金志敏

(江蘇理工學院，常州213000)

隨著社會和科技的進步，圖書館成為現(xiàn)代文明不可或缺的一部分。由于傳統(tǒng)圖書館存在檢索系統(tǒng)不能精確提供圖書位置信息、造成圖書錯架和亂架等問題，致使圖書查找效率十分低下。為解決上述問題，可采用近幾年快速興起的“物聯(lián)網(wǎng)”和超高頻RFID技術(shù)，設(shè)計智能書架及智能圖書定位系統(tǒng)。

早在20世紀90年代，新加坡國家圖書館就將RFID技術(shù)應(yīng)用到智能圖書館的建設(shè)中，然而，截至目前，智能圖書館所使用的技術(shù)仍以高頻RFID為主，并未實現(xiàn)對圖書實際位置的精確定位。超高頻RFID技術(shù)相比高頻RFID技術(shù)，具有讀寫距離更遠，讀取速度更快和一次讀取的標簽數(shù)更多等優(yōu)勢，如表所示:

高頻與超高頻RFID的性能對比

1 實現(xiàn)智能書架與圖書定位系統(tǒng)的目的

采用超高頻RFID技術(shù)，借助圖書標簽、書架標簽、讀寫器、計算機及基站建立了智能圖書定位系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)模型;通過編碼原理及定位算法，設(shè)計出智能書架，并完成整個系統(tǒng)的搭建。作品意在從根本上解決傳統(tǒng)圖書館存在的檢索系統(tǒng)不能精確提供圖書位置信息、圖書錯架與亂架現(xiàn)象等問題;準確獲取圖書館藏書的真實位置，使讀者快速、準確地找到所需圖書;同時還可提高圖書館館藏盤點效率，減少圖書館人力需求。創(chuàng)新點:將“物聯(lián)網(wǎng)”模型應(yīng)用于圖書定位管理，利用超高頻RFID技術(shù)和我們的定位算法，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。技術(shù)關(guān)鍵:超高頻RFID技術(shù)、圖書定位原理與算法。技術(shù)指標:采用的超高頻讀寫器工作頻率在902-928 MHz;讀取距離大于5m，寫入距離大于3m;讀卡時平均每單字的讀取時間為6ms，寫入時間為50ms，一次可成批讀取30張電子標簽。

2 智能書架與圖書定位系統(tǒng)的工作原理

智能圖書定位系統(tǒng)借助超高頻RFID電子標簽、讀寫器，將每一本書與檢索系統(tǒng)相連，進行信息交換和通信，通過圖書定位算法實現(xiàn)對圖書的智能化識別、定位和管理。作品采用超高頻RFID技術(shù)，所用標簽具有無源、體積小、彎折不易損壞、讀寫距離遠、可批量讀取等特點，適合于圖書文獻管理，為圖書館行業(yè)的發(fā)展帶來新的機遇。先進性:與條形碼技術(shù)、高頻RFID技術(shù)相比，使用的超高頻RFID技術(shù)不易受到讀寫距離的制約，更適合于圖書文獻的流通和管理。編碼原理及定位算法巧妙地完成了圖書實際位置信息的提取。整個系統(tǒng)也為將來實現(xiàn)圖書文獻管理的更高度智能化提供了空間。

