RFID系统在图书馆中的应用实例（三）
前面领域小编介绍了RFID系统应用的一个背景，需求，实用性原则与它位于应用上的优势，详细可回顾《RFID系统在图书馆中的应用实例（一）》《RFID系统在图书馆中的应用实例（二）》，下面咱们就来说说介绍下RFID系统在这个图书馆应用上的总体设计。
这次方案主要选用超高频RFID标签，并围绕RFID标签提供一套完整的硬件解决方案：RFID馆员工作站、自助借还系统设备、自助归还系统设备（室外）、RFID手持点检仪、防盗监测系统设备（RFID安全门）。
图书馆建设主要设备拓扑图
RFID标签：用于记录图书资料信息和安全防盗功能，是RFID系统的操作对象；
RFID借书证:用于从事读者的流通借还操作、读者的身份辨识操作等RFID天线：在标签和读取器间传递射频信号；
RFID读写器：通过RFID天线对RFID标签进行读写数据操作；
RFID馆员工作站：集成式设计，可用于标签编写，借书，还书，查询及读者帐户管理；
RFID标签转换站：用于图书标签的初始化加工，将条码转换成标签；
自助借还系统设备：用于读者自助服务，完成借书，还书及读者本人基本信息查询功能；
自助归还系统设备（室外）：用于读者自助还书服务，不受开馆闭馆时间限制；
RFID手持点检仪：主要用于图书在架，与在馆状态的数据采集与查找；
安全门系统设备（RFID）：主要用于图书安全防盗功能。
RFID图书系统最核心的软件包括标签内存存储编码方案、以及RFID系统设备终端与图书馆管理系统的无缝连接部分。
图书管理是RFID技术应用的一个重要方面，图书馆是图书管理需求最为集中的应用场所。基于RFID图书馆管理系统采用射频识别RFID技术，读者一卡在手，可自由进出各个借阅室。图书将采用电子数字标签自助化借还书。自助借还书机以及还书箱的出现，特别是其一次可以做多本借还书服务和24小时借还书服务等功能，大大节省了馆员的工作量和读者等待的时间。
RFID能更好地提高图书流通管理和典藏管理的工作效率，使得图书馆管理员可以有更多的时间来为读者提供服务，为图书馆行业的发展带来新的机遇。
3.1 系统特点
智能化识别
图书管理员将要借或还的图书籍全部放在馆员工作站上读写的可识别区域内，读写器自动扫描图书里的RFID 标签，一次性读取多本RFID 图书标签的信息。
RFID标签扫描时无须直线对准读取器，读写速度快。同时，RFID是以无线电波来传递信息，不会有传输屏障的问题。
成本低廉
将非接触芯片嵌入到低成本的介质中，可以最大程度的满足解决方案的需要，应用这一先进技术可以大幅度减少设备的投资和维护费用以及硬件磨损的成本。
人性化界面
图书管理员在馆员工作站上独立完成借还图书过程，操作界面提示借阅人按步骤进行，并且有详细的注意事项说明，借还图书过程简单快捷。
灵活性
馆员工作站屏幕角度能由图书管理员通过屏幕来调节，以方便图书管理员使用；
安全性
按照TCP/IP 联网协议，通过接口与图书馆终端数据库进行数据交换，确保系统安全。
RFID标签内部可以分为各个独立的应用区域，存放不同的应用数据。每一张电子标签都有一个32位的全球唯一的序列号，该序号在生产过程中写入，无法更改。
重复使用
图书标签具有十万次的重复擦写功能，提高图书馆的工作效率，节约成本。借阅人借还图书成功后，将产生该次操作的记录，由内置的票据打印机输出。
操作方便
系统安装和调试非常简单，后期的使用和运营维护也十分便捷，查找、识别图书图书速度很快，而且防盗防损，能够提供可靠的性能和高度的安全性。
3.2 系统组成
RFID图书馆系统由硬件、计算机集成设备、软件组成。通过网络连接或者数据拷贝的方式进行数据交换。终端软件与图书馆管理系统服务中心的连接遵守图书馆业内相关协议和计算机网络协议。系统拓扑结构3.2.1如下：
3.2.1：系统拓扑结构
3.2.1 RFID智慧图书馆软件平台构成
