基于RFID與Wi-Fi的圖書館智能導(dǎo)讀系統(tǒng)研究

楊潔

【摘要】 本文對(duì)目前圖書館特別是城市中為公眾提供服務(wù)的公共圖書館進(jìn)行研究，結(jié)合RFID、WiFi等短距離無(wú)線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)一套基于RFID與Wi-Fi的智能管理和導(dǎo)讀服務(wù)系統(tǒng)，為“互聯(lián)網(wǎng)+”圖書館的建設(shè)與發(fā)展提供幫助。。

【關(guān)鍵詞】 RFID Wi-Fi 圖書館 智能導(dǎo)讀

一、前言

隨著中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的提出和基于國(guó)家層面的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)機(jī)會(huì)的實(shí)施，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與圖書館業(yè)深度結(jié)合，對(duì)于提升圖書館管理與服務(wù)無(wú)疑具有十分重大的意義和影響。作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的感知層核心技術(shù)，如無(wú)線射頻識(shí)別RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，無(wú)線局域網(wǎng)WLAN（Wireless Local Network）技術(shù)（如Wi-Fi）等作為短距離的無(wú)線感知與信息傳輸手段，在現(xiàn)代圖書館業(yè)中不僅可以實(shí)現(xiàn)快速的自助借還、圖書的快速清點(diǎn)，并且還可以實(shí)現(xiàn)三維智能導(dǎo)航檢索、移動(dòng)圖書信息服務(wù)等功能，從而可以大大提升人性化服務(wù)水平、提高圖書查找的準(zhǔn)確率、轉(zhuǎn)變圖書館工作重心、拓展圖書館的服務(wù)空間等，并開展一些全新的服務(wù)，如移動(dòng)導(dǎo)讀，微信借閱等新型服務(wù)模式。本文對(duì)目前圖書館特別是城市中為公眾提供服務(wù)的公共圖書館進(jìn)行研究，結(jié)合RFID、WiFi等短距離無(wú)線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)一套基于RFID與Wi-Fi的智能管理和導(dǎo)讀服務(wù)系統(tǒng)，為“互聯(lián)網(wǎng)+”圖書館的建設(shè)與發(fā)展提供幫助。

二、關(guān)鍵技術(shù)

2.1 RFID技術(shù)

無(wú)線射頻識(shí)別RFID主要藉由讀取器發(fā)出的無(wú)線電波，可在特定的感應(yīng)范圍內(nèi)感應(yīng)到RFID標(biāo)簽（Tag），在不需要實(shí)體的接觸下，讀取或?qū)懭刖順?biāo)數(shù)據(jù)。RFID標(biāo)簽通?？少N附于各個(gè)物品上，讀取器可由感應(yīng)此標(biāo)簽快速地獲取物品相關(guān)信息，并進(jìn)一步處理，非常適合自動(dòng)化的應(yīng)用。

圖1是RFID系統(tǒng)運(yùn)作示意圖，目前RFID標(biāo)簽因所采用的頻段與感應(yīng)技術(shù)不同，有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其中頻率13.56MHz以下的RFID通常采用電磁感應(yīng)的方式，Tag 天線在接受到讀寫器所發(fā)出射頻訊號(hào)時(shí)，將訊號(hào)轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)IC芯片的電力，同時(shí)并從訊號(hào)中讀取指令，Tag 同樣以無(wú)線電波回傳數(shù)據(jù)至讀寫器。RFID 芯片大小隨著半導(dǎo)體制程的技術(shù)發(fā)展，可以做出體積極小的 RFID 芯片，例如 Hitachi 研發(fā)的 μ-chip 便只有 0.4 mm2，可以藏于各種物品當(dāng)中，并且 RFID 最多可以有數(shù)千字節(jié)的記憶容量來(lái)記錄數(shù)據(jù)。有別于傳統(tǒng)條形碼，RFID 在感應(yīng)讀取屬于無(wú)方向性的非接觸式無(wú)線感應(yīng)，并且能夠一次辨識(shí)大量的 Tag，大幅加速數(shù)據(jù)讀取效率。也因?yàn)镽FID Tag 在制作時(shí)將該 Tag 獨(dú)有的辨識(shí)編號(hào)（unique ID）寫入只讀存儲(chǔ)器（ROM）中，因此不容易被篡改、變?cè)?，以達(dá)安全性的需求。

