RFID在图书管理方面的应用方案.docx

RFID在图书管理方面的应用方案.docx

《RFID在图书管理方面的应用方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RFID在图书管理方面的应用方案.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

RFID在图书管理方面的应用方案

RFID在图书管理方面的应用方案

日期：

2010年7月21号

目录

第一部分RFID技术2

1.1技术简介2

1.2RFID技术工作原理3

第二部分系统概述4

2.1行业背景与应用需求4

2.2系统工作原理4

第三部分总体设计6

3.1系统设计实施目标6

第四部分子系统介绍8

4.1标签转换系统8

4.2自助办证系统10

4.3馆员工作站系统11

4.4 自助借还系统12

4.5馆藏清点系统16

4.6安全门系统18

4.7智能导航检索系统20

4.8城市街区24小时自助图书馆系统21

第五部分分系统关键技术21

5.1电子标签21

5.2通信接口21

5.3读写器硬件结构及工作原理22

第六部分：

系统应用效果22

第一部分RFID技术

1.1技术简介

RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。

是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID技术能同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种突破性的技术，体积小、寿命长，储存的信息量非常大，可重复使用，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。

1.2RFID技术工作原理

最基本的RFID系统由标签（Tag）：

阅读器（Reader）：

天线（Antenna）三部分组成。

其基本工作原理并不复杂：

标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

RFID工作原理图

第二部分系统概述

2.1行业背景与应用需求

     图书馆是图书管理需求最为集中的应用场所，据调研分析，目前全国共有1万多家图书馆，且大多数图书馆已经从纯手工管理方式过渡到了采用条形码识别、计算机网络、计算机软件技术的数字化管理模式。

虽然采用了许多现代化技术，但还是有许多问题困扰着图书馆的管理及工作人员。

例如，图书的自助借还、图书的快速盘点、查找、乱架图书的整理等问题还是没有很好地得到解决，阻碍了图书馆进一步提高管理和服务水平。

图书馆界也在不断地努力寻找一种更为先进的技术实现他们的迫切愿望。

2.2系统工作原理

管理系统工作原理采用电子标签来标识每一本图书，用电子标签读写器来读取信息，然后用计算机来检索和处理图书信息。

电子标签采用一种无源、低成本的集成电路，此集成电路芯片和天线一同工作，封装在纸介质标签中，可以粘贴在书本上或夹在书本中，由于内部芯片可以存储信息，并且电子标签有全球唯一的ID号，所以图书都可以用电子标签来区分和编组，对一切借阅信息或分组信息也可以记录在电子标签中，然后通过计算机软件系统对所有图书信对进行登记，从而建立图书管理必要的电子数据库。

由于电子标签读写器具有强大的防碰撞协议，可以同时远距离读取多个电子标签。

图书被借阅时，和计算机相连的电子标签读写器自动识别所有借阅的图书信息。

读者选择好自已要借阅的书后，通过借阅卡在自助借阅机上自动办理借阅手续，系统自动识别生成相关数据，当读者经过出口门型感应天线时，门型天线自动校对图书信息，校对无误，闸道自动放行。

否则会警示，读者无法通过安全门。

同样可以通过返还书机办理还书手续，这些过程无需人工干预，自动完成，系统都会生成日志记录，方便查寻。

智能标签可提供便捷的资料管理，又具有防窃保护功能；智能检测天线主要提供出入口的保安工作，它能准确地识别出触发警报的每一本书的书名，真正做到没有误报警；柜台工作站是供管理员在办理借还书手续时读取书本的RFID码，方便图书馆管理员随时携带手持读码器来捕捉书上的智能标签的信息，快速搜索图书，将书架上放乱的书管理归类；自助借还书机能让读者自己办理借阅手续，它由借书卡读码器、RFID智能标签读码器、触控式荧幕以及一台收据打印机所组成；自动分拣系统，运用读码器识别标签，达到自动分拣的目的；应用软件，通过网络接口与其它的部件连接，将智能图书馆管理系统与图书馆的流通自动化系统连接起来，给读者和图书馆管理员带来便利。

