張 偉, 王倚天

(1.沈陽(yáng)化工大學(xué) 圖書(shū)館, 遼寧 沈陽(yáng) 110142; 2.沈陽(yáng)化工大學(xué) 信息工程學(xué)院, 遼寧 沈陽(yáng) 110142)

無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別(radio frequency identification,RFID)技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用.貨物的RFID標(biāo)簽,相當(dāng)于貨物的身份證,包含id編碼、名稱(chēng)等重要信息,通過(guò)無(wú)線(xiàn)識(shí)別貨物的RFID標(biāo)簽信息,進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、修改和交換[1].

隨著RFID技術(shù)的發(fā)展和普及,RFID標(biāo)簽應(yīng)用范圍更加廣泛,尤其在圖書(shū)借還系統(tǒng)中優(yōu)勢(shì)明顯.RFID標(biāo)簽較永久磁條包含的信息更多,互動(dòng)式操作更加智能,可實(shí)現(xiàn)多本借還.圖書(shū)識(shí)別的便捷性在館藏盤(pán)點(diǎn)上具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),一鍵式盤(pán)點(diǎn)解決館藏統(tǒng)計(jì)問(wèn)題.利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)自助借還圖書(shū),其功能更加高效和便捷.隨著自助借還技術(shù)的日漸成熟,自助借還圖書(shū)不僅節(jié)約了人力、提高了效率,而且還不受時(shí)間限制,實(shí)現(xiàn)全天候借還[2].

目前中國(guó)智能手機(jī)用戶(hù)已經(jīng)超過(guò)10億,手機(jī)用戶(hù)增長(zhǎng)使得基于移動(dòng)端的應(yīng)用日益增多,用戶(hù)使用手機(jī)時(shí)間占比日漸增長(zhǎng).在圖書(shū)館布置自助借還機(jī)不僅耗費(fèi)資金和人力,而且還受地點(diǎn)空間限制.而以手機(jī)為操作工具,手機(jī)借還圖書(shū)使得讀者的手機(jī)相應(yīng)變成了借還終端.隨著手機(jī)功能和應(yīng)用軟件的不斷完善,不久的將來(lái)移動(dòng)端將完全替代自助借還機(jī),實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館智能化管理.

1 移動(dòng)端識(shí)別高頻RFID標(biāo)簽的原理

1.1 RFID的類(lèi)型

RFID標(biāo)簽按工作頻率分為低頻、高頻、超高頻、微波.低頻電子標(biāo)簽一般為無(wú)源標(biāo)簽,價(jià)格相對(duì)較貴,幾乎不受環(huán)境變化的影響,應(yīng)用范圍比較廣泛.高頻電子標(biāo)簽通常也為無(wú)源標(biāo)簽,一般常做成卡片形狀,與低頻電子標(biāo)簽相比,高頻電子標(biāo)簽可附加的數(shù)據(jù)量較多,并且滿(mǎn)足多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)讀取,識(shí)別距離短.超高頻或微波電子標(biāo)簽閱讀器成本較高,標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較大,閱讀距離較遠(yuǎn)(可達(dá)幾米至十幾米).這4種RFID標(biāo)簽中高頻電子標(biāo)簽技術(shù)比較成熟,應(yīng)用范圍廣泛,生產(chǎn)數(shù)量最多.

1.2 NFC識(shí)別高頻RFID標(biāo)簽

移動(dòng)端針對(duì)高頻RFID標(biāo)簽的識(shí)別是通過(guò)近距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)(near field communication,NFC)實(shí)現(xiàn)的,它是由高頻RFID和互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)發(fā)展演變而來(lái).NFC在身份識(shí)別、門(mén)禁、物流、移動(dòng)支付、安全登錄、刷卡等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用[3],目前智能手機(jī)都附帶NFC功能,可以直接與高頻RFID標(biāo)簽通訊來(lái)傳輸和讀取數(shù)據(jù).

