BarTender广州图书馆RFID技术应用研究

BarTender广州图书馆RFID技术应用研究

1 课题主要研究内容

RFID技术是2003年以来国内外图书馆界的热门研究议题，已在美国、欧洲、新加坡公立图书馆和我国台湾地区的图书馆中投入了应用，并获得了良好的效果。RFID能更好的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。但目前大规模的RFID应用仅限于RFID的识别领域，即利用RFID的标识功能，达到快速办理图书借还手续、清点文献财产的目的，其应用深度及应用效果上都有待提高。如何将RFID的应用拓展到图书馆的智能化、人性化的定位管理，并深入到文献的采集、信息存储、流通效率、上架效率等各项基础业务领域中，是图书馆面临的一个崭新课题。为此，广州图书馆依托自动化技术优势，在近两年的技术跟踪与调研基础上，成立了广州图书馆RFID项目课题组，旨在探索RFID技术在图书馆应用的新思路和新模式;同时，RFID作为新馆建设的技术亮点之一，课题组还承担着广州图书馆RFID技术应用方案的制定与实施。

2 RFID技术及应用效果分析

　　广州图书馆新馆定位的总体目标是：达到国内一流图书馆的水平，位居世界先进图书馆的行列。为此，我们将从与知识经济对接、与国际惯例接轨、与现代高新技术条件配套出发，以数字图书馆的新理念，利用科技创新与体制创新的优势，深化业务改革和管理改革，创造出全新的服务模式。

　　目前在图书馆领域应用的RFID是13.56MHz的无源RFID标签，其应用多为对文献和读者证进行RFID标识，借助RFID的自动多个识别和快速数据获取特性，达到简化借还手续、加速文献盘点效率、协助查找错架文献、读者自助借还文献等目的。为更好的开展读者服务工作，更有效的提高我馆员工的工作效率，我馆拟在图书馆现有的信息管理系统基础上引入RFID这一先进的自动化管理技术，作为图书馆服务体系改进的技术手段。

RFID作为一种技术手段，不能仅仅当作一种条形码和磁条的替代产品，广州图书馆在积极引进、应用国外RFID技术的同时，还必须结合国内图书馆工作实际，以先进的文献服务理念和馆藏管理模式为先导，打破原有的传统束缚，大胆地进行探索和改革，使RFID技术成为图书馆提高服务水平、实行馆藏文献管理智能化的有效手段，进而解决全行业性的难题，使图书馆读者乃至整个社会普遍为此而受益。

2.1读者服务水平的提高

　　新技术的应用将全面提升我馆读者服务水平，提高服务效率，表现在：

　　读者自助借还书。提供自助借还书周边设备，操作简单易学、快速安全，使大部分读者可自行办理图书借还手续，同时还能有效保护读者隐私。

　　简化借还作业。应用RFID技术，以RFID标签取代条码及磁条，借还书免除消磁及上磁工作。

　　在馆图书定位准确，方便读者查找文献。

　　引导标识系统科学、简明，无论是工作人员指引读者还是读者自行阅览都变得容易。

2.2工作人员工作效率的提高

　　新技术的应用将有效降低一线人员的工作量，提高工作效率，提升馆藏管理能力。

　　降低劳动强度。自助借还系统的应用将大大减少柜台借还书的数量，有效地降低了工作人员的劳动强度。

　　还书归架。借助自助设计研发的RFID智能书车，使得还书归架工作效率大增。

　　巡架工作。便携式RFID阅读器容易查找不在架上或者乱架的图书，使得巡架工作更为准确。

　　专题图书排架和倒架。高效的批处理功能可快速完成图书架位的重新确认，有效地解决了专题图书排架和倒架的问题。

　　文献清点。RFID阅读器可一次读取数个RFID标签资料，提高了文献清点的工作效率。

　　文献入藏。由过去的单本入藏转变为批入藏方式，显著提高文献入藏效率，对新馆搬迁时的文献入藏工作尤其重要。

3系统总体思路

3.1指导方针

　　以全新的读者服务理念和文献管理模式为先导，积极引进、努力学习、认真掌握国外先进的RFID技术，同时针对图书馆服务工作和文献管理的实际需要以及存在的重大问题，以开拓创新的精神自主研发“RFID文献智能管理系统”(以下简称“系统”)，以全面实现图书馆文献管理智能化、切实提高工作效率和服务水平、改革旧有的落后工作理念和方式，真正让广大读者“有所求而来，心满意足而归”，促进图书馆社会形象大改观。