超高頻RFID技術(shù)的圖書館智能書架與圖書定位系統(tǒng)原理如下:系統(tǒng)所選用的電子標簽的ID長度為24位16進制數(shù)，電子標簽編碼采用了前10位，第1位為標識位:“0”表示書架標簽，“1”表示圖書標簽。后9位則存有樓層、書架號及列號等信息。讀寫器讀取所在層的所有標簽，由標識位找到書架標簽并讀出位置信息，實現(xiàn)定位功能。在超高頻RFID技術(shù)和定位算法的基礎(chǔ)上，制作出智能書架，完成智能圖書定位系統(tǒng)，定位精度高，且所提供的位置信息是圖書的實際位置。整個系統(tǒng)的主要組成部分有:由C++語言按照定位算法開發(fā)的智能圖書定位檢索系統(tǒng)及裝有該系統(tǒng)的計算機、基站、超高頻RFID讀寫器，用于標識書架層位置的書架標簽，用于標識每本圖書的圖書標簽。超高頻RFID模塊是整個智能書架的核心部分，它由電子標簽、讀寫器和計算機三部分組成。電子標簽由耦合元件及芯片組成，每個標簽編碼唯一，采用標簽為915MHz超高頻電子標簽;讀寫器通過天線向其讀寫區(qū)域發(fā)射電磁波，電子標簽接收電磁波后產(chǎn)生信號，并通過其天線傳輸?shù)阶x寫器;讀寫器再將從其天線接收到的信息通過中間軟件處理后發(fā)送至計算機，計算機通過程序?qū)λ杉疘D號進行處理。智能圖書定位系統(tǒng)的工作過程如下:在檢索系統(tǒng)的檢索界面中輸入所要查找的圖書。由總站發(fā)出檢索命令，圖書原有位置層讀寫器開始檢索并停留數(shù)秒，由讀寫器對書目對應(yīng)的電子標簽號進行檢索:若找到，則返回圖書的位置信息;否則調(diào)用其它層讀寫器繼續(xù)檢索，找到后返回圖書的實際位置信息。采用超高頻RFID技術(shù)，并且確定電子標簽的編碼方式與定位算法，實現(xiàn)館內(nèi)圖書的自動定位。整個系統(tǒng)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。圖書館管理員可以借助此系統(tǒng)實現(xiàn)圖書的快速盤點和整架;以此為基礎(chǔ)對逐步實現(xiàn)圖書館的高度智能化管理有著非常現(xiàn)實的意義。

3 智能書架與圖書定位系統(tǒng)功能

3.1 智能書架系統(tǒng)實現(xiàn)圖書實時監(jiān)控

智能書架系統(tǒng)通過TCP/IP方式實現(xiàn)集群部署，與圖書館管理軟件系統(tǒng)需要實時的數(shù)據(jù)通信，并受圖書館管理系統(tǒng)的控制。超高頻RFID模塊采集圖書標簽信息后，將大量的圖書標簽信息傳送給圖書館管理系統(tǒng)。智能書架上裝有超高頻RFID閱讀器天線，可以追蹤圖書館書架上的圖書，書架可以從圖書館圖書中讀取信息，這些圖書標有高頻RFID電子標簽，可以提供圖書的準確位置信息。圖1所示智能書架結(jié)構(gòu):

圖1 智能書架結(jié)構(gòu)

3.2 智能書架系統(tǒng)實現(xiàn)館藏圖書盤點、定位和快速查詢

智能書架系統(tǒng)能夠與圖書館自動化系統(tǒng)配合完成圖書盤點工作，能夠生成在架圖書列表，并將數(shù)據(jù)自動提供給圖書館自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)與在借圖書列表比對后生成遺失圖書列表。系統(tǒng)可以根據(jù)遺失列表自動更改單冊狀態(tài)，根據(jù)遺失列表在架上盤點時自動報警提示，同時生成在架和錯架圖書的所在正確位置列表。

系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的條件，定時完成圖書的定位工作，建立每本圖書與層架的位置關(guān)系。讀者在OPAC操作界面輸入檢索條件，可快速準確提供圖書實時位置信息。OPAC查詢流程支持兩個及以上圖書館系統(tǒng)文獻聯(lián)合查詢，可根據(jù)題名、作者、主題詞、中圖法分類號、索書號、叢書名、ISBN等關(guān)鍵詞進行多級文獻檢索，支持圖書位置查詢、圖書定位和智能路徑提示、三維立體圖形效果。

3.3 智能書架系統(tǒng)實現(xiàn)多媒體虛擬書架查詢和電子資源展示功能

配備液晶觸摸顯示屏，提供多媒體虛擬書架查詢和電子資源展示功能。讀者通過顯示屏可以查詢圖書的實際位置，館員可以通過顯示屏查詢和跟蹤圖書的在架、錯架、上下架情況等。

3.4 智能書架系統(tǒng)實現(xiàn)讀者閱讀習慣統(tǒng)計分析

智能書架天線采用隱藏式固定方式，固定件和接線隱藏于書架背板中，外觀上無任何固定件和連接線，簡單的固定方式，方便安裝與后期維護。數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析能力按照一定的圖書館數(shù)學模型對讀者閱讀習慣進行統(tǒng)計分析。