2.2 Wi-Fi技術(shù)

近年來(lái)符合IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)WLAN已漸成為校園網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、以及ISP的基本網(wǎng)絡(luò)存取服務(wù)。Wi-Fi就是一種典型的WLAN，它可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如pad、手機(jī)）等終端以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)，目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)就稱為無(wú)線保真。甚至把無(wú)線保真等同于無(wú)線網(wǎng)際網(wǎng)路（Wi-Fi是WLAN的重要組成部分）。目前IEEE 802.11 WLAN以11 Mbps速度的IEEE 802.11b及54 Mbps的IEEE 802.11g兩種WLAN最為常見，另一方面提供上述WLAN標(biāo)準(zhǔn)的PDA、筆記型計(jì)算機(jī)也漸趨普遍，基本上WLAN所提供的頻寬已能滿足大部分的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，而且WLAN在網(wǎng)絡(luò)布線的方便性，也非常適合構(gòu)建一些特殊公共場(chǎng)合提供網(wǎng)絡(luò)存取服務(wù)，因此以WLAN為基礎(chǔ)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也應(yīng)運(yùn)而生。

IEEE 802.11 WLAN提供兩種運(yùn)作模式：隨意（Ad Hoc）模式與基礎(chǔ)建設(shè)（Infrastructure）模式[10]，主要差別在于有沒有無(wú)采用訪問(wèn)點(diǎn)（Access Point，簡(jiǎn)稱AP），目前大部份的WLAN多采用基礎(chǔ)建設(shè)（Infrastructure）模式，亦即行動(dòng)設(shè)備由存取AP達(dá)到互相通訊或存取有線網(wǎng)絡(luò)之目的，圖2為基礎(chǔ)建設(shè)模式WLAN運(yùn)作示意圖?；旧弦粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 802.11 AP訊號(hào)涵蓋范圍，在室外空曠沒有障礙物的環(huán)境大約可達(dá)一百米公尺，在室內(nèi)環(huán)境通訊范圍大約為30米公尺內(nèi)。所有存取同一個(gè)AP的行動(dòng)設(shè)備，使用AP所提供的相同頻道進(jìn)行通訊，并形成一個(gè)基本服務(wù)集（Basic Service Set，簡(jiǎn)稱BSS），AP通常會(huì)連至有線網(wǎng)絡(luò)，可與其它同樣連上同一有線網(wǎng)絡(luò)的AP構(gòu)成一個(gè)分布式系統(tǒng)（Distribution System，簡(jiǎn)稱DS），并可以使用這種方式結(jié)合多個(gè)BSS與有線網(wǎng)絡(luò)，組成延伸服務(wù)集（Extended Service Set，簡(jiǎn)稱ESS）。ESS是為了擴(kuò)展無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)范圍，通過(guò)此種設(shè)置方式，使用者可以在不同的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)基地臺(tái)的通訊范圍之間漫游（Roaming），但網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)不至于中斷，適合大范圍應(yīng)用。

三、基于RFID與Wi-Fi的圖書導(dǎo)覽服務(wù)

3.1 基于RFID的圖書信息采集

采用RFID進(jìn)行圖書管理基本流程如圖3所示：

（1）新書進(jìn)館：

首先為書籍粘貼RFID電子標(biāo)簽。利用標(biāo)簽轉(zhuǎn)換裝置將數(shù)據(jù)信息寫入電子標(biāo)簽。這個(gè)過(guò)程就是在給每本書配上一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的身份證。

（2）上架、順架：

粘貼了電子標(biāo)簽的新書，利用推車式移動(dòng)盤點(diǎn)系統(tǒng)，掃描書籍，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在地圖上定位該書應(yīng)存放的書架，用推車載書籍到指定書架上架即可。利用推車式移動(dòng)盤點(diǎn)系統(tǒng)，可以對(duì)書架逐個(gè)掃描，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)挑出錯(cuò)架書籍，并且標(biāo)明正確位置。

（3）盤點(diǎn)：

在對(duì)圖書館圖書進(jìn)行盤點(diǎn)時(shí)，可以使用移動(dòng)盤點(diǎn)系統(tǒng)或者手持式盤點(diǎn)系統(tǒng)，對(duì)所有需要盤點(diǎn)的書架進(jìn)行掃描，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸即可將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，完成盤點(diǎn)，可以大量節(jié)省人力、物力。

（4）自助借還書：

讀者借書時(shí)，只需要將借書卡在自助借還機(jī)上掃描，再將所借書籍一起放在借還機(jī)的掃描區(qū)域，通過(guò)掃描，確認(rèn)所借書籍。系統(tǒng)即可錄入借書信息完成借書。并且利用熱敏打印機(jī)打印票據(jù)。完全讀者自助，方便快捷。還書操作更簡(jiǎn)單，只需要掃描書籍，即可完成還書操作，打印還書票據(jù)。

