智能圖書(shū)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智能圖書(shū)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著社會(huì)、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，圖書(shū)館已成為現(xiàn)代文明不可或缺的一部分。由于傳統(tǒng)圖書(shū)館存在檢索系統(tǒng)不能精確提供圖書(shū)位置信息、造成圖書(shū)錯(cuò)架和亂架等問(wèn)題,致使圖書(shū)查找效率十分低下。為解決上述問(wèn)題,可采用近幾年快速興起的“物聯(lián)網(wǎng)”和超高頻RFID技術(shù),設(shè)計(jì)智能書(shū)架及智能圖書(shū)定位系統(tǒng)。早在20世紀(jì)90年代,新加坡國(guó)家圖書(shū)館就將RFID技術(shù)應(yīng)用到智能圖書(shū)館的建設(shè)中,然而,截至目前,智能圖書(shū)館所使用的技術(shù)仍以高頻RFID為主,并未實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)實(shí)際位置的精確定位。超高頻RFID技術(shù)相比高頻RFID技術(shù),具有讀寫(xiě)距離更遠(yuǎn),讀取速度更快和一次讀取的標(biāo)簽數(shù)更多等優(yōu)勢(shì),如表所示:1圖書(shū)定位管理采用超高頻RFID技術(shù),借助圖書(shū)標(biāo)簽、書(shū)架標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、計(jì)算機(jī)及基站建立了智能圖書(shū)定位系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)模型;通過(guò)編碼原理及定位算法,設(shè)計(jì)出智能書(shū)架,并完成整個(gè)系統(tǒng)的搭建。作品意在從根本上解決傳統(tǒng)圖書(shū)館存在的檢索系統(tǒng)不能精確提供圖書(shū)位置信息、圖書(shū)錯(cuò)架與亂架現(xiàn)象等問(wèn)題;準(zhǔn)確獲取圖書(shū)館藏書(shū)的真實(shí)位置,使讀者快速、準(zhǔn)確地找到所需圖書(shū);同時(shí)還可提高圖書(shū)館館藏盤(pán)點(diǎn)效率,減少圖書(shū)館人力需求。創(chuàng)新點(diǎn):將“物聯(lián)網(wǎng)”模型應(yīng)用于圖書(shū)定位管理,利用超高頻RFID技術(shù)和我們的定位算法,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。技術(shù)關(guān)鍵:超高頻RFID技術(shù)、圖書(shū)定位原理與算法。技術(shù)指標(biāo):采用的超高頻讀寫(xiě)器工作頻率在902-928MHz;讀取距離大于5m,寫(xiě)入距離大于3m;讀卡時(shí)平均每單字的讀取時(shí)間為6ms,寫(xiě)入時(shí)間為50ms,一次可成批讀取30張電子標(biāo)簽。2智能圖書(shū)統(tǒng)一管理系統(tǒng)智能圖書(shū)定位系統(tǒng)借助超高頻RFID電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器,將每一本書(shū)與檢索系統(tǒng)相連,進(jìn)行信息交換和通信,通過(guò)圖書(shū)定位算法實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)的智能化識(shí)別、定位和管理。作品采用超高頻RFID技術(shù),所用標(biāo)簽具有無(wú)源、體積小、彎折不易損壞、讀寫(xiě)距離遠(yuǎn)、可批量讀取等特點(diǎn),適合于圖書(shū)文獻(xiàn)管理,為圖書(shū)館行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。先進(jìn)性:與條形碼技術(shù)、高頻RFID技術(shù)相比,使用的超高頻RFID技術(shù)不易受到讀寫(xiě)距離的制約,更適合于圖書(shū)文獻(xiàn)的流通和管理。編碼原理及定位算法巧妙地完成了圖書(shū)實(shí)際位置信息的提取。整個(gè)系統(tǒng)也為將來(lái)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)文獻(xiàn)管理的更高度智能化提供了空間。超高頻RFID技術(shù)的圖書(shū)館智能書(shū)架與圖書(shū)定位系統(tǒng)原理如下:系統(tǒng)所選用的電子標(biāo)簽的ID長(zhǎng)度為24位16進(jìn)制數(shù),電子標(biāo)簽編碼采用了前10位,第1位為標(biāo)識(shí)位:“0”表示書(shū)架標(biāo)簽,“1”表示圖書(shū)標(biāo)簽。后9位則存有樓層、書(shū)架號(hào)及列號(hào)等信息。