X-RFID智能型圖書館管理系統(tǒng)

摘要：隨著信息技術(shù)不斷升級和信息服務(wù)逐漸提升，圖書館管理的信息化迫切需要一種更新更完善的智能化解決方案，因此基于X-RFID的圖書館管理系統(tǒng)便應(yīng)運而生。X-RFID是將XPM技術(shù)應(yīng)用于RFID芯片中，用XPM存儲器替代傳統(tǒng)的E2PROM作為ID碼存儲器件，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)RFID技術(shù)，它的應(yīng)用將給圖書館現(xiàn)代化管理帶來革命性變化。
關(guān)鍵詞：X-RFID；智能型；圖書館管理系統(tǒng)；XPM存儲器

0 引言
    圖書館的日常服務(wù)涉及到人流、物流的管理，需要進(jìn)行大量的讀者和書刊的識別、訪問控制、統(tǒng)計等工作。目前，圖書館基本上都采用條形碼技術(shù)作為識別方法來實現(xiàn)這些功能。然而，條形碼雖然有價格便宜、制作方便等優(yōu)點，但是也存在一些先天的難以克服的缺點，如因為容易磨損，必須貼在書內(nèi)等給使用帶來不便，并不完全適合圖書館。將XPM和RFID結(jié)合的X-RFID新技術(shù)能有效克服條形碼的缺點，具有大容量、高穩(wěn)定性和長壽命的存儲性能，能實現(xiàn)許多條形碼無法實現(xiàn)的新功能，開發(fā)、利用這些新功能將給圖書館的傳統(tǒng)服務(wù)工作帶來革命性的改變。

1 X-RFID的概念及特點
    即射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環(huán)境、可識別運動目標(biāo)等優(yōu)點。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。
    超級永久性存儲器(Super Permanent Memory，XPM)是一種新型不揮發(fā)存儲器(Non-VolatiIe Memory，NVM)技術(shù)。它采用100％的深亞微米標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，與制造邏輯電路(CPU，DSP等)相同，不需增加浮置柵工藝。經(jīng)實踐表明，XPM產(chǎn)品具有高可靠性，不易受溫度、電壓、輻照以及讀操作次數(shù)等因素的負(fù)面影響。
    X-RFID則是采用將XPM技術(shù)，應(yīng)用于RFID芯片中，用XPM存儲器替代傳統(tǒng)的EEPROM作為ID碼存儲器件，從而使XPM存儲器的優(yōu)勢得到集中的體現(xiàn)?？蓮V泛運用于物流業(yè)、零售業(yè)、制造業(yè)、公共交通、醫(yī)療衛(wèi)生、機場、鐵路、資產(chǎn)管理、身份識別、安全保衛(wèi)、產(chǎn)權(quán)保護(hù)和軍事等領(lǐng)域，具有成本低、工藝兼容性高、保密性高、物理不可擦除等特點。
    RFID與X-RFID芯片構(gòu)成比較如圖1所示。

    采用XPM技術(shù)的RFID系統(tǒng)與其他RFID技術(shù)相比具有更多優(yōu)越性(見表1)。

2 X-RFID系統(tǒng)的組成及工作原理
    X-RFID應(yīng)用系統(tǒng)由標(biāo)簽、天線、讀寫器、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)4部分組成，如圖2所示。

    X-RFID標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)的核心，又稱為射頻標(biāo)簽，其英文名為TAG，也有稱為LABEL的。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。一般情況下，射頻標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有惟一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；當(dāng)受無線電射頻信號照射時，能反射回攜帶有數(shù)字字母編碼信息的無線電射頻信號，供閱讀器處理識別。依據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為有源(Active Tag)和無源(Passive Tag)，有源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無源標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池。
    讀寫器是讀或讀／寫電子標(biāo)簽的電子裝置，有時也被稱為閱讀器(Reading Device)、查詢器(Interrogator)、通信器或讀出裝置，可設(shè)計為手持式或固定式。讀寫器是信號產(chǎn)生、發(fā)射、接收的設(shè)備，它產(chǎn)生的射頻信號，經(jīng)功率放大器放大，通過天線發(fā)射出去，同時接收由標(biāo)簽反射回來的信號，經(jīng)射頻接收器進(jìn)行收發(fā)分離，然后進(jìn)行檢波、解調(diào)、通過前置放大器放大，送至讀出計算機進(jìn)行處理。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場時，讀寫器通過天線向標(biāo)簽發(fā)一組固定頻率的電磁波，標(biāo)簽內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個電容內(nèi)儲存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2 V時，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)，還原標(biāo)簽中的物體信息，從而達(dá)到識別物體的目的。讀寫器的天線可以內(nèi)置，也可以外置。
    X-RFID的工作頻段，對射頻識別系統(tǒng)來說，最主要的頻率是0～135 kHz，以及ISM頻率6．78 MHz，13．56 MHz，27．125 MHz，40．68 MHz，433．92MHz，869．0MHz，915．0MHz(在歐洲不使用)，2．45GHz，5．8GHz以及24．125GHz。

