UHF-RFID技术在智能图书馆系统中的应用.pdf

第 2 O卷第 1 期 2 0 1 2年 3月 北京 石 油化工 学 院学报 J o u r n a l o f Be i j in g I n s t i t u t e o f Pe t r o c h e m ic a l Te c hn ol o gy V01 2 O No 1 M a r 2 01 2 U H F R F I D技术在 智能图书馆 系统 中的应用 汪淑云 北 京石油化工学院图书馆 北京 1 0 2 6 1 7 摘 要随着 图书馆应用 RF I D技 术的 日益普及 国内已有 多家 图书馆 尝试将超 高频 R F I D 技术运用到 图书馆 管 理 中 并 进 行 了卓 有 成效 的探 索 笔 者 以北 京 石油 化 工 学 院引 进 使 用 的基 于 UHF R F I D技术 的智 能图书馆 系统 为例 通过对 UHF R F I D技术原 理和实 现的几项 主要功 能 的研 究 探讨 UHF RF I D技术在图书馆应用上 的特点和存在 的问题 展望了 R F I D技术在图书馆应用 的前景 关 键 词RF I D UHF 图 书馆 中 图 法 分 类 号TP 3 9 1 4 5 G2 5 o 7 无 线 射 频 识 别 R a d io F r e q u e n c y I d e n t if ic a t i o n R F I D 是 通过微 波射 频信 号进 行 自动 识别 的技 术 近年来 随着计 算 机 网络 技 术广 泛 普 及 与应 用 R F I D 在 图书 馆 领 域 的 应用得到了快速的发展 已经形成取代条码的 趋 势 目前 国 内外 图书馆使 用 RF I D技 术 主要 有 HF 高频 和 UHF 超高频 2类 北京 石油 化 工学 院 图 书馆 于 2 0 0 8年 开 始 引 进 使 用基 于 UHF R F I D技术的智能 图书馆 系统 到 目前为 止 实现了自助借还 图书快速查 找 安全监测 等人性 化 的管理 方式 和服 务形 式 笔者 通过 对 UHF R F I D技 术 的智 能 图书 馆 系统 研 究 发 现 该技 术在 给 图书馆 各个 业务 环节 带来 巨大 变革 的同时 也存在着需要解决的技术 问题 1 U H F R F I D技术原理 1 1 R F I D 系统 组成 与工 作原 理 R F I D是非 接 触 式 的 自动 识 别 技 术 系统 包括 R F I D标签与 RF I D阅读器 2个部分 标 签包括天线 芯片等部件 R F I D标签贴在需要 识别 的物件上 阅读器是读取标签信息的设备 两者都有天线 用于发送和接受信息 一套完 整的 RF I D 系统 还应具备数 据传输 和处理 系 统 由中间软件负责计算机程序与 阅读器之 间 的接 口处 理 收稿 日期 2 0 1 1 1 O O 7 图书馆所使用 R F I D标签与阅读器 之间的 工作 过程 和基 本 原 理 如 下 R F I D 读 写 器 向 电 子标签发送射频信号 电子标签进入射频信号 的识别区域后获得能量而被激活 并将电子标 签信息通过 R F I D标签的天线发送出去 读写 器将 电子标签信息通过 中间软件传送到计算机 进行 处理 如 图 1所示 图 1 无 线射频识别基本原理 1 2 R F I D的频 率与 相关特 性 R F I D典 型 的 工作 频 率有 1 2 5 k Hz 1 3 5 6 MHz 9 0 2 9 2 8 MHz 2 4 5 GHz 等 其 中 1 2 5 k Hz 与 1 3 5 6 M Hz 2个 频 段 应 用 的 区域 相 对 集中 称为低频和高频 超高频的典 型工作频 率 主要集 中在 9 0 2 9 2 8 MHz 2 0 0 7 年 4月 2 0 日 我国信息产业 部正式划定 了 UHF频段射 频识别技术应用试行使用频率 至此 中国在世 界 R F I D应用大 国的 UHF频率划分为 8 4 0 8 4 5 MHz 9 2 0 9 2 5 MHz 2 不 同频 率 RF I D 的主要 用途 和 特点如 表 1所示 第 1期 汪淑云 UHF R F I D技术在智能图书馆系统中的应用 7 1 2 5 1 3 4 kHz 低频 L F 1 3 5 6M Hz 高频 HF 8 6 0 9 6 0 M Hz 超高频 UHF 2 4 5 8GHz 微波 电感耦合 近场 电感耦合 近场 反 向散射耦合 远场 反 向散射耦合 远场 冢 甬识 别 目 动 化 生 严 线 精 密工 作 距 离 十 分 小 速 度 低 能 芽 透 水 不 能 穿 仪器 透金 属 天线大 无线 I C卡 防盗 自动化生产 线 工作距离为近场 速度 中等 不适合长距 离使 图书馆 用 能穿透水 不能穿透金属 商 品 货 物 流 通 图 书 馆 霉 篥 霉 