讀寫(xiě)器讀取所在層的所有標(biāo)簽,由標(biāo)識(shí)位找到書(shū)架標(biāo)簽并讀出位置信息,實(shí)現(xiàn)定位功能。在超高頻RFID技術(shù)和定位算法的基礎(chǔ)上,制作出智能書(shū)架,完成智能圖書(shū)定位系統(tǒng),定位精度高,且所提供的位置信息是圖書(shū)的實(shí)際位置。整個(gè)系統(tǒng)的主要組成部分有:由C++語(yǔ)言按照定位算法開(kāi)發(fā)的智能圖書(shū)定位檢索系統(tǒng)及裝有該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、基站、超高頻RFID讀寫(xiě)器,用于標(biāo)識(shí)書(shū)架層位置的書(shū)架標(biāo)簽,用于標(biāo)識(shí)每本圖書(shū)的圖書(shū)標(biāo)簽。超高頻RFID模塊是整個(gè)智能書(shū)架的核心部分,它由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和計(jì)算機(jī)三部分組成。電子標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成,每個(gè)標(biāo)簽編碼唯一,采用標(biāo)簽為915MHz超高頻電子標(biāo)簽;讀寫(xiě)器通過(guò)天線向其讀寫(xiě)區(qū)域發(fā)射電磁波,電子標(biāo)簽接收電磁波后產(chǎn)生信號(hào),并通過(guò)其天線傳輸?shù)阶x寫(xiě)器;讀寫(xiě)器再將從其天線接收到的信息通過(guò)中間軟件處理后發(fā)送至計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)通過(guò)程序?qū)λ杉疘D號(hào)進(jìn)行處理。智能圖書(shū)定位系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:在檢索系統(tǒng)的檢索界面中輸入所要查找的圖書(shū)。由總站發(fā)出檢索命令,圖書(shū)原有位置層讀寫(xiě)器開(kāi)始檢索并停留數(shù)秒,由讀寫(xiě)器對(duì)書(shū)目對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽號(hào)進(jìn)行檢索:若找到,則返回圖書(shū)的位置信息;否則調(diào)用其它層讀寫(xiě)器繼續(xù)檢索,找到后返回圖書(shū)的實(shí)際位置信息。采用超高頻RFID技術(shù),并且確定電子標(biāo)簽的編碼方式與定位算法,實(shí)現(xiàn)館內(nèi)圖書(shū)的自動(dòng)定位。整個(gè)系統(tǒng)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。圖書(shū)館管理員可以借助此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)的快速盤(pán)點(diǎn)和整架;以此為基礎(chǔ)對(duì)逐步實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館的高度智能化管理有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。3智能書(shū)架和圖書(shū)館系統(tǒng)功能3.1圖書(shū)館管理系統(tǒng)智能書(shū)架系統(tǒng)通過(guò)TCP/IP方式實(shí)現(xiàn)集群部署,與圖書(shū)館管理軟件系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信,并受圖書(shū)館管理系統(tǒng)的控制。超高頻RFID模塊采集圖書(shū)標(biāo)簽信息后,將大量的圖書(shū)標(biāo)簽信息傳送給圖書(shū)館管理系統(tǒng)。智能書(shū)架上裝有超高頻RFID閱讀器天線,可以追蹤圖書(shū)館書(shū)架上的圖書(shū),書(shū)架可以從圖書(shū)館圖書(shū)中讀取信息,這些圖書(shū)標(biāo)有高頻RFID電子標(biāo)簽,可以提供圖書(shū)的準(zhǔn)確位置信息。圖1所示智能書(shū)架結(jié)構(gòu):3.2確定圖書(shū)位置智能書(shū)架系統(tǒng)能夠與圖書(shū)館自動(dòng)化系統(tǒng)配合完成圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)工作,能夠生成在架圖書(shū)列表,并將數(shù)據(jù)自動(dòng)提供給圖書(shū)館自動(dòng)化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)與在借圖書(shū)列表比對(duì)后生成遺失圖書(shū)列表。系統(tǒng)可以根據(jù)遺失列表自動(dòng)更改單冊(cè)狀態(tài),根據(jù)遺失列表在架上盤(pán)點(diǎn)時(shí)自動(dòng)報(bào)警提示,同時(shí)生成在架和錯(cuò)架圖書(shū)的所在正確位置列表。