摘 要： 介紹了一種基于RFID技術(shù)構(gòu)建的社區(qū)圖書(shū)館管理架構(gòu)。對(duì)架構(gòu)中遠(yuǎn)程圖書(shū)管理及數(shù)據(jù)的分析算法等內(nèi)容進(jìn)行了深入的探討和研究， 該架構(gòu)相對(duì)傳統(tǒng)圖書(shū)管理在實(shí)用性和方便性方面有非常大的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞： RFID； 社區(qū)圖書(shū)館； 遠(yuǎn)程圖書(shū)管理； 圖書(shū)數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2013）04-24-02

Design of intelligent community library structure based on RFID

Wang Xia

（Shenzhen science and technology library， Shenzhen， Guangdong 518055， China）

Abstract： In this paper， a community library management framework based on the RFID technology is introduced. The framework of remote library management and data analysis algorithms are investigated and discussed. The structure has great application prospect and promotion value related to the traditional library management in the practicality and convenience.

Key words： RFID； community library； library management； library data analysis

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，越來(lái)越多的城市構(gòu)建了市、區(qū)等級(jí)別的圖書(shū)館，人們能夠更加方便地借閱圖書(shū)。但目前，我國(guó)的社區(qū)圖書(shū)工作站的覆蓋率還不高，其中一個(gè)重要原因就是自助借還圖書(shū)的自動(dòng)化技術(shù)還不成熟。筆者試圖結(jié)合RFID技術(shù)，探索一種自助圖書(shū)工作站的管理模式，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)智慧社區(qū)圖書(shū)館系統(tǒng)架構(gòu)。

1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱(chēng)電子標(biāo)簽、無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。

與目前廣泛使用的攝像、條碼、磁卡、IC卡等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，射頻識(shí)別技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)。

⑴ 非接觸操作，長(zhǎng)距離識(shí)別，因此完成識(shí)別工作時(shí)無(wú)需人工干預(yù)，應(yīng)用方便；

⑵ 無(wú)機(jī)械磨損，壽命長(zhǎng)，并可工作于各種油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境；

⑶ 可識(shí)別運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽；

⑷ 讀寫(xiě)器具有不直接對(duì)最終用戶開(kāi)放的物理接口，保證其自身的安全性；

⑸ 數(shù)據(jù)安全方面除電子標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實(shí)現(xiàn)安全管理；

⑹ 讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)安全通信和存儲(chǔ)。

2 智慧社區(qū)圖書(shū)館的RFID的架構(gòu)

RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽（Tag）、天線（Antenna）、閱讀器（Reader） 三部分組成。

應(yīng)答器——標(biāo)簽：將標(biāo)簽嵌入到書(shū)籍中隱藏起來(lái)，由天線、作為應(yīng)答器，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼。

讀寫(xiě)器——天線、讀寫(xiě)器：由天線、耦合元件、芯片組成，讀寫(xiě)標(biāo)簽信息的設(shè)備安裝在社區(qū)圖書(shū)工作站硬件殼體內(nèi)。用于讀?。ɑ?qū)懭耄╇娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。閱讀器可無(wú)接觸地讀取并識(shí)別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達(dá)到自動(dòng)識(shí)別物體的目的。通常閱讀器與計(jì)算機(jī)相連，所讀取的標(biāo)簽信息被傳送到計(jì)算機(jī)上做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。

2.1 服務(wù)器端圖書(shū)館管理組件

應(yīng)用軟件系統(tǒng)：是應(yīng)用層軟件，主要功能是收集圖書(shū)數(shù)據(jù)并進(jìn)一步處理；支撐高級(jí)圖書(shū)管理功能。

2.2 典型工作場(chǎng)景舉例

如圖1所示，圖書(shū)管理系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)服務(wù)通過(guò)無(wú)線互聯(lián)技術(shù)呼叫信息讀寫(xiě)器，讀寫(xiě)器通過(guò)讀取在站圖書(shū)的標(biāo)簽信息，識(shí)別出在站圖書(shū)的“圖書(shū)編碼、所在書(shū)架、圖書(shū)狀態(tài)”等信息，傳送回圖書(shū)管理系統(tǒng)。圖書(shū)管理系統(tǒng)管理本地存儲(chǔ)的圖書(shū)基本信息，進(jìn)行各類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析。

2.2.1 遠(yuǎn)程圖書(shū)管理模塊功能

⑴ 能夠遠(yuǎn)程統(tǒng)計(jì)在館的圖書(shū)、在借的圖書(shū)和借閱者信息；

⑵ 能夠遠(yuǎn)程鎖定某些圖書(shū)，不準(zhǔn)出借，用于館間圖書(shū)共享、圖書(shū)定期維護(hù)等；

⑶ 在館圖書(shū)的借閱情況的統(tǒng)計(jì)與分析。

2.2.2 讀者自助借/還書(shū)模塊

讀者能夠持圖書(shū)證在社區(qū)的自助圖書(shū)站借閱/歸還自己喜愛(ài)的圖書(shū)。

3 遠(yuǎn)程圖書(shū)管理模塊設(shè)計(jì)

