姜綠圃，焦延濤，王 博，丁振宇（華北水利水電大學(xué)水利學(xué)院）

1 引言

高校圖書館是校園文化的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著為教學(xué)、科研服務(wù)的雙重任務(wù)，被譽(yù)為學(xué)校的“第二課堂”，是激發(fā)學(xué)生求知欲望、培養(yǎng)學(xué)生良好心理素質(zhì)、確立社會(huì)主義道德情操和人生觀的陣地。但是，在高校圖書館日常借書過程中，時(shí)常會(huì)遇到查詢顯示在館卻找不到書的情況，大海撈針一樣找書的過程不僅浪費(fèi)了讀者大量的時(shí)間，降低了其閱讀體驗(yàn)，也影響了圖書館的整體形象。

本文以華北水利水電大學(xué)圖書館為例進(jìn)行分析。2011年，華北水利水電大學(xué)圖書館引進(jìn)了射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）自助借還書系統(tǒng)，該系統(tǒng)由RFID閱讀器讀取粘貼在圖書上的存儲(chǔ)著圖書信息的RFID芯片，每本圖書的詳細(xì)信息已被錄入圖書管理信息系統(tǒng)，當(dāng)讀者通過檢索系統(tǒng)查找到所需圖書的信息后，便得知該圖書的具體館藏位置，并提供到達(dá)目標(biāo)書架的路徑指示，引導(dǎo)讀者快速找到相應(yīng)的圖書。［1］但若目標(biāo)圖書存在亂架、錯(cuò)架現(xiàn)象，即目標(biāo)圖書并未按照索引號標(biāo)示的位置擺放，則導(dǎo)致讀者在相應(yīng)的目標(biāo)書架上找不到目標(biāo)圖書。

目前，圖書錯(cuò)架、亂架的現(xiàn)象在很多圖書館都普遍存在，造成這一現(xiàn)象的原因有：① 部分讀者在圖書館瀏覽圖書時(shí)，習(xí)慣邊走邊看，而后隨手將圖書放置在身邊的任一書架上；② 館員對歸還圖書進(jìn)行重新上架時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)工作失誤，造成錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象。盡管RFID射頻識別技術(shù)能在一定程度上協(xié)助館員找出錯(cuò)架的圖書，［1］減少館員由于工作失誤造成圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象的發(fā)生，提高圖書館整架工作的效率，但并不能有效避免在整架工作的間歇期（即讀者正常借閱時(shí)間段內(nèi)）由于讀者隨手放置圖書而造成的錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象。因此，本文研究設(shè)計(jì)了一種基于RFID技術(shù)的圖書館智能錯(cuò)架提醒系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在圖書被放錯(cuò)位置時(shí)及時(shí)提醒讀者和圖書館管理員，有效規(guī)避圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象。

2 圖書館智能錯(cuò)架提醒系統(tǒng)工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)包含固定式RFID閱讀器、信息集成模塊、數(shù)據(jù)識別讀取終端。具體方式：在每個(gè)書柜的每層書架兩端設(shè)置固定式RFID閱讀器，每個(gè)書柜設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)識別讀取終端，傳輸信息集成模塊與各層的固定式RFID閱讀器之間的信息（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成分布（以四層書柜為例）

目前，市面上有高頻（HF RFID）和超高頻（UHF RFID）兩種比較成熟的RFID技術(shù)。HFRFID技術(shù)發(fā)展較早，但系統(tǒng)造價(jià)較高；UHF RFID技術(shù)造價(jià)低、識別距離遠(yuǎn)，但易受環(huán)境影響，［2］為節(jié)約成本，RFID芯片及固定式RFID閱讀器可使用UHF RFID技術(shù)。信息集成模塊會(huì)將各層固定式RFID閱讀器檢測到的圖書信息實(shí)時(shí)匯總傳輸?shù)綌?shù)據(jù)識別讀取終端，由數(shù)據(jù)識別讀取終端分層存儲(chǔ)該書柜所有的圖書信息，并將分層存儲(chǔ)的圖書信息與信息集成模塊傳輸過來的信息進(jìn)行比對。

