何 赫,劉 濤,李 丹

(沈陽(yáng)航空航天大學(xué)圖書館,沈陽(yáng) 110136)

基于RFID的圖書館圖書定位系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)*

何 赫*,劉 濤,李 丹

(沈陽(yáng)航空航天大學(xué)圖書館,沈陽(yáng) 110136)

為了解決圖書館圖書傳統(tǒng)查找方式不便等問(wèn)題,研究設(shè)計(jì)了一個(gè)運(yùn)用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速查找書籍的圖書館圖書定位系統(tǒng)。利用JRM2030射頻識(shí)別讀寫模塊對(duì)書架上貼有電子標(biāo)簽的書籍進(jìn)行定位和查找;通過(guò)LABVIEW實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。文中給出了實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,結(jié)果表明:系統(tǒng)能夠快速找到書蟲藏匿的書籍,以及還未及時(shí)放回書架的書籍,還可以快速的盤點(diǎn)圖書館的書籍,在一定程度上可以提高圖書館人員在圖書管理方面上的效率。

圖書館;圖書檢索系統(tǒng);無(wú)線定位;RFID;LABVIEW

圖書館查找書籍困難,是每個(gè)圖書館都會(huì)存在一個(gè)現(xiàn)象。當(dāng)前許多的圖書館采用“條形碼”和“磁條”的模式進(jìn)行管理,管理人員手持一個(gè)激光掃描器對(duì)貼有條形碼的圖書進(jìn)行掃描可以實(shí)現(xiàn)對(duì)書籍的統(tǒng)計(jì)和信息的更新以及錄入[1]。但在書籍定位查找方面則較難實(shí)現(xiàn)。目前,管理人員先把書籍進(jìn)行分類,然后不同借閱室收藏一類或者幾類的書籍,這樣借閱者就可以根據(jù)需要直接定位到借閱室[2]。一個(gè)借閱室的書籍的數(shù)量還是很大,所以還需要再次的縮小查找和定位范圍,為解決這個(gè)問(wèn)題,設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID的查找系統(tǒng)[3-5],借閱者可以在這個(gè)系統(tǒng)上查出書籍的索書號(hào)和書籍狀態(tài)。索書號(hào)便是縮小查找范圍的手段了,先把查找的范圍縮小到書架級(jí),然后根據(jù)索書號(hào)上同類書籍的排序號(hào),確定書架,剩下的就是考驗(yàn)眼力了。

針對(duì)當(dāng)前圖書館圖書管理現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題,利用先進(jìn)的信息技術(shù)來(lái)提高圖書查找和管理統(tǒng)計(jì)的效率具有重要的意義。因此,文中將RFID技術(shù)與圖書館圖書管理的實(shí)際情況相結(jié)合設(shè)計(jì)一種圖書查找和定位系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)書籍的位置的定位以及對(duì)館藏書籍信息的統(tǒng)計(jì),提高圖書館館員對(duì)圖書管理的效率,節(jié)省讀者借閱書籍所需要的時(shí)間。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要通過(guò)RFID技術(shù)對(duì)圖書進(jìn)行查找和定位[6-8]。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)、讀寫器模塊、天線模塊和電子標(biāo)簽等組成。讀寫器模塊包括控制器模塊、射頻前端以及基帶處理模塊。天線系統(tǒng)完成與標(biāo)簽之間射頻信號(hào)的發(fā)送和接收功能。電子標(biāo)簽則是書籍信息的載體。系統(tǒng)硬件的組成原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件的組成原理

2 系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 JRM2030讀寫器模塊

設(shè)計(jì)中采用玖銳技術(shù)的JRM2030讀寫器模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)書籍的定位和統(tǒng)計(jì)功能。該模塊采用RFID芯片PR9000,該芯片讀寫的速度很快,并且讀寫的距離較遠(yuǎn),集成了高性能的射頻部分、存儲(chǔ)器(64 kbyte Flash和16 kbyte SRAM)、基帶處理器、增強(qiáng)型8052微控制器和完全符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO18000—6C閱讀器協(xié)議。采用CP2102芯片實(shí)現(xiàn)通信接口的功能。由于CP2102的一些參數(shù)限制,設(shè)計(jì)中增加R1和R2限流電阻。通信接口電路如圖2所示。

圖2 通信接口電路

2.2 射頻芯片的外圍電路

射頻芯片采用JR20X0,其接口電路如圖3所示。圖中J1為天線的連接口。11腳BEEP,是連接蜂鳴器電路的輸入口;Vusb和地之間放置了4個(gè)電容,此處的電容的作用包括儲(chǔ)能和去噪,其中,當(dāng)耗電突然增大時(shí)如果沒有電容電源電壓會(huì)被拉低,產(chǎn)生噪聲,這時(shí)大容量的電容可以暫時(shí)把儲(chǔ)存的電能釋放出來(lái),穩(wěn)定電源電壓;另外,電源電路很多時(shí)候有脈動(dòng),小容量的電容可以將這種噪聲旁路到地,提高了電源電壓的穩(wěn)定性。

