基于RFID技術(shù)的圖書ATM系統(tǒng)在高職高專圖書館的開發(fā)應(yīng)用

RFID（Radio Frequency Identification）是一種非接觸的無線射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。自2006年我國廈門集美大學(xué)誠毅學(xué)院圖書館首家引進(jìn)該技術(shù)以來，我國深圳圖書館、中國國家圖書館、汕頭大學(xué)圖書館、西安理工大學(xué)圖書館等多家公共、高校圖書館也已開始引進(jìn)該技術(shù)。RFID技術(shù)的引進(jìn)可以實(shí)現(xiàn)圖書館服務(wù)、管理的智能化。

高職高專圖書館由于歷史原因和自身?xiàng)l件的限制，圖書館建設(shè)起步較晚，自動(dòng)化水平相對(duì)較低，多數(shù)學(xué)校圖書經(jīng)費(fèi)投入較少。因此,要一步到位地全面引進(jìn)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖書管理和服務(wù)智能化，往往存在很大困難。

基于RFID技術(shù)的圖書館ATM系統(tǒng)可借鑒銀行ATM概念,可實(shí)現(xiàn)圖書自助借還、辦證、査詢、檢索、預(yù)約等功能，從而為讀者提供24小時(shí)不間斷服務(wù)。雖然ATM-次圖書儲(chǔ)量有限（400-600冊(cè)），但結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)有實(shí)體館藏及預(yù)約服務(wù),亦可使圖書館部分實(shí)現(xiàn)智能化。同時(shí),也可在ATM的使用過程中逐步加工原有實(shí)體館藏圖書，為整館引進(jìn)RFID技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

目前，在個(gè)別經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市已有街區(qū)式24小時(shí)自助圖書館（ATM）系統(tǒng)出現(xiàn),但這些ATM系統(tǒng)一方面本機(jī)成本高、噪音大，更主要的是其傳送帶結(jié)構(gòu)使圖書無法自動(dòng)上架，由此又帶來高昂的運(yùn)營成本（需每天上架圖書，多點(diǎn)還需配套物流）。另外，該機(jī)還無法同時(shí)兼容電子標(biāo)簽和條碼技術(shù)。這些都使資金和人力均短缺的高職高專圖書館無法承受。

筆者所在的高職高專館結(jié)合自身特點(diǎn)，開發(fā)了一套基于RFID技術(shù)的、適合高職高專的自助圖書館系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱圖書ATM）。

1  設(shè)計(jì)原則

1.1  實(shí)用性原則

設(shè)計(jì)開發(fā)圖書ATM應(yīng)以圖書ATM機(jī)安裝點(diǎn)所面向的讀者群的實(shí)際需求為功能設(shè)計(jì)的主要依據(jù),以智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化為基本設(shè)計(jì)思想，充分考慮高職高專圖書館的現(xiàn)有藏書特點(diǎn)（條碼技術(shù)）及引進(jìn)的RFID技術(shù)需求，做到RFID電子標(biāo)簽與條碼兼容、操作界面友好、易于使用、運(yùn)行穩(wěn)定、便于管理與維護(hù)，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具有與圖書館集成管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步、協(xié)同工作的能力。

1.2  前瞻性和可擴(kuò)展性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到圖書館全館引進(jìn)RFID技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，確保系統(tǒng)能適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展要求。同時(shí),系統(tǒng)軟件應(yīng)使用面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計(jì)，將功能模塊與顯示模塊分離，分層實(shí)現(xiàn)模塊功能（如與圖書管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互模塊、RFID標(biāo)簽讀寫模塊等），以使各子系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和升級(jí)都較方便。

1.3  安全性

系統(tǒng)的安全性包括保證讀者人身安全、讀者信息安全、傳輸數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)操作安全等。

讀者人身安全指讀者在自助借還過程中不會(huì)因本設(shè)備造成身體傷害;讀者信息安全指讀者個(gè)人隱私信息不會(huì)因使用本系統(tǒng)而泄漏;數(shù)據(jù)的安全性指系統(tǒng)具有足夠的安全權(quán)限，保證數(shù)據(jù)不被非法訪問、竊取和破壞;系統(tǒng)操作的安全性指不讓非法用戶來操作系統(tǒng)，同時(shí)要具有足夠的容錯(cuò)能力，以保證合法用戶操作時(shí)不至于引起系統(tǒng)出錯(cuò)，充分保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的邏輯準(zhǔn)確性。

