王瑞娜(三門峽職業(yè)技術(shù)學院 信息傳媒學院， 河南 三門峽 472000)

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基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王瑞娜
(三門峽職業(yè)技術(shù)學院 信息傳媒學院， 河南 三門峽 472000)

傳統(tǒng)的圖書管理工作任務(wù)量大、成本高，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，RFID技術(shù)(無線射頻技術(shù))憑借其高效率、高存儲容量、低成本等優(yōu)勢逐步成為促使圖書館管理工作智能化的新手段。本文介紹了RFID技術(shù)及其在圖書管理應(yīng)用中的優(yōu)勢，對基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)進行了總體框架的設(shè)計，并針對圖書查詢、圖書自助借閱及圖書盤點模塊進行了設(shè)計，最后對系統(tǒng)功能及性能進行測試，測試結(jié)果達到設(shè)計要求。

RFID技術(shù)； 圖書管理系統(tǒng)； 圖書盤點； 自助借還

目前,很多圖書館依然通過采用條形碼和安全磁條相結(jié)合的方式進行圖書的流通管理和安防工作，但條形碼壽命短、易損壞、存儲信息量小等特點，已經(jīng)影響到了數(shù)字化圖書管理工作的效率。隨著圖書館藏書規(guī)模的不斷擴大，以及圖書館開放式閱讀形式的普及，圖書被錯放或亂放的現(xiàn)象非常普遍，這不僅嚴重影響了讀者查詢書籍的效率，也大大增加了圖書整理及盤點工作的任務(wù)量。因此，圖書館需要引入新技術(shù)，提高圖書管理工作的智能化以及館藏資源的利用率和服務(wù)管理的效率。RFID技術(shù)作為室內(nèi)定位領(lǐng)域的研究熱點，符合圖書管理工作的需求。

1 RFID技術(shù)

1.1 RFID技術(shù)簡介

RFID技術(shù)即無線射頻技術(shù)，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。它能夠通過無線射頻信號識別目標對象并獲取其附帶的數(shù)據(jù)信息，識別過程無須人工干預(yù)，方便即時信息的交互及物品追蹤，適合圖書管理、物流管理等場景[1]。除了非接觸式采集信息的特點外，RFID技術(shù)還具有讀取速度快、抗干擾性強、數(shù)據(jù)容量大、可動態(tài)更改數(shù)據(jù)、實時更新數(shù)據(jù)及高安全性等特點，與傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)物資管理的高度自動化，輕松實現(xiàn)物資管理中物流和數(shù)據(jù)信息間的雙向通信。

RFID系統(tǒng)通常包含射頻電子標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和應(yīng)用系統(tǒng)三部分[2]。電子標簽由芯片和天線組成，用于存儲數(shù)據(jù)信息，每個標簽都有唯一的標識碼存放于芯片中；閱讀器是識別電子標簽的設(shè)備，能夠在非接觸狀態(tài)下快速讀取電子標簽的信息，通過與應(yīng)用系統(tǒng)的通信，完成對電子標簽信息的讀取、解碼、識別和數(shù)據(jù)管理；應(yīng)用系統(tǒng)能夠?qū)﹄娮訕撕炦M行控制，完成數(shù)據(jù)的存儲和管理。在整個系統(tǒng)的運行中，用戶可通過應(yīng)用系統(tǒng)給閱讀器發(fā)送指令，建立其與電子標簽間的通信，然后通過天線將電子標簽做出的相關(guān)響應(yīng)反饋給閱讀器，最后通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳達至應(yīng)用系統(tǒng)。通過這一通信過程能夠?qū)崿F(xiàn)圖書、物流等物資管理的自動化。

1.2 圖書管理系統(tǒng)采用RFID技術(shù)的優(yōu)勢

RFID作為室內(nèi)定位領(lǐng)域的熱點研究技術(shù)，在圖書管理工作中的應(yīng)用具有傳統(tǒng)條形碼管理技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢：(1)便于圖書分類盤點。圖書盤點任務(wù)繁瑣，工作量大且容易出錯，傳統(tǒng)的圖書盤點工作主要靠人工完成，效率很低，借助RFID技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通過閱讀器對圖書電子標簽的閱讀，按照設(shè)定的規(guī)則實現(xiàn)圖書的自動化分揀，達到簡化圖書分揀的流程，同時，借助RFID技術(shù)動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢能夠?qū)崟r提供錯位圖書的信息，提高圖書分類盤點的效率；(2)便于快速查找圖書。通過RFID技術(shù)能夠方便讀者和管理員快速定位圖書和文獻的存放位置，提高服務(wù)及工作效率；(3)自動化管理。圖書管理工作包含借書、還書、盤點、新書上架、舊書下架等多樣化任務(wù)，傳統(tǒng)的工作模式多借助人工處理，采用RFID技術(shù)后借助其非接觸式識別信息、讀取距離遠、讀取次數(shù)多及動態(tài)實時通信的特點，管理員通過手持或固定閱讀器能夠方便、快捷、高效地完成圖書管理工作，提高效率，降低誤差；(4)兼容性強。RFID技術(shù)的引入可以在原有的圖書管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行，其終端軟件和后臺系統(tǒng)軟件基本不變，只是用芯片數(shù)據(jù)代替原來的圖書編目數(shù)據(jù)，這樣不僅保留了原有系統(tǒng)，而且提高了數(shù)據(jù)的安全性及圖書管理工作的效率。

