RFID系統在圖書館中的應用實例（三）

前面領域小編介紹了RFID系統應用的一個背景，需求，實用性原則與它位于應用上的優勢，詳細可回顧《RFID系統在圖書館中的應用實例（一）》《RFID系統在圖書館中的應用實例（二）》，下面咱們就來說說介紹下RFID系統在這個圖書館應用上的總體設計。

這次方案主要選用超高頻RFID標簽，并圍繞RFID標簽提供一套完整的硬件解決方案：RFID館員工作站、自助借還系統設備、自助歸還系統設備（室外）、RFID手持點檢儀、防盜監測系統設備（RFID安全門）。

圖書館建設主要設備拓撲圖

RFID標簽：用于記錄圖書資料信息和安全防盜功能，是RFID系統的操作對象；

RFID借書證:用于從事讀者的流通借還操作、讀者的身份辨識操作等RFID天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號；

RFID讀寫器：通過RFID天線對RFID標簽進行讀寫數據操作；

RFID館員工作站：集成式設計，可用于標簽編寫，借書，還書，查詢及讀者帳戶管理；

RFID標簽轉換站：用于圖書標簽的初始化加工，將條碼轉換成標簽；

自助借還系統設備：用于讀者自助服務，完成借書，還書及讀者本人基本信息查詢功能；

自助歸還系統設備（室外）：用于讀者自助還書服務，不受開館閉館時間限制；

RFID手持點檢儀：主要用于圖書在架，與在館狀態的數據采集與查找；

安全門系統設備（RFID）：主要用于圖書安全防盜功能。

RFID圖書系統最核心的軟件包括標簽內存存儲編碼方案、以及RFID系統設備終端與圖書館管理系統的無縫連接部分。

圖書管理是RFID技術應用的一個重要方面，圖書館是圖書管理需求最為集中的應用場所。基于RFID圖書館管理系統采用射頻識別RFID技術，讀者一卡在手，可自由進出各個借閱室。圖書將采用電子數字標簽自助化借還書。自助借還書機以及還書箱的出現，特別是其一次可以做多本借還書服務和24小時借還書服務等功能，大大節省了館員的工作量和讀者等待的時間。

RFID能更好地提高圖書流通管理和典藏管理的工作效率，使得圖書館管理員可以有更多的時間來為讀者提供服務，為圖書館行業的發展帶來新的機遇。


3.1 系統特點

智能化識別

圖書管理員將要借或還的圖書籍全部放在館員工作站上讀寫的可識別區域內，讀寫器自動掃描圖書里的RFID 標簽，一次性讀取多本RFID 圖書標簽的信息。

RFID標簽掃描時無須直線對準讀取器，讀寫速度快。同時，RFID是以無線電波來傳遞信息，不會有傳輸屏障的問題。

成本低廉

將非接觸芯片嵌入到低成本的介質中，可以最大程度的滿足解決方案的需要，應用這一先進技術可以大幅度減少設備的投資和維護費用以及硬件磨損的成本。

人性化界面

圖書管理員在館員工作站上獨立完成借還圖書過程，操作界面提示借閱人按步驟進行，并且有詳細的注意事項說明，借還圖書過程簡單快捷。

靈活性

館員工作站屏幕角度能由圖書管理員通過屏幕來調節，以方便圖書管理員使用；

安全性

按照TCP/IP 聯網協議，通過接口與圖書館終端數據庫進行數據交換，確保系統安全。
RFID標簽內部可以分為各個獨立的應用區域，存放不同的應用數據。每一張電子標簽都有一個32位的全球唯一的序列號，該序號在生產過程中寫入，無法更改。

重復使用

圖書標簽具有十萬次的重復擦寫功能，提高圖書館的工作效率，節約成本。借閱人借還圖書成功后，將產生該次操作的記錄，由內置的票據打印機輸出。

操作方便

系統安裝和調試非常簡單，后期的使用和運營維護也十分便捷，查找、識別圖書圖書速度很快，而且防盜防損，能夠提供可靠的性能和高度的安全性。


3.2 系統組成

RFID圖書館系統由硬件、計算機集成設備、軟件組成。通過網絡連接或者數據拷貝的方式進行數據交換。終端軟件與圖書館管理系統服務中心的連接遵守圖書館業內相關協議和計算機網絡協議。系統拓撲結構3.2.1如下：