1.4  標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化

為了確保系統(tǒng)與圖書管理系統(tǒng)、文獻(xiàn)管理系統(tǒng)的無縫鏈接，在系統(tǒng)建設(shè)過程中，要嚴(yán)格遵守基于SIP2的數(shù)據(jù)交換協(xié)議,在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與圖書館其他管理軟件的數(shù)據(jù)交換時(shí)，要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、同步性與實(shí)時(shí)性。

1.5  個(gè)性化

系統(tǒng)應(yīng)充分考慮在校全日制學(xué)生、短期職業(yè)培訓(xùn)學(xué)員及行業(yè)企業(yè)讀者的不同需求，提供辦證模式、信息査詢、信息通知、預(yù)約等個(gè)性化服務(wù)。另外，系統(tǒng)在滿足功能需求的前提下，還要盡可能簡(jiǎn)化操作步聚，同時(shí)，各操作都要提供圖形提示，做到界面結(jié)構(gòu)清晰、布局合理，功能圖標(biāo)醒目。

2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)

基于RFID技術(shù)的圖書ATM系統(tǒng)一般由ATM服務(wù)機(jī)、物流系統(tǒng)（配送圖書）、管理與監(jiān)控中心三部分組成，其相應(yīng)技術(shù)架構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由圖書館RFID管理平臺(tái)、ATM服務(wù)機(jī)、系統(tǒng)公共組件（中間件）、運(yùn)行環(huán)境、開發(fā)環(huán)境等五部分構(gòu)成。

2.1  圖書館RFID管理平臺(tái)

該平臺(tái)由電子標(biāo)簽轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、圖書安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、監(jiān)控中心子系統(tǒng)三部分組成。

電子標(biāo)簽轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書標(biāo)簽、借書卡標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)與注銷。圖書電子標(biāo)簽通過關(guān)聯(lián)可與圖書信息進(jìn)行綁定，完成流通前的處理操作；借書卡標(biāo)簽通過關(guān)聯(lián)則可與讀者信息進(jìn)行綁定,完成讀者注冊(cè)工作；同時(shí)提供圖書查詢、讀者査詢、RFID標(biāo)簽打印、日志査詢等功能。

圖書安全監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)借閱圖書進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)圖書有較大破損、圖書放置不當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警或提示。

監(jiān)控中心子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書ATM工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并記錄工作日志、報(bào)警日志并監(jiān)測(cè)、控制ATM的運(yùn)行和維護(hù)。

2.2  ATM服務(wù)機(jī)

ATM服務(wù)機(jī)是整個(gè)圖書ATM系統(tǒng)的核心部分,它由自助辦證子系統(tǒng)、自助借還子系統(tǒng)、信息查詢子系統(tǒng)、圖書自動(dòng)上下架子系統(tǒng)四部分組成。

自助辦證子系統(tǒng)可用二代身份證或內(nèi)置芯片的學(xué)生證完成借閱證的辦理；自助借還子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)圖書的自助借還功能。其系統(tǒng)借書流程如圖2所示。

借書時(shí)讀者首先瀏覽ATM書架上的書籍，確定欲借書籍對(duì)應(yīng)的架位號(hào)，然后在主功能界面上選擇“借書”，刷借閱證，輸入密碼，系統(tǒng)驗(yàn)證讀者信息，若“合法”則輸入所選書籍對(duì)應(yīng)的架位號(hào)，圖書傳送機(jī)將取出對(duì)應(yīng)書籍，確認(rèn)讀者拿到該本圖書之后，系統(tǒng)將自動(dòng)將借還信息寫入借閱證，以完成借書。

還書時(shí)，首先刷借閱證，輸入密碼,再根據(jù)提示選擇“還書”，然后將書籍放于還書口，ATM將自動(dòng)分揀入箱，同時(shí)，打印憑條，完成還書。

信息査詢子系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)讀者借還書信息的記錄、預(yù)存款記錄、館（或ATM）藏圖書等信息的査詢。

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

2.3  系統(tǒng)公共組件（中間件）

該部分是在閱讀器與應(yīng)用系統(tǒng)之間管理RFID數(shù)據(jù)并完成其路由的平臺(tái)。它介于前端讀寫器硬件模塊和后端數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件之間，是提供程序管理、資料過濾與匯集、事件管理、安全管理以及網(wǎng)絡(luò)管理等機(jī)制的軟件模塊。

一般的圖書管理軟件都會(huì)有一個(gè)接口協(xié)議，本項(xiàng)目中的圖書ATM按照SIP2協(xié)議與圖書管理軟件相互通訊。

系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換模塊實(shí)現(xiàn)圖書ATM系統(tǒng)與圖書館其他管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換功能,數(shù)據(jù)交換支持SIP2協(xié)議;標(biāo)簽讀寫模塊用于實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)對(duì)RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)讀取與寫入功能，可保障硬件設(shè)備更新時(shí)軟件系統(tǒng)統(tǒng)一快速的升級(jí)。

