圖書館RFID技術的深化

唐清 唐振貴

【摘 要】通過結合RFID技術進行二次開發，擴展圖書館已有的軟硬件配置，實現智能書架，用于采集讀者取閱過程中圖書的離架、歸架次數及時長，并提出新的圖書利用情況統計指標，將該指標以可視化的方式在虛擬書架中呈現。

【關鍵詞】RFID；智能書架；虛擬書架

中圖分類號： G258.6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）01-0131-002

【Abstract】By combining the RFID technology for secondary development，the existing software and hardware configuration of the library is expanded to realize the intelligent bookshelf，which is used to collect the books' Statistical indicators of the situation， the indicators visually presented in the virtual shelves.

【Key words】RFID； Smart Bookshelf； Virtual Bookshelf

0 前言

當前智慧圖書館的研究著重在利用對圖書的識別和定位來解決錯架、亂架，館藏盤點，自助借還等問題[1-2]，但并沒有充分利用RFID技術化后增值信息來深入分析。本文從三個問題入手，提出相應的解決方案，借此來深化RFID技術在圖書館中的應用。問題1：RFID技術化后，圖書館的館藏評價數據沒有得到深入挖掘。比如用在館藏圖書的利用率評價方面。傳統館藏圖書利用情況主要是指館藏中被讀者借閱的數量占全部館藏總數的百分比。王家全認為此計算方式不能合理的反映圖書實際的流通特點，提出給分母增添一個“常數”來運算， 使圖書流通率科學合理。但該“常數”的合理值卻很難確定[3]。張曉青等認為在借閱一體化的環境中，讀者在借書前的在架閱覽也理應算為一種圖書使用情況，提出藏書利用率為（閱覽人次數+外借冊數）/館藏書刊總數的比值，但對于“閱覽人次數”的測定，只是簡單以入室讀者數估計出的假設值[4]。問題2：大多圖書管理系統提供虛擬書架的功能，通過RFID技術提供的定位信息，結合館藏圖書在架/不在架等狀態信息，通過可視化方式展示了館藏圖書的平面布局，但并沒有融合圖書的使用情況來揭示更豐富的信息。問題3：RFID圖書館的建設主要分為自建及購買兩種方式，兩種方式都需要投入大量的成本，尤其是購買商業平臺時，往往要求更換、添置新的設備，升級或替換新的管理系統，經費受限的圖書館對此只能是望而止步。當前缺乏重用已有的軟硬件系統進行二次開發的方案。

1 問題分析及解決方案

對于問題1和問題2，本文首先擴展傳統的圖書利用情況指標，認為館藏圖書的利用不僅表現在讀者的借閱行為中，還包括讀者在館內取架閱讀的取閱行為。但由于傳統圖書館在技術上無法獲得圖書被取閱的數據，故而只能以流通的借閱行為來代表單種圖書的使用情況，進而計算館藏圖書的利用率。而RFID圖書館通過對圖書定位及識別的技術可獲得圖書的離架、歸架的時間[5-6]，由此可獲得圖書被取閱的次數及時長。本文定義圖書使用情況包括4項指標：借閱次數、借閱時長及館內取閱次數、取閱時長。圖書的使用情況是圖書館采購、編目等環節的重要參考因素，同時也可用于評價圖書館文獻服務質量。而單種圖書的使用情況的匯總則構成圖書使用情況，擴展該項指標，能夠更合理的刻畫圖書使用的情況，也會對向讀者開展推薦服務提供重要參考。針對問題3，本文采用二次開發技術實現RFID系統與現有圖書管理系統的集成，通過靈活、自由的方式購買符合自身需求的硬件，利用免費的開源軟件來自主開發軟件接口，減少圖書館使用RFID技術的投入成本。

總的來說，深入應用RFID技術，通過二次開發來構建智能書架及虛擬書架，解決以上3個問題。本文RFID擴展應用的解決方案如圖1所示，通過構建智能書架來獲得圖書的定位信息，經過擴展服務器的處理，將相關數據實時更新至虛擬書架中，虛擬書架可在各類展示終端中使用。同時，擴展服務器還要負責與已有的業務服務器及工作機群的相關接口進行互操作，交換各類數據。