3.2.1：系統拓撲結構

3.2.1 RFID智慧圖書館軟件平臺構成

智慧圖書館管理平臺采取了“1+N”的整體架構，即一個基礎應用平臺加N個業務應用系統的模式，通過基礎應用平臺實現統一用戶管理、統一資源管控、統一權限體系、統一參數配置；業務應用系統可持續擴展，采用插件式管理接口，滿足基礎應用平臺接口規范的應用系統可方便集成。隨著業務發展的需要，將來還可以繼續擴充其他的業務應用系統，實現總體架構的靈活性和擴展性。

智慧圖書館管理平臺融合了智能微型圖書館、智能書架、館員工作站、RFID圖書點檢儀、RFID安全門、自助借還書機、讀報機、檢索查詢機、電子圖書閱讀、高清監控、無線網關、智能終端主機、電源管理器、溫濕度傳感器 、關照度傳感器、煙霧傳感器、窗簾控制盒、Zigbee開關面板、空調控制器、門禁控制器等不同設備的統一控制管理，實現智能終端的定時任務，按照設置的運行時間、周期模式和運行周期執行關閉電源等操作。

通過對以上設備的監控，實現故障診斷：具體到設備、元器件；遠程管理：設備的使用狀態、頻次等；實時監控：當前在館進出人員數量、在館人數等情況；數據分析：日志查詢，業務統計(圖書借閱統計、讀者借閱排行)；圖書定位：提供圖書狀態的實時數據，書位查詢圖形化。

Ø 設備管理
設備管理整合了設備列表、添加設備、故障報錯和版本升級。
Ø 圖書流通
圖書流通包括讀者查詢、圖書查詢、層架列表、館藏地以及圖書盤點。
信息發布
信息發布包括資源管理、OPAC通告、LED信息發布及IP廣播。
Ø 日志記錄
日志記錄包括用戶操作、設備控制和系統日志。
Ø 系統
系統包括用戶管理、區域管理、系統設置、法定節假日和調試日志。
Ø 數據統計
數據統計包括設備使用和耗電統計。


3.2.2 硬件構成

（1）計算機主機網絡設備

系統包括數據庫系統和應用系統，需要部署在服務器，本系統需要服務器用于系統運行。
對于在圖書庫內的RFID標簽數據回傳利用無線網絡和有線網絡結合的方式實現。在每個圖書庫布設無線AP，用于手持設備和智能圖書車的信號接入，無線AP通過有線網絡接入核心交換設備，計算機網絡通過天花板進行布設。

（2）安全設備

為對進入圖書館人員進行圖書監控，本系統采用RFID射頻技術，經過圖書自動傳輸到網絡數據庫中。
RFID圖書管理系統包括：標簽轉換系統、自助借圖書系統、自助還圖書系統、智能查找系統、推車式盤點系統、安全檢測系統。

（3）RFID相關設備

系統中針對RFID標簽，有圖書RFID標簽、架標、層標等多種類型，同時需要標簽打印設備。圖書、RFID標簽存儲一本圖書的基本ID，不建議存儲信息；架標采用無源標簽，用于存儲一個圖書架的單面單聯信息，同時實現遠距離的信息傳輸和分區域；層標用于存儲一個圖書架的單面單聯的一層信息等。
智能圖書盤點車、手持設備可以支持讀寫超高頻和有源標簽。通過RFID讀寫器對粘貼在文獻、圖書架上的RFID標簽、RFID借圖書證的識讀，借助于后臺RFID管理系統和圖書館自動化集成系統，實現對文獻、圖書架、工作人員間的借還、歸架、典藏的一體化管理。

3.2.3 RFID項目與圖書館軟件接口

系統支持圖書館SIP2接口，能很好的兼容現有的校園圖書管理系統。

3.3 系統功能概況

RFID圖書管理系統包括：標簽轉換系統、智能查找系統、推車式盤點系統、安全檢測系統。如圖片3.3所示

圖片3.3


3.3.1 標簽轉換系統

館員工作站包括標簽轉換系統是無線射頻識別技術（RFID）與現有圖書館管理系統之間的一座橋梁，通過標簽轉換系統將RFID唯一識別號與圖書唯一編碼實施綁定，將RFID技術與現有圖書館管理系統的掛接，實現對圖書、借閱人詳細信息的訪問，從而將RFID技術集成到現有圖書館館系統當中。如下就是館員工作站的系統流程。主要包括以下幾個功能，標簽轉換、標簽處理、圖書查詢、借圖書、還圖書、續借、借閱查詢、日志查詢等。

