基于RFID技術(shù)的光盤(pán)管理系統(tǒng)研究

文章出處：http://coolbang.cn 作者：李會(huì)萍 覃玉榮   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月21日

引言 

    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的日益成熟，信息、資料、文獻(xiàn)的存儲(chǔ)載體已不再局限于紙張，光盤(pán)以其存儲(chǔ)容量大、易保存、易查找、易管理的特點(diǎn)，成為圖書(shū)資料存儲(chǔ)的又一輔助手段。隨著聲像光盤(pán)和隨書(shū)光盤(pán)數(shù)量的增加，在光盤(pán)的借出和歸還過(guò)程中，條碼掃描式的借閱方式顯得操作繁瑣、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別系統(tǒng)[1](Radio Frequency Identification System，簡(jiǎn)稱(chēng)RFID)，是時(shí)下最為先進(jìn)的非接觸感應(yīng)技術(shù)，它以防沖撞性好、封裝任意性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、可重復(fù)利用等特點(diǎn)成為智能圖書(shū)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的強(qiáng)大支柱。為此，本文對(duì)基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館光盤(pán)管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究和探討。 

一、RFID系統(tǒng)原理 

    RFID由電子標(biāo)簽(射頻卡)、閱讀器和天線(xiàn)三部分組成(如圖1所示)。其中電子標(biāo)簽由存儲(chǔ)芯片與耦合模塊組成，用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象的屬性、狀態(tài)、編號(hào)等信息；閱讀器通常由耦合模塊、射頻模塊、控制模塊和接口單元組成，其功能主要是查閱標(biāo)簽中當(dāng)前儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息、向空白標(biāo)簽寫(xiě)入欲儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息以及修改電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息。[2]天線(xiàn)主要用于在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)。 

圖1 　RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖  

    在RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用系統(tǒng)三者是協(xié)同工作的。閱讀器將要發(fā)送的查詢(xún)信號(hào)，經(jīng)編碼后加載在特定頻率的載波信號(hào)上，通過(guò)其天線(xiàn)向外發(fā)送。它與電子標(biāo)簽之間的通信多采用半雙工通信方式，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區(qū)域時(shí)接收此脈沖信號(hào)，在其產(chǎn)生的感應(yīng)電流作用下標(biāo)簽被激活，然后電子標(biāo)簽芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀取命令，芯片中的控制邏輯電路則從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，再經(jīng)加密、編碼由電子標(biāo)簽天線(xiàn)發(fā)送給閱讀器。閱讀器的接收天線(xiàn)接到從電子標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線(xiàn)調(diào)節(jié)器傳送給閱讀器的高頻模塊，在控制模塊控制下對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼然后通過(guò)接口單元送到后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 

二、目前圖書(shū)光盤(pán)管理流程 

    目前，多數(shù)圖書(shū)館對(duì)非紙質(zhì)圖書(shū)的管理大致有兩種形式，一種是形同紙質(zhì)圖書(shū)的借還操作。操作繁瑣、給讀者和管理員帶來(lái)了極大的不便，而且光盤(pán)圖書(shū)容易損壞丟失（如圖2-a所示）。另一種是光盤(pán)圖書(shū)資料被壓縮后放在服務(wù)器上，讀者可以通過(guò)圖書(shū)館自行編制的光盤(pán)目錄查找自己所需的光盤(pán)資料，然后通過(guò)FTP的方式下載整個(gè)非紙質(zhì)圖書(shū)所對(duì)應(yīng)的壓縮文件，操作十分繁瑣，用起來(lái)也不方便，而且，還需要專(zhuān)門(mén)的管理人員維護(hù)管理，浪費(fèi)人力物力（如圖2-b所示）。

    RFID技術(shù)為我們提供了一種對(duì)圖書(shū)管理中的光盤(pán)進(jìn)行標(biāo)識(shí)和描述的方法，它能將光盤(pán)的有關(guān)信息通過(guò)電子標(biāo)簽記錄下來(lái)，形成各種光盤(pán)有別的“身份證”，再利用閱讀器對(duì)電子標(biāo)簽掃描，可準(zhǔn)確識(shí)別光盤(pán)信息，全面提高光盤(pán)借還效率。 

