RFID智能图书馆系统解决方案.docx
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RFID智能图书馆系统解决方案
RFID智能图书馆管理系统
解决方案
威海北洋电气集团股份有限公司
WEIHAIBEIYANGELECTRICGROUPCO.,LTD
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（86）631-5698111
传真：
（86）631-5231240
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山东省威海市高区火炬路159号
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电子邮件：
1引言——智能化的RFID图书馆3
1.1一个理想的、现代化、智能化的图书馆
1.2射频识别技术
1.2.1射频识别技术的基本概念
1.2.2射频识别技术的工作原理
1.2.3射频识别技术与条形码识别技术比较
1.3RFID图书馆在全球范围的发展和应用
2图书馆RFID系统带来的创新9
2.1简化借还书流程
2.2降低盘点和查找工作量
2.3提高防盗系统的安全性
2.4改变借阅管理和安全防盗脱节的情况
2.5提高图书馆工作人员的满意度
2.6提高读者的借还书满意度
3系统建设目标11
4设备介绍12
4.1图书RFID标签
4.2层位标签（图书书架层标、架标）
4.3RFID借书证
4.4RFID标签转换站
4.5智能安全门
4.6馆员工作站
4.7室内自助借还设备
4.8室外24小时自助还书设备
4.9移动式智能馆员助理
4.10智能书架
5系统软件功能描述19
5.1系统功能模块
5.2同现有图书馆自动化系统的集成
6系统报价22
7附录公司24
7.1公司介绍
7.2合作公司介绍
1引言——智能化的RFID图书馆
1.1一个理想的、现代化、智能化的图书馆
A.如果您是一个读者
走进图书馆干净整洁的大厅，您只需来到自助借还设备前，在触摸屏上轻松地查询出自己需要的图书，根据提示你直接走到某一排的书架前拿出那本书，然后在自助借还设备前将你的借书证和书读取一下，就可以带着书离开了。
您不需要和任何人接触，就可以完成整个借书的过程，快捷、方便。
读者还书和借书就像在银行的24小时ATM机上存钱和取钱一样方便、快捷。
图（1.1）图书自助借还设备
而当您需要还书时，您不再需要为工作繁忙没有时间前往图书馆而烦恼，24小时自助还书设备可以帮您做到随时随地还书，轻松解决您的一切烦恼！
您要做的或许只是在借书证上金额不足时为其充值而已。
图（1.2）室外24小时还书设备
B.如果您是图书馆管理员
您再也不用在盘点或者整理图书时忙得晕头转向，为找一本书而耽误很多时间，移动式智能馆员助理可以帮助你轻松完成上架、顺架、盘点等繁琐的工作，在读者需要帮助时您可以轻而易举地找到任何一本书的位置，您也不用担心会有人没有登记就带着图书离开，任何没有完成借书手续的图书通过智能安全门时都会告知您，您的工作只是一边悠闲地喝着咖啡一边在智能安全门报警的时候去查看一下有什么问题发生。
图（1.3）RFID智能安全门
图（1.4）RFID馆员助理
C.如果您是图书馆的馆长
图书馆RFID系统可以帮助您增强图书流通，提升图书馆管理和服务水准，使图书馆从图书的监管者转变为知识的诠释者成为现实，而您要做的只是拓展图书馆的文化业务功能，使其更为人性化、乐趣化，从而更快地向集群化图书馆迈进。
图（1.5）图书馆智能化技术发展方向
1.2射频识别技术
1.2.1射频识别技术的基本概念
射频识别是无线电技术在自动识别领域中的应用，其英文为RadioFrequencyIdentification，简称为RFID，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频技术自动识别目标对象，并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境中。
