基于RFID技术的光盘管理系统研究

文章出处：http://www.ifyousmell.com 作者：李会萍 覃玉荣   人气： 发表时间：2011年11月21日

引言 

    随着计算机技术以及多媒体技术的日益成熟，信息、资料、文献的存储载体已不再局限于纸张，光盘以其存储容量大、易保存、易查找、易管理的特点，成为图书资料存储的又一辅助手段。随着声像光盘和随书光盘数量的增加，在光盘的借出和归还过程中，条码扫描式的借阅方式显得操作繁琐、费时费力。无线射频识别系统[1](Radio Frequency Identification System，简称RFID)，是时下最为先进的非接触感应技术，它以防冲撞性好、封装任意性强、使用寿命长、可重复利用等特点成为智能图书管理系统设计的强大支柱。为此，本文对基于RFID技术的图书馆光盘管理系统进行了研究和探讨。 

一、RFID系统原理 

    RFID由电子标签(射频卡)、阅读器和天线三部分组成(如图1所示)。其中电子标签由存储芯片与耦合模块组成，用于标识目标对象的属性、状态、编号等信息；阅读器通常由耦合模块、射频模块、控制模块和接口单元组成，其功能主要是查阅标签中当前储存的数据信息、向空白标签写入欲储存的数据信息以及修改电子标签中的数据信息。[2]天线主要用于在电子标签和阅读器间传递射频信号。 

图1 　RFID系统结构框图  

    在RFID系统中电子标签、阅读器和应用系统三者是协同工作的。阅读器将要发送的查询信号，经编码后加载在特定频率的载波信号上，通过其天线向外发送。它与电子标签之间的通信多采用半双工通信方式，当电子标签进入发射天线工作区域时接收此脉冲信号，在其产生的感应电流作用下标签被激活，然后电子标签芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读取命令，芯片中的控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，再经加密、编码由电子标签天线发送给阅读器。阅读器的接收天线接到从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送给阅读器的高频模块，在控制模块控制下对该信号进行解调、解码然后通过接口单元送到后台应用系统进行相关处理。应用系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。 

二、目前图书光盘管理流程 

    目前，多数图书馆对非纸质图书的管理大致有两种形式，一种是形同纸质图书的借还操作。操作繁琐、给读者和管理员带来了极大的不便，而且光盘图书容易损坏丢失（如图2-a所示）。另一种是光盘图书资料被压缩后放在服务器上，读者可以通过图书馆自行编制的光盘目录查找自己所需的光盘资料，然后通过FTP的方式下载整个非纸质图书所对应的压缩文件，操作十分繁琐，用起来也不方便，而且，还需要专门的管理人员维护管理，浪费人力物力（如图2-b所示）。

    RFID技术为我们提供了一种对图书管理中的光盘进行标识和描述的方法，它能将光盘的有关信息通过电子标签记录下来，形成各种光盘有别的“身份证”，再利用阅读器对电子标签扫描，可准确识别光盘信息，全面提高光盘借还效率。 

三、光盘管理系统的设计 

3.1  设计要求 

    （1）采用统一的标准。目前RFID还未形成统一的全球化标准[2]，在我国常用的两个RFID标准为ISO 14443和ISO 15693，二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率。 

    （2）易于安装。设计方案应能与现有的图书馆自动化集成系统相兼容，安装时要考虑系统的鲁棒性和可靠性，系统还要有良好的可扩展性，便于今后系统的升级。 

    （3）易于使用。为了保证有最佳的性能和可靠性，应该选择一种能自动扫描无线环境并且选择最佳射频信道的系统。 

    （4）安全性好。选择一种能够提供多层安全防护的图书光盘管理系统的方案，例如加密和用户身份验证。为了加强防护的同时又能操作简便，在RFID标签上加入一定长度的身份验证密钥。 

