XPM—RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用

凌志

摘 要：目的 射頻識(shí)別（RFID）已成為21世紀(jì)全球自動(dòng)識(shí)別技術(shù)發(fā)展的方向，它保證圖書館的管理水平。方法 設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于RFID的圖書館綜合管理系統(tǒng)并投入使用。結(jié)果 通過該系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)圖書館圖書流通、館藏以及內(nèi)部行政和資產(chǎn)管理等，并可以進(jìn)行數(shù)字資源服務(wù)。而成本低廉、性能可靠、壽命長(zhǎng)久的XPM-RFID技術(shù)的出現(xiàn)，將會(huì)使RFID在現(xiàn)代圖書館自動(dòng)化管理中的普及應(yīng)用全面提速。結(jié)論 該系統(tǒng)具有完備的功能，實(shí)用性也很強(qiáng)，大大促進(jìn)了圖書館的信息化管理水平的提高以及效率的提升，并為讀者提供了極大便利。

關(guān)鍵詞：RFID XPM-RFID 圖書館

中圖分類號(hào)：G250.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2813（2015）02（a）-0197-02

1 RFID概述

1.1 RFID介紹

射頻識(shí)別是一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止或移動(dòng)中的物體的識(shí)別的自動(dòng)完成和相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取，是可工作于惡劣環(huán)境的無需人工干預(yù)的自動(dòng)識(shí)別，基本的XPM-RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽（也稱作射頻標(biāo)簽或應(yīng)答器，是由耦合器和標(biāo)簽芯片組成的）、天線和閱讀器三部分組成。

射頻識(shí)別是具有循環(huán)使用、防盜和順架等功能的利用無線射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)獲取的識(shí)別的一種技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的條形碼具有更多的優(yōu)勢(shì)，比如：可以完成借書和還書的手續(xù)。排架、典藏以及信息管理系統(tǒng)的完善工作，RFID作為一種結(jié)合了射頻技術(shù)的微電子技術(shù)，將圖書館的圖書的資料信息存儲(chǔ)在微型晶片上，然后在需要的時(shí)候進(jìn)行讀取，而且還能通過射頻技術(shù)利用這些信息進(jìn)行交流，比條形碼的工作效率更高。

1.2 圖書館流通管理中RFID的應(yīng)用

圖書館管理中數(shù)據(jù)采集的效率因RFID的運(yùn)用而提高，尤其是在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)了信息的讀取與存儲(chǔ)的安全性、高效性和快速性，而且使信息的載體具有唯一性，這些特定的共同作用決定了圖書館管理領(lǐng)域中RFID的廣泛運(yùn)用。

在發(fā)達(dá)國(guó)際與地區(qū)，如：歐、美國(guó)家，其圖書館管理領(lǐng)域中對(duì)于RFID標(biāo)簽在圖書、錄像等資料的跟蹤與管理的普及越來越廣，新加坡、泰國(guó)、馬來西亞等幾個(gè)亞洲國(guó)家也于前幾年陸續(xù)展開了RFID圖書管理系統(tǒng)的運(yùn)用。

1.3 使用RFID的原因

目前，在圖書館的資料的數(shù)量和種類不斷地?cái)U(kuò)大而管理人員規(guī)模保持相對(duì)不變的情況下，使得每位工作人員的收發(fā)、傳遞、分揀以及排架圖書工作量不斷增加，使得工作人員將大部分精力都花費(fèi)在了書籍資料的搬運(yùn)整理中，管理工作相對(duì)薄弱。

RFID為了解決這一問題，提出了一種自動(dòng)化處理方案，將工作人員從紛繁的整理工作中得以解脫，使其可以回歸到圖書管理工作的正軌中來，與此同時(shí)，RFID的應(yīng)用降低了信息和物流的交流時(shí)間，尤其突出的優(yōu)勢(shì)是RFID標(biāo)簽具有比條形碼更快的信息閱讀速度，而且RFID標(biāo)簽的閱讀可以好幾個(gè)標(biāo)簽同時(shí)進(jìn)行而條形碼的閱讀必須在可視光線條件下進(jìn)行，即在激光或者燈光下才可以進(jìn)行條形碼信息的獲取，加之條形碼的提取是一個(gè)一個(gè)的完成的，這就更加使得借還書的手續(xù)繁瑣，消耗更多的時(shí)間，降低工作效率，RFID閱讀器大大提高了圖書管理工作的效率。

1.4 RFID是如何工作的

RFID標(biāo)簽包含有一個(gè)非提供動(dòng)力的天線，可以被提供動(dòng)力的天線（其實(shí)是同屬一臺(tái)RFID閱讀器的一組天線）進(jìn)行識(shí)別，完成信息的交流。

RFID發(fā)出電磁波的同時(shí)標(biāo)簽的天線可以接收這些電磁波，等標(biāo)簽的天線進(jìn)入RFID發(fā)出的電磁波的射頻范圍內(nèi)后，閱讀器建立的射頻區(qū)域就為標(biāo)簽的微片電路提供動(dòng)力，然后再通過晶片對(duì)電磁波的調(diào)節(jié)幫助標(biāo)簽將信息返回給閱讀器即可，閱讀器再將受到的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的形式在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和顯示。

2 XPM-RFID芯片高頻模擬接口模塊的設(shè)計(jì)

應(yīng)答器的芯片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理示意如下圖1所示。

符合ISO15693標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議15.56MHz的RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下所示，這一芯片獲取工作所需電壓UN的途徑是電感耦合，因此稱之為無源RFID芯片，主要由記憶電路、數(shù)字邏輯控制電路和模擬前端口電路三部分構(gòu)成，其中模擬前端口電路由時(shí)鐘電路、上電復(fù)位電路、調(diào)制電路與解調(diào)電路、高壓保護(hù)電路、穩(wěn)壓電路以及橋式全波整流電路基本分組成，芯片中只有兩個(gè)PAD與外部天線相連接。