智慧图书馆管理平台采取了“1+N”的整体架构，即一个基础应用平台加N个业务应用系统的模式，通过基础应用平台实现统一用户管理、统一资源管控、统一权限体系、统一参数配置；业务应用系统可持续扩展，采用插件式管理接口，满足基础应用平台接口规范的应用系统可方便集成。随着业务发展的需要，将来还可以继续扩充其他的业务应用系统，实现总体架构的灵活性和扩展性。
智慧图书馆管理平台融合了智能微型图书馆、智能书架、馆员工作站、RFID图书点检仪、RFID安全门、自助借还书机、读报机、检索查询机、电子图书阅读、高清监控、无线网关、智能终端主机、电源管理器、温湿度传感器 、关照度传感器、烟雾传感器、窗帘控制盒、Zigbee开关面板、空调控制器、门禁控制器等不同设备的统一控制管理，实现智能终端的定时任务，按照设置的运行时间、周期模式和运行周期执行关闭电源等操作。
通过对以上设备的监控，实现故障诊断：具体到设备、元器件；远程管理：设备的使用状态、频次等；实时监控：当前在馆进出人员数量、在馆人数等情况；数据分析：日志查询，业务统计(图书借阅统计、读者借阅排行)；图书定位：提供图书状态的实时数据，书位查询图形化。
Ø 设备管理
设备管理整合了设备列表、添加设备、故障报错和版本升级。
Ø 图书流通
图书流通包括读者查询、图书查询、层架列表、馆藏地以及图书盘点。
信息发布
信息发布包括资源管理、OPAC通告、LED信息发布及IP广播。
Ø 日志记录
日志记录包括用户操作、设备控制和系统日志。
Ø 系统
系统包括用户管理、区域管理、系统设置、法定节假日和调试日志。
Ø 数据统计
数据统计包括设备使用和耗电统计。
3.2.2 硬件构成
（1）计算机主机网络设备
系统包括数据库系统和应用系统，需要部署在服务器，本系统需要服务器用于系统运行。
对于在图书库内的RFID标签数据回传利用无线网络和有线网络结合的方式实现。在每个图书库布设无线AP，用于手持设备和智能图书车的信号接入，无线AP通过有线网络接入核心交换设备，计算机网络通过天花板进行布设。
（2）安全设备
为对进入图书馆人员进行图书监控，本系统采用RFID射频技术，经过图书自动传输到网络数据库中。
RFID图书管理系统包括：标签转换系统、自助借图书系统、自助还图书系统、智能查找系统、推车式盘点系统、安全检测系统。
（3）RFID相关设备
系统中针对RFID标签，有图书RFID标签、架标、层标等多种类型，同时需要标签打印设备。图书、RFID标签存储一本图书的基本ID，不建议存储信息；架标采用无源标签，用于存储一个图书架的单面单联信息，同时实现远距离的信息传输和分区域；层标用于存储一个图书架的单面单联的一层信息等。
智能图书盘点车、手持设备可以支持读写超高频和有源标签。通过RFID读写器对粘贴在文献、图书架上的RFID标签、RFID借图书证的识读，借助于后台RFID管理系统和图书馆自动化集成系统，实现对文献、图书架、工作人员间的借还、归架、典藏的一体化管理。
3.2.3 RFID项目与图书馆软件接口
系统支持图书馆SIP2接口，能很好的兼容现有的校园图书管理系统。
3.3 系统功能概况
RFID图书管理系统包括：标签转换系统、智能查找系统、推车式盘点系统、安全检测系统。如图片3.3所示
图片3.3
3.3.1 标签转换系统
馆员工作站包括标签转换系统是无线射频识别技术（RFID）与现有图书馆管理系统之间的一座桥梁，通过标签转换系统将RFID唯一识别号与图书唯一编码实施绑定，将RFID技术与现有图书馆管理系统的挂接，实现对图书、借阅人详细信息的访问，从而将RFID技术集成到现有图书馆馆系统当中。如下就是馆员工作站的系统流程。主要包括以下几个功能，标签转换、标签处理、图书查询、借图书、还图书、续借、借阅查询、日志查询等。
标签转换系统硬件包括：控制主机和标签转换装置。控制主机用于安装标签转换软件系统控制对图书标签、借图书证标签进行数据转换，实现标签信息与条形码等其他信息的绑定。通过绑定能够实现对图书及借阅人详细信息的访问。
