基于RFID技術(shù)的光盤管理系統(tǒng)研究

文章出處：http://www.xianjuhong.com 作者：李會萍 覃玉榮   人氣： 發(fā)表時間：2011年11月21日

引言 

    隨著計算機(jī)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的日益成熟，信息、資料、文獻(xiàn)的存儲載體已不再局限于紙張，光盤以其存儲容量大、易保存、易查找、易管理的特點(diǎn)，成為圖書資料存儲的又一輔助手段。隨著聲像光盤和隨書光盤數(shù)量的增加，在光盤的借出和歸還過程中，條碼掃描式的借閱方式顯得操作繁瑣、費(fèi)時費(fèi)力。無線射頻識別系統(tǒng)[1](Radio Frequency Identification System，簡稱RFID)，是時下最為先進(jìn)的非接觸感應(yīng)技術(shù)，它以防沖撞性好、封裝任意性強(qiáng)、使用壽命長、可重復(fù)利用等特點(diǎn)成為智能圖書管理系統(tǒng)設(shè)計的強(qiáng)大支柱。為此，本文對基于RFID技術(shù)的圖書館光盤管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探討。 

一、RFID系統(tǒng)原理 

    RFID由電子標(biāo)簽(射頻卡)、閱讀器和天線三部分組成(如圖1所示)。其中電子標(biāo)簽由存儲芯片與耦合模塊組成，用于標(biāo)識目標(biāo)對象的屬性、狀態(tài)、編號等信息；閱讀器通常由耦合模塊、射頻模塊、控制模塊和接口單元組成，其功能主要是查閱標(biāo)簽中當(dāng)前儲存的數(shù)據(jù)信息、向空白標(biāo)簽寫入欲儲存的數(shù)據(jù)信息以及修改電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息。[2]天線主要用于在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號。 

圖1 　RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖  

    在RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用系統(tǒng)三者是協(xié)同工作的。閱讀器將要發(fā)送的查詢信號，經(jīng)編碼后加載在特定頻率的載波信號上，通過其天線向外發(fā)送。它與電子標(biāo)簽之間的通信多采用半雙工通信方式，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時接收此脈沖信號，在其產(chǎn)生的感應(yīng)電流作用下標(biāo)簽被激活，然后電子標(biāo)簽芯片中的有關(guān)電路對此信號進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀取命令，芯片中的控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關(guān)信息，再經(jīng)加密、編碼由電子標(biāo)簽天線發(fā)送給閱讀器。閱讀器的接收天線接到從電子標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送給閱讀器的高頻模塊，在控制模塊控制下對該信號進(jìn)行解調(diào)、解碼然后通過接口單元送到后臺應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。 

二、目前圖書光盤管理流程 

    目前，多數(shù)圖書館對非紙質(zhì)圖書的管理大致有兩種形式，一種是形同紙質(zhì)圖書的借還操作。操作繁瑣、給讀者和管理員帶來了極大的不便，而且光盤圖書容易損壞丟失（如圖2-a所示）。另一種是光盤圖書資料被壓縮后放在服務(wù)器上，讀者可以通過圖書館自行編制的光盤目錄查找自己所需的光盤資料，然后通過FTP的方式下載整個非紙質(zhì)圖書所對應(yīng)的壓縮文件，操作十分繁瑣，用起來也不方便，而且，還需要專門的管理人員維護(hù)管理，浪費(fèi)人力物力（如圖2-b所示）。

    RFID技術(shù)為我們提供了一種對圖書管理中的光盤進(jìn)行標(biāo)識和描述的方法，它能將光盤的有關(guān)信息通過電子標(biāo)簽記錄下來，形成各種光盤有別的“身份證”，再利用閱讀器對電子標(biāo)簽掃描，可準(zhǔn)確識別光盤信息，全面提高光盤借還效率。 

三、光盤管理系統(tǒng)的設(shè)計 

3.1  設(shè)計要求 

    （1）采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前RFID還未形成統(tǒng)一的全球化標(biāo)準(zhǔn)[2]，在我國常用的兩個RFID標(biāo)準(zhǔn)為ISO 14443和ISO 15693，二者皆以13.56MHz交變信號為載波頻率。 

    （2）易于安裝。設(shè)計方案應(yīng)能與現(xiàn)有的圖書館自動化集成系統(tǒng)相兼容，安裝時要考慮系統(tǒng)的魯棒性和可靠性，系統(tǒng)還要有良好的可擴(kuò)展性，便于今后系統(tǒng)的升級。 

    （3）易于使用。為了保證有最佳的性能和可靠性，應(yīng)該選擇一種能自動掃描無線環(huán)境并且選擇最佳射頻信道的系統(tǒng)。 

    （4）安全性好。選擇一種能夠提供多層安全防護(hù)的圖書光盤管理系統(tǒng)的方案，例如加密和用戶身份驗(yàn)證。為了加強(qiáng)防護(hù)的同時又能操作簡便，在RFID標(biāo)簽上加入一定長度的身份驗(yàn)證密鑰。 

