RFID智能图书馆管理系统解决方案.docx

1、RFID智能图书馆管理系统解决方案RFID智能图书馆管理系统解决方案二零一零年十二月1.新歌山科技简介2.图书馆管理现状需求现状分析图书管理是RFID技术应用的一个重要方面，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

2、现他们的迫切愿望。3.RFID系统实施收益3.1 RFID系统简介RFID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。RFID的应用系统具有非接触，工作距离远，精度高，信息收集处理自动快捷及环境适应性好等一系列优点，不仅能取代传统的手工录入方式，大大提升企业的运营效率，更由于其先进的自动识别功能，能轻易地实现原先人工难以完成的任务，为提高企业竞争优势，增强企业核心竞争力提供有力的支持。最基本的RFID系统由以下三部分组成，原理如图1-1所示：1) 标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上 标识目标对象；

3、 2) 读写器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式； 3) 计算机系统：包括中间件、系统应用软件等。 图1：RFID系统原理图电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。通常读写器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机上进行下一步处理。RFID信息处理系统（即后台应用支撑软件）整合由读写器收集到的标签数据。3.2 RFID与条码比较（1）快速扫描 条形码一次只能有一个条形码受到扫描；RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标

4、签。 （2）体积小型化、形状多样化 RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外， RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。 （3）抗污染能力和耐久性 传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损； RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。 （4）可重复使用 现今的条形码印刷上去之后就无法更改， RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。 （5）穿透性和无屏障阅读

5、在被覆盖的情况下， RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。 （6）数据的记忆容量大 一维条形码的容量是 50Bytes，二维条形码最大的容量可储存 2至 3000字符， RFID最大的容量则有数 MegaBytes。随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。 （7）安全性 由于 RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。3.3 RFID图书馆应用优势电子标签(RFID)具

6、有一个双重角色的作用：一方面是身份识别，用来对物品进行跟踪和清点；另一方面用于物品的安全保护。也就是说，RFID同时具备了身份识别和防盗的功能。RFID的这种特点大大地提高了资料处理能力，通过一个简单的单一操作就可快速、准确地完成资料流通过程。（1）简化借还书流程，提高流通效率 现有的借还书流程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。这样的操作流程仍然较为繁琐，借还书效率比较低。同时，条码容易破损，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，需要引入先进的读写技术以实现自动化的图书借还流程，提高信息存储的安全，提高信息读写的可靠对，也提高借还书的速度

7、。 RFID系统的自助借还书，支持一次借还10本以上（可灵活设定限制）的图书，效率大为提高。 （2）大幅降低图书盘点和查找工作量 依靠人工的图书盘点工作，特别是书架图书的盘点工作量太大而且效率很低。图书管理员盘点书架图书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。引入先进的RFID图书盘点工具和方法，可实现图书盘点的自动化或半自动化。 RFID非接触、远距离、快速读取多个标签的特点，使盘点工作简单有效，RFID使从不能盘点到可以盘点、轻松盘点；同样，可以轻松实现顺架等功能；上架时可以根据书库图形化路线（相当于电子地图）指示馆员按正确位置拜访馆藏。 （3）改变借阅管理和安全

8、防遗漏流程脱节的情况 图书馆防盗系统现在还是孤立的防盗系统，图书归还和上架之前要经过上磁处理，图书借出时则要进行消磁处理，工作量较大，直接影响了图书流通以及图书管理的工作效率。在发现丢书的同时无法记录丢失图书的信息，对图书的日常盘点、补缺工作影响极大。 RFID系统对现有的管理系统进行改进，将防遗漏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。 （4）提高图书馆工作人员的工作满意度 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，图书馆管理者对图书馆

9、的管理也大伤脑筋，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RFID系统的应用，可以弥补管理上的缺陷，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，其主要体现在以下几个方面： 1) RFID技术大大减少了流通工作量，剩余的流通工作也是配合RFID技术的自动化工作，这样大大提高了流通馆员的工作积极性和精神面貌。 2) RFID技术也解放了大批流通馆员，使他们可以从事其他的高级的咨询工作，如流动服务，举办讲座、展览、培训等。 3) 图书馆人员主要工作从流通转向咨询，有助于图书馆提升人员素质，会有更多的专业人才加入，有助于图书馆其他服务工作的提高。 （5

