基于RFID技术的图书馆智能盘点系统设计.pdf

2023 年 11 月基于技术的图书馆智能盘点系统设计杨金波（晋江市青阳街道办事处教育办公室，福建 泉州 362200）【摘要】全民阅读时代的到来激发了人们的阅读需求袁各级图书馆在不断扩大规模尧更新图书资源的同时袁也面临着繁重的盘点问题遥 以基于射频识别渊radio frequency identification,RFID冤技术的图书馆智能盘点系统为研究内容袁在对 RFID 技术进行概述的基础上袁简单介绍了该系统的整体框架结构袁并深入分析了该智能盘点系统的关键技术构成及功能袁以期为图书馆盘点工作智能化尧数字化发展提供参考遥【关键词】RFID曰图书馆曰智能曰盘点曰设计【中图分类号】TP391.4【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）11-0148-030 引言盘点工作在图书馆各项工作中耗时较长，且涉及人力成本较高。随着图书馆信息化水平的不断提高，以及扫码枪、图像识别等技术的使用，显著缩短了图书馆盘点所需时间，但依然无法应对快速增加的馆藏资源。针对这一问题，技术人员提出通过射频识别（radio frequency identification,RFID）技术为图书馆馆藏资源盘点提供了更加便捷的方法，结合智能盘点系统，实现了对大规模馆藏资源的快速智能盘点，以及强化了图书馆对馆藏资源的管理能力。1 RFID 技术概述RFID 技术利用电磁感应原理实现对不同目标物的识别，通过在目标物上增加可读写的电子标签，并通过读写器与数据管理系统进行链接，从而实现数据读取、写入和编辑等功能。根据实际应用场景，RFID 技术可通过低频、高频、甚高频等频段进行数据读写。根据电子标签的供电模式可将 RFID 技术分为有源 RFID 技术（利用外接电源、电池等方式进行持续供电，使电子标签保持稳定的信号发送状态）、无源 RFID 技术（利用电磁感应原理实现暂时通电，并按照数据管理系统要求完成信息读写）和半有源RFID 技术（电子标签具有供电单元，却可以在无数据交互时进入休眠状态，当接收到对应信号后自动唤醒，并与读写器进行通信）。其中，无源 RFID 技术的识别距离较短，有源 RFID 技术可以在较远距离与读写器进行通信，研发人员可以根据实际需求选择最佳方案1-2。2 基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统架构设计图书馆智能盘点系统需要保证馆藏资源数据的快速采集，并能够接入图书馆数据管理系统，便于图书馆工作人员及时掌握馆藏资源情况。因此，相较于传统图书馆信息化盘点系统，RFID 技术的应用在提升图书馆盘点工作的智能化水平方面起到了极其重要的作用。2.1 基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统整体架构图书馆智能盘点系统需要动态处理大量馆藏资源信息，在融合 RFID 技术的情况下，可实现无接触快速搜集、整理和处理数据，并能够准确定位馆藏资源分区等信息3。为实现以上功能，基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统架构可分为 4 层，即系统应用层、服务平台层、数据中心层和硬件层（图 1）。系统应用层包括图书馆智能盘点系统中实现相关功能所对应的软件；服务平台层涉及图书馆馆藏资源盘点的相关数据处理服务等功能；数据中心层主要承担图书馆智能盘点数据存储任务，并根据不同数据特征进行科学管理；硬件层由网络设备、服务器、存储器、读写器、电子标签等组成4。2.2 基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统关键技术构成及功能基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统采用了软件中间件技术、防碰撞协议、安全与隐私保护技术和分布式存储技术，从而丰富了系统功能体系。2.2.1 软件中间件技术在图书馆智能盘点系统中应用 RFID 技术，需要通过系统应用层获取硬件层的控制权并采集数据，这需要使用软件中间件技术。由于基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统架构具备差异性，由不同的硬件组成，软件中间件技术能够有效提高系统中RFID 单元的可扩展性与兼容性。尤其是在馆藏资源电子标签频繁更换的情况下，软件中间件所提供专题综述1482023 年 11 月的应用程序接口能够满足大规模数据的控制和采集需求（图 2）。由于图书馆智能盘点系统接入图书馆数据管理系统，而软件中间件技术可以更好地适应图书馆数据管理系统的升级改造，因此，基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统架构几乎不用进行调整。同时，图书馆馆藏资源盘点过程中大规模数据并发导致数据堵塞、处理效率低等问题，均可以通过软件中间件技术解决，并与分布式存储技术共同完成数据检索、定位等功能，为图书馆工作人员提供更加高效、精准的数据引导。2.2.2 防碰撞协议基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统可实现在一定距离范围内同时识别多个电子标签，而电子标签也能够同时响应数个读写器，这一现象类似于无线通信中的同频干扰、邻频干扰等现象，而防碰撞协议则能够有效解决以上问题。防碰撞协议的关键在于控制多个读卡器工作时隙，当读卡器 1 向区域范围内电子标签发出通信请求时，基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统将自动检测发生碰撞的电子标签，并强制其进入下一次应答，直至读卡器与所有电子标签完成“握手”（图 3）。