RFID技術(shù)與條碼技術(shù)兼容的圖書(shū)ATM機(jī)研制

引言

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)及其自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，圖書(shū)館管理及讀者服務(wù)正由傳統(tǒng)的人工服務(wù)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展:條碼技術(shù)的應(yīng)用使圖書(shū)館管理實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification，RFID)的引進(jìn)將使圖書(shū)館的自助借還、自動(dòng)分揀、自動(dòng)清點(diǎn)等管理向智能化邁進(jìn)。目前，隨著城市文化建設(shè)的提速，圖書(shū)ATM機(jī)已在多個(gè)城市得到應(yīng)用，大專(zhuān)院校也開(kāi)始引進(jìn)該技術(shù)。然而，各大學(xué)圖書(shū)館原館藏圖書(shū)均采用條碼技術(shù)，內(nèi)置磁條，若僅用RFID技術(shù)，原有館藏圖書(shū)就無(wú)法利用，并且RFID標(biāo)簽比磁條價(jià)高10?15倍。為兼顧RFID技術(shù)引進(jìn)和原有館藏利用、降低成本，本文給出了RFID技術(shù)與條碼技術(shù)兼容的圖書(shū)ATM機(jī)的研制方法。

1圖書(shū)ATM應(yīng)用技術(shù)比較

1.1條碼技術(shù)與RFID技術(shù)比較

條碼技術(shù)是圖書(shū)館管理由手工管理邁向自動(dòng)化管理的一個(gè)關(guān)鍵信息技術(shù)。利用條碼和磁條，再結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，圖書(shū)館就可以輕松完成庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)、防盜、圖書(shū)信息查詢(xún)、借閱量統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)借還等工作。條碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用簡(jiǎn)單、方便,應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定可靠、成本低廉；缺點(diǎn)是讀頭讀取距離短,且不能透過(guò)紙張讀取數(shù)據(jù)，一次只能借還一本書(shū)。

隨著社會(huì)的發(fā)展，各行各業(yè)信息化發(fā)展的腳步不斷加快，條碼技術(shù)也開(kāi)始在某些方面顯現(xiàn)出其局限性。隨著圖書(shū)館的藏書(shū)量越來(lái)越大，即使應(yīng)用了條碼技術(shù)，很多圖書(shū)館依然存在順架、排架困難，勞動(dòng)強(qiáng)度高，圖書(shū)查找、館藏清點(diǎn)繁瑣、耗時(shí)，音像讀物難以流通、自動(dòng)化程度低，管理缺乏人性化,防盜效果差等問(wèn)題。這就要求現(xiàn)代圖書(shū)館進(jìn)一步大幅度提高圖書(shū)管理的信息化程度，實(shí)現(xiàn)圖書(shū)自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)、圖書(shū)自助借還、圖書(shū)區(qū)域定位、圖書(shū)自動(dòng)分揀等成為大勢(shì)所趨。RFID技術(shù)正好可以幫助圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

RFID是通過(guò)微波射頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。與條碼技術(shù)相比，RFID技術(shù)的主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息可更新。一般條碼印刷之后就無(wú)法更改，而電子標(biāo)簽則幾乎可以無(wú)數(shù)次地修改、新增、刪除標(biāo)簽內(nèi)的資料信息；并可遠(yuǎn)距離讀寫(xiě)，讀取距離遠(yuǎn)近可調(diào)(0~10m可選)；可同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽信息,即可同時(shí)借還多本圖書(shū)，具有穿透性。電子標(biāo)簽如果被紙張等非金屬的材料包裹后，仍可以進(jìn)行標(biāo)簽信息的讀取；適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。而紙張受到污染，上面的信息就無(wú)法再看到，但電子標(biāo)簽對(duì)水、油污有很強(qiáng)的抗污性。