射频识别是以无线方式进行双向通信，其最大的优点在于非接触，可实现批量读取和远程读取，可识别高速运动物体，操作快捷方便。
短距离射频产品不怕油腻、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条形码。
1.2.2射频识别技术的工作原理
射频识别系统主要由电子标签（也就是射频卡）、阅读器、天线三部分组成。
阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发出自身编码等信息，被阅读器读取并解码后，送至中央信息系统进行相关数据处理。
如下图所示：
工作时，它通过“阅读器”不断发射用于激活电子标签的无线电波，被激活后的电子标签发射出加密的载有目标识别码的高频无线电波，经微处理器中的软件处理后，提取出真正的目标代码，并将这种数字信息传送到控制计算机。
通过这种对远距离移动或静止目标进行非接触式信息采集处理的方式，可实现对各类物体、设备、车辆和人员在不同状态（移动、静止）下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。
RFID分为低频125KHZ，高频13.56MHZ（ISO15693，ISO14443），超高频，有源技术等，现在国际和国内图书馆无论从普及率，还是运用规模，运用时间等，ISO15693标准都是最主流的技术，因此本方案采用该技术。
1.2.3射频识别技术与条形码识别技术比较
目前，条形码识别技术是一种在图书馆普遍应用的自动识别技术，但它与射频识别技术比较，射频识别技术具有更大的优势，它是以后图书馆发展的趋势所在。
射频识别技术的优点主要表现为：
处理方式
条形码+磁条
射频识别技术
容量
条码数据容量小
数据容量大（最大约10Kb）
远距离读取
需要光线且距离短
不需要光线就可以读取或更新，距离长
读取数量
一次只读写一个
最大支持50枚/秒的群读能力
安全性
容易非法复制
不容易非法复制
读写能力
不能重写或跟新
可重复写入
读取角度
读取准确率不如RFID
阅读准确率高（没有角度问题）
高速读取
移动中读取有所限制
可进行高速运动读取
读取登录号
找到条形码，读取条形码资料
资料放在工作站上就能自动读取
借书后处理
需要消磁处理
无消磁过程，直接计算机自动操作
还书后处理
需要上磁处理
无消磁过程，直接计算机自动操作
自助借书功能
使用自助借还书机，读取条形码借书，完成后，机器处理消磁（不能处理磁性媒体）
使用自助借书机，读取射频卡内资料借书，并且在计算机中标注已借出（可处理所有馆藏）
自助还书功能
使用自助借还书机，读取条形码借书，完成后机器处理上磁（不能处理磁性媒体）
已自动处理，不需要读者动手操作
自动还书功能
不能自动处理，需要读者自己动手操作
使用在自动还书箱，读者直接将书放入箱内即完归成还书，并且标明已还（可处理所有馆藏）
馆外还书
不可行
可行而且方便
盘点功能
必须一本本地读取条形码
只需在书架上横移读取即可省至少9成的时间
顺架功能
无
有
防盗功能
使用EAS侦测门，系统出错率较高
使用RF无线电波技术，系统较稳定
1.3RFID图书馆在全球范围的发展和应用
RFID系统在图书馆的应用已经有了10年左右的历史。
据Checkpoint统计，截止2005年全球有超过440家图书馆采用了RFID技术，这一数字在2007年上升到2000家。
新加坡国家图书馆是亚洲最早使用RFID技术的代表，可以说图书馆采用RFID已经是比较成熟的产品，正在推动着图书馆自动化事业的发展。
据介绍，新加坡国立图书馆是世界上第一个实行该系统的图书馆，实施之后效果显着，在经费上，每年可节省2800万美元的开销;在管理上，每年节省2000名人力成本;借阅次数上，1年由1000万次提升到3100万次；在成本支出上，不到1年时间就回收了建置成本。
美国德克萨斯州Frisco公共图书馆采用了RFID智能图书馆系统，首先，它允许读者使用图书馆各处的自助借书亭借出图书，简化了借书过程，使图书管理员用于管理图书的时间减少了75%，提高了效率。
其次，馆内所有图书的电子保安系统可以防止有人未经许可就取走图书，避免图书丢失。