圖3 射頻芯片接口電路

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)程序、人機(jī)交互界面和串口通信程序、數(shù)據(jù)接收處理程序等。其中,數(shù)據(jù)庫(kù)模塊是上位機(jī)軟件的核心,存儲(chǔ)所有書籍的信息。用戶查閱書籍和管理員增加書籍?dāng)?shù)量,都是通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。文中采用Office access來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù),包含書籍的索書號(hào)、書名、作者以及出版日期等信息。編程實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的讀取和更改。串口通信程序?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)數(shù)據(jù)通信,上位機(jī)通過(guò)串口通信給下位機(jī)發(fā)送命令,下位機(jī)發(fā)送圖書數(shù)據(jù)信息給上位機(jī),設(shè)計(jì)中采用問(wèn)答模式進(jìn)行可靠通信。上位機(jī)軟件主要是通過(guò)LABVIEW編程實(shí)現(xiàn),LABVIEW是一款由NI公司研制開發(fā)的程序開發(fā)環(huán)境[9],與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的顯著區(qū)別是:LABVIEW使用圖形化編輯語(yǔ)言G語(yǔ)言編寫程序,產(chǎn)生的程序是框圖的形式,并且可以給用戶提供友好的人機(jī)交互界面。

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)程序

數(shù)據(jù)庫(kù)在文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中的作用是為用戶的對(duì)書籍的查詢提供數(shù)據(jù)的支持。用戶可以添加、修改、刪除和查詢數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)書籍的查詢,數(shù)據(jù)庫(kù)事先錄入書籍的一些基本信息,包含:索書號(hào)、書籍名稱、作者、對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽號(hào)、出版日期以及書籍的初始位置。由于LABVIEW無(wú)法建立數(shù)據(jù)庫(kù),只能編寫程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作,文中采用ACCESS創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù),用DSN連接數(shù)據(jù)庫(kù)。采用ADO Recordset Find 函數(shù)實(shí)現(xiàn)篩選條件的寫入,用ADO Set Field Value VI來(lái)實(shí)現(xiàn)修改內(nèi)容的寫入。數(shù)據(jù)庫(kù)VI程序如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)VI程序

3.2 串口通信程序

LabVIEW程序設(shè)計(jì)由程序框圖和前面板兩個(gè)部分組成,其中,串口通信在整個(gè)軟件系統(tǒng)中的作用是使上位機(jī)和下位機(jī)可以互相通信交換數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)讀寫器的控制。串口通信主要由VISA資源名稱、VISA配置串口、VISA寫入、VISA讀取、屬性節(jié)點(diǎn)、VISA關(guān)閉和延遲函數(shù)這幾個(gè)函數(shù)組成的。文中設(shè)計(jì)的串口通信VI程序圖如圖5所示。

圖5 串口通信VI軟件程序

4 測(cè)試結(jié)果與分析

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書館書籍的查找與實(shí)時(shí)定位,能夠通過(guò)LABVIEW設(shè)計(jì)的前面板實(shí)現(xiàn)查找書名的鍵入和定位等功能。

4.1 關(guān)鍵字查詢測(cè)試

設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面,可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字查找,只需要把含有關(guān)鍵字的內(nèi)容輸入,就可以實(shí)現(xiàn)查找,比如輸入“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”中含有的關(guān)鍵字“模電”,查找的結(jié)果與輸入書名全部信息的查詢結(jié)果相同,即顯示框內(nèi)顯示的數(shù)據(jù)信息相同。測(cè)試結(jié)果,如圖6所示。

圖6 關(guān)鍵字查詢測(cè)試結(jié)果

4.2 書籍位置定位測(cè)試

鍵入的書籍名稱為“C+”的書籍,先是進(jìn)行查找,然后顯示查詢和定位結(jié)果,如圖7所示。

由圖7可見,書籍的位置信息為12,表明目標(biāo)書籍距離讀寫器天線的直線距離為12 cm。

圖7 書籍位置定位測(cè)試結(jié)果

4.3 無(wú)效書籍名稱查詢測(cè)試

系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)效書名,即數(shù)據(jù)庫(kù)中不存在的書籍名稱進(jìn)行提示處理。比如,鍵入名為“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”的書籍,數(shù)據(jù)庫(kù)中若無(wú)此條信息記錄,則會(huì)彈出提示信息。測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

由圖8中可看出,系統(tǒng)的提示信息為“對(duì)不起!查無(wú)此書”,并且還有一行英文的提示“Sorry!The Book Cannot Be Found”。

圖8 無(wú)效書名查詢測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

文中研究了圖書館書架上圖書查找與定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì),對(duì)系統(tǒng)的硬件和基于LABVIEW的軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果顯示:設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖書館內(nèi)的書籍的查找與定位功能,系統(tǒng)具有人機(jī)交互界面良好、功能豐富等優(yōu)點(diǎn),具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

[1] 柯平,朱明,閆娜. 國(guó)外圖書館管理研究述評(píng)[J]. 中國(guó)圖書館學(xué)報(bào),2013,39(207):83-96.

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Research and Implementation of a RFID-Based System for Library Books Positioning*

HEHe*,LIUTao,LIDan

( Library,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China)

In order to solve the problem that it is inconvenient to find books in the traditional library,a positioning system using RFID technology is designed to achieve fast search books in the library. The JRM2030 RFID reader module is used to locate and search books with electronic labels on the bookshelves. By using LABVIEW software,the software program is accomplished. The experiment results are given. The results show that the system can quickly find the books that bookworms hid,and the books that are not timely put back on the shelves. The reader can also quickly check the books in the library,and to a certain extent that can improve the efficiency of the staff in management.

library;book index system;wireless positioning;RFID(Radio Frequency Identification);LABVIEW

項(xiàng)目來(lái)源:遼寧省自然科學(xué)基金(聯(lián)合基金)項(xiàng)目(2013024003);沈陽(yáng)航空航天大學(xué)青年成長(zhǎng)基金項(xiàng)目(2016016)

2016-04-22 修改日期:2016-06-15

TP368.1;TN967.1

A

1005-9490(2017)03-0688-04

C:7210;6420

10.3969/j.issn.1005-9490.2017.03.034