三、光盤(pán)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 

3.1  設(shè)計(jì)要求 

    （1）采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前RFID還未形成統(tǒng)一的全球化標(biāo)準(zhǔn)[2]，在我國(guó)常用的兩個(gè)RFID標(biāo)準(zhǔn)為ISO 14443和ISO 15693，二者皆以13.56MHz交變信號(hào)為載波頻率。 

    （2）易于安裝。設(shè)計(jì)方案應(yīng)能與現(xiàn)有的圖書(shū)館自動(dòng)化集成系統(tǒng)相兼容，安裝時(shí)要考慮系統(tǒng)的魯棒性和可靠性，系統(tǒng)還要有良好的可擴(kuò)展性，便于今后系統(tǒng)的升級(jí)。 

    （3）易于使用。為了保證有最佳的性能和可靠性，應(yīng)該選擇一種能自動(dòng)掃描無(wú)線(xiàn)環(huán)境并且選擇最佳射頻信道的系統(tǒng)。 

    （4）安全性好。選擇一種能夠提供多層安全防護(hù)的圖書(shū)光盤(pán)管理系統(tǒng)的方案，例如加密和用戶(hù)身份驗(yàn)證。為了加強(qiáng)防護(hù)的同時(shí)又能操作簡(jiǎn)便，在RFID標(biāo)簽上加入一定長(zhǎng)度的身份驗(yàn)證密鑰。 

3.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 

    基于RFID的圖書(shū)館光盤(pán)的管理系統(tǒng)是圖書(shū)館智能化管理系統(tǒng)的一部分，在原有的圖書(shū)館信息化管理系統(tǒng)[4]的基礎(chǔ)上，充分利用EAI(Enterprise Application Integration)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外插式子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，在不影響原有圖書(shū)館信息化管理系統(tǒng)的正常工作下，進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)可組成兩套并行處理光盤(pán)借/還操作（如圖3所示），其一主要有RFID借/還光盤(pán)系統(tǒng)、RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)和RFID安全檢測(cè)系統(tǒng)組成；其二主要有RFID自助借盤(pán)系統(tǒng)、RFID自助還盤(pán)系統(tǒng)、RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)和RFID安全檢測(cè)系統(tǒng)組成。 

    RFID借/還光盤(pán)系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)行借/還光盤(pán)管理系統(tǒng)的改進(jìn)，該子系統(tǒng)利用射頻識(shí)別卡特有的性質(zhì)一次性讀入所有光盤(pán)的編碼，省去了逐本掃描條碼的工作，提高了借/還光盤(pán)的效率；RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)負(fù)責(zé)在新光盤(pán)入庫(kù)時(shí)將每個(gè)光盤(pán)唯一的標(biāo)識(shí)寫(xiě)入RFID芯片，在讀者借閱光盤(pán)時(shí)對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行滅活處理，以及光盤(pán)的清點(diǎn)整理歸類(lèi)；RFID自助借盤(pán)子系統(tǒng)可使讀者便捷地完成自助借閱操作，借閱手續(xù)簡(jiǎn)單，無(wú)需排隊(duì)等候，借閱完成即自動(dòng)列印收據(jù)以顯示讀者姓名、借閱書(shū)名與到期日等相關(guān)資訊，提高了讀者的滿(mǎn)意度；RFID自助還盤(pán)系統(tǒng)可讓讀者自行操作，刷一下借書(shū)卡即可，并可取得收據(jù)。經(jīng)過(guò)處理后地光盤(pán)可以直接上架，節(jié)省了館員清點(diǎn)整理光盤(pán)的時(shí)間；RFID安全檢測(cè)系統(tǒng)一般設(shè)立在圖書(shū)館入/出口處，以防有人將光盤(pán)夾帶出去。采用了RFID的好處在于，系統(tǒng)敏感度高，而且還可以知道光盤(pán)的名稱(chēng)和數(shù)目。 

圖3 基于RFID的圖書(shū)光盤(pán)管理系統(tǒng)框圖 

3.2.1 RFID借/還光盤(pán)系統(tǒng) 

    RFID標(biāo)簽是圖書(shū)館CD/VCD的管理系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。我們擬采用3M公司的D8電子標(biāo)簽，其工作頻率為13.56MHz，可重復(fù)讀寫(xiě)資料，資料信息存儲(chǔ)可達(dá)2048bit，與相關(guān)的數(shù)字式產(chǎn)品配套使用，可在千分之一秒內(nèi)讀取標(biāo)簽中的資料，且可同時(shí)讀取多片，提升操作速度。 

