林 楊，陳茹秀，王德明，肖 煒

（1中南林業(yè)科技大學班戈學院 湖南 長沙 410004）

（2中南林業(yè)科技大學家具與藝術(shù)設(shè)計學院 湖南 長沙 410004）

（3中南林業(yè)科技大學創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新學院 湖南 長沙 410004）

（4中南林業(yè)科技大學林學院 湖南 長沙 410004）

1 引言

圖書館工作中采用傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)時需要耗費大量的時間，其圖書錄入過程中需要工作人員一本一本掃描，這種方式技術(shù)含量低，操作繁瑣。同時，在書籍的流通過程中的借書、還書、續(xù)借中還可能存在由于操作不當而損壞條碼等諸多問題。當圖書館的流量到達峰值時，借閱書籍也可能出現(xiàn)供不應求以及工作量巨大的現(xiàn)象，繁瑣的操作增加了管理員的工作量，同時降低了借閱的效率。

在現(xiàn)有的書籍管理中，書籍實時定位已成為一個難點。通過應用傳統(tǒng)的ILASSⅢ自動化集成系統(tǒng)無法準確定位到書籍的具體位置，為書籍查找增加了困難。針對這一問題，可以使用RFID技術(shù)進行改善。通過該技術(shù)把書籍信息寫入到標簽的存儲器中，并實時傳送到后臺，可實現(xiàn)書籍的實時定位。RFID系統(tǒng)具有高效的信息識別技術(shù)優(yōu)勢，該技術(shù)在圖書館檢索和管理方面也更加出眾。

RFID技術(shù)是一種非接觸式自動識別技術(shù)。它可以使用射頻信號自動識別和掃描物體而不會發(fā)生接觸。同時，它也可以實現(xiàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)收集。它由閱讀器、天線和標簽3部分組成。RFID系統(tǒng)的工作原理：當該標簽在讀寫裝置發(fā)射天線的發(fā)送射頻信號區(qū)域內(nèi)時，就會將RFID標簽自身相關(guān)的編碼信息通過裝置內(nèi)天線發(fā)射給讀寫裝置的接收天線，讀寫裝置經(jīng)解碼后就將相關(guān)標簽信息發(fā)送給后臺主機系統(tǒng)并進行相應的處理而后發(fā)出信號[1-2]。

2 研究方法

2.1 RFID計算方法

在書籍標簽設(shè)定完成后，一定時間內(nèi)基本不會發(fā)生大幅度的變動，并且在書籍定位的過程中，難免會出現(xiàn)一些誤差以及電磁干擾而對精度造成的影響，為了避免這個問題，使用通過對書籍標簽的歷史位置加權(quán)計算其所在位置的方法來減小影響[3]。首先，假設(shè)要定位的書籍標簽的特定位置在t0之前的r時刻為t1，t2，…，tr，并且此時位于1和r之間的每個時間的書籍的位置。在每個時刻設(shè)置一個估計值，設(shè)置t1為(x1，y1)，那么第j次定位所獲取的書籍(x1，y1)位置估計值便是(xj，yj)，位置變動后位置可能稍有變化。將書籍位置的估計殘差函數(shù)設(shè)置為：

這時，將P的取值設(shè)為最小值時，便可以獲取書籍最優(yōu)估計位置為(x，y)。將x，y偏導數(shù)設(shè)成0，則(x，y)值是

式（3）中：書籍歷史方位(xj，yj)所求方位值和目前方位(x1，y1)間隔較小，那么權(quán)值便較大。

2.2 RFID工作流程

首先，將書籍歷史值的讀取時間設(shè)置為m，將書籍參考標簽的數(shù)量設(shè)置為h，然后根據(jù)公式計算每個最近鄰居標簽的權(quán)重；加權(quán)書的鄰居標簽位置以獲得書位置估計；然后將每個鄰居標簽設(shè)置為實驗標簽，將其余的h-1標簽設(shè)置為參考標簽，計算實驗標簽與參考標簽之間的偏差。將偏差值與實驗標簽的估計值進行比較，并對其進行校正以獲得新的估計值；重復3到6步m+1次，第m+1次的估算值為當前值，前m次的估算值為歷史值。同時，根據(jù)公式（3）計算每個歷史位置的權(quán)重；最后，通過加權(quán)獲得最終書籍位置值。