3.5 智能書架系統(tǒng)實現(xiàn)與圖書館超高頻RFID系統(tǒng)無縫集成

圖書館超高頻RFID系統(tǒng)采用了多個RFID系統(tǒng)設(shè)備，并集成了圖書館系統(tǒng)、智能書架系統(tǒng)、超高頻RFID應(yīng)用軟件系統(tǒng)以及其他相關(guān)系統(tǒng)。搭建超高頻RFID應(yīng)用和管理平臺，通過平臺實現(xiàn)對超高頻RFID系統(tǒng)的各個終端設(shè)備進行管理和監(jiān)控，實現(xiàn)對各設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)及時狀態(tài)的查看，生成歷史紀錄報表并進行統(tǒng)計。

超高頻RFID擴展應(yīng)用項目滿足了圖書館館藏管理及流通業(yè)務(wù)的需要，完成新增文獻上架、文獻架位信息采集、文獻利用率統(tǒng)計、文獻歸架、文獻清點、文獻盤點、文獻下架以及文獻架位導(dǎo)航八大主要功能系統(tǒng)。數(shù)據(jù)流框架圖如圖2所示:

4 智能書架與圖書定位系統(tǒng)的使用方法

讀者在檢索界面上輸入要查找的書名，系統(tǒng)按照預(yù)定算法工作，調(diào)用讀寫器查找圖書，并將其位置信息反饋到檢索界面上。特點和優(yōu)勢:基于超高頻RFID技術(shù)的智能圖書定位系統(tǒng)從根本上實現(xiàn)了對圖書的準確定位和智能查找。系統(tǒng)可以準確定位圖書的實際位置，定位精度可到書架的層。即使有放錯位置的圖書，讀者也能很輕松地找到，大大提高了圖書的查找效率。

圖2 超高頻RFID智能書架系統(tǒng)數(shù)據(jù)流框架圖

與現(xiàn)有的高頻RFID技術(shù)相比，超高頻RFID技術(shù)具有讀取速度更快、讀寫距離更遠、一次讀寫量大、標簽成本低廉等優(yōu)勢。適應(yīng)范圍及推廣前景:系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于圖書館、檔案室等場所，為實現(xiàn)圖書文獻的高度智能化管理奠定了基礎(chǔ)。市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測:目前國內(nèi)外多數(shù)圖書館管理尚停留在非智能化階段，因此本系統(tǒng)有著廣闊的市場空間。雖然目前成本略高，但相對于系統(tǒng)所節(jié)省的人力、時間成本而言，該技術(shù)有著很大的潛在使用價值。隨著超高頻RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，其成本必然會大大降低。

超高頻RFID技術(shù)是近年來國內(nèi)外圖書館界的熱門研究議題，已在美國、歐洲、新加坡國立圖書館、我國臺灣地區(qū)及國內(nèi)許多高校的圖書館中投入應(yīng)用，并獲得了良好的效果。超高頻RFID技術(shù)能更好地提高圖書流通管理和典藏管理的工作效率，為圖書館行業(yè)的發(fā)展帶來新的機遇。應(yīng)用智能書架體現(xiàn)了圖書館真正意義上為讀者服務(wù)、為讀者提供方便的服務(wù)宗旨，也為提高圖書管理效率、減少圖書館管理成本提供了更加高效的途徑。

［1］劉紹榮.高頻RFID與超高頻RFID博弈——調(diào)研分析［C］.北京:2010高校圖書館發(fā)展論壇——中國數(shù)字圖書館建設(shè)理論與實踐，2010.

［2］王若琳.RFID技術(shù)及其在我國圖書館領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析［J］.情報雜志，2006，(3).

［3］黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)和新技術(shù)詳解［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［4］張厚生，王啟云.圖書館服務(wù)的無線技術(shù)——RFID的應(yīng)用［J］.大學圖書館學報，2004，(1).

［5］李世珣.大學圖書館應(yīng)用RFID技術(shù)前景分析［J］.圖書館學刊，2010，(12).

［6］吳寶珍.基于RFID技術(shù)的圖書館智能書架管理系統(tǒng)研究［J］.圖書館學刊，2012，(2).