RFID技術(shù)與條碼技術(shù)兼容的圖書ATM機(jī)研制

引言

近年來，隨著計算機(jī)及其自動化技術(shù)的發(fā)展，圖書館管理及讀者服務(wù)正由傳統(tǒng)的人工服務(wù)向自動化、智能化方向發(fā)展:條碼技術(shù)的應(yīng)用使圖書館管理實(shí)現(xiàn)了自動化，而無線射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification，RFID)的引進(jìn)將使圖書館的自助借還、自動分揀、自動清點(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ATM機(jī)已在多個城市得到應(yīng)用，大專院校也開始引進(jìn)該技術(shù)。然而，各大學(xué)圖書館原館藏圖書均采用條碼技術(shù)，內(nèi)置磁條，若僅用RFID技術(shù)，原有館藏圖書就無法利用，并且RFID標(biāo)簽比磁條價高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ATM機(jī)的研制方法。

1圖書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)是圖書館管理由手工管理邁向自動化管理的一個關(guān)鍵信息技術(shù)。利用條碼和磁條，再結(jié)合計算機(jī)技術(shù)，圖書館就可以輕松完成庫存盤點(diǎn)、防盜、圖書信息查詢、借閱量統(tǒng)計、自動借還等工作。條碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用簡單、方便,應(yīng)用時間長、穩(wěn)定可靠、成本低廉；缺點(diǎn)是讀頭讀取距離短,且不能透過紙張讀取數(shù)據(jù)，一次只能借還一本書。

隨著社會的發(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)也開始在某些方面顯現(xiàn)出其局限性。隨著圖書館的藏書量越來越大，即使應(yīng)用了條碼技術(shù)，很多圖書館依然存在順架、排架困難，勞動強(qiáng)度高，圖書查找、館藏清點(diǎn)繁瑣、耗時，音像讀物難以流通、自動化程度低，管理缺乏人性化,防盜效果差等問題。這就要求現(xiàn)代圖書館進(jìn)一步大幅度提高圖書管理的信息化程度，實(shí)現(xiàn)圖書自動盤點(diǎn)、圖書自助借還、圖書區(qū)域定位、圖書自動分揀等成為大勢所趨。RFID技術(shù)正好可以幫助圖書館實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

RFID是通過微波射頻信號進(jìn)行自動識別的技術(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法更改，而電子標(biāo)簽則幾乎可以無數(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，讀取距離遠(yuǎn)近可調(diào)(0~10m可選)；可同時讀取多個電子標(biāo)簽信息,即可同時借還多本圖書，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?。贿m應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。而紙張受到污染，上面的信息就無法再看到，但電子標(biāo)簽對水、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)，同時又符合新形勢下圖書館管理需求，其應(yīng)用也可以說給現(xiàn)代圖書館行業(yè)帶來了一次劃時代的革命，可使圖書館管理由自動化向智能化邁進(jìn)。因此，在圖書館引進(jìn)RFID技術(shù)已是大勢所趨。

目前，圖書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)。各圖書館原有館藏圖書均采用條碼技術(shù)，圖書內(nèi)置磁條。若僅采用RFID標(biāo)簽，則必須取出原館藏圖書內(nèi)置的磁條，再進(jìn)行加工，嵌入RFID電子標(biāo)簽，但這會造成工作量加大、成本高；而若仍用條碼，則對全館引進(jìn)RFID技術(shù)不利。

為了引進(jìn)RFID技術(shù)，同時能最大限度地發(fā)揮原有館藏的作用，圖書館的條形碼標(biāo)簽與RFID標(biāo)簽并存的局面在很長一段時間內(nèi)將不可避免。