2.1 總體結(jié)構(gòu)

圖書館的職能包括具體包括：圖書采訪（根據(jù)本館需求制定采購(gòu)計(jì)劃）、圖書編目（對(duì)到館圖書進(jìn)行編目加工）、典藏管理（盤點(diǎn)、順架）、圖書流通（借還、防盜、圖書定位查詢）等。RFID硬件、計(jì)算機(jī)集成設(shè)施以及相應(yīng)的軟件組成了圖書館管理的信息化系統(tǒng)，其中標(biāo)準(zhǔn)串串口或USB接口和計(jì)算機(jī)集成設(shè)備進(jìn)行連接，然后與RFID硬件組成圖書館管理的RFID終端系統(tǒng)，RFID終端系統(tǒng)再通過軟件和管理服務(wù)中心相連，完成網(wǎng)絡(luò)連接或數(shù)據(jù)復(fù)制交換。圖書館管理系統(tǒng)的服務(wù)中心和終端軟件的連接所遵守的協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和圖書館業(yè)內(nèi)相關(guān)協(xié)議。總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 RFID與整體系統(tǒng)的關(guān)系

RFID項(xiàng)目既是獨(dú)立存在的，用于圖書借閱的便民服務(wù)系統(tǒng)，更是安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院圖書館新館數(shù)字圖書館系統(tǒng)重要的組成部分和不可或缺的系統(tǒng)。

RFID系統(tǒng)中的24 h自助借還系統(tǒng)、室外歸還系統(tǒng)同時(shí)承擔(dān)數(shù)字圖書館展現(xiàn)發(fā)布的終端服務(wù)功能，同時(shí)自助借還的相關(guān)信息及架位管理信息將通過統(tǒng)一的數(shù)字圖書館管理平臺(tái)與后臺(tái)軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

該方案選用四川凱路威電子有限公司的X-RFID簽，并圍繞RFID標(biāo)簽提供一套完整的硬件解決方案：安全門、RFID手持點(diǎn)檢儀、室外自動(dòng)歸還系統(tǒng)、自動(dòng)借還系統(tǒng)、RFID館員工作站以及RFID標(biāo)簽轉(zhuǎn)換站。

RFID標(biāo)簽：市場(chǎng)上所有可用的UHF和SHF標(biāo)簽大體上工作在反向鏈路模式（由標(biāo)簽到基站），它們反向散射原理，因此是無源的。

RFID天線是傳導(dǎo)讀取器和標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的媒介。

RFID讀寫器是利用RFID的天線實(shí)現(xiàn)通過RFID標(biāo)簽完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。

RFID館員工作站是一種集成化的設(shè)計(jì)，主要用于編寫標(biāo)簽，完成信息的查詢、借書和還書手續(xù)的辦理，以及用戶的賬戶管理。

2.3 RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)

RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示。

2.4 RFID應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

RFID系統(tǒng)的應(yīng)用軟件平臺(tái)，是整個(gè)RFID系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)，通過該平臺(tái)，將各種RFID應(yīng)用的硬件設(shè)備組建成一個(gè)統(tǒng)一的整體，并發(fā)揮相應(yīng)的功能。

2.5 應(yīng)用軟件體系結(jié)構(gòu)

RFID系統(tǒng)軟件，按照軟件架構(gòu)，可以分為硬件層、硬件訪問層，硬件應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)層、用戶層等多個(gè)層次。

（1）硬件層，各種組成RFID設(shè)備硬件的基本設(shè)備單元，如傳感器，RFID標(biāo)簽、打印機(jī)等。

（2）硬件訪問層，用于訪問各種硬件設(shè)備的軟件支撐平臺(tái)和控件。

（3）硬件應(yīng)用層，該層面上整合多種硬件結(jié)構(gòu)，形成各種不同德RFID的邏輯單元組合。

（4）數(shù)據(jù)層，對(duì)應(yīng)的多種數(shù)據(jù)庫(kù)以及LAS系統(tǒng)或讀者認(rèn)證系統(tǒng)。

（5）數(shù)據(jù)訪問層，軟件方式連接業(yè)務(wù)應(yīng)用與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)的系統(tǒng)軟件。

（6）業(yè)務(wù)應(yīng)用層，完成圖書館某一特定任務(wù)的軟件系統(tǒng)單元。

（7）用戶層，通過多種邏輯組合，將軟件展示給用戶。

這樣的設(shè)計(jì)架構(gòu)，綜合考慮了圖書館業(yè)務(wù)需求及IT技術(shù)發(fā)展的變化，采用模塊化方式，將用戶需求分解為業(yè)務(wù)功能模塊，通過軟件應(yīng)用和硬件應(yīng)用進(jìn)行組織，構(gòu)建符合用戶需求的設(shè)備和系統(tǒng)，完成設(shè)計(jì)功能。特點(diǎn)是：模塊化設(shè)計(jì)，通過抽象的物理設(shè)備接口，關(guān)聯(lián)用戶需求和硬件設(shè)備，按照業(yè)務(wù)邏輯組合硬件、軟件資源，系統(tǒng)可以按照用戶的不同要求進(jìn)行組合構(gòu)建，滿足變化的需求。

開放而獨(dú)立的硬件層和通用的硬件訪問層，符合IT市場(chǎng)運(yùn)作規(guī)律，按照通用的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)配置底層硬件，避免了最終用戶應(yīng)為系統(tǒng)不開放而被捆綁甚至綁架的風(fēng)險(xiǎn)。

系統(tǒng)硬件和軟件獨(dú)立，未來可以根據(jù)需要，衍生新的RFID系統(tǒng)設(shè)備。

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