基于RFID技術的圖書館智能庫架管理系統(tǒng)研究*

吳寶珍趙 軒

（1.南京信息工程大學圖書館；2.南京南信大影像技術工程有限公司，江蘇 南京 210044）

1 RFID無線射頻技術

RFID無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification）是利用無線電波進行通訊的一種非接觸式自動識別技術。它的基本工作原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合），實現(xiàn)對被識別物體的自動識別，也可以通過雷達反射的傳輸特性來達到同樣的目的。

RFID系統(tǒng)需要包含電子標簽和閱讀器兩個基本部分。電子標簽承載著射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，由標簽天線和標簽專用芯片組成。根據(jù)不同供電方式，電子標簽可以分為有源電子標簽（Active tag）、無源電子標簽（Passive tag）和半無源電子標簽（Semi-passive tag）。有源電子標簽內裝有電池，無源射頻標簽沒有內裝電池，半無源電子標簽（Semi-passive tag）部分依靠電池工作。根據(jù)不同頻率，電子標簽可以分為低頻電子標簽、高頻電子標簽、超高頻電子標簽和微波電子標簽。根據(jù)不同的封裝形式，電子標簽可分為信用卡標簽、線形標簽、紙狀標簽、玻璃管標簽、圓形標簽及特殊用途的異形標簽等。

圖1 RFID電子標簽

電子標簽的大小、形狀如同我們現(xiàn)在使用的條形碼，很適合粘貼在商品、證件、器件上，更便于粘貼在圖書資料上。如圖1 中（a）、（b）、（c）為不同規(guī)格的 RFID 電子標簽。

RFID閱讀器的工作原理是通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，可以準確地讀出標簽識別碼和內存的數(shù)據(jù)，也可以實現(xiàn)寫入操作。典型的閱讀器包含有高頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線。

RFID無線射頻識別技術與互聯(lián)網、通訊技術相結合可以廣泛地應用于物流、制造、公共信息服務等多個行業(yè)，而圖書館將是RFID技術應用的一個重要的領域。目前全國大多數(shù)圖書館已經從純手工管理方式過渡到了采用條形碼識別、計算機網絡、計算機軟件技術的數(shù)字化管理模式，然而還有許多問題困擾著圖書館的管理及工作人員。例如，圖書的自助借還、圖書的快速盤點、查找、亂架圖書的整理等問題還是沒有得到很好的解決，阻礙了圖書館更好地服務于讀者，圖書館界一直以來不斷地努力尋找一種更為先進的技術。而RFID無線射頻技術在圖書館的應用將為今后圖書館的發(fā)展提供廣泛的前景。

RFID無線射頻技術可以針對圖書館的庫架管理需要提供基于RFID的圖書館智能庫架管理系統(tǒng)。其應用方法是將射頻卡貼在書刊上，所有的書刊信息都被存儲在圖書館的中央計算機里，在計算機里能夠查到與該書刊有關的相應信息。在圖書館的進出口安放閱讀器和天線，無線中繼終端按照需要布置，組成一個無線傳感網絡。當書刊進出庫架時，安放在進出口的閱讀器就會讀出貼在書刊上射頻卡的信息并將此信息通過無線傳感器網絡傳送至管理中心，管理中心由此可以及時地了解到書刊進出庫架的信息，及時掌握書刊的流通狀況，適時科學地調整所購圖書的種類和復本量。由此可見，采用RFID無線射頻技術不但可以有效地解決圖書流通過程中的兩個最大的難題：讀者對書刊的需求和損耗。同時也給讀者帶來更大的方便，讀者可以不必在出納臺前排隊，直接背著裝滿書刊的書包出門，門口的計算機自動打印所借圖書的清單，從而改善借書環(huán)境，大大提高借還書的效率。由于出納臺的退出，減少了圖書館流通部的人員配置，使人力資源在館內得到合理重組，節(jié)省人員開支，降低工作人員的勞動強度。