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

1.2上、下架圖書智能機(jī)械比較

圖書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。

目前，圖書ATM上下架圖書主要有兩種模式：

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），到書架或取書口夾書，然后翻轉(zhuǎn)、直線移動將書放到指定位置。整個上、下架書過程全部由機(jī)械手完成，無需人工操作。機(jī)械運(yùn)動的優(yōu)點(diǎn)是過程簡單，耗時短，能耗少，噪聲小,內(nèi)部結(jié)構(gòu)也較簡單，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)接到借書指令后，載書書架平行移動，當(dāng)所借書籍移到出書口時，書籍被機(jī)械推出出書口，完成借書。還書時，讀者將書放入還書口，經(jīng)標(biāo)簽識別后，書籍自動掉入書箱。書箱裝滿后自動移開。該模式對讀者來說同樣可自助借還，但其自身不能實(shí)現(xiàn)圖書上架，所以，還需人工定時上架圖書。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，耗時長，噪聲大，機(jī)械部分體積大，所占空間較大。

2設(shè)計方案

本文的圖書ATM機(jī)設(shè)計方案采用RFID標(biāo)簽和條碼并用模式。如此，既可利用現(xiàn)有館藏圖書，又能逐步推進(jìn)RFID技術(shù)應(yīng)用，同時也增加了設(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。圖書內(nèi)置RFID電子標(biāo)簽或粘帖條碼任選，圖書內(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。

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

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

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

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

3圖書ATM系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

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

3.1圖書ATM管理平臺

圖1所示是本圖書ATM管理平臺的結(jié)構(gòu)圖。該平臺由圖書管理子系統(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。

圖書管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對圖書標(biāo)簽信息、借書卡標(biāo)簽、架位號的關(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；同時提供“圖書上、下架”、"添加圖書信息"、"圖書標(biāo)簽轉(zhuǎn)換"、“圖書查詢"等圖書信息管理功能。對借閱圖書進(jìn)行檢測，并在發(fā)現(xiàn)圖書有較大破損、圖書放置不當(dāng)時，自動進(jìn)行報警或提示。

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

圖1圖書ATM管理平臺

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

ATM遠(yuǎn)程監(jiān)控就是通過遠(yuǎn)程視頻及網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對ATM機(jī)現(xiàn)場狀況的實(shí)時監(jiān)測，同時通過Internet實(shí)現(xiàn)對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)是整個系統(tǒng)的核心部分，它由自助借還子系統(tǒng)、信息查詢子系統(tǒng)、圖書自動上下架系統(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)圖書的自助借還功能。利用智能機(jī)械手將借還后圖書自動下架、推出和上架。

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

圖書自動上下架系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對ATM服務(wù)機(jī)藏圖書的調(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)生證自動完成借閱證的辦理。

3.3圖書加工

根據(jù)圖書館要求，對新書可選擇粘貼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。無論貼條碼或RFID標(biāo)簽,都不需再安裝磁條。若是原館藏圖書，則恠封四加貼條碼即可，原已安裝的磁條無需取出。

4軟硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的硬件設(shè)計思路是整體采取模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計。通過增加模塊實(shí)現(xiàn)各種自助功能，同時便于設(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ATM電氣框圖

5主要功能特點(diǎn)

本圖書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)圖書的自助借還、查詢等功能；二是可以通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)圖書的自動歸架和調(diào)整功能；三是采用透明書架，這樣讀者可以通過玻璃窗直觀地選擇需要借閱的文獻(xiàn)；四是支持圖書館自動化系統(tǒng),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)時處理，保證文獻(xiàn)資源信息的借閱、館藏狀態(tài)能夠?qū)崟r更新，從而保證資源的利用率，圖書館ATM與區(qū)域內(nèi)總分館的圖書可以實(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。通過增加模塊,即可增加相應(yīng)功能，便于對設(shè)備各部分進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

6結(jié)語

筆者研制開發(fā)的這套自助圖書館系統(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)圖書的自助借還、信息查詢、檢索、預(yù)約等功能。本設(shè)計的主要創(chuàng)新點(diǎn)有以下兩點(diǎn)：

本圖書ATM機(jī)可同時識別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)械手自動讀取和識別圖書及架位號，從而完成自動上下架圖書的關(guān)鍵智能，以節(jié)約人力和物力。

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