10、）提高读者满意度 1）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： 由于图书馆没有有效手段对图书进行盘点，但是因为管理系统没有准确的记录，结果导致了读者系统里能够查到图书，但是实际上却找不到； 由于借还书的效率较低，借还书排队等候时间太长，读者无谓的浪费时间，导致不满意； 借还书中出现信息读取错误、条码无法读出，增加读者等待时间，导致读者不满意。 随着全社会对服务意识的不断增强，读者对图书馆的服务要求也越来越高，图书馆需要迫切提升服务水平，提高读者满意度。 2）图书馆采用RFID系统可以给读者带来的影响有： 避免排队等候，更方便更快捷； 更长的图书馆开放时间； 隐私性、选择性和独立性

11、； 高科技带来的全新感受。 （6）改变了图书馆的服务模式 1)可以实现无人图书馆： RFID技术的应用，使无人图书馆成为可能，图书馆就可以实现真正意义上的24小时的全开放。 2)图书馆业务流程的重组：RFID解放了流通部门占有的大量人员，使图书馆的业务流程重组变得必要和可行；图书馆将从以馆藏为中心转向以读者为中心，提供给读者的服务将迈向多元化、高级化和人性化。 3)参考咨询性工作的重要性越发突出：图书馆的参考咨询工作是读者与信息资料之间的中介，从而使图书馆区别与一般的信息工具或者网络。图书馆流通工作淡化后，参考咨询工作会成为图书馆的主要工作。 4)不满足于开展阵地服务、传统服务，充分利用各种设

12、施和技术条件，为社会公众提供多样化、个性化服务，使图书馆的服务广度与深度都得到延伸，提高公共文化服务能力。 （7）图书馆通过RFID技术，全面数字化管理 除了图书、光盘、馆藏珍品外，图书馆对其他方面的管理也需要数字化。例如：对读者的管理、行政管理、小额消费等，传统的管理费时费力，缺乏效率，对读者、馆员都很不方便。通过RFID技术，能够有效将这些环节都数字化起来。 通过使用RFID技术，可在图书馆中实现快速馆藏清点功能、借/还书时即时资料识别和安全防盗功能、快速准确的数据库检查和更新功能等，这使得图书馆管理员的工作变得更加轻松，简便。RFID标签系统可以和传统的安全系统同时使用，可以与现存的图书

13、馆基础设施和集成图书馆系统(ILS)进行无缝连接。综上所述，RFID带给图书馆中的好处是显而易见的，这些好处最终归结到一点就是“加强图书馆管理、满足读者需求”。4.RFID图书馆管理系统总体设计4.1设计思路信息技术是现代图书馆的最主要的技术支撑，馆藏图书文献是图书馆最基本的资源实体，文献提供是图书馆最主要的服务内容。目前在国内图书管理系统中普遍采用“安全磁条条形码”的技术手段，以安全磁条作为图书的安全保证，以条形码作为图书的身份证，解决了图书管理中的一些问题，但是在图书高速盘点、图书借还、图书区域定位等问题还是不能很好地得到解决，而利用无线射频识别技术RFID使上述问题的解决变得相对容易起来

14、，快速借还、高速盘点、快速查找、定位、顺架、导架、上架、整架、分拣等功能均可实现。对图书馆图书和文献服务的排架提出全新的定位和排架理念，采取文献、书库书架的一体化RFID标识，从而构架起计算机信息和馆藏文献、工作人员服务之间的更为方便、高效、便捷的津梁。4.2系统特点智能化识别读者将要借或还的书籍全部放在自助借还机读写 器可识别区域内，读写器自动扫描图书里的RFID 标签，一次性读取多本RFID 图书标签的信息。RFID标签扫描时无须直线对准读取器，读写速度快。同时，RFID是以无线电波来传递信息，不会有传输屏障的问题。成本低廉将非接触芯片嵌入到低成本的介质中，可以最大程度的满足解决方案的需要

15、，应用这一先进技术可以大幅度减少设备的投资和维护费用以及硬件磨损的成本。人性化界面读者在自助借还书机的触摸屏上独立完成借还书过程，操作界面提示读者按步骤进行，并且有详细的注意事项说明，借还书过程简单快捷。灵活性自助借还书机高度能由读者通过按钮进行调节，以方便儿童或其它人群使用；还书箱箱内底板可随书的重量自动调整其上下位置，以减轻工作人员的工作负担。安全性按照TCP/IP 联网协议，通过SIP II 标准协议接口与图书馆终端数据库进行数据交换，确保系统安全。RFID标签内部可以分为各个独立的应用区域，存放不同的应用数据。每一张电子标签都有一个32位的全球唯一的序列号，该序号在生产过程中写入，无法