标签转换界面清楚明了，转换成功是个笑脸标准，转换失败是个哭脸模式，如下图所示。
在图书馆实施期间，由于很多借阅人使用的是条形码借图书证，根据这一需求，对馆员工作站系统进行了改造，安装条形码扫描枪，实现了RFID和条形码借图书证的兼容读取，使得所有原来的图书也可以通过条形码来进行图书归还。
3.3.2自助借还系统
在没有采用RFID技术以前，有个别图书馆采用条形码和磁条技术实现了图书的自助借还，但由于条形码和磁条技术的限制，不但一次只能借还一本图书，而且还存在一定的漏洞（这里不详细说明），使得自助借还书的效率大打折扣，并没有给图书馆的工作带来实质性的提升。无线射频识别技术的出现，很圆满地解决了上述问题。RFID自助借还系统一次可实现多本图书的自助借还，并且不会出现基于条形码和磁条技术的漏洞，大幅度提升了图书馆人性化服务水平和工作效率。
自助借还系统结合射频识别、计算机、网络、软件以及触摸屏控制操作技术，实现对安装有电子标签的图书进行自助借还功能。该系统组成包括：控制主机、液晶触摸显示器、RFID射频模块、嵌入式打印机、多媒体语音系统，通过安装在控制计算机上的自助借还书软件实现图书自助借还。自助借还书机具有外形美观，系统操作简便，借还书一体（可实现多本图书同时借还）、识别速度快、借还效率高、设备安装维护方便等特点。
自助借还系统完成图书自助借还，系统界面友好，操作简便。将借书和还书操作集为一体，实现一机多用，降低用户投入成本。快速借还，一次可同时借、还多本图书。系统配置灵活，可根据用户需求将借还功能单一化，即改造为自助借书机或还书机。
借书流程
1）读者将借书证置于桌面上读写器可识别区域。
2）读者的身份确认后，读者将要借的书籍放在桌面上读写器可识别区域，读写器开始向扫描图书标签，扫描过程中图书不能拿出读写区。
3）读写器扫描图书标签完毕将结果显示在触摸屏上。读者借书过程完成，打印清单。
还书流程
1）读者将要还的书籍放在桌面上读写器可识别区域，读写器开始向扫描图书标签，扫描过程中图书不能拿出读写区。
2）读者确认借书，待显示成功，把书放置指定位置即可。
续借流程
1）读者将要续借的书籍放在桌面上读写器可识别区域，读写器开始向扫描图书标签，扫描过程中图书不能拿出读写区。
2）读者确认续借，待显示成功，读者带书离开。
借阅查询
读者将身份信息卡放在在刷卡区，显示读者信息后，就会出现读者的借阅信息，书名，索书号，开始时间，到期时间等。
3.3.3人脸识别自助借还系统
在人工智能发展如火如荼的今天，人脸识别技术也随之成熟起来，成为许多行业的必备技术。如今，一些企业已将人脸识别系统引入图书管理系统中，让读者进出图书馆、借阅与归还书籍以及查询信息都可刷脸操作！
读者无需携带借书证，只需“刷脸”即可借还图书、查询相关信息。而且，这也是成都首家实现了“人脸识别借书”功能的图书馆。
首次操作时，读者需对着图书自助借还书机上的摄像头拍照，进行人脸识别。绑定个人借书证后，个人信息即可保存到人脸识别系统中。读者下次前来无需携带借书证，只需“刷脸”即可借还图书，耗时仅1~2秒，非常便捷。
另外，据介绍，企业图书馆采用“人脸识别借书”技术,是出于校园读者相对单一、固定的考虑，利用生物识别新科技与图书馆服务相结合的最新成果，解决读者容易丢失借书证的问题。并由此培养青少年的科技意识，提升阅读兴趣和阅读能力。
人脸识别优化书籍借阅管理
人脸识别是基于脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸识别系统包括了人脸图像采集，脸部特征提取和图像识别等模块。而弘集团的人脸识别系统采用成熟的算法，经过多年的研发沉淀，目前的产品识别率高，识别速度快，已经广泛应用于金融、安防、教育、医疗等多个领域，是值得各大高校图书馆信赖的产品。
