基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王瑞娜(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息傳媒學(xué)院， 河南 三門峽 472000)

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基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王瑞娜
(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息傳媒學(xué)院， 河南 三門峽 472000)

傳統(tǒng)的圖書(shū)管理工作任務(wù)量大、成本高，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，RFID技術(shù)(無(wú)線射頻技術(shù))憑借其高效率、高存儲(chǔ)容量、低成本等優(yōu)勢(shì)逐步成為促使圖書(shū)館管理工作智能化的新手段。本文介紹了RFID技術(shù)及其在圖書(shū)管理應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，對(duì)基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)進(jìn)行了總體框架的設(shè)計(jì)，并針對(duì)圖書(shū)查詢、圖書(shū)自助借閱及圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后對(duì)系統(tǒng)功能及性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

RFID技術(shù)； 圖書(shū)管理系統(tǒng)； 圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)； 自助借還

目前,很多圖書(shū)館依然通過(guò)采用條形碼和安全磁條相結(jié)合的方式進(jìn)行圖書(shū)的流通管理和安防工作，但條形碼壽命短、易損壞、存儲(chǔ)信息量小等特點(diǎn)，已經(jīng)影響到了數(shù)字化圖書(shū)管理工作的效率。隨著圖書(shū)館藏書(shū)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及圖書(shū)館開(kāi)放式閱讀形式的普及，圖書(shū)被錯(cuò)放或亂放的現(xiàn)象非常普遍，這不僅嚴(yán)重影響了讀者查詢書(shū)籍的效率，也大大增加了圖書(shū)整理及盤(pán)點(diǎn)工作的任務(wù)量。因此，圖書(shū)館需要引入新技術(shù)，提高圖書(shū)管理工作的智能化以及館藏資源的利用率和服務(wù)管理的效率。RFID技術(shù)作為室內(nèi)定位領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，符合圖書(shū)管理工作的需求。

1 RFID技術(shù)

1.1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID技術(shù)即無(wú)線射頻技術(shù)，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它能夠通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取其附帶的數(shù)據(jù)信息，識(shí)別過(guò)程無(wú)須人工干預(yù)，方便即時(shí)信息的交互及物品追蹤，適合圖書(shū)管理、物流管理等場(chǎng)景[1]。除了非接觸式采集信息的特點(diǎn)外，RFID技術(shù)還具有讀取速度快、抗干擾性強(qiáng)、數(shù)據(jù)容量大、可動(dòng)態(tài)更改數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)及高安全性等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)物資管理的高度自動(dòng)化，輕松實(shí)現(xiàn)物資管理中物流和數(shù)據(jù)信息間的雙向通信。

RFID系統(tǒng)通常包含射頻電子標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)和應(yīng)用系統(tǒng)三部分[2]。電子標(biāo)簽由芯片和天線組成，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，每個(gè)標(biāo)簽都有唯一的標(biāo)識(shí)碼存放于芯片中；閱讀器是識(shí)別電子標(biāo)簽的設(shè)備，能夠在非接觸狀態(tài)下快速讀取電子標(biāo)簽的信息，通過(guò)與應(yīng)用系統(tǒng)的通信，完成對(duì)電子標(biāo)簽信息的讀取、解碼、識(shí)別和數(shù)據(jù)管理；應(yīng)用系統(tǒng)能夠?qū)﹄娮訕?biāo)簽進(jìn)行控制，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，用戶可通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)給閱讀器發(fā)送指令，建立其與電子標(biāo)簽間的通信，然后通過(guò)天線將電子標(biāo)簽做出的相關(guān)響應(yīng)反饋給閱讀器，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳達(dá)至應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)這一通信過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)圖書(shū)、物流等物資管理的自動(dòng)化。