2 基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計

基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示，每層相互作用，共同完成系統(tǒng)功能[3]。

硬件層：該層主要由采集數(shù)據(jù)和傳輸信號的設(shè)備組成，通過RFID閱讀器等相關(guān)技術(shù)采集及傳達書籍信息。

邏輯層：主要完成對上層傳達到的數(shù)據(jù)進行校驗、過濾等處理，保證數(shù)據(jù)的安全性及準確性，同時為下層提供相應(yīng)的應(yīng)用程序接口。

應(yīng)用層：該層是讀者及管理人員與系統(tǒng)的交互接口，為讀者及圖書管理人員提供簡捷便利的智能化服務(wù)。

圖1 基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)總體框架

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

傳統(tǒng)的圖書管理系統(tǒng)普遍采用“條形碼+安全磁條”的方式，條形碼用于標識圖書，安全磁條用于保障圖書安全，這種方式雖然解決了圖書管理工作中的一些問題，但效率仍比較低。在引入RFID技術(shù)后，新書在入庫時進行分類編目和標簽工作，舊書可通過電子標簽中的芯片數(shù)據(jù)代替原有的編目數(shù)據(jù)，借助RFID的無線射頻技術(shù)輕松實現(xiàn)圖書區(qū)域定位、高速盤點、自助借還、快速查找等功能，使圖書管理工作變得高效和智能。

本文設(shè)計的系統(tǒng)包含管理子系統(tǒng)、RFID子系統(tǒng)和讀者子系統(tǒng)三個模塊，如圖2所示。管理子系統(tǒng)負責系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)信息的維護，包含圖書管理、讀者管理和圖書盤點三個子模塊，其中圖書管理子模塊用于圖書數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理，比如添加、刪除及修改圖書信息等；讀者管理子模塊用于對讀者個人信息的管理；圖書盤點子模塊用于準確定位圖書的存放區(qū)域。RFID模塊用于管理RFID設(shè)備的工作狀態(tài)，同時對RFID系統(tǒng)進行初始化，并對數(shù)據(jù)表單進行協(xié)議轉(zhuǎn)換。讀者子系統(tǒng)負責對讀者的借閱、歸還及個人賬戶等信息進行管理。以下詳細介紹圖書查詢、圖書借還、圖書盤點三個子模塊功能的實現(xiàn)。

圖2 基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)的功能模塊

2.2.1 圖書查詢 基于RFID技術(shù)的圖書管理系統(tǒng)可快速實現(xiàn)圖書的定位。根據(jù)圖書館的實際情況，可在每個書架或每隔一段距離安置RFID閱讀器，用于存放圖書信息及所放位置[4]。查詢者可在安裝有相應(yīng)軟件的終端設(shè)備(計算機、平板、智能手機等)輸入圖書信息，如書名、作者名等信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給系統(tǒng)服務(wù)器，然后服務(wù)器會將處理后的信息反饋到終端設(shè)備，查詢者可看到圖書的出版社、索書號等詳細信息以及存放該圖書信息的高頻RFID閱讀器的位置，并生成詳細的路線方便查詢者尋找。通過RFID技術(shù)可隨時精確地定位圖書的位置，解決了因圖書錯放、亂放及書架標識不清造成的查詢困難的問題，提高了圖書查詢的效率。

2.2.2 自助圖書借還 讀者可在自助借閱機前刷借閱證以確定借閱者的信息，然后通過自助借閱機上的RFID高頻閱讀器讀取所要借閱書籍的電子標簽，終端設(shè)備會顯示讀者的信息以及圖書的信息，若圖書符合借閱條件，經(jīng)過讀者確認，讀者信息及圖書信息相關(guān)聯(lián)后一起發(fā)送給系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫，讀者根據(jù)圖書存放位置可自行借閱，同時，圖書的借閱信息將被修改，當讀者借閱成功后經(jīng)過圖書館RFID檢測門時就不會發(fā)出報警。還書時，讀者可掃描圖書的電子標簽，確定圖書的存放位置，可完成圖書的自助歸還功能，同時，后臺數(shù)據(jù)庫將對圖書的借閱信息進行修改。圖3為自助圖書借閱的流程。

2.2.3 圖書盤點 圖書館藏書眾多，人工盤點任務(wù)量巨大，通過RFID技術(shù)，圖書管理員可以通過RFID閱讀器讀取圖書標簽信息，獲取圖書存放的精確位置及圖書的相關(guān)信息，方便管理員查詢、盤點等工作。此外，圖書借還和存放的位置是即時反饋給服務(wù)器，并在后臺數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)修改，管理員也可以通過對數(shù)據(jù)庫的查詢獲取圖書的實時信息及存放位置，提高圖書管理工作的效率。圖4是基于RFID技術(shù)的圖書盤點流程。