3 研究結(jié)果

3.1 測試結(jié)果

根據(jù)上述計算方法，權(quán)重為2、4和6的結(jié)果見圖1。根據(jù)圖1，當權(quán)重設(shè)置為4時，系統(tǒng)可以最準確地定位書籍。根據(jù)公式測試，系統(tǒng)在10～70個標簽的單位時間內(nèi)的成功傳輸速率見圖2。根據(jù)圖2中的數(shù)據(jù)，隨著標簽樣本數(shù)量的增加，系統(tǒng)的成功傳輸速率也隨之提高。RFID系統(tǒng)稍有波動，但總體仍不少于0.95，符合當前圖書館的傳輸要求。

圖1 權(quán)重對定位精度的影響

圖2 不同標簽數(shù)量下系統(tǒng)成功傳輸速率測試

3.2 RFID實際應用

3.2.1 應用在標簽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

書籍標簽轉(zhuǎn)換過程中應用RFID技術(shù)時，將RFID標簽貼在書籍的前十幾頁，再由工作人員通過標簽轉(zhuǎn)化軟件對書籍進行加磁性。轉(zhuǎn)換過程中，工作人員將收集的相關(guān)信息儲存在芯片中，更加利于信息的讀取與儲存[4]。

3.2.2 應用在自助借還系統(tǒng)

應用RFID技術(shù)在書籍自助借還時，把帶有書籍標簽的書放在自助借還設(shè)備，就可以根據(jù)標簽信息進行加消磁，自助借還設(shè)備最多可同時借閱多本，并且總耗時不超過10 s，大大縮短了借還書時間。借閱者在使用自動借還服務時，可以通過設(shè)備查看自己的借閱信息，了解自己的書籍借閱情況，對即將到期的書進行歸還或者續(xù)借。由于借閱者可以自行完成借閱服務。

3.2.3 應用在書籍定位和館藏盤點

由于圖書館館藏數(shù)量巨大，在傳統(tǒng)的條碼技術(shù)條件下，書籍找尋困難會導致工作人員的盤點和讀者借閱效率低下。RFID技術(shù)可以快速定位每本書的特定位置，工作人員只需要根據(jù)書籍上的RFID數(shù)據(jù)，通過相應系統(tǒng)或者軟件找到對應的書籍信息，再對比找出信息有誤的書籍。盤點過程中，系統(tǒng)將提示輸入信息與數(shù)據(jù)庫相左的書籍，工作人員需要對這些有問題的書籍做出調(diào)整即可[5]。

4 討論

4.1 提高書籍錄入效率

RFID技術(shù)具有超高頻穿透能力，可以從塑料或紙上讀取數(shù)據(jù)，有效解決條碼不明確的限制，更好地識別圖書的內(nèi)容，為圖書的流通提供了保障。

4.2 引入自動借還服務

RFID技術(shù)引入自助借還機，讀者只需要根據(jù)提示進行簡單的操作即可完成借閱、還書及續(xù)借等業(yè)務。通過替代傳統(tǒng)的人工辦理模式，自助借還機可以更加快速地為讀者服務，與傳統(tǒng)辦理借閱模式相比，自助借還機可節(jié)約更多的時間。

4.3 提升書籍尋找準確性

RFID技術(shù)可通過無線RFID讀寫器同時掃描多個標簽，使數(shù)據(jù)傳回后臺系統(tǒng)，系統(tǒng)通過不同顏色提示書籍是否擺放正確，并對錯放書籍及時調(diào)整，實現(xiàn)了盤點自動化。同時，讀者可以通過智能圖書館，連接圖書館的無線網(wǎng)絡(luò)、GPS或藍牙，依靠每個書架的層架標簽，直接對書庫內(nèi)的書籍位置導航指引[6-7]。

4.4 保證數(shù)據(jù)的安全與穩(wěn)定

RFID數(shù)據(jù)庫的安全性與穩(wěn)定性較高，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的恢復與儲存。圖書管理系統(tǒng)集成圖書館的各種功能來實現(xiàn)對于圖書信息、讀者信息與管理員信息的處理。其中，圖書信息的處理要管理所有的圖書種類以及檢索查詢各種書籍信息；讀者信息的處理要求能夠管理書籍的借閱與歸還以及自動計算讀者的罰款。

5 結(jié)語

當前圖書館管理信息結(jié)構(gòu)與內(nèi)部系統(tǒng)還不夠完善，在圖書館工作中極易出現(xiàn)亂架現(xiàn)象，發(fā)生圖書位置和書庫擺放位置不合適，從而導致讀者和工作人員難以找到書籍，而RFID技術(shù)在書籍識別率、借還書、書籍定位、分揀、防盜中具有無可比擬的優(yōu)勢，既可以提高工作的效率，減少人力、時間的浪費，又可以為學生們提供良好的閱讀環(huán)境[8]。