3 X-RFID在圖書館中的應(yīng)用
    采用RFID技術(shù)進(jìn)行圖書館業(yè)務(wù)的自動化，就必須要求RFID標(biāo)簽對數(shù)據(jù)保存的期限、成本的承受能力、數(shù)據(jù)的安全性等方面都有著極高的要求，而按照目前最通用的基于EEPROM技術(shù)的RFID標(biāo)簽，則存在著數(shù)據(jù)保存時較短、安全性不高、成本較高、數(shù)據(jù)容易丟失等缺陷。所以，在各種RFID技術(shù)中，采用XPM技術(shù)是最適合用于RFID圖書館管理系統(tǒng)中的。這不僅有效地解決了數(shù)據(jù)保存時期和安全性，也相對降低了RFID圖書館管理系統(tǒng)的運行和實施成本，同時也為RFID在圖書館行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供了充分條件。
    X-RFID技術(shù)在圖書館主要應(yīng)用于自助借書站、自助還書箱、柜臺工作站、館藏分檢系統(tǒng)、機檢服務(wù)站、電子安全門、書架管理系統(tǒng)等方面?；赬-RFID的智能型圖書館管理系統(tǒng)，如圖3所示。

    X-RFID標(biāo)簽可提供便捷的資料管理，又具有防竊保護(hù)功能；天線主要提供出入口的保安工作，它能準(zhǔn)確地識別出觸發(fā)警報的每一本書的書名，真正做到無誤報警；柜臺工作站是供管理員在辦理借還書手續(xù)時讀取書本的RFID碼，方便圖書館管理員隨時攜帶手持讀碼器來捕捉書上的智能標(biāo)簽的信息，快速搜索圖書，將書架上放亂的書管理歸類；自助借還書機能讓讀者自己辦理借閱手續(xù)，它由借書卡讀寫器、RFID讀寫器、觸控式熒幕以及一臺收據(jù)打印機所組成；自動分揀系統(tǒng)，運用讀寫器識別標(biāo)簽，達(dá)到自動分揀的目的；應(yīng)用軟件以SIP2的界面，通過以太網(wǎng)絡(luò)的接口與LAS以及其他的部件連接，將智能圖書館管理系統(tǒng)與圖書館的流通自動化系統(tǒng)連接起來，給讀者和圖書館管理員帶來便利。

4使用X-RFID系統(tǒng)的優(yōu)點
4．1 流程簡化，提高了效率
    目前的借還書流程普遍采用條碼掃描系統(tǒng)，條碼數(shù)據(jù)的采集是通過固定的或手持的條形碼掃描器完成的，條碼容易破損且只適用于近距離、靜態(tài)、小數(shù)據(jù)采集，加之掃描操作需要人工翻開圖書并找到條碼位置才能掃描，操作流程較為繁瑣，借還書效率低。引入X-RFID技術(shù)可以實現(xiàn)動態(tài)、快速、大數(shù)據(jù)量、智能化的圖書借還流程，提高信息存儲的安全性、信息讀寫的可靠性、借還書的高速快捷性。
4．2 系統(tǒng)改進(jìn)，提高了安全性
    利用X-RFID技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有的管理系統(tǒng)，將防盜系統(tǒng)與圖書流通管理系統(tǒng)聯(lián)系起來，記錄每本圖書的進(jìn)出庫歷史記錄，從而可以與借還書的歷史記錄進(jìn)行匹配?？梢杂行岣叻辣I系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，確保圖書安全。
4．3 降低工作量，提高了工作滿意度
    圖書館工作人員由于積年累月的重復(fù)性勞動，工作本身很繁重，如依靠人工圖書盤點工作量大，很容易對工作產(chǎn)生一定的消極思想；加上讀者也對圖書館表示不滿，導(dǎo)致圖書館工作滿意度有所下降。通過X-RFID技術(shù)改造，可以把工作人員從圖書館日常繁重的重復(fù)勞動中解放出來，同時提高讀者對圖書館工作的滿意程度。
4．4 電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)保持力強，碼壽命長
    由于采用物理上不可擦寫的方法，相比采用高壓電盒來進(jìn)行儲存數(shù)據(jù)，采用EEPROM技術(shù)的RFID數(shù)據(jù)則最多保存10年，而X-RFID的數(shù)據(jù)保持力可達(dá)100年以上。由于采用了非接觸式的讀取方式，加上具有防水、防磁、耐高溫的特性，RFID電子標(biāo)簽的壽命比條形碼長得多。每個電子標(biāo)簽最少能被讀取十萬次以上。這樣，電子標(biāo)簽一旦貼上后就可以長期使用。

5 結(jié)語
    由于目前我國圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀，X-RFID在中國圖書館領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用受到各種因素的制約，實現(xiàn)還需要較長時間的努力。但是，X-RFID可以讓圖書館實現(xiàn)真正的智能化管理，通過X-RFID技術(shù)可以為讀者提供簡捷迅速的自助式服務(wù)，提高圖書管理員的工作效率，為圖書館節(jié)省人力，為讀者提供安全的環(huán)境。X-RFID所具備的獨特優(yōu)勢是其他識別技術(shù)無法比擬的，X-RFID系統(tǒng)是圖書館管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，它將最終取代和淘汰目前廣泛使用的條形碼識別技術(shù)，X-RFID技術(shù)的應(yīng)用將推動我國數(shù)字圖書館的建設(shè)與發(fā)展。