在整個(gè)解決方案中，圖書(shū)館端的“遠(yuǎn)程圖書(shū)管理模塊”是最為復(fù)雜的。

遠(yuǎn)程圖書(shū)管理模塊在RFID的支持下，可以搜集更多、更深入的資料，如：哪本圖書(shū)被讀者借閱的次數(shù)最多；哪本圖書(shū)被帶到閱讀區(qū)/閱讀桌的次數(shù)最多；哪本圖書(shū)被閑置的時(shí)間最長(zhǎng)；哪本圖書(shū)續(xù)借率最高。

所有歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析都通過(guò)該模塊完成。RFID 技術(shù)可以使系統(tǒng)方便地收集讀者的相關(guān)資料，通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)可以分析圖書(shū)價(jià)值，如哪些圖書(shū)是社區(qū)圖書(shū)工作站面對(duì)的讀者所青睞的，通過(guò)掌握讀者的閱讀習(xí)慣和模式，管理者能有效地制定策略性的改進(jìn)，提升圖書(shū)館的服務(wù)層次。這有利于精準(zhǔn)采購(gòu)，將經(jīng)費(fèi)花費(fèi)在刀刃上；通過(guò)對(duì)讀者習(xí)慣的分析，可以有目標(biāo)地開(kāi)展增值服務(wù)，如推介文化沙龍、新書(shū)信息等，實(shí)現(xiàn)以讀者為中心的主動(dòng)服務(wù)。筆者采用K-means算法進(jìn)行圖書(shū)數(shù)據(jù)的分析。

3.1 K-means算法在圖書(shū)數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用

K-means算法[4]的工作原理為：首先從n個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象中任意選擇k個(gè)對(duì)象作為初始聚類(lèi)中心，而對(duì)于剩下的其他對(duì)象，則根據(jù)它們與這些聚類(lèi)中心的相似度（距離），分別將它們分配給與其最相似的（聚類(lèi)中心所代表的）簇；然后再重新計(jì)算新的聚類(lèi)中心值（即每個(gè)簇中對(duì)象的平均值）。之后不斷重復(fù)這一過(guò)程，直到準(zhǔn)則函數(shù)收斂為止。

K-means算法主要包括以下幾個(gè)步驟。

⑴ 從n個(gè)對(duì)象構(gòu)成的集合{X1，X2，…，Xn}中隨機(jī)選擇K個(gè)對(duì)象{C1，C2，…，Ck}作為初始的K個(gè)聚類(lèi)集合的中心。

⑵ 以K個(gè)對(duì)象{C1，C2，…，Ck}為中心，將每個(gè)對(duì)象劃分給最類(lèi)似的集合，具體的劃分原則是：如果Xi-Cj

⑶ 計(jì)算新劃分出的每個(gè)對(duì)象集合中的對(duì)象的平均值：，i=1，2，...，K 其中Ni為集合Ci中對(duì)象的個(gè)數(shù)，令Ci=Xi，i =1，2，...，K。

⑷ 計(jì)算準(zhǔn)則函數(shù)E：

⑴

⑸ 直到E不再明顯發(fā)生變化，否則轉(zhuǎn)到第2步。其基本思想是：隨機(jī)選擇k個(gè)對(duì)象，每個(gè)對(duì)象初始地代表一個(gè)類(lèi)的平均值，作為類(lèi)的質(zhì)心，對(duì)剩余每個(gè)對(duì)象，根據(jù)其到類(lèi)質(zhì)心的距離，被劃分到最近的類(lèi)；然后重新計(jì)算每個(gè)類(lèi)的平均值，不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到所有的樣本都不能再分配為止或達(dá)到終止條件為止。

3.2 遠(yuǎn)程圖書(shū)管理模塊架構(gòu)

如圖2所示，筆者采用分層分級(jí)的設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程圖書(shū)管理模塊。將高級(jí)服務(wù)抽取出來(lái)，作為Service給外圍應(yīng)用調(diào)用。對(duì)于數(shù)據(jù)操作等底層功能則采用工具類(lèi)完成，這更有利于提高代碼重用性，解除耦合。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著條形碼技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前REID標(biāo)簽等技術(shù)成本已大幅降低，可以廣泛使用。結(jié)合RFID技術(shù)構(gòu)建的社區(qū)圖書(shū)館系統(tǒng)，必將作為市、區(qū)圖書(shū)館的必要補(bǔ)充被廣泛推廣。本文所構(gòu)建的智慧社區(qū)圖書(shū)站系統(tǒng)架構(gòu)無(wú)論從實(shí)用性，還是便捷性方面都比傳統(tǒng)社區(qū)圖書(shū)站的性能更優(yōu)，順應(yīng)了圖書(shū)館的智能管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

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