3.2  系统设计原理 

    基于RFID的图书馆光盘的管理系统是图书馆智能化管理系统的一部分，在原有的图书馆信息化管理系统[4]的基础上，充分利用EAI(Enterprise Application Integration)技术，实现外插式子系统的开发，在不影响原有图书馆信息化管理系统的正常工作下，进行研究开发。该系统可组成两套并行处理光盘借/还操作（如图3所示），其一主要有RFID借/还光盘系统、RFID转化站和馆员工作站系统和RFID安全检测系统组成；其二主要有RFID自助借盘系统、RFID自助还盘系统、RFID转化站和馆员工作站系统和RFID安全检测系统组成。 

    RFID借/还光盘系统是对现行借/还光盘管理系统的改进，该子系统利用射频识别卡特有的性质一次性读入所有光盘的编码，省去了逐本扫描条码的工作，提高了借/还光盘的效率；RFID转化站和馆员工作站系统负责在新光盘入库时将每个光盘唯一的标识写入RFID芯片，在读者借阅光盘时对RFID标签进行灭活处理，以及光盘的清点整理归类；RFID自助借盘子系统可使读者便捷地完成自助借阅操作，借阅手续简单，无需排队等候，借阅完成即自动列印收据以显示读者姓名、借阅书名与到期日等相关资讯，提高了读者的满意度；RFID自助还盘系统可让读者自行操作，刷一下借书卡即可，并可取得收据。经过处理后地光盘可以直接上架，节省了馆员清点整理光盘的时间；RFID安全检测系统一般设立在图书馆入/出口处，以防有人将光盘夹带出去。采用了RFID的好处在于，系统敏感度高，而且还可以知道光盘的名称和数目。 

图3 基于RFID的图书光盘管理系统框图 

3.2.1 RFID借/还光盘系统 

    RFID标签是图书馆CD/VCD的管理系统的核心和基础。我们拟采用3M公司的D8电子标签，其工作频率为13.56MHz，可重复读写资料，资料信息存储可达2048bit，与相关的数字式产品配套使用，可在千分之一秒内读取标签中的资料，且可同时读取多片，提升操作速度。 

    在工作人员工作台配备RFID读写器替代原有的条码阅读器，同时在处理的过程中实现同图书馆自动化集成系统(ILAS)的信息交互。该操作显著的特点是对一个读者可同时处理借/还光盘多张，极大地提高流通业务的工作效率。 

    如果条件允许，读者的借书证可采用标准13.56MHz频率RFID借书证。RFID标签中存储借书证号码，并在借书证上显式打印出借书证号码。可以通过光盘的RFID读写设备对存储在借书证内部RFID标签的信息进行读取和修改。 

3.2.2 RFID转化站和馆员工作站系统[5] 

    根据该子系统的功能，可采用3M公司的811数字转换工作站、DLA803数字化馆员点检器和M795数字馆员工作站。 

    811数字转换工作站能快速转换光盘条形码的资料至D8 RFID标签，除了转换条形码中的资料外，还可输入图书馆相关信息。触控式荧幕、移动式承载车可将系统移至书架前作业，不需将大量光盘下架处理，减少遗漏机会；DLA803数字化馆员点检器，是手持式阅读器的一种，利用无线射频技术接收D8 RFID标签所发出的无线电波，藉此执行光盘的上架、搜寻、排序、纠错及盘点等作业。该设备内置操作系统，可以根据实际需求进行编程设计；M795数字馆员工作站集多种功能于一身。在数字化的应用上，它具备了非接触式的读取及写入装置，具备条形码扫描器及数字感应装置，可处理传统光盘及数字化光盘，配备了条形码扫描器及充消磁设备，触控式的液晶荧幕，方便操作、随时显示处理状况。当新购入CD/DVD光盘时，M795数位式馆员工作站可将光盘资料写入D8 RFID标签，成为一本所谓数字化的光盘，在往后光盘流通的管理上，便可将扫描条码、安全磁条、读取数字标签资料的步骤合而为一，并可一次处理多个光盘，不但增加效率，而且减少工作伤害，是数字化光盘流通管理的理想前台工作站。 