图书管理系统结构

图书馆智能管理网络拓扑图

第三部分总体设计

3.1系统设计实施目标

　　通过系统的需求调研，RFID技术应用于图书馆图书管理过程中需要解决的主要问题包括以下几个方面：

　　1、  实现电子标签转换

　　2、  实现图书自助借还

　　3、  实现图书快速盘点

　　4、  实现图书快速查找

　　5、  实现错架图书快速整理

　　6、  实现RFID安全门禁

　　7、  实现与现有系统无缝链接

　　UHF频段RFID技术的图书馆图书管理解决方案及相关的RFID设备较好地解决了以上基于应用需求提出的7个问题，在初步的应用中取得了良好的效果，为后续的推广应用打下了坚实的基础。

3.2总体设计

运用RFID技术设计系统模块包括：

读者自助借阅系统馆员、工作站读取器、便携式馆藏点检器、智能流通标签转换连接工作站、读者自助还书系统、智能安全监测系统、应用服务器及校园借阅信息提示器

整个图书馆RFID智能馆藏系统应用软件包括：

标签转换系统、自助办证系统、RFID馆员工作站系统设备、自助借还书系统、24小时室外自助归还书机系统设备、馆藏清点系统设备、安全门系统设备、智能导航检索系统以及城市街区24小时自助图书馆系统设备等

图书馆RFID系统整体解决方案结构图

第四部分子系统介绍

4.1标签转换系统

标签转换系统是无线射频识别技术（RFID）与现有图书馆管理系统之间的一座桥梁，通过标签转换系统将RFID唯一识别号与图书唯一编码实施绑定，将RFID技术与现有图书馆管理系统的挂接，实现对图书、读者详细信息的访问，从而将RFID技术集成到现有图书馆馆系统当中。

标签转换系统完成图书电子标签、架标标签以及借书证电子标签的转换工作。

标签转换系统由硬件和软件系统2部分。

（1）硬件组成

　　标签转换系统硬件包括：

控制主机和标签转换装置。

控制主机用于安装标签转换软件系统控制对图书标签、借书证标签进行数据转换，实现标签信息与条形码等其他信息的绑定。

通过绑定能够实现对图书及读者详细信息的访问。

（2）标签转换软件系统

　　标签转换软件系统采用B/S结构实现对标签的转换。

采用B/S结构的目的是尽量降低图书馆管理人员的后期维护工作，任何一台计算机连接上标签转换装置，通过IE浏览器即可实现对标签的转换工作。

标签转换系统主界面如图2所示。

图2:

标签转换系统主界面

（三）产品规格介绍：

1）功能描述条码信息扫描与RFID标签信息写入同时自动完成；无线移动方式的设计使标签转换作业能在各书架前完成；支持可选的标签数据加密。

2）2）技术规格机械特性参数：

规格外形尺寸90x60×60cm重量65kg防护等级IP45，电气特性参数规格系统TCP/IP

通信接口一卡通RS232、USB可选条码键盘口、RS232

可选电源220AC大小12寸TFTLCD命

触摸屏类型触摸电阻型透光率72%寿命1亿次触摸色深262k亮度100cd/mxm

发射功率约0.8~1W，调制解调AM10%或100%，读写距离最大40cmRFID。

读写协议ISO/IEC15693通信接口RS232、VGA、USB、RJ45、DI、DO

操作系统Win2000、DOS

处理器IntelCeleron1.26G内存512MB工业级控制

主机硬盘2.5寸40G

环境特性参数规格使用温度0℃～+50℃保存温度-25℃～+60℃

 4.2自助办证系统

自助办证系统可以让读者通过二代身份证，自助办理读者证，减轻人工办证的繁琐手续，方便快捷

自动办证件系统设备图

4.3馆员工作站系统 

 馆员流通工作站集成了RFID读写装置，各种类型的读者证卡识别装置，条形码识别装置等设备，对RFID标签进行编写，识别和流通状态处理。

1）功能描述在线设备的实时监控管理；为读者提供更多更好的增值服务；辅助业务处理；提供条码处理兼容功能

2）技术规格机械特性参数：

规格中距离标签读写器配套天线图书条码阅读器外形尺寸145×85×31mm337×237×83mm188×94×63.5mm颜色灰白、白灰白灰白重量170g530g169克（不含电缆）防护等级IP30IP54IP54

电气特性参数规格中距离标签读写器配套天线通信接口RS/232、USB可选电源12VDC发射功率约0.8~1W最大1W调制解调AM10%或100%读写距离最大40cm读写协议ISO/IEC15693 天线接口50ΩSMA工作频率13.56MHz±7kHz