RFID技術(shù)囊括了條碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又符合新形勢(shì)下圖書(shū)館管理需求，其應(yīng)用也可以說(shuō)給現(xiàn)代圖書(shū)館行業(yè)帶來(lái)了一次劃時(shí)代的革命，可使圖書(shū)館管理由自動(dòng)化向智能化邁進(jìn)。因此，在圖書(shū)館引進(jìn)RFID技術(shù)已是大勢(shì)所趨。

目前，圖書(shū)ATM有單純使用RFID電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，也有單純使用條形碼的系統(tǒng)。各圖書(shū)館原有館藏圖書(shū)均采用條碼技術(shù)，圖書(shū)內(nèi)置磁條。若僅采用RFID標(biāo)簽，則必須取出原館藏圖書(shū)內(nèi)置的磁條，再進(jìn)行加工，嵌入RFID電子標(biāo)簽，但這會(huì)造成工作量加大、成本高；而若仍用條碼，則對(duì)全館引進(jìn)RFID技術(shù)不利。

為了引進(jìn)RFID技術(shù)，同時(shí)能最大限度地發(fā)揮原有館藏的作用，圖書(shū)館的條形碼標(biāo)簽與RFID標(biāo)簽并存的局面在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將不可避免。

因此，使圖書(shū)ATM設(shè)備同時(shí)兼容RFID標(biāo)簽和條碼兩種標(biāo)識(shí)，是適應(yīng)圖書(shū)館管理由自動(dòng)化向智能化發(fā)展轉(zhuǎn)變的過(guò)渡階段的較好選擇。

1.2上、下架圖書(shū)智能機(jī)械比較

圖書(shū)ATM能否正常運(yùn)行并發(fā)揮自助作用，關(guān)鍵取決于其機(jī)械部分是否能“智能”地上、下架圖書(shū)。

目前，圖書(shū)ATM上下架圖書(shū)主要有兩種模式：

第一是智能機(jī)械手模式。機(jī)械手根據(jù)接收到的指令（借/還），到書(shū)架或取書(shū)口夾書(shū)，然后翻轉(zhuǎn)、直線(xiàn)移動(dòng)將書(shū)放到指定位置。整個(gè)上、下架書(shū)過(guò)程全部由機(jī)械手完成，無(wú)需人工操作。機(jī)械運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)程簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，能耗少，噪聲小,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單，機(jī)械體積小;缺點(diǎn)是機(jī)械手使用壽命有限，穩(wěn)定性不高。

第二是傳送帶模式。服務(wù)機(jī)接到借書(shū)指令后，載書(shū)書(shū)架平行移動(dòng)，當(dāng)所借書(shū)籍移到出書(shū)口時(shí)，書(shū)籍被機(jī)械推出出書(shū)口，完成借書(shū)。還書(shū)時(shí)，讀者將書(shū)放入還書(shū)口，經(jīng)標(biāo)簽識(shí)別后，書(shū)籍自動(dòng)掉入書(shū)箱。書(shū)箱裝滿(mǎn)后自動(dòng)移開(kāi)。該模式對(duì)讀者來(lái)說(shuō)同樣可自助借還，但其自身不能實(shí)現(xiàn)圖書(shū)上架，所以，還需人工定時(shí)上架圖書(shū)。該模式的最大優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定；缺點(diǎn)是耗能大，耗時(shí)長(zhǎng)，噪聲大，機(jī)械部分體積大，所占空間較大。

2設(shè)計(jì)方案

本文的圖書(shū)ATM機(jī)設(shè)計(jì)方案采用RFID標(biāo)簽和條碼并用模式。如此，既可利用現(xiàn)有館藏圖書(shū)，又能逐步推進(jìn)RFID技術(shù)應(yīng)用，同時(shí)也增加了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。方案主要內(nèi)容如下:

本方案中的RFID工作頻率選為13.56MHz。圖書(shū)內(nèi)置RFID電子標(biāo)簽或粘帖條碼任選，圖書(shū)內(nèi)不再安置磁條；但原有館藏的磁條不必去除，在封四增貼一枚條碼即可。