3.2.3 RFID自助借光盘系统 

    为方便读者最快速度地借到自己需要的光盘，本系统增加了自助借阅光盘的子系统。读者可以通过自助借阅工作站，在系统提示和帮助下自行完成光盘的借出操作。利用自助借书系统读者可自行办理借阅光盘手续，在借盘系统处理借阅过程中防止读者任意抽换光盘，可同时处理多个光盘。利用 Windows操作系统，彩色动画式的操作指示，高解析液晶显示屏，读者可时时看到借阅状态，借阅完成同时自动列印收据以显示读者姓名、借阅书名与到期日期等相关资讯。该子系统可通过TCP/IP连结到图书馆自动化系统上。 

3.2.4 RFID自助还光盘系统 

    RFID自助还盘系统实际上由自助还光盘和光盘自动分类两部分组成。自助归还光盘系统可让读者自行操作还书程序，当光盘归还的时候同图书馆集成系统进行信息交互，这些归还的光盘馆藏信息就会立即得到更新；经过处理的光盘，馆员便可直接上架，配合智能型自动分类系统，更能节省上架时间。 

3.2.5 RFID安全检测系统 

    为了防盗和监控的需要，必须要设置和安装能识别RFID标签的安全门。只有已办理过借阅手续的光盘才可以带出馆外。安检系统通过对光盘借阅状态的判断来确定报警器是否鸣响，光盘的借阅状态信息可以存入后台数据库，也可以存入到RFID标签之中。 

3.2  系统基本流程 

    该系统的基本管理流通模式如图4所示，是在原有的图书馆智能管理系统的基础上的改进，改变了传统借阅时人工操作的繁琐模式。利用这套新系统，读者进入图书馆，如果需要还光盘，可以直接在自动还盘处将所借光盘归还，不需要工作人员的干预；被归还的光盘在传送带的带动下，进入分拣设备，在分拣设备的处理下，光盘被分类排列上架。工作人员只需将RFID转换装置移动到待录入RFID信息的光盘附近，直接在书架上对归还光盘进行资料信息录入；读者查找借阅光盘时可借助RFID标签点检器，方便快速地查找到所需光盘；在自助借阅处，不需要工作人员的干涉就可以完成借阅操作；正确的借阅操作完成后，RFID标签被自动“灭活”，读者可以安全的出入。 

图4　基于RFID 的图书流通管理系统 

光盘分拣上架、资料转化 
  
自动借盘 
  
读者离开 
  
读者进入 
 

还光盘？ 
  
借光盘？ 
  
查找光盘 
  
Y 
  
N 
  
Y 
  
N  
  
结语 

    RFID技术从1994进入中国市场以来，其在各行业中的优势地位日渐突出。本文所设计的光盘管理系统，是在原有图书智能管理系统的基础上，通过使用先进技术RFID，有效地提高了光盘的流通速度和光盘的管理效率，为读者提供了更人性化的服务。 

    本文作者创新点 

1、  针对图书光盘管理的特殊性，利用RFID技术的非接触自动识别的优点设计了光盘管理系统； 

2、  利用本系统能实现光盘借阅归还的自动化管理； 

3、  该光盘管理系统可以在原图书智能管理的基础上进行改进，系统较简单，花费也不大； 

参考文献 

[1] 游战清,李苏剑等．无线射频识别技术（RFID）理论与应用[M]．北京：电子工业出版社.2004：3－5 

[2] 余雷.基于RFID电子标签的物联网物流管理系统[J].《微计算机信息》.2006年第1-2期：232，212-214 

[3] 郭艳丽, 苏冠群.RFID相关标准总览[J/OL]. http://www.rfidinfo.com.cn. 2005.11.30 

[4] 叶淑凤.试论RFID在图书馆应用的可行性[J].科技情报开发与经济.2005年第15卷第4期：18-19 

[5] Library Management System [Z].3M香港有限公司提供.2005.8