2.2 系統(tǒng)各工況流程

（1）數(shù)據(jù)識別讀取終端分層存儲(chǔ)圖書信息。數(shù)據(jù)的更新存儲(chǔ)屬于主動(dòng)指令，即由RFID閱讀器對本書柜范圍內(nèi)的全部圖書信息進(jìn)行掃描，并將掃描到的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)識別讀取終端，終端根據(jù)閱讀器傳送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對已存儲(chǔ)的信息進(jìn)行一鍵更新（見圖2）。

圖2 終端數(shù)據(jù)更新存儲(chǔ)流程

（2）通過數(shù)據(jù)識別讀取終端進(jìn)行檢測。圖書館工作人員會(huì)定期整理書架，對已歸還圖書、錯(cuò)拿錯(cuò)放圖書重新整理上架，整個(gè)過程由于工作量大較容易出錯(cuò)。為了減少錯(cuò)誤率，圖書館智能錯(cuò)架提醒系統(tǒng)在數(shù)據(jù)識別讀取終端設(shè)置了檢測按鈕，在每一個(gè)書柜整架完畢后，可以對書柜的每層圖書進(jìn)行檢測，查看是否存在錯(cuò)放情況。當(dāng)存在圖書錯(cuò)放情況時(shí)，數(shù)據(jù)識別讀取終端會(huì)發(fā)出報(bào)警提示音提醒，只有手動(dòng)關(guān)閉檢測按鈕或是取出錯(cuò)放的圖書時(shí)報(bào)警提示音才會(huì)停止（見圖3）。這種主動(dòng)檢測可以極大地提高圖書整架的工作效率，當(dāng)該書柜不存在錯(cuò)放的圖書時(shí)，通過終端的主動(dòng)檢測功能便可以直接進(jìn)行下一個(gè)書柜的整架工作。及時(shí)按照索引號規(guī)整圖書，極大地提高了讀者查找圖書的效率，這也是圖書館按照索引號擺放圖書的目的。但因圖書流通量大，圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象常有發(fā)生，主動(dòng)檢測功能在圖書館工作人員進(jìn)行圖書歸整時(shí)就顯得尤為重要。

圖3 主動(dòng)檢測功能流程

（3）正常監(jiān)測工況下系統(tǒng)的工作流程。在正常監(jiān)測工況下，RFID閱讀器會(huì)對各層書架進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描監(jiān)測，并將掃描數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)識別讀取終端，數(shù)據(jù)識別讀取終端將傳回的數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，以保證終端中儲(chǔ)存最新的圖書排架信息（見圖4）。

3 系統(tǒng)各部分原理分析

3.1 RFID閱讀器工作原理

圖4 終端自動(dòng)監(jiān)測報(bào)警流程

RFID系統(tǒng)由標(biāo)簽、閱讀器、天線組成。閱讀器是標(biāo)簽與系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩剑⑶揖哂蟹罌_撞技術(shù)，可同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽并確保數(shù)據(jù)的完整性，這是傳統(tǒng)條形碼所不具備的功能。RFID閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)標(biāo)簽（射頻卡）進(jìn)入發(fā)射天線工作的區(qū)域時(shí)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，被激活的標(biāo)簽（射頻卡）將自身編碼等信息通過內(nèi)置天線以載波信號的形式發(fā)送出去，載波信號經(jīng)過天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后會(huì)發(fā)送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理（見圖 5）。［3］

圖5 RFID系統(tǒng)工作原理

3.2 信息傳輸流程

系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換主要是在閱讀器與數(shù)據(jù)識別讀取終端之間進(jìn)行，書柜每一層的兩端均設(shè)置有一個(gè)閱讀器，兩個(gè)閱讀器共同對本層圖書進(jìn)行監(jiān)測。以四層書柜為例（見圖6），共設(shè)置了八個(gè)閱讀器，兩個(gè)閱讀器監(jiān)測一層書架，由閱讀器與信息集成模塊完成數(shù)據(jù)的交換。