    在工作人員工作臺(tái)配備RFID讀寫(xiě)器替代原有的條碼閱讀器，同時(shí)在處理的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)同圖書(shū)館自動(dòng)化集成系統(tǒng)(ILAS)的信息交互。該操作顯著的特點(diǎn)是對(duì)一個(gè)讀者可同時(shí)處理借/還光盤(pán)多張，極大地提高流通業(yè)務(wù)的工作效率。 

    如果條件允許，讀者的借書(shū)證可采用標(biāo)準(zhǔn)13.56MHz頻率RFID借書(shū)證。RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)借書(shū)證號(hào)碼，并在借書(shū)證上顯式打印出借書(shū)證號(hào)碼?？梢酝ㄟ^(guò)光盤(pán)的RFID讀寫(xiě)設(shè)備對(duì)存儲(chǔ)在借書(shū)證內(nèi)部RFID標(biāo)簽的信息進(jìn)行讀取和修改。 

3.2.2 RFID轉(zhuǎn)化站和館員工作站系統(tǒng)[5] 

    根據(jù)該子系統(tǒng)的功能，可采用3M公司的811數(shù)字轉(zhuǎn)換工作站、DLA803數(shù)字化館員點(diǎn)檢器和M795數(shù)字館員工作站。 

    811數(shù)字轉(zhuǎn)換工作站能快速轉(zhuǎn)換光盤(pán)條形碼的資料至D8 RFID標(biāo)簽，除了轉(zhuǎn)換條形碼中的資料外，還可輸入圖書(shū)館相關(guān)信息。觸控式熒幕、移動(dòng)式承載車(chē)可將系統(tǒng)移至?xí)芮白鳂I(yè)，不需將大量光盤(pán)下架處理，減少遺漏機(jī)會(huì)；DLA803數(shù)字化館員點(diǎn)檢器，是手持式閱讀器的一種，利用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)接收D8 RFID標(biāo)簽所發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電波，藉此執(zhí)行光盤(pán)的上架、搜尋、排序、糾錯(cuò)及盤(pán)點(diǎn)等作業(yè)。該設(shè)備內(nèi)置操作系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；M795數(shù)字館員工作站集多種功能于一身。在數(shù)字化的應(yīng)用上，它具備了非接觸式的讀取及寫(xiě)入裝置，具備條形碼掃描器及數(shù)字感應(yīng)裝置，可處理傳統(tǒng)光盤(pán)及數(shù)字化光盤(pán)，配備了條形碼掃描器及充消磁設(shè)備，觸控式的液晶熒幕，方便操作、隨時(shí)顯示處理狀況。當(dāng)新購(gòu)入CD/DVD光盤(pán)時(shí)，M795數(shù)位式館員工作站可將光盤(pán)資料寫(xiě)入D8 RFID標(biāo)簽，成為一本所謂數(shù)字化的光盤(pán)，在往后光盤(pán)流通的管理上，便可將掃描條碼、安全磁條、讀取數(shù)字標(biāo)簽資料的步驟合而為一，并可一次處理多個(gè)光盤(pán)，不但增加效率，而且減少工作傷害，是數(shù)字化光盤(pán)流通管理的理想前臺(tái)工作站。 

3.2.3 RFID自助借光盤(pán)系統(tǒng) 

    為方便讀者最快速度地借到自己需要的光盤(pán)，本系統(tǒng)增加了自助借閱光盤(pán)的子系統(tǒng)。讀者可以通過(guò)自助借閱工作站，在系統(tǒng)提示和幫助下自行完成光盤(pán)的借出操作。利用自助借書(shū)系統(tǒng)讀者可自行辦理借閱光盤(pán)手續(xù)，在借盤(pán)系統(tǒng)處理借閱過(guò)程中防止讀者任意抽換光盤(pán)，可同時(shí)處理多個(gè)光盤(pán)。利用 Windows操作系統(tǒng)，彩色動(dòng)畫(huà)式的操作指示，高解析液晶顯示屏，讀者可時(shí)時(shí)看到借閱狀態(tài)，借閱完成同時(shí)自動(dòng)列印收據(jù)以顯示讀者姓名、借閱書(shū)名與到期日期等相關(guān)資訊。該子系統(tǒng)可通過(guò)TCP/IP連結(jié)到圖書(shū)館自動(dòng)化系統(tǒng)上。 