以前的电子安全系统只能发现33%的被窃图书，而新的RFID系统则能发现99%的被窃图书，防丢失能力提高两倍。
在国内，集美大学诚毅学院图书馆是国内首个部署RFID系统的图书馆，已于2006年2月投入使用，之后国家图书馆新馆，深圳图书馆，上海市长宁区图书馆，杭州图书馆等陆续建设部署了RFID系统并投入使用。
越来越多的图书馆已认识到RFID给图书馆带来的变革，国内大部分公共图书馆和高校图书馆均已开始规划RFID系统。
2图书馆RFID系统带来的创新
2.1简化借还书流程
现有的借还书流程虽然引入了条码扫描系统，但仍然需要人工打开图书扉页并找到条码位置然后才能扫描条码。
这样的操作流程较为繁琐，借还书效率低。
同时，条码容易破损，经常会发生条码读不出需要更换条码的事情，这样不仅会影响借还书的效率，同时也会影响读者对图书馆的满意程度。
因此，引入先进的RFID读写技术以实现智能化的图书借还流程，提高信息存储的安全性、信息读写的可靠性、借还书的高速快捷就迫在眉睫。
2.2降低盘点和查找工作量
依靠人工的图书盘点工作，工作量大而且效率低。
管理员要凭自身的记忆对图书进行分类放置和记录，费时劳神却又很难达到目的。
引入RFID先进的技术，以实现图书盘点的智能化。
2.3提高防盗系统的安全性
现有的图书馆磁条防盗系统的准确性较低，并且磁条的磁性容易被削弱，所以引起误报和漏报的几率较大。
因此，需要改进现有的图书防盗系统，采用更加可靠的防盗技术。
2.4改变借阅管理和安全防盗脱节的情况
图书馆防盗系统现在还是孤立系统，图书归还和上架之前要经过上磁处理，借出时则要进行消磁处理，工作量大，直接影响了图书流通以及管理的工作效率。
在发现盗窃行为的同时无法记录盗窃图书的信息，对图书的日常盘点、补缺工作影响极大。
因此需要对现有的管理系统进行改进，利用RFID技术将防盗系统与图书流通管理系统联系起来，记录每本图书的进出库历史记录，从而可以与借还书的历史记录进行匹配。
2.5提高图书馆工作人员的满意度
图书馆工作人员由于积年累月的重复性劳动，加上图书馆工作本身就很繁重，很容易让图书馆工作人员对图书馆工作产生一定的消极思想；由于管理上存在缺陷，图书馆管理者也大伤脑筋，加上读者也对图书馆表示不满，导致图书馆人员对图书馆工作满意度有所下降。
通过对图书馆管理系统的技术改造，可以采用RFID技术手段来弥补管理上的缺陷，同时把工作人员从图书馆日常繁重的重复劳动中解放出来。
2.6提高读者的借还书满意度
读者经常会对图书馆产生不满，产生的原因主要是以下几点：
1）借还书的效率低，排队等候时间太长，无谓的浪费时间导致读者不满意；
2）借还书出现条码无法读出，增加读者等待时间，导致读者不满意；
3）图书馆由于没有有效手段对图书进行盘点，读者通过查询系统查到馆藏里有某本图书，但花了很长时间却找不到，原因可能是这本书被偷窃了，但是因为管理系统没有准确的记录，结果导致了读者对图书馆不满意；
通过上述分析，可以归纳出目前图书馆管理工作中的诸多问题、读者借还书的诸多不便都是由于目前采用的条码技术自身的缺陷引起的。
而如果采用RFID，可以实现条码技术无法实现的许多功能，从而提升图书馆的管理系统的功能和系统可靠性。
3系统建设目标
建设RFID图书馆。
通过RFID系统来识别、追踪和保护图书馆的所有资料，实现图书借还的无人化，顺架、查找、馆藏盘点智能化，目的是极大地提高图书馆资料处理的效率。
图（3.1）系统概念示意图
建设单个RFID图书馆的建立，逐步形成图书在各个图书馆中相互无障碍流通，并逐步建立社区图书馆，建立基于图书的“物联网”以及真正的开放式图书馆，使得国家的文化建设得以推向更高的高度。
4设备介绍
4.1图书RFID标签
图（4.1）图书RFID标签
产品描述
图书馆专用，标签印刷内容可根据客户要求定制，标签不干胶的表面涂层、面材及粘胶剂针对图书需求特别选择，选用符合ISO/IEC15693标准的疏耦合RFID标签芯片。
4.2层位标签（图书书架层标、架标）
图（4.2）图书RFID层位标签（85mm×25mm）
图（4.3）图书RFID架位标签（90mm×60mm）
产品描述
防电磁屏蔽专用标签，用于图书精确定位。
同时采用RFID和条码一致性数据，便于视觉管理的需要。