1.2 圖書(shū)管理系統(tǒng)采用RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

RFID作為室內(nèi)定位領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究技術(shù)，在圖書(shū)管理工作中的應(yīng)用具有傳統(tǒng)條形碼管理技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：(1)便于圖書(shū)分類盤(pán)點(diǎn)。圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)任務(wù)繁瑣，工作量大且容易出錯(cuò)，傳統(tǒng)的圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)工作主要靠人工完成，效率很低，借助RFID技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)閱讀器對(duì)圖書(shū)電子標(biāo)簽的閱讀，按照設(shè)定的規(guī)則實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自動(dòng)化分揀，達(dá)到簡(jiǎn)化圖書(shū)分揀的流程，同時(shí)，借助RFID技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)能夠?qū)崟r(shí)提供錯(cuò)位圖書(shū)的信息，提高圖書(shū)分類盤(pán)點(diǎn)的效率；(2)便于快速查找圖書(shū)。通過(guò)RFID技術(shù)能夠方便讀者和管理員快速定位圖書(shū)和文獻(xiàn)的存放位置，提高服務(wù)及工作效率；(3)自動(dòng)化管理。圖書(shū)管理工作包含借書(shū)、還書(shū)、盤(pán)點(diǎn)、新書(shū)上架、舊書(shū)下架等多樣化任務(wù)，傳統(tǒng)的工作模式多借助人工處理，采用RFID技術(shù)后借助其非接觸式識(shí)別信息、讀取距離遠(yuǎn)、讀取次數(shù)多及動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信的特點(diǎn)，管理員通過(guò)手持或固定閱讀器能夠方便、快捷、高效地完成圖書(shū)管理工作，提高效率，降低誤差；(4)兼容性強(qiáng)。RFID技術(shù)的引入可以在原有的圖書(shū)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其終端軟件和后臺(tái)系統(tǒng)軟件基本不變，只是用芯片數(shù)據(jù)代替原來(lái)的圖書(shū)編目數(shù)據(jù)，這樣不僅保留了原有系統(tǒng)，而且提高了數(shù)據(jù)的安全性及圖書(shū)管理工作的效率。

2 基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示，每層相互作用，共同完成系統(tǒng)功能[3]。

硬件層：該層主要由采集數(shù)據(jù)和傳輸信號(hào)的設(shè)備組成，通過(guò)RFID閱讀器等相關(guān)技術(shù)采集及傳達(dá)書(shū)籍信息。

邏輯層：主要完成對(duì)上層傳達(dá)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、過(guò)濾等處理，保證數(shù)據(jù)的安全性及準(zhǔn)確性，同時(shí)為下層提供相應(yīng)的應(yīng)用程序接口。

應(yīng)用層：該層是讀者及管理人員與系統(tǒng)的交互接口，為讀者及圖書(shū)管理人員提供簡(jiǎn)捷便利的智能化服務(wù)。

圖1 基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)總體框架

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的圖書(shū)管理系統(tǒng)普遍采用“條形碼+安全磁條”的方式，條形碼用于標(biāo)識(shí)圖書(shū)，安全磁條用于保障圖書(shū)安全，這種方式雖然解決了圖書(shū)管理工作中的一些問(wèn)題，但效率仍比較低。在引入RFID技術(shù)后，新書(shū)在入庫(kù)時(shí)進(jìn)行分類編目和標(biāo)簽工作，舊書(shū)可通過(guò)電子標(biāo)簽中的芯片數(shù)據(jù)代替原有的編目數(shù)據(jù)，借助RFID的無(wú)線射頻技術(shù)輕松實(shí)現(xiàn)圖書(shū)區(qū)域定位、高速盤(pán)點(diǎn)、自助借還、快速查找等功能，使圖書(shū)管理工作變得高效和智能。

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)包含管理子系統(tǒng)、RFID子系統(tǒng)和讀者子系統(tǒng)三個(gè)模塊，如圖2所示。管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)信息的維護(hù)，包含圖書(shū)管理、讀者管理和圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)三個(gè)子模塊，其中圖書(shū)管理子模塊用于圖書(shū)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理，比如添加、刪除及修改圖書(shū)信息等；讀者管理子模塊用于對(duì)讀者個(gè)人信息的管理；圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)子模塊用于準(zhǔn)確定位圖書(shū)的存放區(qū)域。RFID模塊用于管理RFID設(shè)備的工作狀態(tài)，同時(shí)對(duì)RFID系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并對(duì)數(shù)據(jù)表單進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。讀者子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)讀者的借閱、歸還及個(gè)人賬戶等信息進(jìn)行管理。以下詳細(xì)介紹圖書(shū)查詢、圖書(shū)借還、圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)三個(gè)子模塊功能的實(shí)現(xiàn)。