3.2.4 RFID自助還光盤(pán)系統(tǒng) 

    RFID自助還盤(pán)系統(tǒng)實(shí)際上由自助還光盤(pán)和光盤(pán)自動(dòng)分類(lèi)兩部分組成。自助歸還光盤(pán)系統(tǒng)可讓讀者自行操作還書(shū)程序，當(dāng)光盤(pán)歸還的時(shí)候同圖書(shū)館集成系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，這些歸還的光盤(pán)館藏信息就會(huì)立即得到更新；經(jīng)過(guò)處理的光盤(pán)，館員便可直接上架，配合智能型自動(dòng)分類(lèi)系統(tǒng)，更能節(jié)省上架時(shí)間。 

3.2.5 RFID安全檢測(cè)系統(tǒng) 

    為了防盜和監(jiān)控的需要，必須要設(shè)置和安裝能識(shí)別RFID標(biāo)簽的安全門(mén)。只有已辦理過(guò)借閱手續(xù)的光盤(pán)才可以帶出館外。安檢系統(tǒng)通過(guò)對(duì)光盤(pán)借閱狀態(tài)的判斷來(lái)確定報(bào)警器是否鳴響，光盤(pán)的借閱狀態(tài)信息可以存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以存入到RFID標(biāo)簽之中。 

3.2  系統(tǒng)基本流程 

    該系統(tǒng)的基本管理流通模式如圖4所示，是在原有的圖書(shū)館智能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，改變了傳統(tǒng)借閱時(shí)人工操作的繁瑣模式。利用這套新系統(tǒng)，讀者進(jìn)入圖書(shū)館，如果需要還光盤(pán)，可以直接在自動(dòng)還盤(pán)處將所借光盤(pán)歸還，不需要工作人員的干預(yù)；被歸還的光盤(pán)在傳送帶的帶動(dòng)下，進(jìn)入分揀設(shè)備，在分揀設(shè)備的處理下，光盤(pán)被分類(lèi)排列上架。工作人員只需將RFID轉(zhuǎn)換裝置移動(dòng)到待錄入RFID信息的光盤(pán)附近，直接在書(shū)架上對(duì)歸還光盤(pán)進(jìn)行資料信息錄入；讀者查找借閱光盤(pán)時(shí)可借助RFID標(biāo)簽點(diǎn)檢器，方便快速地查找到所需光盤(pán)；在自助借閱處，不需要工作人員的干涉就可以完成借閱操作；正確的借閱操作完成后，RFID標(biāo)簽被自動(dòng)“滅活”，讀者可以安全的出入。 

圖4　基于RFID 的圖書(shū)流通管理系統(tǒng) 

光盤(pán)分揀上架、資料轉(zhuǎn)化 
  
自動(dòng)借盤(pán) 
  
讀者離開(kāi) 
  
讀者進(jìn)入 
 

還光盤(pán)？ 
  
借光盤(pán)？ 
  
查找光盤(pán) 
  
Y 
  
N 
  
Y 
  
N  
  
結(jié)語(yǔ) 

    RFID技術(shù)從1994進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，其在各行業(yè)中的優(yōu)勢(shì)地位日漸突出。本文所設(shè)計(jì)的光盤(pán)管理系統(tǒng)，是在原有圖書(shū)智能管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)使用先進(jìn)技術(shù)RFID，有效地提高了光盤(pán)的流通速度和光盤(pán)的管理效率，為讀者提供了更人性化的服務(wù)。 

    本文作者創(chuàng)新點(diǎn) 

1、  針對(duì)圖書(shū)光盤(pán)管理的特殊性，利用RFID技術(shù)的非接觸自動(dòng)識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了光盤(pán)管理系統(tǒng)； 

2、  利用本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)光盤(pán)借閱歸還的自動(dòng)化管理； 

3、  該光盤(pán)管理系統(tǒng)可以在原圖書(shū)智能管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，花費(fèi)也不大； 

參考文獻(xiàn) 

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