SIP2接口的主要功能是為了實(shí)現(xiàn)RFID圖書ATM智能管理系統(tǒng)與圖書館其他圖書管理系統(tǒng)無縫連接的標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議。SIP2接口分為服務(wù)端和客戶端兩部分。RFID圖書智能管理系統(tǒng)通過SIP2客戶端標(biāo)準(zhǔn)接口與服務(wù)器端進(jìn)行連接，并向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,SIP2服務(wù)端接口軟件接收到請(qǐng)求后，便將信息反饋給客戶端，從而實(shí)現(xiàn)RFID圖書智能管理系統(tǒng)與圖書館其他圖書管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

2.4  運(yùn)行和開發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)運(yùn)行基于Windows2000/XP操作系統(tǒng)和Microsoft,NetFramework2.0框架。系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計(jì)，將功能模塊與顯示模塊進(jìn)行分離,分層實(shí)現(xiàn)各模塊功能，其中界面層釆用插件的系統(tǒng)架構(gòu)，可靈活實(shí)現(xiàn)功能定義，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、可移植性和組件的可復(fù)用性。

3  系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)

本圖書ATM釆用工業(yè)計(jì)算機(jī)、智能機(jī)械手等技術(shù)，設(shè)備與圖書館自動(dòng)化系統(tǒng)已進(jìn)行無縫連接。

系統(tǒng)兼容RFID技術(shù)和條形碼技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)圖書的自助借書和還書，讀者還回的書本由系統(tǒng)自動(dòng)上架，從而方便其他讀者繼續(xù)借閱。根據(jù)本館需求，本機(jī)藏書600冊(cè)左右。

由于采用透明書架,讀者可以通過玻璃窗直觀選擇需要借閱的文獻(xiàn)。做到所見即所得,看到需要的圖書后，可通過按鍵或觸摸屏操作馬上借閱。設(shè)備自動(dòng)打印還書日期條。

系統(tǒng)支持圖書館自動(dòng)化系統(tǒng)，圖書館ATM與區(qū)域內(nèi)總分館的圖書可通借通還。讀者可以在區(qū)域內(nèi)的任一個(gè)圖書館、圖書館ATM機(jī)借書還書。讀者還可以通過圖書館ATM查詢圖書館的相關(guān)資料。

在設(shè)備的上方配置有大型LED顯示屏，可顯示最新圖書和在該設(shè)備上架的圖書書名，便于行人了解該站點(diǎn)的藏書狀況及新書排行榜。

可按不同區(qū)域（主校區(qū)、培訓(xùn)部、公司辦公區(qū)）讀者的需求特色，安排各區(qū)域設(shè)備的藏書內(nèi)容;通過精確的統(tǒng)計(jì)分析各區(qū)域設(shè)備的藏書狀態(tài)和讀者借閱圖書數(shù)據(jù)，使各區(qū)域設(shè)備的藏書內(nèi)容符合該區(qū)域讀者的特色讀書需要。

設(shè)備采用互聯(lián)網(wǎng)連接方式與圖書館總館遠(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。

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)。

整個(gè)設(shè)備的軟硬件制造都遵循各類國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（如SIPII等）。保證設(shè)備的獨(dú)立性、完整性、開放性和標(biāo)準(zhǔn)化等。整體設(shè)備采取模塊化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)。通過增加模塊，即可增加相應(yīng)功能，也便于對(duì)設(shè)備各部分的維護(hù)和保養(yǎng)。

可通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)圖書自動(dòng)歸架和調(diào)整同時(shí)也支持通借通還，圖書網(wǎng)上預(yù)訂，打印讀者借還信息明細(xì)。還可以通過增加媒體播放器等相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)文化宣傳、視頻播放等功能。

4  結(jié)語

根據(jù)高職高專圖書經(jīng)費(fèi)少、基礎(chǔ)薄弱、讀者層次多及目前普遍的多校區(qū)等特點(diǎn)，本文給出了一套基于RFID及機(jī)械手技術(shù)的24小時(shí)圖書ATM系統(tǒng)的開發(fā)方法。該系統(tǒng)兼容RFID電子標(biāo)簽和條形碼，可實(shí)現(xiàn)圖書的自助借還、査詢、預(yù)約、繳費(fèi)、自動(dòng)上下架等功能,從而為高職高專圖書館引進(jìn)RFID技術(shù)，提高圖書館智能化水平奠定基礎(chǔ)。