图书馆管理系统解决方案
一、引言
无线射频识别技术 RFID(Radio Frequency Identification)是一种使用无线传输方式实现对人或物的非接触识别和数据信息交换技术，是一种可应用于图书管理和流通的全新的自动化技术。
在图书馆的应用中，RFID标签可为一本书籍或一张光盘存储一个唯一的标识符号，并且可以通过这个符号进行快速高效的流通处理和库存管理。RFID图书馆系统以RFID技术为基础，以RFID中间件为媒介实现了先进的RFID技术和图书管理方法的有机结合，将先进RFID技术同图书管理系统有机地结合起来，有效地提高了图书管理的效率、简化了图书管理的流程、降低了图书管理人员的劳动强度。
据不完全统计，在美国已经有2%的图书馆已安装采用RFID技术，世界上已有8%的图书馆开始采用RFID技术。在亚洲， RFID系统已经在新加坡、泰国和中国台湾、内地投入使用。在全球，应用RFID的图书馆数量正在以每年30%的速度增长。
二、系统功能
采用RFID技术来识别、追踪、和保护图书馆的所有资料，可以实现图书自助借阅、还书、顺架、查找、盘点等功能。
三、系统构成
整个系统包括：标签初始化转换系统、自助借阅系统、自助还书系统、、柜台服务系统、手持设备查询盘点系统、安全门禁防盗系统。
图1：智能化图书馆管理系统构成
系统是以RFID技术应用为基础的、具有很多自动操作功能的高效图书馆管理系统。它包括：
1、相关硬件，如 RFID 标签，长/短距离的 RFID 读写器，可移动的工业级PDA等;
2、优化固件协议，能够在硬件设备间高速无线通信;
3、配套软件和数据库管理技术，以满足任何特定的图书档案管理组织。
下图是应用于一个大型图书馆的基于RFID技术的图书馆管理整体视图。
图2：智能化图书馆管理效果图
四、管理流程
只要六个简单的步骤，利用系统图书馆的日常业务可以大大简化。这个过程同样也显示在图2中。
1、贴标签
图书管理系统的标签完全符合ISO15693标准，下图显示的是一个专门为图书馆图书管理设计的标签。一个45mm x 45mm的薄标签，封装在牢固的、防撕裂的塑料里，即使在书被摔落、随意处理和浸湿的情况下，也不会损坏。使用远距离读写器， 45mm x 45mm标签的读写距离在0.9m左右。标签通常贴在书的封底。除了上述标签，其他尺寸和品牌的RFID标签也可以用，只要是符合ISO15693、ISO14443标准或I-Code 1编码标准的标签就可以。
图3：贴标签 图4：RFID标签
对于CD、DVD等音像资料，需要设计、采用特别形状、材质的标签。
不同的标签有不同的数据传输效率，导致标签读写操作范围的不同。因此要特别注意RFID标签的选择。
图5：智能书架
2、书架管理与图书清点
图5显示的是智能书架管理系统，对一本遗忘的书，进行清理和定位的操作。在一个书架各层的侧面安装专门订做的RFID天线。通过多路复用器，天线电缆连接到一个很重要的，能分派图书清点任务的LR(长距离)RFID读写器。利用分时处理机制，并借助天线多路复用器，LR-RFID读写器读取到每一书架层的RFID信息。每层采集到的数据(IDs)发送到PC，更新并显示当前数据信息。
图6所示是一个性价比较高的书目管理系统，适合一般图书馆的藏书。图书管理员配备一个安装有铲式天线的手持RFID读写器。铲式天线是专门设计的从侧面读RFID标签的天线。把铲式天线从左向右扫描，上向下扫描，就可以读出全部的图书信息，并且存储在手持RFID读写器上。当手持RFID读写器带回去时，数据可轻易下载到个人电脑中，生成显示和跟踪信息。在图书顺架盘点工作中显示出了较高的效能。
图6：小型智能书架及铲式天线
3、自助借阅
图7显示了自助借阅系统。读者把RFID借书证放置在SR(短程)卡阅读器，从卡中读出借书人的详细资料。准备借出或归还的书堆放在MR(中程)读写器上，MR读写器获得所有堆放的书籍的IDs(编号)。随后，获得的借书人编号和书籍编号发送到后台处理终端，做存储记录。
图7：自助借阅终端系统
4、柜台服务
柜台服务也配备RFID读写机具，这样读者在自助服务台的登记操作在柜台也可以顺利进行。通常, 柜台操作应该达到最小化，目前在新加坡国立图书馆，柜台服务已经减少为一人操作。事实上，绝大部分柜台服务功能是解决读者需求，为读者提供高层次服务，而不是帮助读者完成简单的登记操作。
