基于X-RFID的智能型圖書館管理系統(tǒng)設計

引言

　　圖書館的日常服務涉及到人流、物流的管理， 需要進行大量的讀者和書刊的識別、訪問控制、統(tǒng)計等工作。

　　目前， 圖書館基本上都采用條形碼技術作為識別方法來實現(xiàn)這些功能。然而， 條形碼雖然有價格便宜、制作方便等優(yōu)點， 但是也存在一些先天的難以克服的缺點， 如因為容易磨損， 必須貼在書內等給使用帶來不便， 并不完全適合圖書館。將XPM 和RFID 結合的X-RFID新技術能有效克服條形碼的缺點， 具有大容量、高穩(wěn)定性和長壽命的存儲性能， 能實現(xiàn)許多條形碼無法實現(xiàn)的新功能， 開發(fā)、利用這些新功能將給圖書館的傳統(tǒng)服務工作帶來革命性的改變。

　　1 X-RFID 的概念及特點

　　即射頻識別（ Radio Frequency IdentificatiON,RFID） 具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環(huán)境、可識別運動目標等優(yōu)點。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)， 識別工作無需人工干預， 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。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。經實踐表明， XPM 產品具有高可靠性， 不易受溫度、電壓、輻照以及讀操作次數(shù)等因素的負面影響。

　　X-RFID 則是采用將XPM 技術， 應用于RFID 芯片中， 用XPM 存儲器替代傳統(tǒng)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(xiàn)?？蓮V泛運用于物流業(yè)、零售業(yè)、制造業(yè)、公共交通、醫(yī)療衛(wèi)生、機場、鐵路、資產管理、身份識別、安全保衛(wèi)、產權保護和軍事等領域， 具有成本低、工藝兼容性高、保密性高、物理不可擦除等特點。

　　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 技術的RFID 系統(tǒng)與其他RFID 技術相比具有更多優(yōu)越性（ 見表1） 。

表1 X-RFID 與其他RFID 技術的比較

　　2 X-RFID 系統(tǒng)的組成及工作原理

　　X-RFID 應用系統(tǒng)由標簽、天線、讀寫器、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)4 部分組成， 如圖2 所示。

圖2 X-RFID 系統(tǒng)圖

　　X-RFID 標簽是射頻識別系統(tǒng)的核心， 又稱為射頻標簽， 其英文名為TA G, 也有稱為LABEL 的。電子標簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。一般情況下， 射頻標簽由耦合元件及芯片組成， 每個標簽具有惟一的電子編碼， 附著在物體上標識目標對象； 當受無線電射頻信號照射時， 能反射回攜帶有數(shù)字字母編碼信息的無線電射頻信號， 供閱讀器處理識別。依據(jù)射頻標簽供電方式的不同， 可以分為有源（ Active Tag ） 和無源（ PassiveTag） , 有源標簽內裝有電池， 無源標簽內部沒有電池。

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

　　讀寫器是信號產生、發(fā)射、接收的設備， 它產生的射頻信號， 經功率放大器放大， 通過天線發(fā)射出去， 同時接收由標簽反射回來的信號， 經射頻接收器進行收發(fā)分離， 然后進行檢波、解調、通過前置放大器放大， 送至讀出計算機進行處理。當標簽進入磁場時， 讀寫器通過天線向標簽發(fā)一組固定頻率的電磁波， 標簽內有一個LC 串聯(lián)諧振電路， 其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同， 在電磁波的激勵下， LC 諧振電路產生共振， 從而使電容內有了電荷， 在這個電容的另一端， 接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內儲存， 當所積累的電荷達到2 V 時， 此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓， 將卡內數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)， 還原標簽中的物體信息， 從而達到識別物體的目的。讀寫器的天線可以內置， 也可以外置。

　　X-RFID 的工作頻段， 對射頻識別系統(tǒng)來說， 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 在圖書館中的應用