4.3RFID借书证
图（4.4）图书馆RFID借书证
产品描述
RFID借书证采用内嵌RFID标签的卡片，可在其中的RFID标签的存储晶片中多次写入及读取读者的基本信息，用于从事读者的流通借还操作、读者的身份辨识操作等。
4.4RFID标签转换站
图（4.5）RFID图书标签转换站
产品描述
该设备主要用于文献加工部门对图书RFID标签和RFID借书证进行信息的读写，可通过对条形码进行识别转换后写入图书RFID标签。
4.5智能安全门
图（4.6）智能安全门
产品描述
RFID安全检测门是对粘贴有RFID标签的流通文献进行扫描、安全识别的系统设备，用于流通部门对流通文献进行安全控制，以达到防盗和监控的目的。
该设备系统通过对于贴身携带以及装入背包内的文献状态（是否办理借阅手续）进行判别，以达到防盗和监控的目的。
4.6馆员工作站
图（4.7）馆员工作站
产品描述
馆员工作站是图书馆与读者之间最为重要的接口，可进行的图书管理操作包括：
借、还、标签生成与更改等。
工作台采用一体化和个性化的设计，工作台设备组件连线采用隐藏式安装，工作台外观可根据客户需求定制。
工作台提供完善的中间件支持，可实现与图书管理系统和一卡通系统的无缝连接。
工作台设备组件包括：
RFID中距离图书标签读写器及配套天线、图书条码阅读器及管理员工作站。
4.7室内自助借还设备
图（4.8）室内自助借还设备
产品描述
自助还书设备是一种可对粘贴有RFID标签的流通文献进行扫描、识别和归还处理的设备系统，用于读者自助式流通文献的归还、续借操作，方便读者和工作人员对流通文献进行归还、续借处理。
4.8室外24小时自助还书设备
图（4.9）室外24小时自助还书设备
产品描述
24小时还书设备是一种可对粘贴有RFID标签的流通文献进行扫描、识别和归还处理的设备系统，用于读者自助式流通文献的归还、续借操作，方便读者和工作人员对流通文献进行归还、续借处理。
4.9移动式智能馆员助理
图（4.10）移动式智能馆员助理
产品描述
采用专用小推车+笔记本电脑+手持天线射频读写器形式，具有智能辅助上架、盘点、分拣、倒架等功能。
4.10智能书架
图（4.11）智能书架
产品描述
实现对书架上图书的实时监控，具有分层、分面、分书架的读取、定位功能，便于引导读者找书，也便于馆员顺架、管理等需要。
单个读写器支持4个书架，双面，6层，每层最大不超过1米的宽度的RFID图书标签读取，读取成功率高，误读率低。
读写器支持RS-485，以太网，无线以太网等通讯方式，可以支持近千个书架的控制。
5系统软件功能描述
5.1系统功能模块
图（5.1）系统软件功能模块
上图所示，系统主要由标识初始化系统、流通管理系统、文献定位系统、采集典藏系统四部分构成。
标识初始化系统通过RFID的基本设施实现了文献的RFID标签粘贴、加工及初始化工作，读者证的加工及初始化工作、书架地址编码及其标签的加工工作；流通管理服务系统通过自助借还模块实现了读者对流通文献的自助借还操作，OPAC系统实现读者对文献的查询定位导航；RFID安全检测模块用以保证流通文献的安全保障等；文献定位系统通过RFID移动文献归架书车和书架RFID架标识，实现读者（工作人员）对文献的查询定位导航操作，流通书库架位的采集、整理及更新，工作人员对流通文献的装车、归架、巡架操作；采集典藏系统通过馆藏清点设备，通过对书架的RFID层标识、文献RFID标识的数据采集、统计、对比分析，实现文献的精确清点和典藏。
5.2
同现有图书馆自动化系统的集成
在进行数据整合的过程中，依据SIP2标准协议，进行RFID系统数据库和原有图书自动化管理应用系统数据库的数据的传输和转换。
RFID标识文献管理系统与RFID系统设备及设备自带的RFID应用管理系统之间的整合有以下两种集成方法：
（1）针对点对点的RFID读写设备，可以通过USB接口或串口连接至装有业务管理程序的客户端PC，经过驱动程序支持建立硬件接口读取程序支持后，图书馆自动化集成系统在这一接口程序的支持下，完成RFID设备对标签、读者证的读取和写入、文献借还EAS的开启与闭合，从而实现对RFID文献、RFID读者证的流通管理和维护。
