劉惠

（中國石油大學（華東）圖書館，山東青島 266580）

RFID 也叫無線射頻識別技術(shù)，可以應(yīng)用于自動識別技術(shù)領(lǐng)域中，需要在閱讀器與數(shù)據(jù)標簽之間建立非接觸性的信息通信關(guān)系，才能準確識別傳輸目標參量。在無線電波的作用下，RFID 技術(shù)可在不接觸交換信息的情況下，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)參量的存儲與記錄。一方面滿足了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)訪問需求，另一方面也實現(xiàn)了由數(shù)據(jù)庫主機到核心應(yīng)用體系之間的非接觸性關(guān)聯(lián)[1-2]。對于數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)而言，RFID 技術(shù)通過數(shù)據(jù)交換處理的方式，將相關(guān)傳輸信息串聯(lián)起來，可以有效解決信息參量間關(guān)聯(lián)性影響關(guān)系較弱的問題。

無人圖書館是一種新興的圖書館經(jīng)營模式，伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，這種圖書館的模式已經(jīng)成為了一種必然趨勢。無人圖書館經(jīng)營需要以互聯(lián)網(wǎng)平臺作為基礎(chǔ)，在各項計算機應(yīng)用技術(shù)的支持下，整合多種類型的圖書資源。并根據(jù)讀者興趣，對已存儲書籍信息進行全局化調(diào)度。近年來，無人圖書館經(jīng)營規(guī)模不斷擴大，如何準確抓取歸還書籍，避免書籍錯誤分類事件的出現(xiàn)，已經(jīng)成為了一項亟待解決的問題。然而普通機器分揀方法的適用性有限，并不能完全實現(xiàn)歸還書籍的按需分類。為解決上述問題，提出基于RFID 技術(shù)的無人圖書館還書自動分揀方法。

1 基于RFID技術(shù)的分揀設(shè)備應(yīng)用原理分析

無人圖書館還書分揀設(shè)備的應(yīng)用包含RFID 讀寫器連接、書籍信息傳輸協(xié)議定義條件、數(shù)據(jù)發(fā)送流程三個基本流程，具體分析內(nèi)容如下。

1.1 RFID 讀寫器

為實現(xiàn)歸還書籍的自動分揀，應(yīng)在無人圖書館書籍管理系統(tǒng)中設(shè)置獨立的RFID 讀寫器設(shè)備，其具體工作流程如下：

1）在RFID 讀寫器進入工作狀態(tài)時，整個圖書館書籍管理系統(tǒng)執(zhí)行實時尋卡制度。主機端的尋卡信號通過磁場發(fā)射到讀者客戶端，并形成獨立的歸還書籍信息識別區(qū)域[3-4]。

2）當RFID 標簽進入圖書館的無線信號感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，讀寫器裝置內(nèi)配置的天線可以通過耦合感應(yīng)的形式產(chǎn)生識別電壓。且該電壓信號能夠激活RFID 讀寫器內(nèi)的書籍信息查詢結(jié)構(gòu)。

3）無人圖書館書籍管理系統(tǒng)中的RFID 讀寫器可以通過被動感應(yīng)的方式，讀取已歸還書籍的存儲ID編碼。并根據(jù)既定解碼原則，確定該書籍所處的原始存儲位置，以便于后續(xù)分揀歸還指令的順利執(zhí)行[5]。

每個分揀識別裝置都是一個獨立的RFID 讀寫器，為了防止歸還書籍信息的錯誤讀取，圖書館書籍管理系統(tǒng)主機每次只能運行一條分揀讀取指令。

1.2 書籍信息傳輸協(xié)議

書籍信息傳輸協(xié)議能夠約束無人圖書館書籍管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息編碼形式。對于歸還的圖書資源而言，與之匹配的傳輸協(xié)議定義標準受到書籍存儲編碼條件的直接約束[6-7]。書籍存儲編碼條件決定了圖書資源在無人圖書館中的實時存儲位置，一般來說，每一種書籍資源都對應(yīng)一種特殊的存儲編碼條件。設(shè)e、r代表兩個不同的書籍信息存儲系數(shù)，I?表示無人圖書館書籍管理系統(tǒng)中既定的歸還書籍分揀特征值，t0表示書籍信息的起始查找條件，tn表示書籍信息的目標查找條件，n表示固定書籍資源的單次最大查找次數(shù)，聯(lián)立上述物理量，可將書籍信息傳輸協(xié)議定義條件表示為：