圖6 系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換（以四層書架為例）

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是一個(gè)雙向傳輸?shù)倪^程：一方面，閱讀器自動(dòng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測到的圖書信息傳輸給數(shù)據(jù)識別讀取終端；另一方面，數(shù)據(jù)識別讀取終端要求閱讀器進(jìn)行檢測，閱讀器將檢測信息反饋給數(shù)據(jù)識別讀取終端。信息集成模塊將各個(gè)閱讀器掃描到的信息進(jìn)行匯總傳輸，但這種匯總并不會(huì)將整個(gè)書柜的信息進(jìn)行融合，而是仍以層架為單位傳輸信息，方便與終端存儲(chǔ)的原有信息進(jìn)行層層比對。

3.2.1 監(jiān)測工況下系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸

監(jiān)測工況下，在系統(tǒng)開啟之后，閱讀器會(huì)自動(dòng)對各層書架的圖書進(jìn)行掃描，各層閱讀器將監(jiān)測到的信息通過通訊接口傳送到該書柜的數(shù)據(jù)識別讀取終端，終端的信息集成模塊將匯總之后的分層信息傳輸給終端數(shù)據(jù)處理，終端會(huì)將接收到的信息與原有信息進(jìn)行分層比對，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象時(shí)，終端會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警提示音，報(bào)警提示音持續(xù)3秒鐘自動(dòng)結(jié)束；若圖書信息沒有錯(cuò)誤，則直接進(jìn)行下一次掃描比對。再次進(jìn)行掃描時(shí)，若上一個(gè)循環(huán)的圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象已觸發(fā)過報(bào)警裝置且還未更正，則不會(huì)再次觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)（見圖7）。

圖7 監(jiān)測工況下系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程

3.2.2 檢測更新工況下系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸

與自動(dòng)監(jiān)測不同，檢測更新工況下的掃描指令由終端發(fā)出，當(dāng)存在圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象時(shí)，報(bào)警提示音將持續(xù)發(fā)出，只有將錯(cuò)架、亂架的圖書放于正確位置或終端發(fā)出新的指令時(shí)，報(bào)警提示音才會(huì)停止。

待數(shù)據(jù)識別讀取終端發(fā)出指令后，書柜的所有閱讀器開始對本層圖書進(jìn)行掃描，并將掃描到的信息通過通訊接口傳送到該書柜的數(shù)據(jù)識別讀取終端。終端的信息集成模塊將匯總之后的分層信息傳輸給終端數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理將接收到的信息與原信息進(jìn)行分層比對，當(dāng)存在圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象時(shí)，會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置并持續(xù)發(fā)出報(bào)警提示音；如若沒有上述情況出現(xiàn)，則該次檢測完畢（見圖8）。

系統(tǒng)在兩種情況下會(huì)發(fā)出報(bào)警提示音：① 該書柜存在圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象；② 該書柜圖書已進(jìn)行更新，有新書上架或舊書下架。針對第一種情況，需要將錯(cuò)誤放置的圖書進(jìn)行正確處理；針對第二種情況，需要更改終端的指令，將書柜的所有圖書信息進(jìn)行更新。

圖8 檢測更新工況下系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程

4 結(jié)語

RFID技術(shù)已經(jīng)在圖書館中被廣泛應(yīng)用，是圖書館現(xiàn)代化管理理念的重要體現(xiàn)。但在現(xiàn)階段的應(yīng)用中，RFID并未完全發(fā)揮作用。因此，本文在RFID技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了新的智能錯(cuò)架報(bào)警系統(tǒng)，在書柜出現(xiàn)圖書錯(cuò)架、亂架現(xiàn)象時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒。運(yùn)用該系統(tǒng)可進(jìn)一步發(fā)揮RFID技術(shù)的功能性優(yōu)勢，為讀者提供更好的服務(wù)。