標簽轉換系統硬件包括：控制主機和標簽轉換裝置。控制主機用于安裝標簽轉換軟件系統控制對圖書標簽、借圖書證標簽進行數據轉換，實現標簽信息與條形碼等其他信息的綁定。通過綁定能夠實現對圖書及借閱人詳細信息的訪問。

標簽轉換界面清楚明了，轉換成功是個笑臉標準，轉換失敗是個哭臉模式，如下圖所示。
在圖書館實施期間，由于很多借閱人使用的是條形碼借圖書證，根據這一需求，對館員工作站系統進行了改造，安裝條形碼掃描槍，實現了RFID和條形碼借圖書證的兼容讀取，使得所有原來的圖書也可以通過條形碼來進行圖書歸還。


3.3.2自助借還系統

在沒有采用RFID技術以前，有個別圖書館采用條形碼和磁條技術實現了圖書的自助借還，但由于條形碼和磁條技術的限制，不但一次只能借還一本圖書，而且還存在一定的漏洞（這里不詳細說明），使得自助借還書的效率大打折扣，并沒有給圖書館的工作帶來實質性的提升。無線射頻識別技術的出現，很圓滿地解決了上述問題。RFID自助借還系統一次可實現多本圖書的自助借還，并且不會出現基于條形碼和磁條技術的漏洞，大幅度提升了圖書館人性化服務水平和工作效率。

自助借還系統結合射頻識別、計算機、網絡、軟件以及觸摸屏控制操作技術，實現對安裝有電子標簽的圖書進行自助借還功能。該系統組成包括：控制主機、液晶觸摸顯示器、RFID射頻模塊、嵌入式打印機、多媒體語音系統，通過安裝在控制計算機上的自助借還書軟件實現圖書自助借還。自助借還書機具有外形美觀，系統操作簡便，借還書一體（可實現多本圖書同時借還）、識別速度快、借還效率高、設備安裝維護方便等特點。

自助借還系統完成圖書自助借還，系統界面友好，操作簡便。將借書和還書操作集為一體，實現一機多用，降低用戶投入成本。快速借還，一次可同時借、還多本圖書。系統配置靈活，可根據用戶需求將借還功能單一化，即改造為自助借書機或還書機。

借書流程

1）讀者將借書證置于桌面上讀寫器可識別區域。
2）讀者的身份確認后，讀者將要借的書籍放在桌面上讀寫器可識別區域，讀寫器開始向掃描圖書標簽，掃描過程中圖書不能拿出讀寫區。
3）讀寫器掃描圖書標簽完畢將結果顯示在觸摸屏上。讀者借書過程完成，打印清單。







還書流程

1）讀者將要還的書籍放在桌面上讀寫器可識別區域，讀寫器開始向掃描圖書標簽，掃描過程中圖書不能拿出讀寫區。
2）讀者確認借書，待顯示成功，把書放置指定位置即可。







續借流程

1）讀者將要續借的書籍放在桌面上讀寫器可識別區域，讀寫器開始向掃描圖書標簽，掃描過程中圖書不能拿出讀寫區。

2）讀者確認續借，待顯示成功，讀者帶書離開。








借閱查詢

能自動識別進/出，智能安全門系統是在傳統安全門的基礎上，增加了電子標簽遠距離閱讀器和感應天線，可根據管理要求設置不同的報警條件。安全檢測系統具有識別距離遠，識別速度快，聲光報警，零誤報等特點。