　　采用RFID 技術進行圖書館業(yè)務的自動化， 就必須要求RFID 標簽對數(shù)據(jù)保存的期限、成本的承受能力、數(shù)據(jù)的安全性等方面都有著極高的要求， 而按照目前最通用的基于EEPROM 技術的RFID 標簽， 則存在著數(shù)據(jù)保存時較短、安全性不高、成本較高、數(shù)據(jù)容易丟失等缺陷。所以， 在各種RFID 技術中， 采用XPM 技術是最適合用于RFID 圖書館管理系統(tǒng)中的。這不僅有效地解決了數(shù)據(jù)保存時期和安全性， 也相對降低了RFID圖書館管理系統(tǒng)的運行和實施成本， 同時也為RFID 在圖書館行業(yè)的廣泛應用提供了充分條件。

　　X-RFID 技術在圖書館主要應用于自助借書站、自助還書箱、柜臺工作站、館藏分檢系統(tǒng)、機檢服務站、電子安全門、書架管理系統(tǒng)等方面?；赬-RFID 的智能型圖書館管理系統(tǒng)， 如圖3 所示。

圖3 X-RFID 圖書管理系統(tǒng)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)警報的每一本書的書名， 真正做到無誤報警； 柜臺工作站是供管理員在辦理借還書手續(xù)時讀取書本的RFID 碼， 方便圖書館管理員隨時攜帶手持讀碼器來捕捉書上的智能標簽的信息， 快速搜索圖書， 將書架上放亂的書管理歸類； 自助借還書機能讓讀者自己辦理借閱手續(xù)， 它由借書卡讀寫器、RFID 讀寫器、觸控式熒幕以及一臺收據(jù)打印機所組成； 自動分揀系統(tǒng)， 運用讀寫器識別標簽， 達到自動分揀的目的； 應用軟件以SIP2的界面， 通過以太網絡的接口與LAS 以及其他的部件連接， 將智能圖書館管理系統(tǒng)與圖書館的流通自動化系統(tǒng)連接起來， 給讀者和圖書館管理員帶來便利。

　　4 使用X-RFID系統(tǒng)的優(yōu)點

　　4. 1 流程簡化， 提高了效率

　　目前的借還書流程普遍采用條碼掃描系統(tǒng)， 條碼數(shù)據(jù)的采集是通過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(shù)據(jù)采集， 加之掃描操作需要人工翻開圖書并找到條碼位置才能掃描， 操作流程較為繁瑣， 借還書效率低。引入X-RFID技術可以實現(xiàn)動態(tài)、快速、大數(shù)據(jù)量、智能化的圖書借還流程， 提高信息存儲的安全性、信息讀寫的可靠性、借還書的高速快捷性。

　　4. 2 系統(tǒng)改進， 提高了安全性

　　利用X-RFID 技術改進現(xiàn)有的管理系統(tǒng)， 將防盜系統(tǒng)與圖書流通管理系統(tǒng)聯(lián)系起來， 記錄每本圖書的進出庫歷史記錄， 從而可以與借還書的歷史記錄進行匹配。

　　可以有效提高防盜系統(tǒng)的準確性， 確保圖書安全。

　　4. 3 降低工作量， 提高了工作滿意度

　　圖書館工作人員由于積年累月的重復性勞動， 工作本身很繁重， 如依靠人工圖書盤點工作量大， 很容易對工作產生一定的消極思想； 加上讀者也對圖書館表示不滿， 導致圖書館工作滿意度有所下降。通過X-RFID 技術改造， 可以把工作人員從圖書館日常繁重的重復勞動中解放出來， 同時提高讀者對圖書館工作的滿意程度。

　　4. 4 電子標簽數(shù)據(jù)保持力強， 碼壽命長

　　由于采用物理上不可擦寫的方法， 相比采用高壓電盒來進行儲存數(shù)據(jù)， 采用EEPROM 技術的RFID 數(shù)據(jù)則最多保存10 年， 而X-RFID 的數(shù)據(jù)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得多。每個電子標簽最少能被讀取十萬次以上。這樣， 電子標簽一旦貼上后就可以長期使用。

　　5 結語

　　由于目前我國圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀， X-RFID 在中國圖書館領域的推廣和應用受到各種因素的制約， 實現(xiàn)還需要較長時間的努力。但是， X-RFID 可以讓圖書館實現(xiàn)真正的智能化管理， 通過