2 RFID無線射頻識別系統(tǒng)簡介

針對圖書館庫架的特點，智能庫架管理系統(tǒng)主要包括：RFID識別系統(tǒng)、無線傳感器網絡、RFID識別系統(tǒng)與無線終端的交互。

閱讀器含有射頻模塊、控制單元以及可以與應答器相連接的耦合元件。它的基本功能是通過天線對應答器進行數(shù)據(jù)讀寫的操作，便可與上位機進行通信，此外，閱讀器通過附加的接口還可將獲得的數(shù)據(jù)準確地傳輸給其他系統(tǒng)。

閱讀器的硬件系統(tǒng)主要由接口電路、控制單元、射頻模塊、天線等部分組成，見圖2。

圖2 硬件系統(tǒng)構成

上位機通過接口電路與閱讀器的控制單元連接，就可向控制單元發(fā)送類似讀、寫卡之類的命令，并接收來自控制模塊的數(shù)據(jù)與操作報告?？刂茊卧c射頻模塊連在一起，主程序可根據(jù)具體情況控制射頻模塊的操作并控制單元上的運行。在射頻模塊對數(shù)據(jù)進行調制后就可以通過天線發(fā)送給應答器，與此同時射頻模塊再針對從天線上接收的應答器返回的信號進行數(shù)據(jù)解調，最后對射頻調制信號進行整流和發(fā)射。而閱讀器射頻模塊完成這一切只需采用非接觸式IC卡芯片即可。

閱讀器控制單元的主要任務是負責運行讀寫卡片的程序并提供IC卡芯片的控制信號，一般采用高性能的8位單片機，通過通訊接口即可完成與上位機或網絡的數(shù)據(jù)通信。

射頻卡片是數(shù)據(jù)的存儲載體，它采用無源的高性能的8位單片機，通過閱讀器的天線完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。

基本操作流程見圖3。

圖3 基本操作流程

將寫有用戶信息的IC卡通過天線發(fā)送至閱讀器，閱讀器就可以將IC卡內存儲單元中指定的數(shù)據(jù)通過通訊接口發(fā)送至上位機或者網絡。

為了有效地將協(xié)作感知、收集和處理傳感器網絡所覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息傳遞給觀察者，必須在監(jiān)測區(qū)域內部署許多個無線傳感器網絡節(jié)點組成無線傳感器網絡。

無線傳感器網絡節(jié)點通常由4個單元組成，如圖4所示。

圖4 無線傳感器網絡節(jié)點的構成

RFID無線射頻識別系統(tǒng)中的閱讀器在讀取信息后發(fā)送給無線終端，無線終端通過無線傳感器網絡很輕易地傳送給中央計算機。

3 結束語

根據(jù)RFID無線射頻的技術特點，設想將RFID無線射頻應用于圖書館的智能庫架管理，并將RFID技術與無線傳感器網絡相接合。RFID無線射頻識別系統(tǒng)作為無線傳感器網絡的一個傳感器節(jié)點，加上其他的傳感器節(jié)點，如防火傳感器、防盜傳感器，可以組成一個綜合性的智能圖書館監(jiān)控系統(tǒng)，從而對圖書館的庫架管理起到了積極的作用，更加增強和優(yōu)化了圖書館的功能。RFID無線射頻技術通過在圖書館智能庫架管理中的應用，會在實踐中漸趨完善。隨著單一讀頭所能同時讀取的芯片數(shù)的不斷增多，會使RFID無線射頻技術應用的成本逐漸降低，應用領域也將不斷擴大。相信通過RFID無線射頻技術在圖書館管理中的應用，將會給圖書資料管理領域的未來開辟出一片嶄新而廣闊的前景。

[1] 深圳市遠望谷信息技術股份有限公司.RFID射頻快報，2009-01-09.

[2] 李全圣，劉忠立，吳里江.特高射頻識別技術及應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.