設備根據人體工學設計原理為了更方便的操作，具備可擴展性和可維護性；

• 系統能通過中間件服務器系統與圖書館現采用的圖書管理系統無縫連接；
• 系統設備可在室內環境或是安全的開放式半室外環境中24小時不間斷運行（必要的保養服務時間、維修服務時間除外）；
• 可以識別圖書館使用的各種類型有效證件（如磁卡、RFID卡、二代身份證、IC卡、條形碼等）；
• 可以支持人臉識別認證，方便讀者借閱；
• 配備觸摸顯示屏或簡單按鍵操作，具有圖形化的人機交互友好操作界面，提供簡體中文語言的視覺交互提示功能；
• 設備在空閑時可自動播放使用幫助視頻或其它設置內容；
• 讀者自助操作的實時記錄日志功能；
• 外部堅固耐用，厚度要求達到國家的相關標準；
• 可配備內置嵌入式打印機，自動載紙，可根據需求顯示讀者姓名、歸還資料題名、歸還日期、超期天數等相關信息；
• 讀者可根據圖書管理系統需要輸入密碼；
• 系統保證在設備指示區域范圍內的圖書能夠讀取，超過范圍內的圖書不被讀取，保證讀者操作時不會出錯；
• 系統提供準確的工作統計，如借還數量、借還類型、成功的借還統計等；
• 可通過標準串口、USB接口或網絡接口連接至計算機設備；
• 符合國際相關行業標準；
• 如采用集成式設計，則各部分設備可單獨更換，系統有足夠的抗攻擊能力和快速的回復能力；
• 系統需提供自動續連功能,在網絡短暫故障恢復后,自動連接流通系統服務器,并恢復自助服務,無需館員協助連接或重新啟動服務；
• 為保證系統軟件操作更便捷化，系統軟件應用功能（借書、還書、憑條打印）；
• 支持的讀者卡：身份證、RFID卡、CPU卡(銀行芯片卡)，ID卡，條碼卡，全面涵蓋了目前圖書館行業使用到的讀者卡類型，用戶可以根據需要選擇相應類型的讀者卡；
• 設備內置攝像頭，可在借還書過程進行拍照或錄像，可供工作人員隨時查閱；且可以擴展外部攝像頭，方便進行環境監控；
• 系統能做到圖書自動識別下架（外借），以及歸還圖書的再次自動識別上架（歸還），從而實現圖書的自循環借還服務，即可做到自助上下架；
• 系統可同時支持多種形式的文獻，包括不同規格的圖書等；
• 系統具備良好的備份、還原機制和措施，保證本機應用系統數據的安全和恢復。實時記錄現場操作行為，并且事后可以有據可查。本地計算機記錄須能記錄和保存所有操作日志和故障信息。在操作系統環境、應用系統環境的相關設置上應具備穩定性、防破壞性，對惡意入侵、篡改、中斷應用服務系統等行為具備一定的防護能力；
• 讀者自助借還功能：持讀者證的讀者，可在任意一臺館外自助借還設備借閱文獻，也可將所借的文獻歸還到任意一個館外自助借還設備上。可借閱文獻冊數、借還期限、讀者權限可根據圖書館的要求定制開發或提供自由設定功能；
• 文獻續借服務功能：讀者可在館外自助借還設備上辦理文獻續借手續，其中續借的權限、期限等規則可根據圖書館的要求定制開發或提供自由設定功能；
• 文獻預約服務功能：可提供文獻預約服務功能，包括電話預約、網上預約等，在必要時可直接開通使用；
• 查詢服務功能：讀者可通過館外自助借還設備屏幕及時顯示本設備中的文獻情況，或通過網上查詢到本設備上的文獻情況；
• 設備可以進行遠程配置和管理，例如監控調取，開關機設定等；
• 設備運行過程中出現的異常都會上報到管理平臺，并可以通過平臺進行查看；
• 設備可以為周邊提供無線WIFI；
• 設備具備LED信息發布顯示模塊，可以通過平臺發布信息到設備顯示；
• 設備具備圖書信息自動報警功能，圖書過少或過多時提醒管理員進行書籍的整理，閥值可以由管理員自行設定。

3.3.6 盤點系統

目前圖書館對圖書進行盤點主要采用條形碼技術，在盤點時必須將每本圖書從圖書架上取下再使用條形碼掃描槍對條形碼進行掃描，這樣盤點的效率是非常低的，對于少量的圖書實現起來還能應付，但對于大量圖書的盤點已經顯得捉襟見肘了。由于盤點效率低，盤點時還需要閉館，使得大多數圖書館實現對圖書的全面盤點幾乎是不可能的。有了RFID技術，盤點問題迎刃而解。在盤點環節當中，充分顯示出了RFID技術的強大優勢：不接觸、快速、多本圖書信息圖書同時讀取。

整架系統主要完成六大功能：架位采集、圖書盤點、順架功能、圖書上架、請點功能、特殊圖書查找等。該系統能夠通過對電子標簽的讀和寫，記錄和更新圖書的架位信息，實現圖書的自動識別，快速盤點，強化圖書流通統計，歸還圖書更快返回圖書架，有效降低圖書的錯架率，提高圖書管理人員的工作效率。本系統主要由智能圖書車及館藏架位管理系統軟件組成。


架位采集

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