式中，p＇表示已歸還書籍在RFID 讀寫器中的編碼系數(shù)，Qˉ表示書籍資源在單位時間內(nèi)的編碼量均值。在無人圖書館書籍管理系統(tǒng)中，書籍信息傳輸協(xié)議定義條件能夠決定RFID 讀寫器所能承載的最大書籍編碼量。

1.3 數(shù)據(jù)發(fā)送流程

數(shù)據(jù)發(fā)送流程以歸還圖書資源整理作為起始環(huán)節(jié)，以書籍編碼信息查詢作為終止環(huán)節(jié)。在整個處理過程中，無人圖書館書籍管理系統(tǒng)能夠根據(jù)傳輸協(xié)議的定義格式，對已歸還書籍進行初步分揀編碼。再借助已知的解碼原則，分析這些書籍所處的原存儲位置，并將其再次返還至原存儲位置[8-9]。具體處理流程如圖1 所示。

圖1 圖書數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖

在RFID 讀寫器元件的作用下，無人圖書館書籍管理系統(tǒng)中所有已歸還書籍的分揀指令執(zhí)行原則必須滿足數(shù)據(jù)發(fā)送處理流程。

2 圖書館還書自動分揀方案

在RFID 技術(shù)原理的支持下，按照分揀裝置選型、還書信息查找、統(tǒng)計數(shù)據(jù)盤點的處理流程，完成無人圖書館還書自動分揀方法的設(shè)計。

2.1 分揀裝置選型

一般來說，分揀裝置的靈活性調(diào)度能力越強，表示RFID 讀寫器所具備的穩(wěn)定運行能力越強，即主機元件能夠?qū)σ褮w還書籍進行較好地分類處理[10]。為滿足無人圖書館還書的自動分揀需求，所選取分揀裝置應(yīng)具備較強的書籍信息抓取能力。可在RFID讀寫器元件作用下，判斷信息傳輸協(xié)議的實用性能力，并可聯(lián)合數(shù)據(jù)庫存儲主機，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的全局調(diào)度[11-12]。設(shè)ε表示與無人圖書館書籍管理系統(tǒng)匹配的書籍分揀系數(shù)，q1、q2表示兩個待查詢還書標量值，S表示特定的書籍信息分揀系數(shù)，聯(lián)立式（1），可將基于RFID 技術(shù)的無人圖書館還書分揀裝置選型原則表示為：

為滿足自動分揀的實際應(yīng)用需求，在實施裝置選型時，需要參考無人圖書館在單位時間內(nèi)的具體還書數(shù)量水平。

2.2 還書信息查找

還書信息查找是設(shè)計無人圖書館還書自動分揀方法的關(guān)鍵執(zhí)行環(huán)節(jié)，經(jīng)過分揀處理后歸還書籍所能達到的傳輸位置也越接近其原始存儲位置。然而隨著歸還書籍數(shù)量的不斷增加，RFID 讀寫器極易因存儲能力有限而出現(xiàn)錯誤分揀的情況。因此在實施還書信息查找時，還應(yīng)注重對還書數(shù)量的實時統(tǒng)計[13-14]。設(shè)β表示無人圖書館還書數(shù)量的實時統(tǒng)計系數(shù)，k表示RFID 讀寫器的即時存儲能力，kmin表示RFID 讀寫器常規(guī)存儲能力的最小表現(xiàn)數(shù)值，聯(lián)立式（2），可將無人圖書館的還書信息查找條件定義為：