圖2 基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)的功能模塊

2.2.1 圖書(shū)查詢 基于RFID技術(shù)的圖書(shū)管理系統(tǒng)可快速實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的定位。根據(jù)圖書(shū)館的實(shí)際情況，可在每個(gè)書(shū)架或每隔一段距離安置RFID閱讀器，用于存放圖書(shū)信息及所放位置[4]。查詢者可在安裝有相應(yīng)軟件的終端設(shè)備(計(jì)算機(jī)、平板、智能手機(jī)等)輸入圖書(shū)信息，如書(shū)名、作者名等信息，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給系統(tǒng)服務(wù)器，然后服務(wù)器會(huì)將處理后的信息反饋到終端設(shè)備，查詢者可看到圖書(shū)的出版社、索書(shū)號(hào)等詳細(xì)信息以及存放該圖書(shū)信息的高頻RFID閱讀器的位置，并生成詳細(xì)的路線方便查詢者尋找。通過(guò)RFID技術(shù)可隨時(shí)精確地定位圖書(shū)的位置，解決了因圖書(shū)錯(cuò)放、亂放及書(shū)架標(biāo)識(shí)不清造成的查詢困難的問(wèn)題，提高了圖書(shū)查詢的效率。

2.2.2 自助圖書(shū)借還 讀者可在自助借閱機(jī)前刷借閱證以確定借閱者的信息，然后通過(guò)自助借閱機(jī)上的RFID高頻閱讀器讀取所要借閱書(shū)籍的電子標(biāo)簽，終端設(shè)備會(huì)顯示讀者的信息以及圖書(shū)的信息，若圖書(shū)符合借閱條件，經(jīng)過(guò)讀者確認(rèn)，讀者信息及圖書(shū)信息相關(guān)聯(lián)后一起發(fā)送給系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，讀者根據(jù)圖書(shū)存放位置可自行借閱，同時(shí)，圖書(shū)的借閱信息將被修改，當(dāng)讀者借閱成功后經(jīng)過(guò)圖書(shū)館RFID檢測(cè)門時(shí)就不會(huì)發(fā)出報(bào)警。還書(shū)時(shí)，讀者可掃描圖書(shū)的電子標(biāo)簽，確定圖書(shū)的存放位置，可完成圖書(shū)的自助歸還功能，同時(shí)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)將對(duì)圖書(shū)的借閱信息進(jìn)行修改。圖3為自助圖書(shū)借閱的流程。

2.2.3 圖書(shū)盤(pán)點(diǎn) 圖書(shū)館藏書(shū)眾多，人工盤(pán)點(diǎn)任務(wù)量巨大，通過(guò)RFID技術(shù)，圖書(shū)管理員可以通過(guò)RFID閱讀器讀取圖書(shū)標(biāo)簽信息，獲取圖書(shū)存放的精確位置及圖書(shū)的相關(guān)信息，方便管理員查詢、盤(pán)點(diǎn)等工作。此外，圖書(shū)借還和存放的位置是即時(shí)反饋給服務(wù)器，并在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)修改，管理員也可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢獲取圖書(shū)的實(shí)時(shí)信息及存放位置，提高圖書(shū)管理工作的效率。圖4是基于RFID技術(shù)的圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)流程。

圖3 自助借還圖書(shū)流程

圖4 圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)流程

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)分析設(shè)計(jì)

