基于RFID智能圖書館管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉軍偉　梁付　劉雪輝

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和概念的迅速普及，在生活中能夠很輕易地發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的產(chǎn)品的身影。而作為學(xué)習(xí)中不可或缺的場(chǎng)所——圖書館，也在和科技接軌，傳統(tǒng)圖書館的管理模式和RFID技術(shù)相結(jié)合，形成了智能圖書館管理系統(tǒng)，這使得圖書館的管理變得更加高效、智能化，并且在使用的同時(shí)也能夠體會(huì)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所帶來(lái)的樂趣。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；圖書館；RFID

中圖分類號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）09-2211-05

隨著物聯(lián)網(wǎng)的概念被越來(lái)越多的人所了解，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給人們的生活帶來(lái)革命性的變化，帶來(lái)無(wú)限的驚喜。把圖書館原有的管理模式與物聯(lián)網(wǎng)的“智能化”特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，就形成了一個(gè)智能化的圖書館的管理系統(tǒng)。管理員避免了以往的重復(fù)、枯燥的手工操作，很多操作都由借書者自己來(lái)完成，這樣不僅大大減少了管理員的勞力，也大大提高了工作效率。

射頻識(shí)別RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一，因其價(jià)格低廉、可重復(fù)使用、受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，受到熱捧，并被大量使用。

1 基于RFID的智能圖書館管理系統(tǒng)的研究

1.1課題研究的意義

由于傳統(tǒng)圖書館管理系統(tǒng)的勞動(dòng)量大、易出錯(cuò)、重用率不高等特點(diǎn)，本課題研究的基于RFID的智能圖書館管理系統(tǒng)，是在傳統(tǒng)的圖書館的基礎(chǔ)上運(yùn)用RFID技術(shù)，使圖書管理方式發(fā)生了巨大變革，用電子標(biāo)簽取代原來(lái)的二維碼，使圖書管理起來(lái)更加方便，更加高效。借書者在進(jìn)行借書等操作不再需要由專門管理員來(lái)完成，自己就可以完成基本的操作，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自助借書，大大節(jié)省了管理員的勞動(dòng)力，也給借書者在使用系統(tǒng)的過(guò)程中獲取樂趣。

通過(guò)研究智能圖書館項(xiàng)目，對(duì)于深入研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了必要的基礎(chǔ)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)軟件與物聯(lián)網(wǎng)零部件的連接，實(shí)現(xiàn)“智能化”，感受“智能化”的實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。所以研究本課題不論是在圖書館管理上的實(shí)際運(yùn)用上，還是在對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的理解以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)更加深入研究上，都具有非常重要的意義。

1.2設(shè)備介紹及工作流圖

在本系統(tǒng)中，主要使用了RFID電子標(biāo)簽、閱讀器和天線三種設(shè)備，RFID電子標(biāo)簽貼在書籍上，標(biāo)簽里面存儲(chǔ)了該標(biāo)簽的標(biāo)號(hào)（唯一的），用來(lái)標(biāo)記圖書；閱讀器用來(lái)讀取標(biāo)簽的信息，并把數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中；天線用來(lái)在一定范圍內(nèi)檢測(cè)對(duì)特定頻率感應(yīng)的電子標(biāo)簽。這三個(gè)硬件組成了RFID技術(shù)的核心部分，RFID技術(shù)的具體工作流圖，如圖1所示。

1.3數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由于要存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)工具采用Sql Server 2005軟件，也與前臺(tái)的C#程序完美結(jié)合。

本數(shù)據(jù)庫(kù)共設(shè)計(jì)了六張表，分別為管理員信息表（AdminInfo）、標(biāo)簽信息表（Taglib）、用戶信息表（UserInfo）、圖書信息表（BookInfo）、圖書詳細(xì)信息表（PerBook）、借還書記錄表（Record）。數(shù)據(jù)表的具體信息以及各表間的相互關(guān)系，如圖2所示。

1.4功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)包括了圖書館日常使用的功能，首先按照角色不同，分為兩大用戶使用模塊，分別為管理員操作模塊和借閱者操作模塊。而管理員模塊中又細(xì)分成標(biāo)簽操作、圖書操作和用戶操作三個(gè)小模塊，三個(gè)小模塊各自包含增、刪、查、改等功能；借閱者操作模塊包含借書操作、還書操作和查詢操作（包括圖書館書籍查詢和借閱者借還書籍的記錄查詢）等常用功能。本系統(tǒng)的功能模塊圖，如圖3所示。

1.5具體實(shí)現(xiàn)

1.5.1 RFID標(biāo)簽信息的讀取

1）作為把書籍信息錄入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的操作：用閱讀器讀取電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)，是整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)的核心，也是技術(shù)難點(diǎn)。其實(shí)現(xiàn)是通過(guò)使用已提供的標(biāo)簽操作的接口來(lái)進(jìn)行設(shè)置閱讀器參數(shù)、開啟識(shí)別功能、讀取功能、關(guān)閉閱讀器功能等相應(yīng)操作。然后把讀取到的數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并做出相應(yīng)的回饋操作。