系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的條件,定時(shí)完成圖書(shū)的定位工作,建立每本圖書(shū)與層架的位置關(guān)系。讀者在OPAC操作界面輸入檢索條件,可快速準(zhǔn)確提供圖書(shū)實(shí)時(shí)位置信息。OPAC查詢(xún)流程支持兩個(gè)及以上圖書(shū)館系統(tǒng)文獻(xiàn)聯(lián)合查詢(xún),可根據(jù)題名、作者、主題詞、中圖法分類(lèi)號(hào)、索書(shū)號(hào)、叢書(shū)名、ISBN等關(guān)鍵詞進(jìn)行多級(jí)文獻(xiàn)檢索,支持圖書(shū)位置查詢(xún)、圖書(shū)定位和智能路徑提示、三維立體圖形效果。3.3電子資源展示功能配備液晶觸摸顯示屏,提供多媒體虛擬書(shū)架查詢(xún)和電子資源展示功能。讀者通過(guò)顯示屏可以查詢(xún)圖書(shū)的實(shí)際位置,館員可以通過(guò)顯示屏查詢(xún)和跟蹤圖書(shū)的在架、錯(cuò)架、上下架情況等。3.4固定方式簡(jiǎn)單,方便安裝與維護(hù)智能書(shū)架天線采用隱藏式固定方式,固定件和接線隱藏于書(shū)架背板中,外觀上無(wú)任何固定件和連接線,簡(jiǎn)單的固定方式,方便安裝與后期維護(hù)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析能力按照一定的圖書(shū)館數(shù)學(xué)模型對(duì)讀者閱讀習(xí)慣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。3.5管理及運(yùn)行平臺(tái)圖書(shū)館超高頻RFID系統(tǒng)采用了多個(gè)RFID系統(tǒng)設(shè)備,并集成了圖書(shū)館系統(tǒng)、智能書(shū)架系統(tǒng)、超高頻RFID應(yīng)用軟件系統(tǒng)以及其他相關(guān)系統(tǒng)。搭建超高頻RFID應(yīng)用和管理平臺(tái),通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)超高頻RFID系統(tǒng)的各個(gè)終端設(shè)備進(jìn)行管理和監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)及時(shí)狀態(tài)的查看,生成歷史紀(jì)錄報(bào)表并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。超高頻RFID擴(kuò)展應(yīng)用項(xiàng)目滿足了圖書(shū)館館藏管理及流通業(yè)務(wù)的需要,完成新增文獻(xiàn)上架、文獻(xiàn)架位信息采集、文獻(xiàn)利用率統(tǒng)計(jì)、文獻(xiàn)歸架、文獻(xiàn)清點(diǎn)、文獻(xiàn)盤(pán)點(diǎn)、文獻(xiàn)下架以及文獻(xiàn)架位導(dǎo)航八大主要功能系統(tǒng)。數(shù)據(jù)流框架圖如圖2所示:4超高頻rfid技術(shù)的推廣前景讀者在檢索界面上輸入要查找的書(shū)名,系統(tǒng)按照預(yù)定算法工作,調(diào)用讀寫(xiě)器查找圖書(shū),并將其位置信息反饋到檢索界面上。特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):基于超高頻RFID技術(shù)的智能圖書(shū)定位系統(tǒng)從根本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖書(shū)的準(zhǔn)確定位和智能查找。系統(tǒng)可以準(zhǔn)確定位圖書(shū)的實(shí)際位置,定位精度可到書(shū)架的層。即使有放錯(cuò)位置的圖書(shū),讀者也能很輕松地找到,大大提高了圖書(shū)的查找效率。與現(xiàn)有的高頻RFID技術(shù)相比,超高頻RFID技術(shù)具有讀取速度更快、讀寫(xiě)距離更遠(yuǎn)、一次讀寫(xiě)量大、標(biāo)簽成本低廉等優(yōu)勢(shì)。適應(yīng)范圍及推廣前景:系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于圖書(shū)館、檔案室等場(chǎng)所,為實(shí)現(xiàn)圖書(shū)文獻(xiàn)的高度智能化管理奠定了基礎(chǔ)。市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè):目前國(guó)內(nèi)外多數(shù)圖書(shū)館管理尚停留在非智能化階段,因此本系統(tǒng)有著廣闊的市場(chǎng)空間。雖然目前成本略高,但相對(duì)于系統(tǒng)所節(jié)省的人力、時(shí)間成本而言,該技術(shù)有著很大的潛在使用價(jià)值。隨著超高頻RFID技術(shù)的不斷發(fā)展,其成本必然會(huì)大大降低。超高頻RFID技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外圖書(shū)館界的熱門(mén)研究議題,已