速 度 高 不 能 车 辆 识 别 货 物 流 通 囊 菜 籍 距 离 最 远 传 输 速 度 高 不 肯 目前 图书馆 应用 R F I D技术 的频 率 为高 频 HF 和超 高频 UHF 通 过 以上 对 比 由于 高频 HF 标准定 的早 技术发展稳定成 熟 得 到多数图书馆的普遍 认可 超高频 uHF 技 术起步晚 标准订立时间短 但以隐蔽性 强 实 施成本低 读取快速等优势得到国内部分 图书 馆的认可 开始尝试使用 2 基 于 U H F R F I D技 术 的 智 能 图 书馆 系统 图 书馆 引进 UHF RF I D 图书管 理系 统 利 用 R F I D 技 术 的 特 点 可 以完 成 条 形 码 不 能 完 成 的功能 如 图书的快速 自助借还 图书 的快 速 整理 和 开放式 门禁 等 北 京石油 化 工学 院 图 书馆 引进 的 UHF R F I D技 术 的智 能 图书 馆 系 统 包括 6个子 系 统 子 系统 通过 校 园 网实 现数 据 共享 并 通过 S I P 2协议 接 口模块 实 现与 图 书 馆 汇文 文献 信息 服 务系统 的数据交 换 以下是 该 馆 UHF R F I D 技 术 在 图 书馆 系统 中实 现 的 几 项重 要 功能 2 1 馆 员工作 站 馆员工作站实现 图书流通工作站 标签转 换 和 图书检 索工 作 站三部 分 功能 如 图 2 所 示 图书流 通工 作站 实现 对粘 贴 有 R F I D标 签或 贴 有条形码的图书进行快速 的借还和续借操作 提 高 工 作 人员 日常 图 书借 还 操 作 的工 作 效 率 检签转换实现对 图书标签 借书卡标签 架标和 层标标签的信息读写 可将图书条形码 接触式 I C卡借 书卡 条形 码借 书 卡 的条 形 码进 行 识 别 转换 后 写 入 R F I D标 签 中 图 书检 索 工 作 站 实 现图书信息的检索与定位 2 2电子标 签 转换 电子标 签转 换 主要完 成对 图书 电子标 签 的 注册 注销功能 电子标签通 过转换与 图书信 息进行绑定 完成流通前 的处理操作 系统还 图 2 馆员工作站 主要 功能结构 有对 架标 标 签 层 标 标 签 的 注 册 与 注 销 功 能 电子 标签转 换 子系 统支 持 S I P 2协议 实 现与汇 文文献信息服务系统无缝连接 同时兼容图书 条码 系统 与 E M 系 统 电子 标 签 转 换 子 系 统 还可根据用户需要 将 图书借还 读者管理 典 藏管理 查询等功能安装在标签发行终端上 实 现上 述功 能 标签转 换装 置 和天线 电缆 天线 标 签组成 一 个 完整 的射频 识别 系统 如 图 3 所 示 数据 誊 垄 墨 鋈 董 I 耦合元件 偿 戋 圈 微波天线 图 3 射 频识 别系统工作原 理 2 3图书 自助 借还 子 系统 自助借还书机 内安装有读写器 读取借书 卡天线 读取图书电子标签天线 触摸屏 嵌入 式 打 印机 控 制 主 机 语 音 模 块 如 图 4所 示 读取借书卡天线用于读取借书卡信息 图书电 子标签天线用于读取 图书信息 读取到的信息 通过射频 电缆线 传送 到读 写器 读 写器 通过 R J 4 5或 RS 2 3 2接 口将 信息 传送 到控制 计算 机 触摸 屏通 过 R S 2 3 2接 口与 控制 主 机 连接 操作人员通过触摸屏进行软件操作 嵌入式打 一 射读一 一 8 北京石油化工学院学报 2 0 1 2年第 2 O卷 印机用于打印输出借还书凭据 语音模块用于 进行 语音 提示 图 4 自助借还基本原 理 2 4 防盗 监测 子 系统 防盗监测安全门内安装有读写器 天线 声 光报警器 如图 5所示 当安装有 电子标签 的 图书经过安全门时 安全 门中的读写器能够读 取 到 图书 电子标 签 信 息 并将 图 书 电子标 签 的 I D号 唯一识 别号 通 过 R J 4 5网络 接 口传送 到 后 台控 制 主机 控 制 主机接 收到 电子 标签 I D号 后 立 即判 断 图书 是否 办理 完借 书手 续 如果 没 有办理 借 书手续 向读写器 发送 报警 命令 启 动 安全 门进行 报警 当安 全 门网络 连 接 出现故 障后 安 全 门 可 离线 独立 工作 对 图书标 签进 行监控 发 现未 办 理借阅手续 图书后 自动进行报警 图 5 安全 门基本工作原理 3 U H F R F I D 技术 在 图书馆 系统 应 用 的特点 通过 对不 同频 段 特 别 是 高频 HF 与超 高 频 UHF 的 比较 结合 UHF RF I D智能 图书 馆 系 统 的功 能设 计 结 果 发 现 在 图 书馆 智 能管 理 系 统 中 使 用 UHF RF I D 技 术 具 有 以 下 优 势 3 3 1 提 高流 通效 率 UHF R e a d e r 每秒可 同时读 