2）閱讀器讀取RFID電子標(biāo)簽的關(guān)鍵代碼如下：

1.5.2 借閱者借書操作

1）借閱者借書與以往的借書方式有所不同，借書過(guò)程不再僅有管理員來(lái)完成，借閱者可以自己完成借書操作。首先，借閱者拿出帶有個(gè)人信息的借書卡在閱讀器上進(jìn)行讀取操作，同時(shí)，閱讀器把讀取到的信息顯示在屏幕上，然后，借閱者查看無(wú)誤后，點(diǎn)擊讀取書籍按鈕，借閱者把所要借的書籍放在讀書信息的閱讀器的有效讀取范圍內(nèi)，同樣，所要借閱的書籍信息也會(huì)顯示在屏幕上，借閱者查看無(wú)誤后，點(diǎn)擊確認(rèn)借書按鈕，完成借書操作。如果有誤，可重新讀取，直到讀取正確。借書操作的流程圖，如圖4。

2）借書功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵代碼如下：

//識(shí)別圖書按鈕

1.6特色創(chuàng)新

在傳統(tǒng)的圖書館管理系統(tǒng)中，圖書的管理功能已經(jīng)非常完善和成熟了，能夠滿足管理員和借書者的所有需要，如借還書、圖書管理、圖書續(xù)借、超期罰款等功能。但仍有一些不足之處。每次只能掃描一本書，這無(wú)疑增加了工作人員的工作量，若是在繁忙時(shí)刻，還會(huì)給借閱者帶來(lái)極大的不便，且掃描距離受極大的限制；用于讀取的圖書條形碼，形狀、大小單一，不可重復(fù)使用，受使用環(huán)境影響大，且沒有加密措施。

而本系統(tǒng)和傳統(tǒng)的圖書館管理系統(tǒng)相比，具有以下的幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1）快速、多目標(biāo)識(shí)別。由于RFID采用了防碰撞協(xié)議， 其閱讀器可同時(shí)讀取多個(gè)RFID 標(biāo)簽信息。進(jìn)行借還書操作時(shí)，可同時(shí)讀取多本圖書信息。

2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大。RFID 標(biāo)簽最大存儲(chǔ)容量可達(dá)數(shù)兆字節(jié)。

3）標(biāo)簽可重復(fù)使用，壽命長(zhǎng)。RFID 標(biāo)簽因?yàn)楸旧硇畔⒖芍貙懀虼丝梢灾貜?fù)不斷地使用，使用壽命較長(zhǎng)，避免浪費(fèi)。

4）標(biāo)簽受環(huán)境的影響小，不易損壞，可靠性高。RFID 標(biāo)簽抗油污、潮濕，即使在惡劣環(huán)境下也可使用。

5）讀取距離可以在閱讀器識(shí)別范圍之內(nèi)，不再局限于傳統(tǒng)的條形碼掃描模式。

6）由于以上特性，借還書等基本操作可以轉(zhuǎn)化為自助模式，提高工作效率，并減少人力浪費(fèi)。

1.7存在的不足

本系統(tǒng)在傳統(tǒng)的圖書館管理系統(tǒng)的管理模式上有所突破，但還存在一些不足之處，這些不足大部分還是來(lái)源于RFID技術(shù)上的不足。不足之處如下所示：

1）穩(wěn)定性。在讀取書籍的時(shí)候，有時(shí)候能夠快速讀取，有時(shí)候卻很慢，甚至是識(shí)別不了，還得適當(dāng)?shù)卣{(diào)整書籍的位置；

2）識(shí)別距離的控制。沒有滿意的讀取距離，因?yàn)樽x取范圍較廣，有時(shí)候會(huì)誤讀其他同學(xué)的書籍。

3）一個(gè)閱讀器不能識(shí)別多種頻率的標(biāo)簽。由于設(shè)計(jì)的原因，要求借閱卡與書籍中標(biāo)簽要使用不同頻段的電子標(biāo)簽，而現(xiàn)在一個(gè)閱讀器只能識(shí)別一個(gè)閱讀器。因此要使用兩個(gè)相應(yīng)閱讀器，那么也給系統(tǒng)的使用方面帶來(lái)不便。

4）完善圖書館管理系統(tǒng)的功能，在基本功能完成的基礎(chǔ)上，完善報(bào)表統(tǒng)計(jì)等其它功能。

不過(guò)，由于RFID技術(shù)發(fā)展迅猛，以上的缺點(diǎn)也在不斷地改良中，有些改良后的產(chǎn)品已經(jīng)在使用之中了，這些問題的解決也只是時(shí)間的問題。

2 結(jié)束語(yǔ)

RFID 技術(shù)在圖書館管理領(lǐng)域的應(yīng)用中，更新了傳統(tǒng)的條形碼識(shí)別技術(shù)和磁條安全認(rèn)證機(jī)制， 加速了現(xiàn)代化圖書館的管理自動(dòng)化進(jìn)程， 為數(shù)字圖書館的建設(shè)提供了平臺(tái)。此外，隨著RFID技術(shù)的不斷完善及相關(guān)技術(shù)的突破，RFID 技術(shù)已經(jīng)滲透到工業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、物流管理、醫(yī)療保險(xiǎn)、金融、教育等眾多領(lǐng)域。

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