环境特性参数规格中距离标签读写器配套天线使用温度0℃～+55℃0℃～+55℃保存温度-25℃～+85℃-25℃～+85℃技术特性参数规格图书条码阅读器解码能力UPC/EAN、BooklandEAN、Code39、Code39、FullASCⅡ、TriopticCode39、Code39、Codabar、Interleaved2of5、Code128、EAN128、Discrete2of5、MSIPlessey等电源DC5V,390mA最低印刷对比度25%，在650纳米激光下测量扫描景深0~30cm接口方式键盘口Synapse智能电缆使用温度0℃～+40℃保存温度-20℃～+60℃

技术规格参数规格馆员工作站处理器英特尔奔腾?

42.8GHz，1MB二级高速缓存，800MHzFSB硬盘80GB（7200rpm）SATA/150硬盘DDR2-SDRAM512MB光驱16X/40XDVD-ROM显卡集成Intel?

GraphicsMediaAccelerator900网卡集成BroadcomNetXtreme千兆以太网声卡带Premier内置扬声器的集成英特尔音频显示器17英寸TFTLCD显示器 

4.4 自助借还系统

　　自助借还系统设备是一种可对粘贴有RFID标签的流通资料进行扫描，识别和借还处理的设备系统，用于读者自助进行流通资料的借还操作，方便读者和工作人员对流通资料进行借还处理。

在没有采用RFID技术以前，有个别图书馆采用条形码和磁条技术实现了图书的自助借还，但由于条形码和磁条技术的限制，不但一次只能借还一本图书，而且还存在一定的漏洞（这里不详细说明），使得自助借还书的效率大打折扣，并没有给图书馆的工作带来实质性的提升。

无线射频识别技术的出现，很圆满地解决了上述问题。

RFID自助借还系统一次可实现多本图书的自助借还，并且不会出现基于条形码和磁条技术的漏洞，大幅度提升了图书馆人性化服务水平和工作效率。

　　自助借还系统（如图3）结合射频识别、计算机、网络、软件以及触摸屏控制操作技术，实现对安装有电子标签的图书进行自助借还功能。

该系统组成包括：

控制主机、液晶触摸显示器、RFID射频模块、嵌入式打印机、多媒体语音系统，通过安装在控制计算机上的自助借还书软件实现图书自助借还（如图3）。

自助借还书机具有外形美观，系统操作简便，借还书一体（可实现多本图书同时借还）、识别速度快、借还效率高、设备安装维护方便等特点（如图4）。

图3自助借还系统主界面

在自助借还书机前的操作

图4自助借还书机

自助借还系统完成图书自助借还，系统界面友好，操作简便。

将借书和还书操作集为一体，实现一机多用，降低用户投入成本。

快速借还，一次可同时借、还多本图书。

系统配置灵活，可根据用户需求将借还功能单一化，即改造为自助借书机或还书机。

采用液晶触摸显示器，简化借还操作。

上图为自助借还系统主界面及自助借还书机。

　由于很多读者使用的是条形码借书证，根据这一需求，对自助借还系统进行了改造，安装条形码扫描枪，实现了RFID和条形码借书证的兼容读取，使得所有读者均能够使用自助借还书系统进行图书的自助式借还。

.自助借还书产品

1）功能描述读者可自主借还书操作；单次多本同时借阅；可在各处部署，还书便捷；提供7×24小时借还书服务可能；人性化的错作提示；可打印借还书凭条；

2）技术规格机械特性参数规格外形尺寸150x60×100cm重量58kg防护等级IP45电气特性参数规格系统TCP/IP通信接口一卡通RS232、USB可选电源220AC大小12寸TFTLCD命类型触摸电阻型透光率72%寿命1亿次触摸触摸屏色深262k

15亮度100cd/mxm最大额定转速3000转/秒传输系统额定输出50W保护构造IP55发射功率约0.2~0.4W调制解调AM10%或100%读写距离最大20cmRFID读写读写协议ISO/IEC15693通信接口RS232、VGA、USB、RJ45、DI、DO操作系统Win2000、DOS处理器IntelCeleron1.26G内存512MB工业级单板控制主机硬盘2.5寸40G环境特性参数规格使用温度0℃～+50℃保存温度-25℃～+60℃

