以存儲個(gè)人賬戶(hù))被存放在該單元中。E2PROM中的數據在智能卡失掉電源后、智能卡離開(kāi)讀寫(xiě)器天線(xiàn)的有效工作范圍時(shí)仍將被保持。
2．2 智能卡的讀寫(xiě)原理
智能卡的讀寫(xiě)原理是：RFID讀寫(xiě)器向RFID智能卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，在電磁波的激勵下，RFID智能卡內的LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個(gè)電容內存儲，當所積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內的數據發(fā)射出去或接收RFID讀寫(xiě)器的數據。

3 圖書(shū)館自助服務(wù)與高校讀者群
圖書(shū)館一切活動(dòng)的目的都是為讀者提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，幫助讀者獲取信息、利用信息，從而產(chǎn)生知識。圖書(shū)館發(fā)展的歷史就是為不斷提升讀者服務(wù)質(zhì)量而努力的過(guò)程。與傳統圖書(shū)館相比，數字圖書(shū)館在相關(guān)技術(shù)的支撐下，在服務(wù)內容、服務(wù)方式、服務(wù)手段等方面都具有了新的特點(diǎn)，而自助服務(wù)正是當前圖書(shū)館數字化轉型過(guò)程中出現的一種新的服務(wù)形式，它是在一定的硬件環(huán)境和系統平臺上，讀者根據自己的閱讀興趣、需要偏好、研究重點(diǎn)，自主地完成書(shū)目查詢(xún)、藏書(shū)借還、文獻復印等活動(dòng)，從而實(shí)現閱讀和研究目的的一種自助服務(wù)方式。圖書(shū)館通過(guò)自助服務(wù)，讀者的一切信息利用活動(dòng)和問(wèn)題的解決都可在自助服務(wù)系統上自主自助地進(jìn)行，使讀者在圖書(shū)館閱讀和研究中實(shí)現自我、方便自我、滿(mǎn)足自我。