基于RFID智能卡的高校圖書館自助式門禁系統(tǒng)

摘要：基于RFID智能卡和高校圖書館讀者群的特點，設計了一種高校圖書館自助式門禁系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)圖書借閱、管理的自動化，服務方式的主動化、一體化。
關鍵詞：RFID智能卡；高校讀者群；自助服務；門禁系統(tǒng)

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

1 RFID技術及在圖書館的應用簡介
1．1 RFID技術
RFID(射頻識別)技術，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術。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，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。作為條形碼的無線版本，RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、智能卡上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更加自如等優(yōu)點，已經(jīng)被世界公認為本世紀十大重要技術之一。一個最基本的RFID系統(tǒng)，一般包括以下幾個部份：一個載有目標物相關信息的智能卡即RFID智能卡、在讀寫器及RFID單元間傳輸RF信號的天線、一個接收從RFID智能卡返回的RF信號并將解碼的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C系統(tǒng)以供處理的RFID讀寫器。目前，RFID系統(tǒng)已在交通管理、倉儲管理、物流管理、生產(chǎn)線追蹤等領域大展身手。
1．2 RFID技術在圖書館的應用簡介
RFID技術憑其特有的特點已經(jīng)引起國內(nèi)外圖書館界的關注。新加坡國立圖書館在1998年后期開始使用RFID技術，成為世界上第一個應用此技術的圖書館。隨后，美國、澳大利亞、中國等也相繼采用了該技術。2006年，我國第一家RFID智能圖書館一一集美大學誠毅學院圖書館建成并投入使用。目前深圳圖書館新館、國家圖書館、上海市長寧區(qū)圖書館等多家圖書館也引用了這一技術。綜合上述使用RFID技術的圖書館，其實現(xiàn)的功能大致包括：
●自助借還書系統(tǒng)：為讀者提供自助借書、還書操作，無需圖書館管理人員干預；
●圖書整理：實現(xiàn)對館藏資料的自動盤點、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(xù)或禁止借出的圖書，在出門時安檢裝置會報警，提醒管理人員及時阻止。
通過RFID技術，圖書館在有效提高管理精度、改善服務形象、拓展延伸服務等方面為圖書館行業(yè)創(chuàng)造了巨大的社會效益并得到了廣大同仁的認可。

2 RFID智能卡
智能卡又稱集成電路卡即IC卡，它是將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式。1977年，Motorola與它的一個計算機客戶合作開發(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、先進的集成電路芯片技術、無法被破譯和仿造的特點受到普遍歡迎，并在世界范圍內(nèi)得到了空前的發(fā)展。目前，各種智能卡正越來越多地應用在國民經(jīng)濟的各個領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、可重復使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。
2．1 智能卡的基本結構
RFID智能卡主要由天線、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：用來接收RFID讀寫器發(fā)送的信號，并把數(shù)據(jù)信息回傳給RFID讀寫器。
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(jié)器、振蕩器等。波形變換器接收讀寫器上的無線電調制信號，一方面送調制／解調模塊，另一方面進行波形轉換，將正弦波轉換為方波，然后對其整流濾波，由電壓調節(jié)模塊對電壓進行進一步的處理，如穩(wěn)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鐘信號。
微控制單元：實現(xiàn)智能卡的識別和執(zhí)行讀寫器的指令。包括邏輯控制單元、請求應答單元、防碰撞單元、數(shù)據(jù)加密單元、存儲單元(包括E2PROM與ROM)等。
請求應答單元：當有RFID智能卡處在讀寫器天線的工作范圍之內(nèi)時，讀寫器向RFID智能卡發(fā)出命令后，請求應答單元將被啟動，將智能卡的卡號傳送給讀寫器，建立智能卡與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡。否則，讀寫器對智能卡的其他讀寫操作將不會進行。
防碰撞單元：當有多張RFID智能卡進入讀寫器操作范圍時，防碰撞單元會從其中選擇一張進行操作，未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡，該過程會返回被選卡的序列號。
邏輯控制單元：用來譯碼RFID讀寫器送來的信號，并按要求回送數(shù)據(jù)給RFID讀寫器。
數(shù)據(jù)加密單元：完成對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，用戶所要存儲的數(shù)據(jù)(讀者個人信息，如姓名、專業(yè)、愛好、借還書記錄等，還可以存儲個人賬戶)被存放在該單元中。E2PROM中的數(shù)據(jù)在智能卡失掉電源后、智能卡離開讀寫器天線的有效工作范圍時仍將被保持。
2．2 智能卡的讀寫原理
智能卡的讀寫原理是：RFID讀寫器向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(nèi)的LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內(nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)存儲，當所積累的電荷達到2V時，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收RFID讀寫器的數(shù)據(jù)。

3 圖書館自助服務與高校讀者群
圖書館一切活動的目的都是為讀者提供優(yōu)質的服務，幫助讀者獲取信息、利用信息，從而產(chǎn)生知識。圖書館發(fā)展的歷史就是為不斷提升讀者服務質量而努力的過程。與傳統(tǒng)圖書館相比，數(shù)字圖書館在相關技術的支撐下，在服務內(nèi)容、服務方式、服務手段等方面都具有了新的特點，而自助服務正是當前圖書館數(shù)字化轉型過程中出現(xiàn)的一種新的服務形式，它是在一定的硬件環(huán)境和系統(tǒng)平臺上，讀者根據(jù)自己的閱讀興趣、需要偏好、研究重點，自主地完成書目查詢、藏書借還、文獻復印等活動，從而實現(xiàn)閱讀和研究目的的一種自助服務方式。圖書館通過自助服務，讀者的一切信息利用活動和問題的解決都可在自助服務系統(tǒng)上自主自助地進行，使讀者在圖書館閱讀和研究中實現(xiàn)自我、方便自我、滿足自我。