1.3 圖書(shū)RFID標(biāo)簽工作原理及設(shè)計(jì)

RFID標(biāo)簽是由無(wú)線(xiàn)通訊天線(xiàn)和IC芯片構(gòu)成.IC芯片包含控制器、存儲(chǔ)器等信息單元.移動(dòng)端通過(guò)讀卡器與標(biāo)簽天線(xiàn)建立通訊連接,移動(dòng)端將讀取和寫(xiě)入命令傳輸?shù)綐?biāo)簽端,控制器對(duì)接收到的命令進(jìn)行發(fā)送和執(zhí)行,保證數(shù)據(jù)安全,存儲(chǔ)器存儲(chǔ)標(biāo)簽數(shù)據(jù),完成數(shù)據(jù)操作后返回給移動(dòng)端[4].

RFID標(biāo)簽信息包含登錄號(hào)、應(yīng)用類(lèi)別、館藏方位、圖書(shū)狀態(tài)、唯一標(biāo)識(shí)碼等.登錄號(hào)是圖書(shū)在圖書(shū)館的唯一館藏標(biāo)識(shí),相當(dāng)于圖書(shū)索引;應(yīng)用類(lèi)別包括圖書(shū)用途、資料類(lèi)型等數(shù)據(jù);館藏方位標(biāo)識(shí)圖書(shū)在圖書(shū)館的排架位置,便于自助分揀系統(tǒng)分揀和上架,同時(shí)為讀者查詢(xún)書(shū)籍提供方便;圖書(shū)狀態(tài)標(biāo)記圖書(shū)是外借還是在館;唯一標(biāo)識(shí)碼不同于登錄號(hào),是RFID標(biāo)簽制造商編寫(xiě)在電子標(biāo)簽中非改寫(xiě)存儲(chǔ)區(qū)中的,是每個(gè)RFID標(biāo)簽的唯一標(biāo)識(shí)符[5].圖書(shū)RFID標(biāo)簽信息如圖1所示.

圖1 圖書(shū)RFID標(biāo)簽信息

2 移動(dòng)端自助借還系統(tǒng)

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

目前圖書(shū)自助借還系統(tǒng)主要有3種模式:條碼磁條(barcode)、標(biāo)簽(RFID)、雙標(biāo)簽(barcode+RFID).Barcode模式成本低廉,在圖書(shū)館行業(yè)普及率較高,但識(shí)別效率和數(shù)據(jù)容量上不及RFID模式.而barcode+RFID模式雖然功能強(qiáng)大,但成本較高,在國(guó)內(nèi)“985”和“211”經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)的高校圖書(shū)館中應(yīng)用較多[6].RFID技術(shù)應(yīng)用到圖書(shū)館中最早在歐美地區(qū),美國(guó)大部分的高校圖書(shū)館和城市圖書(shū)館已經(jīng)開(kāi)展移動(dòng)圖書(shū)館服務(wù)[7].國(guó)內(nèi)目前基于移動(dòng)端的圖書(shū)自助借還系統(tǒng)成型產(chǎn)品主要是通過(guò)移動(dòng)端借閱,但不能歸還.借閱時(shí)通過(guò)微信端掃描圖書(shū)條形碼來(lái)識(shí)別圖書(shū),還書(shū)需通過(guò)自助還書(shū)機(jī)實(shí)現(xiàn).針對(duì)完全實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端自助借還的研究如火如荼,研究的熱點(diǎn)是移動(dòng)端自助還書(shū)地點(diǎn)的選擇,這也是實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn).有的只能在圖書(shū)館范圍內(nèi)通過(guò)使用自助借還軟件來(lái)達(dá)到還書(shū)地點(diǎn)限制的要求,筆者認(rèn)為還不夠理想,需要進(jìn)一步完善.

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)利用手機(jī)的NFC功能識(shí)別圖書(shū),而不是通過(guò)掃描條形碼或者二維碼來(lái)識(shí)別圖書(shū),避免了條形碼或者二維碼磨損損壞帶來(lái)的借還問(wèn)題,同時(shí)也不需借助微信等第三方應(yīng)用軟件借還圖書(shū).在圖書(shū)歸還方面將WiFi定位技術(shù)引入其中,每一個(gè)WiFi熱點(diǎn)都有一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的Mac地址,智能手機(jī)開(kāi)啟WiFi后會(huì)自動(dòng)掃描附件熱點(diǎn)并上傳其位置信息,位置服務(wù)器根據(jù)每個(gè)信號(hào)的強(qiáng)弱程度計(jì)算手機(jī)的地理位置并返回結(jié)果.