2.3 統(tǒng)計數(shù)據(jù)盤點

統(tǒng)計數(shù)據(jù)盤點是完善無人圖書館還書自動分揀方法的關(guān)鍵執(zhí)行環(huán)節(jié)，可根據(jù)還書信息查找條件，統(tǒng)一標記已歸還書籍。并可借助RFID 讀寫器，將這些書籍資源返回至原存儲位置處[15-16]。在執(zhí)行統(tǒng)計數(shù)據(jù)盤點時，應(yīng)注重對圖書館還書自動分揀流程的安排。一方面避免過量存儲對分揀主機造成的影響，另一方面也可實現(xiàn)對書籍資源的按需分類。規(guī)定ΔB表示單位時間內(nèi)分揀主機中的還書資源變化量，μ表示常規(guī)統(tǒng)計量，聯(lián)立式（3），可將基于RFID 技術(shù)的還書統(tǒng)計數(shù)據(jù)盤點結(jié)果表示為：

式中，L表示已歸還書籍的盤點系數(shù)項，f表示歸還書籍的統(tǒng)一標記特征值。若以準確抓取圖書館還書資源為目標，則可將統(tǒng)計數(shù)據(jù)盤點結(jié)果作為自動分揀處理方案的關(guān)鍵參考條件。

3 實例分析

為驗證基于RFID 技術(shù)的無人圖書館還書自動分揀方法的實用性，設(shè)計如下對比實驗。模擬如圖2所示的無人圖書館書籍管理系統(tǒng)，分別采用RFID 技術(shù)、普通機器分類方法，對歸還書籍進行分揀，其中前者作為實驗組、后者作為對照組。

圖2 無人圖書館書籍管理系統(tǒng)

書籍準確歸還量與書籍借出量之間的物理比值（η）能夠反映分揀主機對于圖書館還書的準確抓取能力。一般來說，指標η的物理數(shù)值越大，則表示分揀主機對于圖書館還書的準確抓取能力越強，書籍錯誤分類事件的出現(xiàn)幾率就越低。反之，若指標η的物理數(shù)值較小，則表示分揀主機對于圖書館還書的準確抓取能力越弱，書籍錯誤分類事件的出現(xiàn)幾率就越高。指標η的計算表達式如下：

式中，M1表示書籍準確歸還量，M2表示書籍借出量。表1記錄了各類型書籍借出量M2的具體數(shù)值。

表1 書籍借出量

圖3 反映了實驗組、對照組書籍準確歸還量M1的數(shù)值變化情況。

圖3 書籍準確歸還量

分析圖3 可知，在整個實驗過程中，實驗組書籍準確歸還量始終大于對照組。當借出書籍為雜志時，實驗組、對照組的書籍準確歸還量數(shù)值相對較大。而當借出書籍為藝術(shù)類書籍時，實驗組、對照組的書籍準確歸還量數(shù)值相對較小。

分別將表1、圖3 中的數(shù)值結(jié)果代入式（5），可計算得到不同情況下實驗組、對照組指標η的具體數(shù)值，詳情如圖4 所示。

圖4 準確歸還量與借出量之間的比值

分析圖4 可知，當借出書籍為雜志時，實驗組指標η的數(shù)值水平最大，達到了0.99；當借出書籍為計算機類書籍時，實驗組指標η的數(shù)值水平最小，為0.91。對于對照組方法來說，當借出書籍為教育類與社會類書籍時，該組指標η的數(shù)值水平同時達到最大，為0.91，與實驗組最大值相比，下降了0.08；當借出書籍為計算機類書籍時，該組指標η的數(shù)值水平達到最小值0.79，與實驗組最小值相比，下降了0.12，即實驗組分揀主機對于圖書館還書的準確抓取能力始終強于對照組。綜上可知，在RFID 技術(shù)作用下，無論無人圖書館借出哪一類型的書籍，在歸還書籍時分揀主機都能對該書進行準確抓取，符合解決書籍錯誤分類問題的實際應(yīng)用需求。

4 結(jié)束語

與普通機器分揀方法相比，無人圖書館還書自動分揀方法可在RFID 讀寫器的作用下，對書籍信息傳輸協(xié)議進行重新定義。且在已知還書信息查找條件的情況下，分揀主機能夠?qū)€書統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行按需盤點，不但實現(xiàn)了歸還圖書的準確抓取，也有效避免了書籍錯誤分類事件的出現(xiàn)。