RFID技术在图书流通和盘点管理中的设计与实现

RFID技术在图书流通和盘点管理中的设计与实现
崔德炜
【摘要】射频识别（ RFID）技术是一种无线通信技术。

当前正以其独特的性能和优势引发一场流通化的信息化革命。

以图书流通和盘点管理系统的设计与实现为例，对比RFID技术与传统条码技术的不同。

利用RFID的物流管理具有存储量大、读
取准确和安全可靠等性能特点，采用RFID中间件技术能够更好地完成物流自助流通和智能盘点管理系统的构建。

%RFID ( radio frequency identification ) technique is a wireless communication technique .Currently it has been initiating an informatisation revolution in circulation with its unique property and advantages .In this paper, taking the design and implementation of books circulation and inventory management as the example , we compare the difference between the RFID technique and the traditional bar code method, and utilise the performance features the RFID logistics management has such as large amount of storages , accurate reading out, safety and reliability, etc.To use a RFID middleware technique can well achieve the construction of logistics self -assisted circulation and intellectual inventory management system .
【期刊名称】《计算机应用与软件》
【年(卷),期】2013(000)011
【总页数】4页(P270-273)
【关键词】RFID;RFID中间件;流通和盘点管理
【作者】崔德炜
【作者单位】上海长达信息科技有限公司上海 200040
【正文语种】中文
【中图分类】TP399
0 引言
随着图书馆信息化建设的发展，现有的借还书流程虽然引入了条码扫描系统，但仍然需要人工打开图书扉页并找到条码位置然后才能扫描条码。

这样的操作流程较为繁琐，借还书效率比较低。

同时，条码容易破损，这样不仅影响借还书的效率，同时也会影响读者对图书馆的满意程度[1]。

同时依靠人工的图书盘点工作，特别是书架图书的盘点工作量太大而且效率很低，图书管理员盘点书架图书要凭自身的记忆对图书进行分类放置和记录，费时劳神却又很难达到目的。

因此，需要引入先进的读写技术以实现图书流通和盘点过程的自动化。

1 流通和盘点管理核心技术
本系统建立在射频识别基础上，采用RFID技术识别目标并读取信息，而RFID中间件技术则是该系统运作的中枢，下面对这两种技术作简要概述。

1.1 RFID技术
射频识别(RFID)技术又称为电子标签(E-Tag)技术，是一种非接触式的自动识别技术。

它通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换[2]。

RFID技术具有的应用特点概述为：非接触式的信息采集，可实现自动识别和自动化管理；提供供应链管理中物流和信息流的双向通信；可以任意书写，满足信息量不断增大和信息处理速度不断提高的需求；大大提高流通管理中信息采集的自动化
程度；解决了在运动过程中对物品的相关信息进行管理的问题；具有速度快、错误率低等优点；采用RFID集成中间件，较好地解决了数据错误及过滤问题，同时可以与现有图书馆馆藏系统无缝集成；RFID具备了常规标签技术所不能比拟的高安
全性、高可靠性、易操作性、信息量大、信息获取快速、准确的优点[3]。

1.2 RFID中间件技术
RFID中间件是将底层RFID硬件和上层企业应用结合在一起的粘合剂。

虽然原则上的中间件是横向的软件技术，但在RFID系统中，为使其更适用于特定行业，RFID中间件往往会针对行业做一定的适配工作。

具有中间件的RFID系统通常由
四个模块组成，即由标签、读卡器、RFID中间件以及应用程序组成[4]。

在RFID系统这种具体情况下，中间件层除通常的功能外，还支持特定应用功能，使阅读/写入更加可靠、把数据通过读卡器网络推或者拉到正确位置(类似路由器) 、监测和控制读卡器、提供安全读/写操作、降低射频干扰、处理标签型和读卡器型
事件、应用通知、接受并且转发来自应用的中断指令、给用户提供异常告警[5]。