系統(tǒng)中的讀者證既可采用條碼（即仍可使用原有讀者證），也可用RFID自助辦理新證。

圖書(shū)自動(dòng)上、下架選擇機(jī)械手實(shí)現(xiàn)；機(jī)械手信息識(shí)別系統(tǒng)采取RFID和條碼識(shí)別裝置同時(shí)安裝的模式。

館員工作站采用RFID轉(zhuǎn)換器和條碼識(shí)別裝置來(lái)讀寫(xiě)和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

ATM進(jìn)出書(shū)口安裝有RFID電子標(biāo)簽和條碼識(shí)別兩套系統(tǒng)；圖書(shū)ATM書(shū)架選擇紙本實(shí)體書(shū)外顯模式。

圖書(shū)ATM與圖書(shū)館集成管理系統(tǒng)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接。

3圖書(shū)ATM系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

本圖書(shū)ATM系統(tǒng)主要由圖書(shū)ATM管理平臺(tái)、ATM服務(wù)機(jī)、圖書(shū)加工三部分構(gòu)成。

3.1圖書(shū)ATM管理平臺(tái)

圖1所示是本圖書(shū)ATM管理平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。該平臺(tái)由圖書(shū)管理子系統(tǒng)、讀者管理子系統(tǒng)、管理員日志、ATM遠(yuǎn)程監(jiān)控等四部分組成。

圖書(shū)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)標(biāo)簽信息、借書(shū)卡標(biāo)簽、架位號(hào)的關(guān)聯(lián)與注銷(xiāo)。圖書(shū)電子標(biāo)簽通過(guò)關(guān)聯(lián)可與圖書(shū)信息進(jìn)行綁定，完成流通前的處理操作；同時(shí)提供“圖書(shū)上、下架”、"添加圖書(shū)信息"、"圖書(shū)標(biāo)簽轉(zhuǎn)換"、“圖書(shū)查詢(xún)"等圖書(shū)信息管理功能。對(duì)借閱圖書(shū)進(jìn)行檢測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)圖書(shū)有較大破損、圖書(shū)放置不當(dāng)時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警或提示。

讀者管理子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)標(biāo)簽信息、借書(shū)卡標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)與注銷(xiāo)。借書(shū)卡標(biāo)簽通過(guò)關(guān)聯(lián)，可與讀者信息進(jìn)行綁定,完成讀者注冊(cè)、添加讀者信息工作;同時(shí)提供“讀者查詢(xún)”、“借還記錄查詢(xún)”等功能。

圖1圖書(shū)ATM管理平臺(tái)

管理員日志可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)標(biāo)簽信息、架位標(biāo)簽信息的關(guān)聯(lián)與注銷(xiāo)，并可對(duì)ATM機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、記錄和管理:監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)每天ATM機(jī)的借還書(shū)情況、圖書(shū)在架狀態(tài)，同時(shí)記錄各種故障及處理情況。

ATM遠(yuǎn)程監(jiān)控就是通過(guò)遠(yuǎn)程視頻及網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)ATM機(jī)現(xiàn)場(chǎng)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)對(duì)ATM機(jī)部分故障的遠(yuǎn)程修復(fù)及運(yùn)行控制。

3.2ATM服務(wù)機(jī)

ATM服務(wù)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它由自助借還子系統(tǒng)、信息查詢(xún)子系統(tǒng)、圖書(shū)自動(dòng)上下架系統(tǒng)、自助辦證子系統(tǒng)構(gòu)成。

自助借還子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自助借還功能。利用智能機(jī)械手將借還后圖書(shū)自動(dòng)下架、推出和上架。

信息查詢(xún)子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)讀者借還記錄、館(或ATM)藏圖書(shū)信息等內(nèi)容的查詢(xún)。