3.2  系統(tǒng)設(shè)計原理 

    基于RFID的圖書館光盤的管理系統(tǒng)是圖書館智能化管理系統(tǒng)的一部分，在原有的圖書館信息化管理系統(tǒng)[4]的基礎(chǔ)上，充分利用EAI(Enterprise Application Integration)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外插式子系統(tǒng)的開發(fā)，在不影響原有圖書館信息化管理系統(tǒng)的正常工作下，進(jìn)行研究開發(fā)。該系統(tǒng)可組成兩套并行處理光盤借/還操作（如圖3所示），其一主要有RFID借/還光盤系統(tǒng)、RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)和RFID安全檢測系統(tǒng)組成；其二主要有RFID自助借盤系統(tǒng)、RFID自助還盤系統(tǒng)、RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)和RFID安全檢測系統(tǒng)組成。 

    RFID借/還光盤系統(tǒng)是對現(xiàn)行借/還光盤管理系統(tǒng)的改進(jìn)，該子系統(tǒng)利用射頻識別卡特有的性質(zhì)一次性讀入所有光盤的編碼，省去了逐本掃描條碼的工作，提高了借/還光盤的效率；RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)負(fù)責(zé)在新光盤入庫時將每個光盤唯一的標(biāo)識寫入RFID芯片，在讀者借閱光盤時對RFID標(biāo)簽進(jìn)行滅活處理，以及光盤的清點(diǎn)整理歸類；RFID自助借盤子系統(tǒng)可使讀者便捷地完成自助借閱操作，借閱手續(xù)簡單，無需排隊等候，借閱完成即自動列印收據(jù)以顯示讀者姓名、借閱書名與到期日等相關(guān)資訊，提高了讀者的滿意度；RFID自助還盤系統(tǒng)可讓讀者自行操作，刷一下借書卡即可，并可取得收據(jù)。經(jīng)過處理后地光盤可以直接上架，節(jié)省了館員清點(diǎn)整理光盤的時間；RFID安全檢測系統(tǒng)一般設(shè)立在圖書館入/出口處，以防有人將光盤夾帶出去。采用了RFID的好處在于，系統(tǒng)敏感度高，而且還可以知道光盤的名稱和數(shù)目。 

圖3 基于RFID的圖書光盤管理系統(tǒng)框圖 

3.2.1 RFID借/還光盤系統(tǒng) 

    RFID標(biāo)簽是圖書館CD/VCD的管理系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。我們擬采用3M公司的D8電子標(biāo)簽，其工作頻率為13.56MHz，可重復(fù)讀寫資料，資料信息存儲可達(dá)2048bit，與相關(guān)的數(shù)字式產(chǎn)品配套使用，可在千分之一秒內(nèi)讀取標(biāo)簽中的資料，且可同時讀取多片，提升操作速度。 

    在工作人員工作臺配備RFID讀寫器替代原有的條碼閱讀器，同時在處理的過程中實(shí)現(xiàn)同圖書館自動化集成系統(tǒng)(ILAS)的信息交互。該操作顯著的特點(diǎn)是對一個讀者可同時處理借/還光盤多張，極大地提高流通業(yè)務(wù)的工作效率。 

    如果條件允許，讀者的借書證可采用標(biāo)準(zhǔn)13.56MHz頻率RFID借書證。RFID標(biāo)簽中存儲借書證號碼，并在借書證上顯式打印出借書證號碼。可以通過光盤的RFID讀寫設(shè)備對存儲在借書證內(nèi)部RFID標(biāo)簽的信息進(jìn)行讀取和修改。 

3.2.2 RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)[5] 

    根據(jù)該子系統(tǒng)的功能，可采用3M公司的811數(shù)字轉(zhuǎn)換工作站、DLA803數(shù)字化館員點(diǎn)檢器和M795數(shù)字館員工作站。 

    811數(shù)字轉(zhuǎn)換工作站能快速轉(zhuǎn)換光盤條形碼的資料至D8 RFID標(biāo)簽，除了轉(zhuǎn)換條形碼中的資料外，還可輸入圖書館相關(guān)信息。觸控式熒幕、移動式承載車可將系統(tǒng)移至?xí)芮白鳂I(yè)，不需將大量光盤下架處理，減少遺漏機(jī)會；DLA803數(shù)字化館員點(diǎn)檢器，是手持式閱讀器的一種，利用無線射頻技術(shù)接收D8 RFID標(biāo)簽所發(fā)出的無線電波，藉此執(zhí)行光盤的上架、搜尋、排序、糾錯及盤點(diǎn)等作業(yè)。該設(shè)備內(nèi)置操作系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行編程設(shè)計；M795數(shù)字館員工作站集多種功能于一身。在數(shù)字化的應(yīng)用上，它具備了非接觸式的讀取及寫入裝置，具備條形碼掃描器及數(shù)字感應(yīng)裝置，可處理傳統(tǒng)光盤及數(shù)字化光盤，配備了條形碼掃描器及充消磁設(shè)備，觸控式的液晶熒幕，方便操作、隨時顯示處理狀況。當(dāng)新購入CD/DVD光盤時，M795數(shù)位式館員工作站可將光盤資料寫入D8 RFID標(biāo)簽，成為一本所謂數(shù)字化的光盤，在往后光盤流通的管理上，便可將掃描條碼、安全磁條、讀取數(shù)字標(biāo)簽資料的步驟合而為一，并可一次處理多個光盤，不但增加效率，而且減少工作傷害，是數(shù)字化光盤流通管理的理想前臺工作站。 