时代在不断进步，科技也在向前发展，各行各业也无不顺应时代发展的潮流更新换代。人脸识别系统入驻图书馆，就是对传统的图书管理模式的一种更新。这种更新节约了人力成本，减少了书籍丢失率，更重要的是，让读者享受到了更大的便利。
3.3.4安全检测子系统
安全监测系统是针对安装有电子标签图书进行侦测的系统。安全检测系统硬件组成包括：RFID射频模块、声光报警模块、防盗监测仪外壳。通过安装在控制计算机上的自动侦测软件实现图书侦测防盗。
能自动识别进/出，智能安全门系统是在传统安全门的基础上，增加了电子标签远距离阅读器和感应天线，可根据管理要求设置不同的报警条件。安全检测系统具有识别距离远，识别速度快，声光报警，零误报等特点。
3.3.5微型图书馆
设备根据人体工学设计原理为了更方便的操作，具备可扩展性和可维护性；
- 系统能通过中间件服务器系统与图书馆现采用的图书管理系统无缝连接；
- 系统设备可在室内环境或是安全的开放式半室外环境中24小时不间断运行（必要的保养服务时间、维修服务时间除外）；
- 可以识别图书馆使用的各种类型有效证件（如磁卡、RFID卡、二代身份证、IC卡、条形码等）；
- 可以支持人脸识别认证，方便读者借阅；
- 配备触摸显示屏或简单按键操作，具有图形化的人机交互友好操作界面，提供简体中文语言的视觉交互提示功能；
- 设备在空闲时可自动播放使用帮助视频或其它设置内容；
- 读者自助操作的实时记录日志功能；
- 外部坚固耐用，厚度要求达到国家的相关标准；
- 可配备内置嵌入式打印机，自动载纸，可根据需求显示读者姓名、归还资料题名、归还日期、超期天数等相关信息；
- 读者可根据图书管理系统需要输入密码；
- 系统保证在设备指示区域范围内的图书能够读取，超过范围内的图书不被读取，保证读者操作时不会出错；
- 系统提供准确的工作统计，如借还数量、借还类型、成功的借还统计等；
- 可通过标准串口、USB接口或网络接口连接至计算机设备；
- 符合国际相关行业标准；
- 如采用集成式设计，则各部分设备可单独更换，系统有足够的抗攻击能力和快速的回复能力；
- 系统需提供自动续连功能,在网络短暂故障恢复后,自动连接流通系统服务器,并恢复自助服务,无需馆员协助连接或重新启动服务；
- 为保证系统软件操作更便捷化，系统软件应用功能（借书、还书、凭条打印）；
- 支持的读者卡：身份证、RFID卡、CPU卡(银行芯片卡)，ID卡，条码卡，全面涵盖了目前图书馆行业使用到的读者卡类型，用户可以根据需要选择相应类型的读者卡；
- 设备内置摄像头，可在借还书过程进行拍照或录像，可供工作人员随时查阅；且可以扩展外部摄像头，方便进行环境监控；
- 系统能做到图书自动识别下架（外借），以及归还图书的再次自动识别上架（归还），从而实现图书的自循环借还服务，即可做到自助上下架；
- 系统可同时支持多种形式的文献，包括不同规格的图书等；
- 系统具备良好的备份、还原机制和措施，保证本机应用系统数据的安全和恢复。实时记录现场操作行为，并且事后可以有据可查。本地计算机记录须能记录和保存所有操作日志和故障信息。在操作系统环境、应用系统环境的相关设置上应具备稳定性、防破坏性，对恶意入侵、篡改、中断应用服务系统等行为具备一定的防护能力；
- 读者自助借还功能：持读者证的读者，可在任意一台馆外自助借还设备借阅文献，也可将所借的文献归还到任意一个馆外自助借还设备上。可借阅文献册数、借还期限、读者权限可根据图书馆的要求定制开发或提供自由设定功能；
- 文献续借服务功能：读者可在馆外自助借还设备上办理文献续借手续，其中续借的权限、期限等规则可根据图书馆的要求定制开发或提供自由设定功能；
- 文献预约服务功能：可提供文献预约服务功能，包括电话预约、网上预约等，在必要时可直接开通使用；
- 查询服务功能：读者可通过馆外自助借还设备屏幕及时显示本设备中的文献情况，或通过网上查询到本设备上的文献情况；