圖書(shū)自動(dòng)上下架系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)ATM服務(wù)機(jī)藏圖書(shū)的調(diào)整和更新。

自助辦證子系統(tǒng)可用二代身份證或內(nèi)置芯片的學(xué)生證自動(dòng)完成借閱證的辦理。

3.3圖書(shū)加工

根據(jù)圖書(shū)館要求，對(duì)新書(shū)可選擇粘貼RFID電子標(biāo)簽或條碼。若貼RFID標(biāo)簽，則在進(jìn)行數(shù)據(jù)加工后，粘貼RFID標(biāo)簽，并進(jìn)行標(biāo)簽轉(zhuǎn)換即可;若是條碼，則恠封四粘貼條碼即可,數(shù)據(jù)加工不變。無(wú)論貼條碼或RFID標(biāo)簽,都不需再安裝磁條。若是原館藏圖書(shū)，則恠封四加貼條碼即可，原已安裝的磁條無(wú)需取出。

4軟硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路是整體采取模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)增加模塊實(shí)現(xiàn)各種自助功能，同時(shí)便于設(shè)備的安裝和維護(hù)。設(shè)備硬件主要由大型LED屏幕、圖書(shū)三維定位系統(tǒng)、機(jī)械手、工業(yè)電腦、熱敏打印機(jī)、液晶顯示屏幕、LED指示燈等組成。圖2所示是該圖書(shū)ATM的電氣框圖。系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)操作主流程圖如圖3所示。

圖2圖書(shū)ATM電氣框圖

5主要功能特點(diǎn)

本圖書(shū)ATM實(shí)現(xiàn)的主要功能及特點(diǎn)：一是可以兼容

RFID技術(shù)和條形碼技術(shù)，能結(jié)合智能機(jī)械手實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自助借還、查詢(xún)等功能；二是可以通過(guò)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自動(dòng)歸架和調(diào)整功能；三是采用透明書(shū)架，這樣讀者可以通過(guò)玻璃窗直觀地選擇需要借閱的文獻(xiàn)；四是支持圖書(shū)館自動(dòng)化系統(tǒng),設(shè)備采用互聯(lián)網(wǎng)連接方式與圖書(shū)館總館遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換并實(shí)時(shí)處理，保證文獻(xiàn)資源信息的借閱、館藏狀態(tài)能夠?qū)崟r(shí)更新，從而保證資源的利用率，圖書(shū)館ATM與區(qū)域內(nèi)總分館的圖書(shū)可以實(shí)現(xiàn)通借通還；五是可建立集中監(jiān)控中心服務(wù)系統(tǒng)，以監(jiān)控各位置圖書(shū)ATM日常運(yùn)行情況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程處理或通知人工干預(yù)。

圖3系統(tǒng)操作主流程圖

本系統(tǒng)整體采取模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)增加模塊,即可增加相應(yīng)功能，便于對(duì)設(shè)備各部分進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

6結(jié)語(yǔ)

筆者研制開(kāi)發(fā)的這套自助圖書(shū)館系統(tǒng)，借鑒了銀行的ATM概念，應(yīng)用RFID技術(shù)、條碼技術(shù)和智能機(jī)械技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的自助借還、信息查詢(xún)、檢索、預(yù)約等功能。本設(shè)計(jì)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：

本圖書(shū)ATM機(jī)可同時(shí)識(shí)別RFID電子標(biāo)簽和條形碼,使安裝電子標(biāo)簽或條形碼的圖書(shū)均可在該設(shè)備上實(shí)現(xiàn)自助借還，從而兼顧了新技術(shù)引進(jìn)和已有資源的利用。

把機(jī)械手和RFID有機(jī)結(jié)合，可使機(jī)械手自動(dòng)讀取和識(shí)別圖書(shū)及架位號(hào)，從而完成自動(dòng)上下架圖書(shū)的關(guān)鍵智能，以節(jié)約人力和物力。

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