2 流通和盘点管理系统功能设计
2.1 借书功能模块
借书时，系统先验证借书人身份，验证通过后进入借书系统。

借书人通过查询系统检索图书的编目号，系统根据输入的编目号找到图书所在位置，同时打印借书单。

管理员使用RFID读写器读出所借图书的RFID信息，信息自动进入系统。

管理员
在RFID标签内写入被借图书档案的固定信息，包括借书人的姓名、借出时间、借阅期限等信息后，将图书给借书人，完成借书。

人工借书系统流程和通过RFID技术的自助结束流程分别如图1和图2所示。

自助借还书操作台可以为借书者提供
自助式借书操作。

图1 人工借书系统流程
图2 自助借书系统流程
2.2 续借功能模块
续借模块流程基本与借书模块一致。

续借时，系统首先会验证续借人身份，验证通过后进入续借系统。

管理员使用RFID读写器读出续借人所续借图书RFID内写的
信息，信息自动进入系统界面。

管理员在RFID标签内写入续借图书的固定信息，包括借书人的姓名、续借时间、续借期限等信息后，将图书给借书人完成续借管理。

人工续借和通过RFID技术自助续借的系统流程分别为图3和图4所示。

自助借还书操作台可以为续借者提供自助式续借操作。

图3 人工续借系统流程
图4 自助续借系统流程
2.3 还书功能模块
图书归还时，管理员使用RFID读写器读出信息，检查借书人的借阅时间是否超期，确认被借图书档案数据是否与RFID标签中的信息相同。

这个过程中如有问题，系统会进入相应的处理模块进行处理，若没有问题则根据RFID中的图书位置信息送回相应的书架。

人工还书和通过RFID技术自助还书的系统流程分别如图5和图6所示。

自助借还书操作台可以为还书者提供自助式还书操作。

图5 人工还书系统流程
图6 自助还书系统流程
2.4 盘点功能模块
借助RFID技术，智能盘点功能可以实现馆内书籍与对象的位置、分布、定位及数据收集，进而大大提高图书馆效率。

盘点主要可以采用离线方式或在线方式，离线状态时手持机可自动识读并记录书架信息和书架上图书的信息，然后也可以再接入管理系统网络，进行更为详细的数据盘点操作；在线方式主要以手持机通过有线或无线网络可以直接接入管理系统，进行即时盘点，通过与原有图书管理系统的数据比对能及时发现问题，为管理员提供
了很多便利，当然投资也会比较高。

通过RFID技术进行自助盘点的系统流程如图7所示。

图7 盘点系统流程
3 流通和盘点管理系统功能实现
3.1 RFID中间件实现
RFID Middleware主要分为虚拟硬件层、数据处理层和应用接口层这三层，考虑到跨平台和数据异构等其它因素，因而RFID中间件主要采用J2EE来实现，系统软件架构如图8所示。

图8 系统软件架构
3.2 虚拟硬件层
该层主要实现对RFID读写器的控制以及一些参数的设置。

由于使用RFID数据的应用程序数量很大而阅读器的数量又受到网络限制，所以一个基于事件的、能够减少阅读器和应用程序数量的中间件设计方案需适合RFID系统的技术特点。

阅读器产生RFID事件，并把它们提交给通信系统，然后由通信系统负责将信息传递给指定的目的地。

在这种发布机制下，阅读器无需跟踪哪些应用程序需要接收特定的信息；同样的，使用RFID数据的应用程序无需和单独的阅读器保持信息通道，只需向通讯系统提交一个它所感兴趣事件的清单。

3.3 数据处理层
本层主要由控制器对从每一个RFID读写器中收集的数据信息进行上传、转换、过滤和整合。

表1说明了RFID协议支持的过滤类型。

表1 RFID协议支持的过滤类型
聚合主要是把从RFID读写器中收集的信息加以处理，从而使这些单独的信息整合成有意义的事件。

表2说明了RFID协议支持的聚合类型。

表2 RFID协议支持的聚合类型
缓冲组件支持需要成批数据而不是即时的最小延迟数据的应用。

它收集指定时间段的原始标签数据或聚合数据，然后在需要的时刻将它们成批地经由通讯服务模块实现传递。

3.4 应用接口层
RFID应用集成服务提供了业务流程的集成，以及其它业务信息管理系统的集成。

在本文中则是与原有的图书馆系统进行业务应用的集成。

RFID前置服务为所有的RFID控制器提供支持，担当了所有RFID控制器的主控制器功能；RFID是整个图书馆RFID管理系统的数据和网络连接的一种移动的、可被读写的信息载体；RFID前置服务也担负着对RFID管理系统的业务流程的监控的功能(类似于EJB对象对业务逻辑的监控)；RFID前置服务也为用户提供了http 以及数据检索等方法的支持；RFID也担当之于应用集成服务进行数据交互服务的功能[6]。

终端用户通过Web端发出读取标签的请求，系统解析该请求的合法性，并传递给RFID前置服务，由RFID前置服务控制读写器开启读取标签信息，随后将读出的标签信息从串口返还，经数据处理器、信息服务器后，最终由系统把该结果送到浏览器端。

3.5 系统实现需要的相关设备
整个流通和盘点管理系统主要包括RFID图书智能标签、标签信息转换工作站、馆员管理工作站、自助借阅系统、自助还书箱、便携式查询系统这几部分组成。