- 设备可以进行远程配置和管理，例如监控调取，开关机设定等；
- 设备运行过程中出现的异常都会上报到管理平台，并可以通过平台进行查看；
- 设备可以为周边提供无线WIFI；
- 设备具备LED信息发布显示模块，可以通过平台发布信息到设备显示；
- 设备具备图书信息自动报警功能，图书过少或过多时提醒管理员进行书籍的整理，阀值可以由管理员自行设定。
3.3.6 盘点系统
目前图书馆对图书进行盘点主要采用条形码技术，在盘点时必须将每本图书从图书架上取下再使用条形码扫描枪对条形码进行扫描，这样盘点的效率是非常低的，对于少量的图书实现起来还能应付，但对于大量图书的盘点已经显得捉襟见肘了。由于盘点效率低，盘点时还需要闭馆，使得大多数图书馆实现对图书的全面盘点几乎是不可能的。有了RFID技术，盘点问题迎刃而解。在盘点环节当中，充分显示出了RFID技术的强大优势：不接触、快速、多本图书信息图书同时读取。
整架系统主要完成六大功能：架位采集、图书盘点、顺架功能、图书上架、请点功能、特殊图书查找等。该系统能够通过对电子标签的读和写，记录和更新图书的架位信息，实现图书的自动识别，快速盘点，强化图书流通统计，归还图书更快返回图书架，有效降低图书的错架率，提高图书管理人员的工作效率。本系统主要由智能图书车及馆藏架位管理系统软件组成。
架位采集
自动记录新上架图书的架位信息。用手持读写器读取图书架上的层位标签，成功读取后会听到提示音，再将手持读写器天线沿该层图书的第一本图书记录一下到数据库中，并同时在屏幕上显示出来。
图书盘点
图书盘点主要用于整理图书架，对错架和错层的图书予以报警提示和统计。用手持读写器读取图书架上的层位标签，成功读取后会听到提示音，再将手持读写器天线沿该层图书本移动，即开始扫描图书标签，系统对不属于该层图书架的图书予以报警，同时用红色标识出来。是属于这个架上的图书用绿色显示，属于这个架上的图书并且已经借出的图书会用蓝色的标识出来。
顺架功能
对待将要上架的图书，把图书放置在盘点车后面的放图书篮里，用手持天线扫描图书信息，会显示出每本图书的图书位置，并且按正确顺序排好，馆员只要根据系统提示的顺序，把放图书篮后的图书排序就可以了，不用再对着图书的索图书号，一本本用肉眼查看放置了。减轻管理员人工顺架负担，帮助管理员将图书进行快速分类，为上架做准备。
图书上架
与顺架功能结合使用，盘点车屏幕上方已经有了顺架后的图书顺序，馆员只要按照顺架信息，把图书一本本放置到图书架上，根据提示的架号上架即可。对应新馆员和读者放假提供了方便，完全不熟悉图书馆图书布局的也可以轻松实现图书的上架。
清点功能
用手持天线扫描一下层架标或者手输入层架信息，之后会出现这个架上应有的图书信息，用手持天线扫描图书之后，数量正确，扫描后的图书都显示绿色，点击确认，数量存入数据库中，再继续扫描下一个层架标，最后就可以实现请点功能，可以统计出整个馆的图书数量。
特殊图书查找管理
输入图书信息，点击查找按钮，用手持天线扫描图书架上的图书信息，当手持天线读取到要找的图书信息时，系统会提示告警，表示已经找到图书。
推车式盘点平台具有连续工作时间长，操作界面友好，数据处理能力强等特点。推车式移动盘点平台支持中文Windows XP 操作系统。不但可实现对图书查找，而且可实现形用户界面的管理功能。便携式阅读器内存容量大，可将现场读取到的信息保存，并提供数据下载功能，方便数据交换。便携式阅读器可预置查找图书信息，当读取到新的信息时自动与预置图书信息进行对比，并可进行报警提示。
盘点系统不但能够实现对图书的快速盘点，同时还实现了错架图书的整理，使得盘点和错架图书的整理工作在一个环节得到圆满处理。
这一段落的介绍希望还在迷雾中的读者能起到一定的帮助，对于RFID技术系统的了解有了一定的具现化。
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