利用手機(jī)移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)圖書(shū)借還需要移動(dòng)端APP和圖書(shū)借還接口.移動(dòng)端APP是面向讀者的操作界面,包括對(duì)讀者身份的識(shí)別和限定、借書(shū)條件的判斷、NFC功能的開(kāi)啟等,屬于軟件系統(tǒng)的應(yīng)用層和表示層;圖書(shū)借還接口是移動(dòng)端APP調(diào)用底層圖書(shū)館文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的中間程序模塊,通過(guò)該接口完成讀者庫(kù)的調(diào)用、圖書(shū)館藏?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用、借還庫(kù)和讀者庫(kù)的數(shù)據(jù)修改,該接口和底層數(shù)據(jù)庫(kù)屬于軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層;在底層數(shù)據(jù)庫(kù)修改的同時(shí)更改RFID標(biāo)簽狀態(tài)位:“借出”或“在館”,即“0”或者“1”,這樣操作后讀者攜帶圖書(shū)出館經(jīng)過(guò)安全門(mén)時(shí),安全門(mén)檢測(cè)圖書(shū)中RFID標(biāo)簽狀態(tài)位,如果是“1”,則報(bào)警,反之,正常通行.

以沈陽(yáng)化工大學(xué)圖書(shū)館為例,移動(dòng)端APP通過(guò)校園無(wú)線(xiàn)WiFi連接校園網(wǎng),圖書(shū)借還接口部署在圖書(shū)館內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器上,與圖書(shū)館文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的通信在內(nèi)網(wǎng)完成,確保網(wǎng)絡(luò)安全.通過(guò)移動(dòng)端APP調(diào)用圖書(shū)借還接口,圖書(shū)借還接口再調(diào)用圖書(shū)館文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù),逐級(jí)調(diào)用,結(jié)構(gòu)安全性更高.

2.2.1 移動(dòng)端自助借閱

圖書(shū)自助借閱流程如圖2所示.

圖2 圖書(shū)自助借閱流程

圖書(shū)自助借閱需要身份限定,各大學(xué)圖書(shū)館一般不允許校外讀者來(lái)本校圖書(shū)館借閱圖書(shū),所以,必須限定身份.沈陽(yáng)化工大學(xué)圖書(shū)館的讀者為本校教職工及學(xué)生,本館讀者使用用戶(hù)名和密碼登錄自助借還系統(tǒng)APP,用戶(hù)名通常情況下是借書(shū)證號(hào),密碼是讀者自己設(shè)定的.登錄后身份認(rèn)定是借書(shū)的先決條件,但如果有超期圖書(shū)未還或者欠款未交等情況,則禁止借書(shū),滿(mǎn)足借書(shū)條件方可借書(shū).借閱時(shí)利用手機(jī)的NFC功能識(shí)別圖書(shū),RFID標(biāo)簽具有多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)處理的優(yōu)勢(shì),一次識(shí)別10本書(shū)是基本標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量,最多一次可借閱16本書(shū),借閱冊(cè)數(shù)上限可在系統(tǒng)里設(shè)定.多本借閱避免了讀者的重復(fù)登錄,一次完成借閱操作,節(jié)約了大量時(shí)間.借閱操作包含兩部分:修改圖書(shū)標(biāo)簽的狀態(tài)位;修改數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù).圖書(shū)標(biāo)簽狀態(tài)位信息是離館檢測(cè)的關(guān)鍵數(shù)據(jù),在圖書(shū)識(shí)別過(guò)程中還需要增加多書(shū)檢測(cè)機(jī)制,即不能把一本書(shū)識(shí)別成多本書(shū),也不能將多本書(shū)識(shí)別成一本書(shū)[8].

2.2.2 移動(dòng)端自助還書(shū)

圖書(shū)自助歸還流程如圖3所示.