（2）针对一体化的系统设备，如自助借还系统设备等，可以通过SIP2/NCIP（Z39.83）协议实现RFID文献定位管理系统与RFID设备应用管理程序的数据交互与业务交互。
（3）针对如安全门的RFID设备，可以通过网络和TCP/IP协议，实现远程对安全门状态的监控及进出安全门的读者资料的查询。
图（5.2）RFID管理系统与RFID应用设备及系统的集成
由于RFID标识文献管理系统中部分的业务模块是传统的图书馆自动化集成系统的重要组成部分，如流通文献的借还操作、读者证的办理与维护等，系统可以在传统的自动化集成系统中嵌入相应的RFID设备的硬件接口读取程序就可以了；其他的诸如文献定位管理、典藏管理等是全新的概念和业务管理模式，将作为传统的图书馆自动化集成系统的补充或者是外挂模块（如图5.2示）。
6系统报价
本次项目的具体情况如下：
图书馆经常使用的书籍大约有50万册（不超过60万册），光盘5000张；图书馆共有书库3个：
其中1楼存书不到20万册，2楼不到10万册，3楼不到10万册；
开放式书库/阅览室在5楼，藏书10万册；大体情况为:
高6层长约4米的书架40个左右，出口1个，设置单口的安全门，配置2台电脑工作人员一人负责借换书。
一间书库的借还书量在1天500本左右，加上1-3楼总共一天平均借还书量在1500到2000册左右。
拟本次只进行简单改造，一些功能比如24小时自助系统，智能架位查询系统，自动分拣系统暂时都不打算上。
自助办证系统设备也不打算上。
需要图书标签，层架标签，光盘标签，便携清点器应该都需要。
客户认为自助借还设备需要2台，馆员工作站需要4台。
3间书库及一个阅览室都各只有一个出口，安全门只需要4个。
客户希望使用静脉门禁，具体使用的位置，数量，详细机能暂未能明确。
根据本次项目要求，特推荐如下设备方案：
序号
产品
数量
单价
总价
说明
1
馆员工作站
每个楼层1台，共需4台
2
室内自助借还书机
2台放置在5楼阅览室，对于每天500本的量合适。
其他楼层不安排，也可1楼和5楼各安排1台
3
RFID标签转换站
根据至少4台，给50万册图书粘贴标签工作量巨大
4
智能安全门
另5楼自助借还如果门口宽度足够2米左右，建议安装3天线2通道，比现在多1扇门
5
移动式智能馆员助理即便携清点器
暂按照每楼层1套计
6
图书标签
7
层架标签
8
光盘标签
9
借书证
按照1万个借书证考虑
10
手掌静脉门禁
每个书库门口安装手掌静脉门禁，大大提高安全级别
11
软件
12
其他设备
WIFI，线材，电脑等，估计
13
室外自助借还书机
14
自动分拣系统
15
智能书架
设备总价
施工费
总价
因各种功能没有完全确定，方案存在变化和不准确之处，有些产品的价格根据配置不同也有不同，特此以上报价仅供参考。
7附录公司
7.1公司介绍
威海北洋电气集团股份有限公司（以下简称北洋集团）始建于1988年，现为国家大型国有控股股份制企业、国家重点高新技术企业，从1993年起连续进入中国电子行业百强企业。
北洋集团现已形成了射频识别（RFID）产品、光纤传感产品、半导体产品、电子信息产品、节能照明产品、电子部件产品六大类的产品体系。
在射频识别（RFID）技术领域，北洋凭借自身强大的研发实力和射频技术多年的积累，开发了一系列高频（HF）读写机具，产品符合ISO18000-3、ISO15693、ISO14443A/B等多项国际标准，产品具有完全自主知识产权和专利技术，支持客户定制和二次开发。
ABS、亚克力材质一体式远距离通道读写机、三天线双通道远距离通道读写机读取稳定、速度快，深受客户喜爱；远距离读写器/中距离读写器性能卓越，处于国内领先水平；桌面读写器支持双协议、防冲突处理，应用领域广泛。
目前北洋RFID产品已在开放式门禁、开放式会议签到、贵重物品管理、数字化景区门票管理、数字化图书馆图书管理、医药管理、资产管理、产品防伪、物流及供应链等多种领域进行大量应用。
北洋集团现为国家RFID产业联盟理事单位，山东省RFID产业联盟副理事长单位，山东省第一批射频识别（RFID）工程技术中心。
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