4.5馆藏清点系统

馆藏清点系统是一种针对RFID标签的扫描、统计设备，通过对书架上粘贴有RFID标签的流通资料的扫描，可以帮助排架，查找和统计特定的流通资料等。

（一）：

当前盘点介绍

目前图书馆对图书进行盘点主要采用条形码技术，在盘点时必须将每本图书从书架上取下再使用条形码扫描枪对条形码进行扫描，这样盘点的效率是非常低的，对于少量的图书实现起来还能应付，但对于大量图书的盘点已经显得捉襟见肘了。

由于盘点效率低，盘点时还需要闭馆，使得大多数图书馆实现对图书的全面盘点几乎是不可能的。

有了RFID技术，盘点问题迎刃而解。

在盘点环节当中，充分显示出了RFID技术的强大优势：

不接触、快速、多本图书信息图书同时读取。

（二）：

自动盘点的两种解决方案

　　自动盘点系统为用户提供2种解决方案，推车式移动盘点平台和便携式盘点平台。

　　推车式盘点平台具有连续工作时间长，操作界面友好，数据处理能力强等特点。

推车式移动盘点平台支持中文Windows XP 操作系统。

　　便携式盘点平台重量轻，携带方便。

便携式阅读器采用人体工程学设计，使用手感好，重量轻。

采用中文Windows Mobile操作系统，不但可实现对图书查找，而且可实现图形用户界面的管理功能。

便携式阅读器内存容量大，可将现场读取到的信息保存，并提供数据下载功能，方便数据交换。

便携式阅读器可预置查找图书信息，当读取到新的信息时自动与预置图书信息进行对比，并可进行报警提示。

　　盘点系统不但能够实现对图书的快速盘点，同时还实现了错架图书的整理，使得盘点和错架图书的整理工作在一个环节得到圆满处理。

（三）：

产品规格介绍

1）功能描述：

支持图书快速查找、顺架功能；支持盘点业务的快速数据采集；具备数据备份和恢复功能，可离线工作

2）技术规格机械特性参数规格：

重量2.5Kg尺寸（总）13x1.57x2.36inch。

天线5.31x3.3x0.63inchPDA9.06x5.1x4.3inch。

读写器及电源外壳材料塑料颜色浅灰/蓝。

工作特性参数规格：

工作频率13.56MHz±7kHz。

读写距离15cm读写速度5张/秒。

RFID读写标签类型I-CODE,Tag-itandISO15693

连续工作时间4小时数据传输Wlan或USB电源24VDC

环境特性参数规格：

使用温度-40℃～+70℃保存温度-60℃～+80℃

 4.6安全门系统

（一）：

系统介绍

　　安全门系统设备是对粘贴有RFID标签的流通资料进行扫描、安全识别的系统，用于流通部门对流通资料进行安全控制，以达到防盗和监控的目的。

安全检测系统硬件组成包括：

RFID射频模块、声光报警模块、安全门外壳。

通过安装在控制计算机上的自动侦测软件实现图书侦测防盗（如图5）。

安全检测系统具有识别距离远，识别速度快，声光报警，零误报等特点。

目前安全门的识别距离可以达到2.5米（如图6）。

图5:

监控软件界面

图6安全门

（二）：

产品规格介绍

1）功能描述检测是否有遗漏处理的图书带出；具有声音、灯光提示报警功能。

2）技术规格机械特性参数规格：

RFID通道检测天线报警信息提示台安全检测通道控制器外形尺寸750×1663×88mm，776×120mm（底部）600×1663×40mm300×200×150mm，颜色灰白、天蓝灰白、天蓝、米黄银白、黑重量22kg25kg10kg

防护等级IP54IP54IP54

电气特性参数规格：

RFID通道检测天线报警信息提示台安全检测通道控制器发射功率单天线最大8W工作频率13.56MHz±7kHz

工作模式：

自动扫描读写距离4W发射天线单向≥1.3m，全向≥0.9m天线接头50ΩSMA通信接口RS/232、VGA、DI电源警示灯，DC12V；控制系统及LCD，DC24V，1A警示灯光源超亮发光二极管通信接口RS232、VGA、USB、RJ45、DI、DO电源220V,AC单板控制模块操作系统Windows、Dos发射功率0.5W~10W　1dB工作频率13.56MHz7kHz天线接口50Ohm,t13.56MHz调制解调AM（10%-30%）6%或100%