圖3 自助借還圖書流程

圖4 圖書盤點流程

2.3 數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計

本文采用SQLite數(shù)據(jù)庫存放圖書管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)庫中包含圖書信息表、讀者信息表、圖書借閱記錄信息表、管理員權(quán)限信息表等。以圖書信息表為例，其包括圖書的名稱(char型)、作者的名稱(char型)、出版社的信息(char型)、圖書的價格(int型)、圖書的條形碼(char型)等信息，這些信息都被存放在table merchandise中。在基于RFID的圖書管理系統(tǒng)中，當代表圖書唯一標識的電子標簽被閱讀器讀取時，系統(tǒng)將確定相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并在數(shù)據(jù)庫中進行相應(yīng)的操作[5]。在數(shù)據(jù)庫的管理工作中，本系統(tǒng)充分利用SQLite數(shù)據(jù)庫中的API函數(shù)：sqlite3_exec()、sqlite3_open()、sqlite3_close()、sqlite3_column ()等進行數(shù)據(jù)庫文件的操作。

3 系統(tǒng)測試

3.1 軟件開發(fā)平臺

本系統(tǒng)采用Java EE技術(shù)進行系統(tǒng)框架的開發(fā)，借助Java EE的分層架構(gòu)和應(yīng)用組件實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能，如通過DAO層實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中信息的添加、刪除及更新等操作，通過表現(xiàn)層采集用戶的輸入數(shù)據(jù)并顯示系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)使用JBoss4服務(wù)器運行。

3.2 系統(tǒng)功能測試

系統(tǒng)功能測試的目的是檢查系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的有效性及功能是否實現(xiàn)。本文以RFID卡管理為例進行測試，如表1所示。

3.3 系統(tǒng)性能測試

表1 RFID卡管理功能測試用例

本文采用Mercury 公司開發(fā)的LoadRunner8.0工具進行系統(tǒng)功能測試，利用負載模擬工具進行不同并發(fā)用戶數(shù)量的模擬測試，由其向服務(wù)器發(fā)送請求，保持一定時間，測試系統(tǒng)的各項性能，如數(shù)據(jù)的保存數(shù)量、失敗數(shù)量、系統(tǒng)響應(yīng)時間及CPU利用率等。圖5顯示了不同并發(fā)用戶數(shù)量下，系統(tǒng)響應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過測試，在給定的用戶平臺下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實用性、方便性均能達到要求。

圖5 系統(tǒng)性能測試結(jié)果

4 結(jié)語

將RFID技術(shù)引入到圖書管理工作中，不僅從服務(wù)理念、圖書流通模式、信息資源建設(shè)等方面發(fā)揮RFID的優(yōu)勢，還提高了圖書管理工作的智能化，拓寬了圖書館服務(wù)工作的深度與廣度，使圖書館的工作效率和服務(wù)水平上升到一個新檔次。RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用實踐時間較短，在實踐應(yīng)用過程中應(yīng)多關(guān)注技術(shù)的更新，結(jié)合實踐進行應(yīng)用功能的創(chuàng)新，開發(fā)APP借閱、移動客戶端借閱等功能，不斷創(chuàng)新RFID環(huán)境下的圖書借閱的服務(wù)模式。

[1] 夏文忠.基于RFID的自助圖書借還系統(tǒng)設(shè)計[J].信

息與電腦，2015(20)：55-57.

[2] 劉慶娜.RFID 技術(shù)在高校圖書管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].流通經(jīng)濟，2016(10)：88-89.

[3] 陳雨祺.基于 RFID 技術(shù)的圖書館智能圖書采編系統(tǒng)研究[J].中國中醫(yī)藥圖書情報雜志,2016,40(3):31-33.

[4] 程海鳴,黃 玲.基于 RFID 的圖書館書籍管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機科學與發(fā)展，2016,26(10):99-101.

[5] 欒錦驥.基于 RFID 識別技術(shù)的圖書借閱管理系統(tǒng)開發(fā)[J].自動化與儀器儀表,2016(8):132-134.

責任編輯 陳桂梅

Research and Application of Library Management System Based on RFID Technology

WANGRuina
(School of Information Media, Sanmenxia Polytechnic, Sanmenxia 472000, China)

Traditional library management is a heavy burden with high cost. With the rapid development of information technology, RFID Technology (RFID), with its high efficiency, high storage capacity and low cost gradually becomes new intelligent library management work. This paper introduces RFID technology and its advantages in library management, designs the overall framework of the library management system based on RFID technology. Furthermore, it designs a module special for book search and self borrowing. Final testing is performed on the function and performance of the system and the testing result meets the design requirements.

RFID technology; library management system; book inventory; self borrowing and returning

2017-01-02

王瑞娜(1984— )，女，河南靈寶人，講師，碩士研究生，研究方向:計算機應(yīng)用技術(shù)。

10.13750/j.cnki.issn.1671-7880.2017.02.014

TP 391

A

1671-7880(2017)02-0054-05