圖3 圖書(shū)自助歸還流程

自助還書(shū)沒(méi)有身份限定,因?yàn)閳D書(shū)借出時(shí)已完成身份認(rèn)證,直接還書(shū)即可.圖書(shū)作為圖書(shū)館的固定資產(chǎn),資產(chǎn)安全必須得到保障,所以必須到館歸還圖書(shū).通過(guò)手機(jī)移動(dòng)端的定位技術(shù)來(lái)識(shí)別讀者是否到達(dá)圖書(shū)館,以便判定是否可以還書(shū).圖書(shū)歸還的難點(diǎn)是圖書(shū)歸還地點(diǎn)的選擇,將WiFi定位技術(shù)引入到移動(dòng)端圖書(shū)自助借還系統(tǒng)中,增加定位判定,如果滿(mǎn)足還書(shū)條件,那么開(kāi)啟NFC服務(wù)歸還圖書(shū).還書(shū)操作與借閱操作一樣,包含修改圖書(shū)RFID標(biāo)簽的狀態(tài)位和修改數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù).還書(shū)時(shí)如果圖書(shū)超期則會(huì)累積超期時(shí)間,給出超期罰款提示,下一次借書(shū)之前需要交完超期罰款才能繼續(xù)借書(shū),但圖書(shū)超期不影響圖書(shū)歸還.

2.2.3 查詢(xún)圖書(shū)

手機(jī)替代了圖書(shū)查詢(xún)機(jī)、圖書(shū)借還機(jī).查詢(xún)館藏圖書(shū)書(shū)目信息需要移動(dòng)端APP和圖書(shū)OPAC接口.圖書(shū)OPAC即圖書(shū)館館藏聯(lián)機(jī)書(shū)目.讀者查詢(xún)館藏書(shū)目需要在移動(dòng)端APP查詢(xún)圖書(shū)模塊輸入查詢(xún)關(guān)鍵詞,然后系統(tǒng)利用圖書(shū)OPAC接口調(diào)用OPAC網(wǎng)站,完成具體檢索詞搜索,最后給出查詢(xún)結(jié)果.查詢(xún)圖書(shū)不需要身份認(rèn)證.查詢(xún)到的圖書(shū)信息包含索書(shū)號(hào)、館藏方位、是否在架等,方便讀者現(xiàn)場(chǎng)找書(shū)、借書(shū).

3 移動(dòng)端APP界面設(shè)計(jì)

移動(dòng)端APP包含首頁(yè)、借書(shū)、還書(shū)、續(xù)借和我,共計(jì)5部分功能,實(shí)現(xiàn)圖書(shū)查詢(xún)、借還、續(xù)借、身份認(rèn)證等,具體如圖4所示.

圖4 自助借還書(shū)APP主界面

首頁(yè)中可以查詢(xún)圖書(shū),查到所需圖書(shū)后點(diǎn)擊“借書(shū)”進(jìn)行借書(shū)操作;已借圖書(shū)歸還點(diǎn)擊“還書(shū)”;圖書(shū)到期但未看完點(diǎn)擊“續(xù)借”.為了保證數(shù)據(jù)的持續(xù)正確性,對(duì)頁(yè)面中各個(gè)功能的每一次操作都伴隨著訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器,以確保數(shù)據(jù)的始終一致性.“我”功能實(shí)現(xiàn)讀者身份認(rèn)證和登錄,在未登錄時(shí),APP有些功能不能使用,登錄后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)是免登錄的[9].自助借還書(shū)APP借書(shū)界面、還書(shū)界面如圖5和圖6所示.

圖5 自助借還書(shū)APP借書(shū)界面

圖6 自助借還書(shū)APP還書(shū)界面

4 結(jié) 論

利用智能手機(jī)結(jié)合高頻RFID、NFC、WiFi定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館自助借還服務(wù).利用手機(jī)NFC功能直接識(shí)別圖書(shū)RFID標(biāo)簽,識(shí)別效率和準(zhǔn)確率更高.在還書(shū)過(guò)程中,將WiFi定位技術(shù)引入到還書(shū)點(diǎn)位的檢測(cè)中,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端位置判定,多點(diǎn)定位還書(shū),服務(wù)更加人性化、個(gè)性化.