取至少 6 O支 电子标签 对于图书馆管理来说 工作效率大大 提 高 特 别是 盘 点 及 图书 查 找工 作 读 者 可 以 批 量 借还 图书 通 过 简单 的读 者操 作 说 明 和提 示 即可 自主完 成 使 图书流 通速 度大 幅度 提高 借还书量 明显增加 3 2 隐蔽性 强 UHF RF I D 电子 标 签 可 大 可 小 可 长 可 短 可根 据各 种 应 用 环境 设 计 成 各 种 形 状 针 对于图书馆领域 供应商开发 出长 1 4 0 mm 宽 5 mm 厚 0 1 mm 的 UHF R F I D的电子标签 具有极强的隐蔽性 将其安装于图书内页 即可 以大大提高标签 的隐蔽性 同时也对标签起 到 很好的保护作用 使标签不宜磨损 大大延长图 书标签 的使 用寿命 非图书馆专业人士很难发 现其安装位置 还可方便对一些光盘 杂志等进 行 管理 3 3 为 图 书馆提供 更 为丰 富的 扩展功 能 UHF RF I D电子标签 的读 取距离 可近可 远 不但可以应用于近距离的图书单品识别 而 且也适合于远距离的箱包 自动识别 识别距离 灵 活可 调 可轻 松 的从 8 I n外 读 取 有 源 UHF RF I D 电 子 标 签 甚 至 可 达 到 2 0 0 m UHF R F I D 电子标 签 在 完 成 基 本 功 能 的 基 础 上 还 可 在 图书定 位 取 阅 统计 盲 人 导 航 等 方 面 应 用 为 图书馆 提供更 为 丰富 的扩展 功能 提 高 图 书 馆人性 化 管理水 平 4 3 4远 距离 门禁 监测 图书馆 门禁 即安全 门装 有 RF I D标 签识 别 器 由于 UHF识 别 距 离 远 因此 安 全 门监 测 范 围广 目前 最 大距 离能 稳定 的达到 2 5 In 可 允 许多 人 同时 通 过 提 高通 行 效 率 方 便 读 者 防盗效 果倍 增 4 结语 北 京石 油化 工 学 院 图 书馆 是 继 汕 头 大 学 宜 昌 图书馆 后 北 京 第一 家 采 用 超 高频 技 术 的 图书馆 该馆协同供应商一起努力解决超高频 在 图书 馆应 用 中存 在 的 问题 成 功 地解 决 了馆 员在书库清点图书时因为读写距离远会读到上 下左 右 书 架上 书 籍 的数 据 问题 解 决 了读 者 在 自助借还书时会读到后面排队读者所拿书籍 的 数据等问题 实现了对 图书馆 的藏书资源 管 理模 式 进 行 优化 与整 合 大 大提 高 了对读 者 的 服务效率 完善并改进 了图书馆 的现行运行模 式 促进 了 图书馆 数字 化发展 基 于 UHF R F I D 技 术 图 书馆 系统 在 应 用 上具 有快 速盘 点 扩 展 功能等 优 势 但 在图 书馆 的实际应用中仍存在着不可回避的问题 可以 预料 随着专业的研究机构对 图书馆 R F I D应 用研究的不断深入 对超高频技术进行优化 取 长补 短 UHF R F I D技 术在 图 书馆 会得 到广 泛 的应用 在信息时代 的图书馆 系统 中扮演重要 第 1 期 汪淑云 UHF RF I D技术在智能图书馆系统 中的应用 9 的角色 参 考文 献 3 1 蔡孟新 图书馆 R F I D研 究 M 北 京 国家 图书 4 馆 出版社 2 0 1 0 1 5 2 王永 东 R F I D高 频与超 高频 在 图书馆 的应用 比 较 J 图书馆论坛 2 0 1 0 3 0 2 8 1 8 2 吴庆珍 R F I D技术在 图书 馆区域 大流通 环境下 应用 分析 与展 望 J 福 建 图 书馆 理论 与 实 践 2 0 1 1 3 2 1 5 7 5 9 刘 白秋 彭为慧 吴 惠泽 射频 识别技术在 图书馆 中的应用及 系统 国产化 趋势 r J 中国 电子商 情 RF I D技 术与应用 2 0 0 7 2 3 3 8 4 2 The I n t e l l ig e n t Lib r a r y S y s t e m Ba s e d o n UHF RFI D Te c hn o l o g y W a ng Shu y un Be ij in g I n s t it u t e o f P e t r o c h e mic a l T e c h n o l o g y B e ij in g 1 0 2 6 1 7 C h in a Ab s t r a c t The p r od uc t s o f RFI D h a s HF RFI D a nd U HF RFI D W it h t he inc r e a s ing a pp l ic a t io n of RFI D t e c hn ol o g y s e ve r a l d ome s t ic l ibr a r ie s ha ve t a ke n t h e l e a d in