16、更改。重复使用图书标签具有十万次的重复擦写功能，提高图书馆的工作效率，节约成本。读者借还书成功后，将产生该次操作的记录，由内置的票据打印机输出。操作方便系统安装和调试非常简单，后期的使用和运营维护也十分便捷，查找、识别图书档案速度很快，而且防盗防损，能够提供可靠的性能和高度的安全性 。4.3系统组成4.3.1系统结构RFID图书馆系统由硬件、计算机集成设备、软件组成。通过网络连接或者数据拷贝的方式进行数据交换。终端软件与图书馆管理系统服务中心的连接遵守图书馆业内相关协议和计算机网络协议。系统拓扑结构图如下：图2：系统拓扑结构图4.3.2系统构成4.3.2.1软件构成软件包括系统软件和定制研发软

17、件两个部分，系统软件包括数据库管理系统、应用中间件和文字识别OCR软件。定制研发的图书管理系统功能构成如下图：图3：定制研发的图书管理系统功能构成示意图标签转换和制作完成RFID标签的制作，借还系统实现图书的流通和借阅管理等，文献查询方便为读者或工作人员查询书籍，归架及导航系统提供智能、快速的书籍定位、定架，馆藏清单提供智能化的盘库，图书目录管理系统是针对本图书馆管理全国的图书目录用。4.3.2.2硬件构成（1）计算机主机网络设备系统包括数据库系统和应用系统，需要部署在服务器，本系统需要服务器用于系统运行。对于在书库内的RFID标签数据回传利用无线网络和有线网络结合的方式实现。在每层书库布设无

18、线AP，用于手持设备和智能书车的信号接入，无线AP通过有线网络接入核心交换设备，计算机网络通过天花板进行布设。（2）安全监控设备为对进入图书馆人员进行图像监控，本系统采用红外半球网络摄像机设备进行安全监控，网络摄像机布设在天花板顶部，通过有线网络回传中心控制室。RFID图书管理系统包括：标签转换系统、自助借书系统、自助还书系统、智能查找系统、推车式盘点系统、安全门检测系统。（3）RFID相关设备系统中针对RFID标签，有图书RFID标签、架标、层标等多种类型，同时需要标签打印设备。图书、RFID标签存储一本图书的基本ID，不建议存储书目信息；架标采用无源标签，用于存储一个书架的单面单联信息，同

19、时实现远距离的信息传输和分区域；层标用于存储一个书架的单面单联的一层信息等。智能书车、手持设备可以支持读写超高频和有源标签。通过RFID读写器对粘贴在文献、书架上的RFID标签、RFID借书证的识读，借助于后台RFID管理系统和图书馆自动化集成系统，实现对文献、书架、工作人员间的借还、归架、典藏的一体化管理。4.4 系统功能RFID图书管理系统包括：标签转换系统、自助借书系统、自助还书系统、智能查找系统、推车式盘点系统、安全门检测系统。如图1所示。如图4所示。图4：RFID图书管理系统组成图4.4.1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

20、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。4.4.1.1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。4.4.1.2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

21、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5所示。图5: 标签转换系统主界面4.4.2自助借还系统在没有采用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

22、化服务水平和工作效率。自助借还系统（如图6）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6）。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7）。图6：自助借还系统主界面图7：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，

23、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。在汕头大学图书馆实施期间，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。 4.4.3安全检测系统安全检测系统是针对安装有电子标签图书进行侦测的系统。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。安全检测系

24、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8）。图8:监控软件界面图9：安全门4.4.4自动盘点子系统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。自动盘点系统为用户

25、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WindowsXP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WindowsMobile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

26、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。4.4.5智能查找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。 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