柜台亦可作为日常站台 (借书站、还书站) 故障时的后备使用，它可监控各站台(借书站、还书站、分类站等)工作情况并通过网络遥控它们。
图8：应用于柜台服务的USb接口手持式读写器
5、防盗门禁
图9：多通道门禁系统
图9展示了多通道门禁系统， 几个门通过1输入/16输出天线转换器连接到一个远距离读写器上。门上的天线系统经过特别设计以确保贴有RFID电子标签的图书在任何方向都能被成功识别。
另外，门禁系统采用了EAS防盗功能，未经许可的图书馆藏或忘记借阅登记的图书资料被带离图书馆将引发警报，除了声、光警报器外，还将触发摄影系统，这大大提供了门禁安全性能。
门禁系统也可用于收集访问者或借阅者的信息，记录他们通过的时间。如果远距离RFID读写器的输出口连接到正确配备数据库工具的PC终端，访问者的统计信息，比如高峰时间、图书量以及访问者或借阅者的访问频率等，都可以轻易的产生。
图9：门禁防盗系统
如果16个门式天线被连接到1输入/16输出天线复用器的16个输出端上，那么一个最大15出入口的系统将被设计。 然而，并不是所有图书管理系统都要求这么多的出入口。单一通道门禁不需要天线复用器, 只包含简单的信号分配器和补偿器, 以确保各个方向都能识别。
6、自助还书
如下图10所示，还书设备通常放在图书馆外，允许闭馆后还书。要还的图书简单地放在还书口，RFID读写器天线安装在还书口附近，这样可以捕捉到归还图书的信息。同时, 归还图书的RFID标签将被重新设置，指示灯显示图书成功归还。还书时的安全操作和正确操作读取率，被认为是这一环节的重要指标。 还书系统与图书馆已有的分检系统无缝连接，可以极大提高工作效率。
图10 还书自助站
五、功能特点
1、开放
更长的图书馆开放时间(实现7*24小时全天侯还书服务);
开放式门禁通道设置确保畅通无阻。
2、便捷
随时随地的借还书服务;
避免长时间排队等候，更方便、快捷。
3、高效
更高、更先进的管理模式
提高人力资源的优化配置，从低层次服务转向高层次服务;
简化人工作业，大大节约时间和成本;
精确、轻松馆藏管理，减轻了体力劳动强度。
4、个性化
更加文明、人性化的服务环境;
更多、更个性化的定制服务;
给读者更多选择，保护个人隐私。
六、对国内图书馆的借鉴意义
1、开放性
采用开放式门禁通道，最核心的问题是门式天线的设计，是否可以实现3D方向的RF作用区域。如果不能达到这样的要求，门禁系统的识别率将会被大大降低，开放性也就失去意义。
此外，对于还书环节的安排也非常重要。在新加坡，自助还书设备安装在了图书馆外部，包括社区，这样极大方便了读者还书。但对于国内图书馆，考虑到成本等因素，目前还不大适宜采取这样的方式。
2、安全性
尽管通过EAS功能设计，门禁通道系统可以对忘记办理借阅手续的图书报警提示。但是，如果贴在图书上的电子标签受到损坏时，EAS功能将失去作用。 考虑这种情况的可能发生，国内图书馆应同时采取磁条和标签，以确保图书安全。经过一段时间双重保护，再过渡到单一标签的使用。
另外，当网络出现故障时，系统的安全运行将受到极大的挑战。因此，除了配备不间断电源外，配备手持设备是必要的。
3、与现有系统的衔接性
RFID设备都提供API接口，包括基于Windows的标准DLL和Active控件，再加上RFID应用平台的不断开发，与图书馆现有系统的衔接已经不成问题。
4、可扩展性
对于电子书架的采用可能需要多年分步实施，这就要求系统具有可扩展性。
另外，随着二代身份证的普及，读者证与身份证在图书馆通用的时代很快就会来临。因此，在考虑系统设备时，还应考虑身份证件的应用。
5、售后服务
目前，很多图书馆在选用设备时，大多考虑设备的可行性。实际上，产品的售后服务的本地化和及时性也是非常重要的。
七、结论
在大型图书馆管理系统方面，RFID技术已经获得了明确而显著的成功。自动化的图书馆书目整理工作和友好的客户自助服务设备的应用不但能很大程度上降低图书馆人力成本，而且还能够使图书馆获得更多客户的青睐。在获得更高声望的同时，图书馆有较多的时间开展特别的活动，增加相关的收入。
随着RFID技术的不断发展和标签成本的降低，将会有越来越多的图书馆采用RFID技术。
但是，我们应注意到，RFID的应用是有限制的。大量存在于图书馆的金属结构所造成的RFID信号衰减，可能导致RFID读/写错误的增加。不合适的天线系统设计和低劣的RFID设备会造成不必要的客户投诉事件。 因此，在众多的 RFID 设备提供商中细心地选择是很重要的。