（5）24小時(shí)自助還書系統(tǒng)：

自助還書系統(tǒng)可以像銀行自動(dòng)取款機(jī)一樣穿墻安裝或者擺放在合適位置，方便讀者隨時(shí)還書。讀者只需要將書籍放入還書口，確認(rèn)后即可完成還書并可打印還書憑證。

（6）安全門禁：

當(dāng)沒有辦理借書手續(xù)的圖書經(jīng)過(guò)安全門時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警，防止圖書被帶出。安全門禁支持在線、離線兩種工作模式，系統(tǒng)更安全、更可靠。

（7）移動(dòng)圖書館：

讀者掃描借書證，確認(rèn)身份以后，選擇想要借閱的書籍，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將圖書送到出書口，并打印票據(jù)。還書過(guò)程只須將書放入還書口，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別打印出還書票據(jù)，并自動(dòng)將書放入正確位置。

3.2基于RFID與Wi-Fi的圖書導(dǎo)覽服務(wù)

圖書館中對(duì)于所需要借閱的圖書進(jìn)行概要導(dǎo)覽是一項(xiàng)新型的服務(wù)，以前讀者在借閱該圖書之前需要瀏覽概述的綱要和章節(jié)的時(shí)候，往往需要找到該書然后進(jìn)行瀏覽，如果不合適再退回，這樣不僅會(huì)損壞圖書，而且效率低下。有了經(jīng)過(guò)RFID的圖書管理系統(tǒng)，再結(jié)合無(wú)處不在的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，然后利用帶有RFID閱讀器和Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的智能終端進(jìn)行導(dǎo)覽則可以實(shí)現(xiàn)讀者只要靠近該圖書，獲取該圖書信息后，帶有Wi-Fi功能的智能手機(jī)自動(dòng)連接到后天的服務(wù)器系統(tǒng)，進(jìn)而獲取該圖書的基本信息，甚至可以直接這樣可以極大地提高讀者的查找速度，提升服務(wù)質(zhì)量。

為利用RFID與Wi-Fi提供智能圖書導(dǎo)覽服務(wù)，系統(tǒng)需要在每一個(gè)提供導(dǎo)覽服務(wù)的圖書區(qū)域建置Wi-Fi 基地臺(tái)，使Wi-Fi基地臺(tái)訊號(hào)能涵蓋參觀者所有可能的活動(dòng)范圍。Wi-Fi基地臺(tái)連至有線網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)架有一臺(tái)Web服務(wù)器作為圖書導(dǎo)覽網(wǎng)站，所有的圖書導(dǎo)覽內(nèi)容將被制成網(wǎng)頁(yè)置放于此網(wǎng)站，每一個(gè)圖書導(dǎo)覽項(xiàng)目對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一的網(wǎng)址。另外，系統(tǒng)需要記錄所有RFID卷標(biāo)的識(shí)別碼與圖書的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，利用對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，網(wǎng)站中有一網(wǎng)頁(yè)轉(zhuǎn)向（Redirect）程序可依據(jù)由智能手機(jī)所傳來(lái)的RFID標(biāo)簽識(shí)別碼提供正確的導(dǎo)覽內(nèi)容。導(dǎo)覽內(nèi)容以網(wǎng)頁(yè)方式呈現(xiàn)，因此，系統(tǒng)可利用網(wǎng)頁(yè)內(nèi)嵌多媒體能力將Flash 檔案、影片、以及聲音配合文字介紹構(gòu)成豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容。采用網(wǎng)頁(yè)方面的導(dǎo)覽內(nèi)容另一個(gè)好處是手機(jī)端只需要內(nèi)嵌的瀏覽器功能，而手機(jī)端與導(dǎo)覽網(wǎng)站間之通知也只需利用HTTP通訊協(xié)議即可。圖4顯示所設(shè)計(jì)的導(dǎo)覽系統(tǒng)示意圖。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)RFID技術(shù)可以明顯提升圖書館的運(yùn)作效率，縮短了圖書流通周期，提高了圖書借閱率，提升了圖書館人性化服務(wù)水平，充分發(fā)揮了圖書館公共服務(wù)職能，從而提升了圖書館的運(yùn)作效率。本項(xiàng)目充分利用RFID在圖書館圖書管理中的作用，結(jié)合Wi-Fi等功能，為讀者提供快速訪問(wèn)和瀏覽圖書信息的途徑。對(duì)一些禁止接觸的古籍文獻(xiàn)或者歷史文獻(xiàn)以及高端讀物的查閱非常實(shí)用。

參 考 文 獻(xiàn)

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