2 RFID擴展的架構設計

根據前文的解決方案，RFID擴展應用架構如圖2所示。

其中物理層包含智能書架所需要的基本部件，在已有書架的基礎上，增加RFID相關配件。天線、多路開關安裝在書架的特定位置，RFID閱讀器讀取書架上不同區域的帶有RFID標簽圖書的數據，并通過Wi-Fi網絡將數據發送給上層。在RFID擴展層中，控制器負責向RFID閱讀器發送指令，采集器作為網絡接口，接收RFID閱讀器返回的定位數據。數據編碼/解碼器負責轉換圖書定位數據格式、館藏圖書信息數據格式和圖書信息擴展數據格式三種格式。其中，圖書定位數據包括圖書ID，所在架號、層號、區號及狀態等信息；館藏圖書信息數據格式包括圖書ID、書名、出版社、開本、頁數等圖書的部分編目信息；圖書信息擴展數據格式包括圖書ID，離架時間、歸架時間等信息。此三種數據格式在圖書管理系統的流通、RFID圖書定位信息的存取及應用層和表示層的可視化環節中使用。交換接口的功能主要負責RFID擴展層與圖書管理系統相關功能對接。以“圖創”圖書管理系統為例，采用數據庫視圖、存儲過程集成的方式，來讀寫業務數據。使用REST架構，JS注入實現與OPAC頁面的整合。應用層的圖書使用統計分析模塊，負責統計圖書的流通次數、借閱次數、借閱時長、取閱次數、取閱時長等數據，計算出圖書使用情況指標。場景建模的功能是為表示層虛擬書架準備館藏布局模型。模型分為2D和3D兩種形式，涉及的物體有樓層、書架、圖書等。樓層空間布局、書架布局等信息通過人工配置完成，圖書大小則根據圖書的開本、頁數、裝幀等編目信息來估計并動態生成。圖書的初始位置通過分類號及流水號來確定，并在智能書架初始化時進行自動調整。通信模塊負責向表示層的虛擬書架提供數據更新服務，使用開放的網絡協議實時傳輸數據。表示層的虛擬書架以2D和3D兩種形式進行可視化。2D可視化在平面上展示館藏書架布局，當選擇指定書架時，顯示具體的在架圖書信息，如書名、書號等及該書當前的使用情況指標，并提供圖書檢索、類別檢索。以分類號來顯示多組書架區域的聯合信息，即可以從整體布局中了解各類圖書的圖書使用情況。不論是微觀層面的單種圖書的使用情況，還是宏觀層面的圖書類別使用情況，都通過不同顏色及深淺程度的熱區來反映圖書使用情況的數值，讀者或圖書館工作人員可以通過熱區的形式來快速、直觀的了解圖書的使用情況。3D形式的虛擬書架與2D虛擬書架相比，除了使用立體形式表現物體之外，還提供空間導航功能，利用鼠標、鍵盤或觸屏操作，在虛擬空間中暢游書架，提供虛擬現實體驗。

3 技術實現

智能書架的配件選型如下：帶Wi-Fi功能的RFID閱讀器，UHF860-960MHz無源標簽、圓極化貼片天線和可控射頻多路開關。RFID擴展層及應用層各模塊采用Java 開發，利用RIFD商家提供的驅動接口來控制及采集圖書定位數據，同時開發與圖創圖書管理系統的接口操作，使用MySQL關系數據庫作為應用數據庫。場景建模使用Unity3D軟件實現3D虛擬書架的建模，利用C#進行導航功能的開發。使用JQuery，D3.js腳本來構建2D虛擬書架的模型。在通信協議上，瀏覽器端使用 WebSocket來實現應用層數據及表示層的2D虛擬書架的實時數據傳輸，而對于部署在移動或桌面環境的前端應用，則使用Socket進行通信。

4 總結

本文利用圖書館設立的新書書架來進行RFID擴展系統的測試，通過改造已有的新書書架為智能書架，在RFID擴展層和應用層的開發下，與業務系統進行數據交互，并將數據實時更新至2D/3D的虛擬書架中。讀者和圖書館工作人員可以利用桌面電腦、移動終端及多媒體展示終端來瀏覽虛擬書架。經過兩個月的調試，系統運行良好，但在表示層的用戶界面設計尚存在問題，影響了用戶體驗，實時更新由于受到軟硬件性能的限制，表現尚未理想，這些問題將在進一步的研究中著重解決。

【參考文獻】

[1]張郁松，杜景林.基于超高頻RFID的圖書館智能書架方案研究與設計[J].圖書館雜志，2014，33（12）：87-93+103.

[2]舒遠仲，張麗，朱玄華，田蕾，蘇雁南，宋利康.基于RFID的圖書館智能書架系統的研究與設計[J].計算機工程與設計，2013，34（06）：2218-2222.

[3]王家全.計算圖書流通率的新方法[J].圖書館理論與實踐，1986（01）：21-23.

[4]張曉青，張穎，李瑞芬.現代大學圖書館館藏信息資源利用的評價[J].情報資料工作，2005（02）：44-46.