圖書館尋書定位系統研究

林 楊，陳茹秀，王德明，肖 煒

（1中南林業科技大學班戈學院 湖南 長沙 410004）

（2中南林業科技大學家具與藝術設計學院 湖南 長沙 410004）

（3中南林業科技大學創業創新學院 湖南 長沙 410004）

（4中南林業科技大學林學院 湖南 長沙 410004）

1 引言

圖書館工作中采用傳統的管理系統時需要耗費大量的時間，其圖書錄入過程中需要工作人員一本一本掃描，這種方式技術含量低，操作繁瑣。同時，在書籍的流通過程中的借書、還書、續借中還可能存在由于操作不當而損壞條碼等諸多問題。當圖書館的流量到達峰值時，借閱書籍也可能出現供不應求以及工作量巨大的現象，繁瑣的操作增加了管理員的工作量，同時降低了借閱的效率。

在現有的書籍管理中，書籍實時定位已成為一個難點。通過應用傳統的ILASSⅢ自動化集成系統無法準確定位到書籍的具體位置，為書籍查找增加了困難。針對這一問題，可以使用RFID技術進行改善。通過該技術把書籍信息寫入到標簽的存儲器中，并實時傳送到后臺，可實現書籍的實時定位。RFID系統具有高效的信息識別技術優勢，該技術在圖書館檢索和管理方面也更加出眾。

RFID技術是一種非接觸式自動識別技術。它可以使用射頻信號自動識別和掃描物體而不會發生接觸。同時，它也可以實現相關的數據收集。它由閱讀器、天線和標簽3部分組成。RFID系統的工作原理：當該標簽在讀寫裝置發射天線的發送射頻信號區域內時，就會將RFID標簽自身相關的編碼信息通過裝置內天線發射給讀寫裝置的接收天線，讀寫裝置經解碼后就將相關標簽信息發送給后臺主機系統并進行相應的處理而后發出信號[1-2]。

2 研究方法

2.1 RFID計算方法

在書籍標簽設定完成后，一定時間內基本不會發生大幅度的變動，并且在書籍定位的過程中，難免會出現一些誤差以及電磁干擾而對精度造成的影響，為了避免這個問題，使用通過對書籍標簽的歷史位置加權計算其所在位置的方法來減小影響[3]。首先，假設要定位的書籍標簽的特定位置在t0之前的r時刻為t1，t2，…，tr，并且此時位于1和r之間的每個時間的書籍的位置。在每個時刻設置一個估計值，設置t1為(x1，y1)，那么第j次定位所獲取的書籍(x1，y1)位置估計值便是(xj，yj)，位置變動后位置可能稍有變化。將書籍位置的估計殘差函數設置為：

這時，將P的取值設為最小值時，便可以獲取書籍最優估計位置為(x，y)。將x，y偏導數設成0，則(x，y)值是

式（3）中：書籍歷史方位(xj，yj)所求方位值和目前方位(x1，y1)間隔較小，那么權值便較大。

2.2 RFID工作流程

首先，將書籍歷史值的讀取時間設置為m，將書籍參考標簽的數量設置為h，然后根據公式計算每個最近鄰居標簽的權重；加權書的鄰居標簽位置以獲得書位置估計；然后將每個鄰居標簽設置為實驗標簽，將其余的h-1標簽設置為參考標簽，計算實驗標簽與參考標簽之間的偏差。將偏差值與實驗標簽的估計值進行比較，并對其進行校正以獲得新的估計值；重復3到6步m+1次，第m+1次的估算值為當前值，前m次的估算值為歷史值。同時，根據公式（3）計算每個歷史位置的權重；最后，通過加權獲得最終書籍位置值。

3 研究結果

3.1 測試結果

根據上述計算方法，權重為2、4和6的結果見圖1。根據圖1，當權重設置為4時，系統可以最準確地定位書籍。根據公式測試，系統在10～70個標簽的單位時間內的成功傳輸速率見圖2。根據圖2中的數據，隨著標簽樣本數量的增加，系統的成功傳輸速率也隨之提高。RFID系統稍有波動，但總體仍不少于0.95，符合當前圖書館的傳輸要求。

圖1 權重對定位精度的影響

圖2 不同標簽數量下系統成功傳輸速率測試

3.2 RFID實際應用

3.2.1 應用在標簽轉換系統

書籍標簽轉換過程中應用RFID技術時，將RFID標簽貼在書籍的前十幾頁，再由工作人員通過標簽轉化軟件對書籍進行加磁性。轉換過程中，工作人員將收集的相關信息儲存在芯片中，更加利于信息的讀取與儲存[4]。

3.2.2 應用在自助借還系統

應用RFID技術在書籍自助借還時，把帶有書籍標簽的書放在自助借還設備，就可以根據標簽信息進行加消磁，自助借還設備最多可同時借閱多本，并且總耗時不超過10 s，大大縮短了借還書時間。借閱者在使用自動借還服務時，可以通過設備查看自己的借閱信息，了解自己的書籍借閱情況，對即將到期的書進行歸還或者續借。由于借閱者可以自行完成借閱服務。

3.2.3 應用在書籍定位和館藏盤點

由于圖書館館藏數量巨大，在傳統的條碼技術條件下，書籍找尋困難會導致工作人員的盤點和讀者借閱效率低下。RFID技術可以快速定位每本書的特定位置，工作人員只需要根據書籍上的RFID數據，通過相應系統或者軟件找到對應的書籍信息，再對比找出信息有誤的書籍。盤點過程中，系統將提示輸入信息與數據庫相左的書籍，工作人員需要對這些有問題的書籍做出調整即可[5]。

4 討論

4.1 提高書籍錄入效率

RFID技術具有超高頻穿透能力，可以從塑料或紙上讀取數據，有效解決條碼不明確的限制，更好地識別圖書的內容，為圖書的流通提供了保障。

4.2 引入自動借還服務

RFID技術引入自助借還機，讀者只需要根據提示進行簡單的操作即可完成借閱、還書及續借等業務。通過替代傳統的人工辦理模式，自助借還機可以更加快速地為讀者服務，與傳統辦理借閱模式相比，自助借還機可節約更多的時間。

4.3 提升書籍尋找準確性

RFID技術可通過無線RFID讀寫器同時掃描多個標簽，使數據傳回后臺系統，系統通過不同顏色提示書籍是否擺放正確，并對錯放書籍及時調整，實現了盤點自動化。同時，讀者可以通過智能圖書館，連接圖書館的無線網絡、GPS或藍牙，依靠每個書架的層架標簽，直接對書庫內的書籍位置導航指引[6-7]。

4.4 保證數據的安全與穩定

RFID數據庫的安全性與穩定性較高，以實現數據庫的恢復與儲存。圖書管理系統集成圖書館的各種功能來實現對于圖書信息、讀者信息與管理員信息的處理。其中，圖書信息的處理要管理所有的圖書種類以及檢索查詢各種書籍信息；讀者信息的處理要求能夠管理書籍的借閱與歸還以及自動計算讀者的罰款。

5 結語

當前圖書館管理信息結構與內部系統還不夠完善，在圖書館工作中極易出現亂架現象，發生圖書位置和書庫擺放位置不合適，從而導致讀者和工作人員難以找到書籍，而RFID技術在書籍識別率、借還書、書籍定位、分揀、防盜中具有無可比擬的優勢，既可以提高工作的效率，減少人力、時間的浪費，又可以為學生們提供良好的閱讀環境[8]。