除了通过控制通信时隙防止多个电子标签同时应答发生碰撞现象，还可以利用随机接入方法解决电子标签应答碰撞现象，即将电子标签的应答时间作为信息编码的组成部分，这样便可主动分离时隙，规避应答碰撞现象。但是，随机接入方法只适用于有源 RFID 技术和半有源 RFID 技术，而基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统多使用无源 RFID 技术，因此该方法在图书馆智能盘点系统中的应用范围有限。2.2.3 安全与隐私保护技术图书馆中不可避免存在一些较为敏感的资源，且部分馆藏资源的开放权限也有所不同。基于 RFID技术的图书馆智能盘点系统通过电磁感应原理实现数据的无线传输，这增加了数据被非法获取的可能。为提高安全性，图书馆馆藏资源电子标签需要由特定频率才能唤醒，且被动发送的数据只能通过预设图 1 基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统架构系统应用层状态指示状态管理书籍管理读者管理数据修改分区管理服务平台层流程管理服务预警服务消息服务调度服务文件服务应用服务数据中心层盘点数据分区数据馆藏数据图书馆数据管理系统数据借阅数据采购数据访问数据其他数据硬件层网络设备计算机服务器门禁存储器电子阅览室读写器电子标签图 3 基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统防碰撞协议工作读写器请求帧起始握手请求时隙碰撞点电子标签响应时间线1#标签响应2#标签响应3#标签响应t1t2t3t4帧结束帧结束图 2 软件中间件技术框架管理员 1管理员 2用户 1应用层事件网络服务接口应用层事件处理服务器分布式数据库结构化查询语言 1中间件馆藏区 1馆藏区 2馆藏区 3图书馆数据管理系统结构化查询语言 2结构化查询语言 3专题综述1492023 年 11 月基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统需要对馆藏资源分布情况进行统计，不可避免地需要调取图书馆数据管理系统的相关数据。隐私保护技术对基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统接口访问进行了严格的权限设置，主要包括访问网际互联协议（internet protocol,IP）限制、访问内容限制、操作限制，以及针对特殊访问的多级授权等。当基于 RFID技术的图书馆智能盘点系统出现异常访问后，系统应用层将自动断开所有节点数据，并暂停盘点工作。此时，所有读写器将处于离线状态，当异常访问终止后，读写器从电子标签处获取的数据才能够正常写入数据库。2.2.4 分布式存储技术基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统涉及大量馆藏资源的采集、存储和处理，为提高盘点效率，完善系统网络架构，提高系统大规模数据并发下的容载能力，需要采用分布式存储技术。分布式存储技术是指将数据存放于系统的不同节点（图 5），这不仅有利于最大限度提升存储资源利用率，还能够通过优化数据存储逻辑提高图书馆馆藏数据的安全性。分布式存储技术的应用需要解决关键位置节点的调度逻辑，基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统关联数据类型丰富，且不同数据的规模存在较大差异。图 5 中分布式存储设计实现了数据库的合理分区，并通过应用程序编程接口从图书馆数据管理系统的数据库中调取数据。从系统稳定性方面考虑，分布式存储技术能够将任一节点数据库用作数据备份，从而避免存储单元发生故障对图书馆盘点工作造成的影响。3 结语RFID 技术为图书馆馆藏资源建立了可无线认证的“标识”，基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统能够实现非接触式的高速数据采集，并利用系统软件对馆藏资源进行整理和分析，从而提高图书馆盘点效率。随着图书馆智能化水平提升以及图书馆信息的有限共享，基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统将在图书馆馆藏资源管理工作中扮演更加重要的角色。参考文献1 胥静.RFID 技术在高校图书档案管理中的应用研究J.办公室业务，2020（2）：183-184.2 黄李燕.RFID 技术在高校图书档案管理中的应用研究J.传媒论坛，2018，1（21）：138，140.3 孙海鑫，张魏群，梁爽，等.基于射频识别（RFID）与传感器的智能货架系统J.信息技术与信息化，2020（6）：201-202.4 舒正渝.射频识别技术在智慧图书馆海量数据过滤中的应用J.信息与电脑（理论版），2021，33（13）：14-16.5 王家玲，郝梅梅，孙敏.云计算环境下数字图书馆数据安全和隐私保护研究J.铜陵学院学报，2016，15（1）：115-117.作者简介院杨金波（1984），男，汉族，福建泉州人，本科，助理馆员，研究方向为图书馆管理。信道进行传输，读写卡需要在完成解密的前提下进行数据读取，如果密钥错误，电子标签无法接收到成功读取的信号，就进入静默状态，并更换唤醒频率5。基于 RFID 技术的图书馆馆藏数据保护机制如图 4所示。图 4 基于 RFID 技术的图书馆馆藏数据保护机制应用层应用层数据封装数据封装初始密钥参数密钥生成计数位交换操作初始密钥参数密钥生成计数明文加密密文物理层密文解密明文图 5 基于 RFID 技术的图书馆智能盘点系统分布式存储设计Windows/Linux/Mac OSTCP/IP、PMBus、FTTP、NetBEUI、IPX/SPX数据节点 1调度节点 1数据节点 2调度节点 2数据节点 3数据节点 4节点配置调度节点 3专题综述150