27、/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。 4.5 系统流程4.5.1图书自助借还操作流程4.5.1.1借书流程1）读者将借书证置于桌面上读写器可识别区域。2）输入密码进行读者的身份确认后，读者将要借的书籍放在桌面上读写器可识别区域，读写器开始向扫描图书标签，扫描过程中图书不能拿出读写区。3）读写器扫描图书标签完毕，并向标签内写入借阅标志位信息，将结果显示在触摸屏上。读者借书过程完成，打印清单。4.5.1.2还书流程1）输入密码进行读者的身份确认后，读者将要还的书籍放在桌面上读写器可识别区域，读写器开始向扫描图书标签，扫描过程中图书不能拿出读写区

28、。2）读写器扫描图书标签完毕，并向标签内写入借阅标志位信息，将结果显示在触摸屏上。读者借书过程完成，打印清单。4.5.1.3办理读者RFID卡与原系统办理读者条码卡程序一样完成读者RFID 卡的申请、发卡、授权、挂失等。4.5.2馆藏架位管理系统整架系统主要完成六大功能：架位采集、架位整理、图书装车、图书上架、图书统计、架位库管理。该系统能够通过对电子标签的读和写，记录和更新图书的架位信息，实现图书的自动识别，快速盘点，强化图书流通统计，归还图书更快返回书架，有效降低图书的错架率，提高图书管理人员的工作效率。本系统主要由智能书车及馆藏架位管理系统软件组成。4.5.2.1架位采集自动记录新上架书

29、的架位信息。用手持读写器读取书架上的层位标签，成功读取后会听到提示音，再将手持读写器天线沿该层书本移动，即开始扫描图书标签，系统自动将采集到的图书标签内的信息写入到数据库中，并同时在屏幕上显示出来。4.5.2.2架位整理整理书架，对错架和错层的书予以报警提示和统计。用手持读写器读取书架上的层位标签，成功读取后会听到提示音，再将手持读写器天线沿该层书本移动，即开始扫描图书标签，系统对不属于该层书架的书予以报警，同时用红色标识出来。4.5.2.3图书装车对待上架的书按照电脑指定的方式进行装车，减轻管理员人工上架负担，帮助管理员将图书进行快速分类，为上架做准备。将待上架的书靠近书车中的平板读写器（也

30、可用手持读写器），然后将书放入书车中电脑屏幕指定编号的书隔中。如此重复，每次可以预处理40 册书。4.5.2.4图书上架与图书装车结合使用，书车自动定位和提示图书的架位和层位。屏幕显示的是装车的电子地图，已装车书的架位已在电子地图上用红点显示出来。图书管理员根据红点的指示位置确定推动书车的路线，推动书车沿书架前行。置于书车下层的中距离平板式读卡器自动读取每个架子下部的架位标签（该标签大概位于书架下第 2 层,其位置大致与读卡器平行），电子地图实时更新书车当前所处位置。如果当前书架有要上架的书，则有声音示意管理员停车，同时在屏幕上显示出对应编号的图书放到指定的层位，点击“切换”按钮，可以显示完整

31、的图书架位信息，依据提示完成图书上架的工作。4.5.2.5图书统计统计已经被整理过层位在数据库中所存储的图书数量，实际扫描到的数量，所缺图书的数量和图书明细。已经被整理过的架位在电子地图上有蓝色圆点标识。4.5.2.6架位库管理上传，下载数据库，检索，删除图书架位信息，通过无线网络实时更新RFID图书数据库。如果整架车的数据库信息已经被更改，而服务器的数据库未被更新，系统会弹出先上传再进行下载操作的对话框。如果服务器端数据库已经是最新状态，则进入下载界面。如果整架车上数据库中没有新的记录，系统提示没有新的记录进行上传。4.5.3图书编目系统在完成对图书原有的编目工作的同时进行图书 RFID 标签的数据写入和RFID 系统数据库更新；在编目工作站上配置一台RFID读写器，后台运行FTZN 编目程序，可通过在原系统界面工具栏上增加的一个专门按钮调出在后台运行的FTZN 编目程序。FTZN 后台服务程序自动启动RFID智能图书编目子系统程序进对RFID 标签的读写操作、更新RFID系统数据库和贴RFID标签。4.5.4智能安全门系统能自动识别进/出，智能安全门系统是在传统安全门的基础上，增加了电子标签远距离阅读器和感应天线，能够识别读者身份和监控书籍的借阅情况。可根据管理要求设置不同的报警条件：进门：自动读取RFID 借书证 ，无借书证经过安全门报警；