基于X-RFID的智能型圖書(shū)館管理系統設計

引言

　　圖書(shū)館的日常服務(wù)涉及到人流、物流的管理， 需要進(jìn)行大量的讀者和書(shū)刊的識別、訪(fǎng)問(wèn)控制、統計等工作。

　　目前， 圖書(shū)館基本上都采用條形碼技術(shù)作為識別方法來(lái)實(shí)現這些功能。然而， 條形碼雖然有價(jià)格便宜、制作方便等優(yōu)點(diǎn)， 但是也存在一些先天的難以克服的缺點(diǎn)， 如因為容易磨損， 必須貼在書(shū)內等給使用帶來(lái)不便， 并不完全適合圖書(shū)館。將XPM 和RFID 結合的X-RFID新技術(shù)能有效克服條形碼的缺點(diǎn)， 具有大容量、高穩定性和長(cháng)壽命的存儲性能， 能實(shí)現許多條形碼無(wú)法實(shí)現的新功能， 開(kāi)發(fā)、利用這些新功能將給圖書(shū)館的傳統服務(wù)工作帶來(lái)革命性的改變。

　　1 X-RFID 的概念及特點(diǎn)

　　即射頻識別（ Radio Frequency IdentificatiON,RFID） 具有非接觸、工作距離長(cháng)、適于惡劣環(huán)境、可識別運動(dòng)目標等優(yōu)點(diǎn)。它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據， 識別工作無(wú)需人工干預， 可工作于各種惡劣環(huán)境。

　　超級永久性存儲器（ Super Permanent Memory ,XPM） 是一種新型不揮發(fā)存儲器（ Non-Volatile Memory, NVM） 技術(shù)。它采用100%的深亞微米標準CMOS工藝， 與制造邏輯電路（ CPU, DSP 等） 相同， 不需增加浮置柵工藝。經(jīng)實(shí)踐表明， XPM 產(chǎn)品具有高可靠性， 不易受溫度、電壓、輻照以及讀操作次數等因素的負面影響。

　　X-RFID 則是采用將XPM 技術(shù)， 應用于RFID 芯片中， 用XPM 存儲器替代傳統的EEPROM 作為ID 碼存儲器件， 從而使XPM 存儲器的優(yōu)勢得到集中的體現?？蓮V泛運用于物流業(yè)、零售業(yè)、制造業(yè)、公共交通、醫療衛生、機場(chǎng)、鐵路、資產(chǎn)管理、身份識別、安全保衛、產(chǎn)權保護和軍事等領(lǐng)域， 具有成本低、工藝兼容性高、保密性高、物理不可擦除等特點(diǎn)。

　　RFID 與X-RFID 芯片構成比較如圖1 所示。

圖1 RFID 與X-RFID 芯片構成比較

采用XPM 技術(shù)的RFID 系統與其他RFID 技術(shù)相比具有更多優(yōu)越性（ 見(jiàn)表1） 。

表1 X-RFID 與其他RFID 技術(shù)的比較

　　2 X-RFID 系統的組成及工作原理

　　X-RFID 應用系統由標簽、天線(xiàn)、讀寫(xiě)器、數據管理系統4 部分組成， 如圖2 所示。

圖2 X-RFID 系統圖

　　X-RFID 標簽是射頻識別系統的核心， 又稱(chēng)為射頻標簽， 其英文名為T(mén)A G, 也有稱(chēng)為L(cháng)ABEL 的。電子標簽是射頻識別系統真正的數據載體。一般情況下， 射頻標簽由耦合元件及芯片組成， 每個(gè)標簽具有惟一的電子編碼， 附著(zhù)在物體上標識目標對象； 當受無(wú)線(xiàn)電射頻信號照射時(shí)， 能反射回攜帶有數字字母編碼信息的無(wú)線(xiàn)電射頻信號， 供閱讀器處理識別。依據射頻標簽供電方式的不同， 可以分為有源（ Active Tag ） 和無(wú)源（ PassiveTag） , 有源標簽內裝有電池， 無(wú)源標簽內部沒(méi)有電池。

　　讀寫(xiě)器是讀或讀/ 寫(xiě)電子標簽的電子裝置， 有時(shí)也被稱(chēng)為閱讀器（ Reading Device） 、查詢(xún)器（ Interro gator） 、通信器或讀出裝置， 可設計為手持式或固定式。

　　讀寫(xiě)器是信號產(chǎn)生、發(fā)射、接收的設備， 它產(chǎn)生的射頻信號， 經(jīng)功率放大器放大， 通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去， 同時(shí)接收由標簽反射回來(lái)的信號， 經(jīng)射頻接收器進(jìn)行收發(fā)分離， 然后進(jìn)行檢波、解調、通過(guò)前置放大器放大， 送至讀出計算機進(jìn)行處理。當標簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)， 讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)向標簽發(fā)一組固定頻率的電磁波， 標簽內有一個(gè)LC 串聯(lián)諧振電路， 其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同， 在電磁波的激勵下， 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)電容內儲存， 當所積累的電荷達到2 V 時(shí)， 此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓， 將卡內數據發(fā)射出去或接取讀寫(xiě)器的數據， 還原標簽中的物體信息， 從而達到識別物體的目的。讀寫(xiě)器的天線(xiàn)可以?xún)戎茫?也可以外置。

　　X-RFID 的工作頻段， 對射頻識別系統來(lái)說(shuō)， 最主要的頻率是0 ~ 135 kHz, 以及ISM 頻率6. 78 MHz,13. 56 MHz, 27. 125 MHz, 40. 68 MHz, 433. 92 MHz,869. 0 MHz, 915. 0 MHz （ 在歐洲不使用） , 2. 45 GHz,5. 8 GHz以及24. 125 GHz。