本文采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)存放圖書(shū)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)中包含圖書(shū)信息表、讀者信息表、圖書(shū)借閱記錄信息表、管理員權(quán)限信息表等。以圖書(shū)信息表為例，其包括圖書(shū)的名稱(char型)、作者的名稱(char型)、出版社的信息(char型)、圖書(shū)的價(jià)格(int型)、圖書(shū)的條形碼(char型)等信息，這些信息都被存放在table merchandise中。在基于RFID的圖書(shū)管理系統(tǒng)中，當(dāng)代表圖書(shū)唯一標(biāo)識(shí)的電子標(biāo)簽被閱讀器讀取時(shí)，系統(tǒng)將確定相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行相應(yīng)的操作[5]。在數(shù)據(jù)庫(kù)的管理工作中，本系統(tǒng)充分利用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中的API函數(shù)：sqlite3_exec()、sqlite3_open()、sqlite3_close()、sqlite3_column ()等進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)文件的操作。

3 系統(tǒng)測(cè)試

3.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)

本系統(tǒng)采用Java EE技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)框架的開(kāi)發(fā)，借助Java EE的分層架構(gòu)和應(yīng)用組件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，如通過(guò)DAO層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中信息的添加、刪除及更新等操作，通過(guò)表現(xiàn)層采集用戶的輸入數(shù)據(jù)并顯示系統(tǒng)狀態(tài)，系統(tǒng)使用JBoss4服務(wù)器運(yùn)行。

3.2 系統(tǒng)功能測(cè)試

系統(tǒng)功能測(cè)試的目的是檢查系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的有效性及功能是否實(shí)現(xiàn)。本文以RFID卡管理為例進(jìn)行測(cè)試，如表1所示。

3.3 系統(tǒng)性能測(cè)試

表1 RFID卡管理功能測(cè)試用例

本文采用Mercury 公司開(kāi)發(fā)的LoadRunner8.0工具進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試，利用負(fù)載模擬工具進(jìn)行不同并發(fā)用戶數(shù)量的模擬測(cè)試，由其向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，保持一定時(shí)間，測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，如數(shù)據(jù)的保存數(shù)量、失敗數(shù)量、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間及CPU利用率等。圖5顯示了不同并發(fā)用戶數(shù)量下，系統(tǒng)響應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)測(cè)試，在給定的用戶平臺(tái)下，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性、方便性均能達(dá)到要求。

圖5 系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

將RFID技術(shù)引入到圖書(shū)管理工作中，不僅從服務(wù)理念、圖書(shū)流通模式、信息資源建設(shè)等方面發(fā)揮RFID的優(yōu)勢(shì)，還提高了圖書(shū)管理工作的智能化，拓寬了圖書(shū)館服務(wù)工作的深度與廣度，使圖書(shū)館的工作效率和服務(wù)水平上升到一個(gè)新檔次。RFID技術(shù)在圖書(shū)館的應(yīng)用實(shí)踐時(shí)間較短，在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)多關(guān)注技術(shù)的更新，結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行應(yīng)用功能的創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)APP借閱、移動(dòng)客戶端借閱等功能，不斷創(chuàng)新RFID環(huán)境下的圖書(shū)借閱的服務(wù)模式。

[1] 夏文忠.基于RFID的自助圖書(shū)借還系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信

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責(zé)任編輯 陳桂梅

Research and Application of Library Management System Based on RFID Technology

WANGRuina
(School of Information Media, Sanmenxia Polytechnic, Sanmenxia 472000, China)

Traditional library management is a heavy burden with high cost. With the rapid development of information technology, RFID Technology (RFID), with its high efficiency, high storage capacity and low cost gradually becomes new intelligent library management work. This paper introduces RFID technology and its advantages in library management, designs the overall framework of the library management system based on RFID technology. Furthermore, it designs a module special for book search and self borrowing. Final testing is performed on the function and performance of the system and the testing result meets the design requirements.

RFID technology; library management system; book inventory; self borrowing and returning

2017-01-02

王瑞娜(1984— )，女，河南靈寶人，講師，碩士研究生，研究方向:計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

10.13750/j.cnki.issn.1671-7880.2017.02.014

TP 391

A

1671-7880(2017)02-0054-05