基于RFID與Wi-Fi的圖書館智能導讀系統研究

楊潔

【摘要】 本文對目前圖書館特別是城市中為公眾提供服務的公共圖書館進行研究，結合RFID、WiFi等短距離無線通信技術，設計一套基于RFID與Wi-Fi的智能管理和導讀服務系統，為“互聯網+”圖書館的建設與發展提供幫助。。

【關鍵詞】 RFID Wi-Fi 圖書館 智能導讀

一、前言

隨著中國“互聯網+”理念的提出和基于國家層面的“互聯網+”行動機會的實施，利用物聯網、大數據等新一代信息技術與圖書館業深度結合，對于提升圖書館管理與服務無疑具有十分重大的意義和影響。作為物聯網技術中的感知層核心技術，如無線射頻識別RFID（Radio Frequency Identification）技術，無線局域網WLAN（Wireless Local Network）技術（如Wi-Fi）等作為短距離的無線感知與信息傳輸手段，在現代圖書館業中不僅可以實現快速的自助借還、圖書的快速清點，并且還可以實現三維智能導航檢索、移動圖書信息服務等功能，從而可以大大提升人性化服務水平、提高圖書查找的準確率、轉變圖書館工作重心、拓展圖書館的服務空間等，并開展一些全新的服務，如移動導讀，微信借閱等新型服務模式。本文對目前圖書館特別是城市中為公眾提供服務的公共圖書館進行研究，結合RFID、WiFi等短距離無線通信技術，設計一套基于RFID與Wi-Fi的智能管理和導讀服務系統，為“互聯網+”圖書館的建設與發展提供幫助。

二、關鍵技術

2.1 RFID技術

無線射頻識別RFID主要藉由讀取器發出的無線電波，可在特定的感應范圍內感應到RFID標簽（Tag），在不需要實體的接觸下，讀取或寫入卷標數據。RFID標簽通常可貼附于各個物品上，讀取器可由感應此標簽快速地獲取物品相關信息，并進一步處理，非常適合自動化的應用。

圖1是RFID系統運作示意圖，目前RFID標簽因所采用的頻段與感應技術不同，有多個標準。其中頻率13.56MHz以下的RFID通常采用電磁感應的方式，Tag 天線在接受到讀寫器所發出射頻訊號時，將訊號轉換為啟動IC芯片的電力，同時并從訊號中讀取指令，Tag 同樣以無線電波回傳數據至讀寫器。RFID 芯片大小隨著半導體制程的技術發展，可以做出體積極小的 RFID 芯片，例如 Hitachi 研發的 μ-chip 便只有 0.4 mm2，可以藏于各種物品當中，并且 RFID 最多可以有數千字節的記憶容量來記錄數據。有別于傳統條形碼，RFID 在感應讀取屬于無方向性的非接觸式無線感應，并且能夠一次辨識大量的 Tag，大幅加速數據讀取效率。也因為RFID Tag 在制作時將該 Tag 獨有的辨識編號（unique ID）寫入只讀存儲器（ROM）中，因此不容易被篡改、變造，以達安全性的需求。

2.2 Wi-Fi技術

近年來符合IEEE 802.11標準的無線局域網絡WLAN已漸成為校園網絡、企業網絡、以及ISP的基本網絡存取服務。Wi-Fi就是一種典型的WLAN，它可以將個人電腦、手持設備（如pad、手機）等終端以無線方式互相連接的技術，目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網路產品之間的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列協議的局域網就稱為無線保真。甚至把無線保真等同于無線網際網路（Wi-Fi是WLAN的重要組成部分）。目前IEEE 802.11 WLAN以11 Mbps速度的IEEE 802.11b及54 Mbps的IEEE 802.11g兩種WLAN最為常見，另一方面提供上述WLAN標準的PDA、筆記型計算機也漸趨普遍，基本上WLAN所提供的頻寬已能滿足大部分的網絡應用需求，而且WLAN在網絡布線的方便性，也非常適合構建一些特殊公共場合提供網絡存取服務，因此以WLAN為基礎的相關網絡應用也應運而生。

IEEE 802.11 WLAN提供兩種運作模式：隨意（Ad Hoc）模式與基礎建設（Infrastructure）模式[10]，主要差別在于有沒有無采用訪問點（Access Point，簡稱AP），目前大部份的WLAN多采用基礎建設（Infrastructure）模式，亦即行動設備由存取AP達到互相通訊或存取有線網絡之目的，圖2為基礎建設模式WLAN運作示意圖。基本上一個標準的IEEE 802.11 AP訊號涵蓋范圍，在室外空曠沒有障礙物的環境大約可達一百米公尺，在室內環境通訊范圍大約為30米公尺內。所有存取同一個AP的行動設備，使用AP所提供的相同頻道進行通訊，并形成一個基本服務集（Basic Service Set，簡稱BSS），AP通常會連至有線網絡，可與其它同樣連上同一有線網絡的AP構成一個分布式系統（Distribution System，簡稱DS），并可以使用這種方式結合多個BSS與有線網絡，組成延伸服務集（Extended Service Set，簡稱ESS）。ESS是為了擴展無線局域網絡的服務范圍，通過此種設置方式，使用者可以在不同的無線局域網絡基地臺的通訊范圍之間漫游（Roaming），但網絡聯機不至于中斷，適合大范圍應用。