3 X-RFID 在圖書(shū)館中的應用

　　采用RFID 技術(shù)進(jìn)行圖書(shū)館業(yè)務(wù)的自動(dòng)化， 就必須要求RFID 標簽對數據保存的期限、成本的承受能力、數據的安全性等方面都有著(zhù)極高的要求， 而按照目前最通用的基于EEPROM 技術(shù)的RFID 標簽， 則存在著(zhù)數據保存時(shí)較短、安全性不高、成本較高、數據容易丟失等缺陷。所以， 在各種RFID 技術(shù)中， 采用XPM 技術(shù)是最適合用于RFID 圖書(shū)館管理系統中的。這不僅有效地解決了數據保存時(shí)期和安全性， 也相對降低了RFID圖書(shū)館管理系統的運行和實(shí)施成本， 同時(shí)也為RFID 在圖書(shū)館行業(yè)的廣泛應用提供了充分條件。

　　X-RFID 技術(shù)在圖書(shū)館主要應用于自助借書(shū)站、自助還書(shū)箱、柜臺工作站、館藏分檢系統、機檢服務(wù)站、電子安全門(mén)、書(shū)架管理系統等方面?；赬-RFID 的智能型圖書(shū)館管理系統， 如圖3 所示。

圖3 X-RFID 圖書(shū)管理系統組成圖

　　X-RFID 標簽可提供便捷的資料管理， 又具有防竊保護功能； 天線(xiàn)主要提供出入口的保安工作， 它能準確地識別出觸發(fā)警報的每一本書(shū)的書(shū)名， 真正做到無(wú)誤報警； 柜臺工作站是供管理員在辦理借還書(shū)手續時(shí)讀取書(shū)本的RFID 碼， 方便圖書(shū)館管理員隨時(shí)攜帶手持讀碼器來(lái)捕捉書(shū)上的智能標簽的信息， 快速搜索圖書(shū)， 將書(shū)架上放亂的書(shū)管理歸類(lèi)； 自助借還書(shū)機能讓讀者自己辦理借閱手續， 它由借書(shū)卡讀寫(xiě)器、RFID 讀寫(xiě)器、觸控式熒幕以及一臺收據打印機所組成； 自動(dòng)分揀系統， 運用讀寫(xiě)器識別標簽， 達到自動(dòng)分揀的目的； 應用軟件以SIP2的界面， 通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò )的接口與LAS 以及其他的部件連接， 將智能圖書(shū)館管理系統與圖書(shū)館的流通自動(dòng)化系統連接起來(lái)， 給讀者和圖書(shū)館管理員帶來(lái)便利。

　　4 使用X-RFID系統的優(yōu)點(diǎn)

　　4. 1 流程簡(jiǎn)化， 提高了效率

　　目前的借還書(shū)流程普遍采用條碼掃描系統， 條碼數據的采集是通過(guò)固定的或手持的條形碼掃描器完成的，條碼容易破損且只適用于近距離、靜態(tài)、小數據采集， 加之掃描操作需要人工翻開(kāi)圖書(shū)并找到條碼位置才能掃描， 操作流程較為繁瑣， 借還書(shū)效率低。引入X-RFID技術(shù)可以實(shí)現動(dòng)態(tài)、快速、大數據量、智能化的圖書(shū)借還流程， 提高信息存儲的安全性、信息讀寫(xiě)的可靠性、借還書(shū)的高速快捷性。

　　4. 2 系統改進(jìn)， 提高了安全性

　　利用X-RFID 技術(shù)改進(jìn)現有的管理系統， 將防盜系統與圖書(shū)流通管理系統聯(lián)系起來(lái)， 記錄每本圖書(shū)的進(jìn)出庫歷史記錄， 從而可以與借還書(shū)的歷史記錄進(jìn)行匹配。

　　可以有效提高防盜系統的準確性， 確保圖書(shū)安全。

　　4. 3 降低工作量， 提高了工作滿(mǎn)意度

　　圖書(shū)館工作人員由于積年累月的重復性勞動(dòng)， 工作本身很繁重， 如依靠人工圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)工作量大， 很容易對工作產(chǎn)生一定的消極思想； 加上讀者也對圖書(shū)館表示不滿(mǎn)， 導致圖書(shū)館工作滿(mǎn)意度有所下降。通過(guò)X-RFID 技術(shù)改造， 可以把工作人員從圖書(shū)館日常繁重的重復勞動(dòng)中解放出來(lái)， 同時(shí)提高讀者對圖書(shū)館工作的滿(mǎn)意程度。

　　4. 4 電子標簽數據保持力強， 碼壽命長(cháng)

　　由于采用物理上不可擦寫(xiě)的方法， 相比采用高壓電盒來(lái)進(jìn)行儲存數據， 采用EEPROM 技術(shù)的RFID 數據則最多保存10 年， 而X-RFID 的數據保持力可達100 年以上。由于采用了非接觸式的讀取方式， 加上具有防水、防磁、耐高溫的特性， RFID 電子標簽的壽命比條形碼長(cháng)得多。每個(gè)電子標簽最少能被讀取十萬(wàn)次以上。這樣， 電子標簽一旦貼上后就可以長(cháng)期使用。

　　5 結語(yǔ)

　　由于目前我國圖書(shū)館的發(fā)展現狀， X-RFID 在中國圖書(shū)館領(lǐng)域的推廣和應用受到各種因素的制約， 實(shí)現還需要較長(cháng)時(shí)間的努力。但是， X-RFID 可以讓圖書(shū)館實(shí)現真正的智能化管理， 通過(guò)