(1) RFID图书智能标签
标签一般由芯片和天线组成，每个标签具有唯一的电子编码。

标签附着在物体上或嵌入物体内用以标识目标对象。

读写器通过控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签应答，同时读写器要把时钟信号和能量也发送给标签。

读写器要对标签的
对象标识信息进行解码并将对象标志信息连同标签上的其他相关信息传送到主机以供处理。

RFID读写器可以同时读取多个标签内的信息。

主机负责对读写器所读取的标签数据进行过滤、汇集和计算，减少从读写器传往企业应用的数据量[7]。

(2) 标签信息转换工作站
RFID读写器可以非接触地读取并识别RFID标签中所保存的数据，读写器通过网络将读取到的标签信息传送到计算机上。

该工作站主要用于条码到RFID图书电子标签数据的自动转换及标签生成，有如下一些功能：条码到RFID图书电子标签的自动转换；支持并可自动识别多种条码类型，用户可自定义数据类型；操作流程屏幕提示功能，触摸交互界面；可移动式设计，方便现场操作。

(3) 馆员工作站
针对图书管理专门设计，用于图书管理员借还书操作，产品功能描述如下：快速多标签读写功能支持，大大提高借还书操作效率；可同时支持条码和RFID标签；不改变原有借还书操作流程；与原有图书管理系统良好连接。

(4) 自助借阅系统
自助借阅系统设备是一种可对粘贴有 RFID 标签的流通资料进行扫描、识别和借出处理的设备系统，用于读者自助进行流通资料的借出操作，方便读者和工作人员对流通资料进行借出处理，配备触摸显示屏，提供简单易操作的人机交流界面图形界面，可以通过公共协议或串口与应用系统连接。

产品功能描述如下：快速多标签读写功能支持，大大提高借还书操作效率；可同时支持条码和RFID标签；与原有图书管理系统良好连接；触摸屏，方便读者操作。

(5) 自助还书箱
自助归还系统设备是一种可对粘贴有 RFID 标签的流通资料进行扫描、识别和归还处理的设备系统，用于读者自助式流通资料的归还操作，方便读者和工作人员对流通资料进行归还处理。

该设备提供简单易操作的人机交流界面图形界面，可以通过
公共协议与应用系统连接。

产品功能描述如下：还书流程提示，良好的人机界面；与原有图书管理系统良好连接；触摸屏，方便读者操作。

(6) 便携式查询系统
便携式 RFID 典藏设备是一种针对 RFID 标签的扫描、统计设备，通过对书架的上粘贴有 RFID 标签的流通资料的扫描，可以帮助排架，查找和统计特定的流通资料等，在图书馆工作人员寻找丢失资料和盘点书籍时发挥效率。

产品功能描述如下：多功能手持系统，操作方便灵活；快速准确的图书查找，在架图书信息录入功能；图书上架位置提示功能；人体工程学设计，方便管理员操作。

4 结语
射频识别技术弥补了条形码识别技术在图书馆应用中的不足，它实现了图书馆自动化集成系统ILAS(Integrated Library Automation System)和图书馆物流之间的连接。

RFID 与条形码识别技术相比，其优越性主要在于：读者可自助借书、自动还书；图书和其它非书形式附件可同时处理；RFID监测时电磁波极低，能快速盘点作业，寻找错置图书。

同时由于RFID自身的这种非接触式的特性，使它具有可读写次数多、读取距离大等优点。

随着这种新技术的大规模应用必将给现代图书馆管理系统带来图书借还的自动化信息处理和管理，是未来图书馆管理现代化、智能化的选择方向。

参考文献
[1] 缪民.超越条形码的理想选择——蓄势待发的RFID[J].电子产品世
界,2003(11A):36-39.
[2] 陈子侠.RFID技术的应用与现代物流[J].商业研究,2003(6):138-142.
[3] 芬肯泽勒.射频识别(RFID)技术:无线电感应的应答器和非接触IC卡的原理与应用[M].电子工业出版社,2001.
[4] 游战清.无线射频识别技术(RFID)理论与应用[M].电子工业出版社,2004.
[5] Anita S Becker.RFID迅速发展的关键因素是技术可接受性的互可操作性[J].电子产品世界,2002(01B):61-63.
[6] 李元忠.射频识别技术及其在交通领域的应用[J].电讯技术,2002,42(5):5-9.
[7] 刘琰,李辉,等.射频识别技术软硬件系统研制[J].电子技术,2002,29(3):29-32.。