三、基于RFID與Wi-Fi的圖書導覽服務

3.1 基于RFID的圖書信息采集

采用RFID進行圖書管理基本流程如圖3所示：

（1）新書進館：

首先為書籍粘貼RFID電子標簽。利用標簽轉換裝置將數據信息寫入電子標簽。這個過程就是在給每本書配上一個獨一無二的身份證。

（2）上架、順架：

粘貼了電子標簽的新書，利用推車式移動盤點系統，掃描書籍，系統會自動在地圖上定位該書應存放的書架，用推車載書籍到指定書架上架即可。利用推車式移動盤點系統，可以對書架逐個掃描，系統會自動挑出錯架書籍，并且標明正確位置。

（3）盤點：

在對圖書館圖書進行盤點時，可以使用移動盤點系統或者手持式盤點系統，對所有需要盤點的書架進行掃描，通過無線網絡傳輸即可將數據錄入數據庫，完成盤點，可以大量節省人力、物力。

（4）自助借還書：

讀者借書時，只需要將借書卡在自助借還機上掃描，再將所借書籍一起放在借還機的掃描區域，通過掃描，確認所借書籍。系統即可錄入借書信息完成借書。并且利用熱敏打印機打印票據。完全讀者自助，方便快捷。還書操作更簡單，只需要掃描書籍，即可完成還書操作，打印還書票據。

（5）24小時自助還書系統：

自助還書系統可以像銀行自動取款機一樣穿墻安裝或者擺放在合適位置，方便讀者隨時還書。讀者只需要將書籍放入還書口，確認后即可完成還書并可打印還書憑證。

（6）安全門禁：

當沒有辦理借書手續的圖書經過安全門時，系統會自動進行聲光報警，防止圖書被帶出。安全門禁支持在線、離線兩種工作模式，系統更安全、更可靠。

（7）移動圖書館：

讀者掃描借書證，確認身份以后，選擇想要借閱的書籍，系統會自動將圖書送到出書口，并打印票據。還書過程只須將書放入還書口，系統自動識別打印出還書票據，并自動將書放入正確位置。

3.2基于RFID與Wi-Fi的圖書導覽服務

圖書館中對于所需要借閱的圖書進行概要導覽是一項新型的服務，以前讀者在借閱該圖書之前需要瀏覽概述的綱要和章節的時候，往往需要找到該書然后進行瀏覽，如果不合適再退回，這樣不僅會損壞圖書，而且效率低下。有了經過RFID的圖書管理系統，再結合無處不在的Wi-Fi網絡，然后利用帶有RFID閱讀器和Wi-Fi無線網絡連接的智能終端進行導覽則可以實現讀者只要靠近該圖書，獲取該圖書信息后，帶有Wi-Fi功能的智能手機自動連接到后天的服務器系統，進而獲取該圖書的基本信息，甚至可以直接這樣可以極大地提高讀者的查找速度，提升服務質量。

為利用RFID與Wi-Fi提供智能圖書導覽服務，系統需要在每一個提供導覽服務的圖書區域建置Wi-Fi 基地臺，使Wi-Fi基地臺訊號能涵蓋參觀者所有可能的活動范圍。Wi-Fi基地臺連至有線網絡，有線網絡架有一臺Web服務器作為圖書導覽網站，所有的圖書導覽內容將被制成網頁置放于此網站，每一個圖書導覽項目對應一個唯一的網址。另外，系統需要記錄所有RFID卷標的識別碼與圖書的對應數據，利用對應數據，網站中有一網頁轉向（Redirect）程序可依據由智能手機所傳來的RFID標簽識別碼提供正確的導覽內容。導覽內容以網頁方式呈現，因此，系統可利用網頁內嵌多媒體能力將Flash 檔案、影片、以及聲音配合文字介紹構成豐富的導覽內容。采用網頁方面的導覽內容另一個好處是手機端只需要內嵌的瀏覽器功能，而手機端與導覽網站間之通知也只需利用HTTP通訊協議即可。圖4顯示所設計的導覽系統示意圖。

四、結束語

通過RFID技術可以明顯提升圖書館的運作效率，縮短了圖書流通周期，提高了圖書借閱率，提升了圖書館人性化服務水平，充分發揮了圖書館公共服務職能，從而提升了圖書館的運作效率。本項目充分利用RFID在圖書館圖書管理中的作用，結合Wi-Fi等功能，為讀者提供快速訪問和瀏覽圖書信息的途徑。對一些禁止接觸的古籍文獻或者歷史文獻以及高端讀物的查閱非常實用。

參 考 文 獻

[1]王路林；基于RFID的圖書館借閱系統的設計與實現[D]；電子科技大學；2011年.

[2]楊志剛，周鳳飛，李潔Web2.0技術主導的數字圖書館人文服務體系[J]圖書與情報.2009，10（2）：87-92.

[3]黃力. 基于物聯網技術的圖書館服務模式與內容的研究 [J]. 圖書館學研究， 2011（3）： 51-55.

[4]嚴棟. 基于物聯網的智慧圖書館[J]. 圖書館學刊， 2010 （7）： 8-10.

[5]董曉霞，龔向陽，張若林，等. 基于物聯網的智能圖書館設 計與實現[J]. 圖書館雜志， 2011（3）： 65-68.

[6]仵華. 面向物聯網應用的圖書館發展路徑初探[J]. 農業 圖書情報學刊， 2011（2）： 136-138