3.2.3 RFID自助借光盤系統(tǒng) 

    為方便讀者最快速度地借到自己需要的光盤，本系統(tǒng)增加了自助借閱光盤的子系統(tǒng)。讀者可以通過自助借閱工作站，在系統(tǒng)提示和幫助下自行完成光盤的借出操作。利用自助借書系統(tǒng)讀者可自行辦理借閱光盤手續(xù)，在借盤系統(tǒng)處理借閱過程中防止讀者任意抽換光盤，可同時處理多個光盤。利用 Windows操作系統(tǒng)，彩色動畫式的操作指示，高解析液晶顯示屏，讀者可時時看到借閱狀態(tài)，借閱完成同時自動列印收據(jù)以顯示讀者姓名、借閱書名與到期日期等相關(guān)資訊。該子系統(tǒng)可通過TCP/IP連結(jié)到圖書館自動化系統(tǒng)上。 

3.2.4 RFID自助還光盤系統(tǒng) 

    RFID自助還盤系統(tǒng)實(shí)際上由自助還光盤和光盤自動分類兩部分組成。自助歸還光盤系統(tǒng)可讓讀者自行操作還書程序，當(dāng)光盤歸還的時候同圖書館集成系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，這些歸還的光盤館藏信息就會立即得到更新；經(jīng)過處理的光盤，館員便可直接上架，配合智能型自動分類系統(tǒng)，更能節(jié)省上架時間。 

3.2.5 RFID安全檢測系統(tǒng) 

    為了防盜和監(jiān)控的需要，必須要設(shè)置和安裝能識別RFID標(biāo)簽的安全門。只有已辦理過借閱手續(xù)的光盤才可以帶出館外。安檢系統(tǒng)通過對光盤借閱狀態(tài)的判斷來確定報警器是否鳴響，光盤的借閱狀態(tài)信息可以存入后臺數(shù)據(jù)庫，也可以存入到RFID標(biāo)簽之中。 

3.2  系統(tǒng)基本流程 

    該系統(tǒng)的基本管理流通模式如圖4所示，是在原有的圖書館智能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，改變了傳統(tǒng)借閱時人工操作的繁瑣模式。利用這套新系統(tǒng)，讀者進(jìn)入圖書館，如果需要還光盤，可以直接在自動還盤處將所借光盤歸還，不需要工作人員的干預(yù)；被歸還的光盤在傳送帶的帶動下，進(jìn)入分揀設(shè)備，在分揀設(shè)備的處理下，光盤被分類排列上架。工作人員只需將RFID轉(zhuǎn)換裝置移動到待錄入RFID信息的光盤附近，直接在書架上對歸還光盤進(jìn)行資料信息錄入；讀者查找借閱光盤時可借助RFID標(biāo)簽點(diǎn)檢器，方便快速地查找到所需光盤；在自助借閱處，不需要工作人員的干涉就可以完成借閱操作；正確的借閱操作完成后，RFID標(biāo)簽被自動“滅活”，讀者可以安全的出入。 

圖4　基于RFID 的圖書流通管理系統(tǒng) 

光盤分揀上架、資料轉(zhuǎn)化 
  
自動借盤 
  
讀者離開 
  
讀者進(jìn)入 
 

還光盤？ 
  
借光盤？ 
  
查找光盤 
  
Y 
  
N 
  
Y 
  
N  
  
結(jié)語 

    RFID技術(shù)從1994進(jìn)入中國市場以來，其在各行業(yè)中的優(yōu)勢地位日漸突出。本文所設(shè)計的光盤管理系統(tǒng)，是在原有圖書智能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過使用先進(jìn)技術(shù)RFID，有效地提高了光盤的流通速度和光盤的管理效率，為讀者提供了更人性化的服務(wù)。 

    本文作者創(chuàng)新點(diǎn) 

1、  針對圖書光盤管理的特殊性，利用RFID技術(shù)的非接觸自動識別的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計了光盤管理系統(tǒng)； 

2、  利用本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)光盤借閱歸還的自動化管理； 

3、  該光盤管理系統(tǒng)可以在原圖書智能管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，系統(tǒng)較簡單，花費(fèi)也不大； 

參考文獻(xiàn) 

[1] 游戰(zhàn)清,李蘇劍等．無線射頻識別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社.2004：3－5 

[2] 余雷.基于RFID電子標(biāo)簽的物聯(lián)網(wǎng)物流管理系統(tǒng)[J].《微計算機(jī)信息》.2006年第1-2期：232，212-214 

[3] 郭艷麗, 蘇冠群.RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)總覽[J/OL]. http://www.rfidinfo.com.cn. 2005.11.30 

[4] 葉淑鳳.試論RFID在圖書館應(yīng)用的可行性[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2005年第15卷第4期：18-19 

[5] Library Management System [Z].3M香港有限公司提供.2005.8