通信接口RS232/RS485RFID

读写模块通信速率115kbps，电源24V,DC

环境特性参数规格RFID通道检测天线报警信息提示台

安全检测通道控制器使用温度-30℃～+75℃-0℃～+50℃-0℃～+50℃

保存温度-30℃～+80℃-20℃～+60℃-20℃～+60℃ 

 4.7智能导航检索系统

　　目前图书馆有许多图书资料在账面上反映是存在的，读者通过检索系统找到了图书信息，并根据此书的类别到书架上取书时，却往往找不到图书，这种情况的发生是由于图书没有按类别摆放造成的。

采用RFID技术对图书进行管理后，上述问题能很好得到解决。

使用便携式查找终端对这部分图书进行查找，很好地解决上述问题。

两种智能查找方式

　　智能查找系统完成对图书的快速查找。

查找图书信息录入采用2种方式：

手工方式和数据下载方式。

　　手工方式录入指直接将需要查找的图书信息录入到便携式查找终端上，一次可录入多本图书信息。

　　数据下载方式是指通过无线局域网（802.11b/g）与业务系统联接，将管理员提前录入的需查找的图书信息下载到手持终端上，进行图书的查找。

4.8城市街区24小时自助图书馆系统 

    以图书馆资源和服务为依托，将成熟的RFID技术、自动化控制技术以及计算机网络通讯技术整合成为一个终端分布城市任何地方，能够与图书馆之间通过网络实现数据实时自助借书、自助还书、功能系统。

容量200-800本，

自动上架（还），自动下架（借书）

借书时操作界面会显示图书列表供读者选择，只需轻点屏幕上书名即可

还书时屏幕上会显示“用户姓名”“证件号”“已借数量”“可借数量”和应还数目列表。

每次应把一本书放入入口，系统能自动进行还书操作，能把书上架。

第五部分分系统关键技术

5.1电子标签

    读者证:

使用ISO14443-A标准读者证及条形码读者证方式。

    考虑到系统今后的扩展，为方便与校园一卡通系统的连接，读者证采用MifareI型无源射频卡。

MifareI卡具有以下特点：

①读写距离2～4cm；②响应时间小于0.3s；③读写次数不少于10万次。

    图书电子标签使用ISO1569313.56MHz标准电子标签,支持图书、DVD、VHS等相关馆藏电子标签。

电子标签非人为因素，保证10万次读写。

5.2通信接口

    读写器与计算机之间的通信接口采用RS485/RS232方式。

整个系统具有便利的管理功能、可靠的防伪及系统保护体系、完善的数据处理功能、挥洒自如的单机功能、强大的网络扩展功能等特点。

 5.3读写器硬件结构及工作原理

    读写器主要由核心控制单元MCUP89LPC932、与MifareOne卡通信的MFRC632、与PC机通信的RS232、提供时间基准的实时时钟芯片PCF8563和存储系统设置数据的存储器AT45DB021组成。

整个系统所用的器件都是比较常用的器件，具有典型性和通用性。

    系统硬件框图如图2所示。

主板上电后，读取存储器中的系统设置，然后根据其中的设置初始化整个系统，包括本设备的ID号、主站、从站、开机时间、关机时间、数据的存储方式等。

由于MifareOne卡共有16个扇区，每个扇区又分为4块、每块又有16个字节，因此，除了保证系统使用的扇区空间外，用户可以使用的有48×16bit。

而通过MifareOne卡存储的数据均不大，只占用一块存储区，换句话说，MifareOne卡的数据存储区可以存储48次，当超过48次时就从前面覆盖数据。

第六部分：

系统应用效果

　　RFID图书管理系统没有对原有图书管理系统做任何改动，成功与原有系统对接，实现数据共享。

自助借还系统的实施简化了读者借还书手续，缩短了图书流通周期，提高了图书借阅率，提升了图书馆人性化服务水平，充分发挥了图书馆公共服务职能，得到了广大读者的欢迎。

推车式和便携式盘点系统的实施为图书馆提供了全新盘点模式，降低了管理人员的劳动强度，大幅提高图书盘点及错架图书整理效率。

智能查找系统，使得错架图书的查找变得更为快捷便利，进一步挖掘出潜在图书资源，提高图书资料利用率。

远距离RFID安全门的投入使用，安全门摆放距离更加宽阔，读者进出更加自如，由于RFID安全门不会产生误报，避免了读者与管理人员之间发生不必要争执，融洽了读者与管理人员之间的关系。