3.2技术思路

　　信息技术是现代图书馆的最主要的技术支撑，馆藏文献是图书馆最基本的资源实体，文献提供是图书馆最主要的服务内容，“RFID文献智能管理系统”以RFID文献智能管理系统以新兴的RFID标识技术为基础，对图书馆文献服务的排架提出全新的定位和排架理念，采取读者、文献、书库书架的一体化RFID标识，从而构架起计算机信息和馆藏文献、读者服务之间的更为方便、高效、便捷的津梁。其间各元素关系如下：(图1 )

3.3 总体架构

系统通过引进的相关RFID流通设备、RFID读写设备、RFID安全门设备、RFID典藏设备进行读者、文献、书架的一体化管理与维护，借助自主研发的智能移动书车、架位定位标识、文献定位导航体系，保持文献与书架的一一对应关系，从而实现读者自助定位借还文献、文献精确典藏和快速定位归架。如图2示。

4 RFID应用方案规划

4.1文献排架定位规则及存储

　　就文献架位管理而言，读者和工作人员存在一定的矛盾：读者的期望值是精确排架，越精准越好，相对于工作人员而言，其文献上架、整架的工作量就越繁重;而工作人员的期望值是模糊排架，越粗糙越好，相对于读者而言，其花费在文献查找、借阅的时间就越多。

　　为解决二者之间的这种矛盾，书架的RFID标识可以文献的分类号为基础，以单面单联书架的一层作为基本的定位管理单元，每一层书架对应一个文献分级类码，一个单元中的文献作为存储和定位管理的实体，这样就实现了文献和其存储的架位实体的一一对应。

4.1.1 文献定位规则

　　本系统结合RFID的应用，满足读者阅读、图书定位和架位管理等多方面的需要，将书库划分多个排架单位(基本区)，以书架单面的一层为一个基本区。按照空间物理位置制定编码的方位走向及文献分区范围规划。

　　以书架的一层为基本排架和文献定位单位，使OPAC查询和馆员指引不仅能够揭示文献的流通状态，同时能够准确给出文献在馆的具体位置，即某个书架的某一层，有效解决开架阅览方式给图书馆带来的文献定位不准及整架困难等问题，无论是工作人员指引读者还是读者自行阅览都变得比较容易。

　　在楼层中加以分区标识，可以方便工作人员按照区位进行文献的分区上架和指引读者找到正确的书架存放架位;同时工作人员在进行文献上架和归架操作及读者查找索取文献时都以巷道为行走路径，系统以巷道为编码参考实体，利于进行路径指引和导航。

　　由于图书馆书库内多为铁质、钢质金属书架，对RFID标签的吸收在金属物质较多的环境下应用RFID，会使得实际的读写率、读写距离和可靠性大大降低。为减少金属书架对RFID阅读效率的影响，可以在书架上镶嵌一个外挂式的玻璃或木质板，将标签粘贴在上面，或者在书架上粘贴隔离层，使得金属书架对RFID标签、阅读器、典藏器的识读影响减少到最低。

　　文献是活动的和流动的，但是书架的位置是固定和不变的。对书架进行RFID标识，实行严格的定位管理，可以满足多种排架方式：按分类排架、按主题排架、按著者排架等。

4.1.2 定位标识及存储

　　书架的RFID标识体系采用架标标签和层标标签。架标标签用于存储一个书架的单面单联信息，层标标签用于存储一个书架的单面单联的一层信息，是最小的文献分级类码。

4.1.3层架标数据维护

　　初始化：鉴于书架分布的不规则性和编码的复杂性，可以先按照一个分区间内的书架的大致架位规律进行最大化的码序设计，并按照此码序打印相应条形码粘贴在各个书架上，最后将书架上所有的条形码架位编码进行采集写入系统数据库，后续的RFID架标则可依据此数据进行准确的初始化和粘贴，减少了进行精确码序编制的工作量及可能存在的RFID标签的浪费。

　　查询检索：当读者通过OPAC检索终端或者网络检索时，他们可以从检索结果中得到的所需要查阅书籍的详细排架信息。流通过程不涉及书籍的排架信息的交互。

　　书籍上架：新书上架时先在基本区即架区将书籍放好，然后收集书籍的RFID标签信息和定位信息传送后台数据库更新;流通归还书籍按图书的基本区号上架。

　　图书排架和倒架处理：针对最小的排架单位，书架的一档的某一层，先将书籍摆好，然后用移动式RFID阅读器读入该层所有的标签信息，通过后台软件接口，实现对数据库中数据的批处理。

4.2 RFID文献标签及RFID读者证

4.2.1 标签类型

　　系统所采用的RFID标签和借书证为13.56MHz频率无源标签，应符合国际相关行业标准，如ISO15693标准，ISO 18000-3标准等。

　　RFID文献标签有图书专用标签和光盘专用标签之分。读者证拟采用标准13.56MHz频率RFID借书证，RFID标签中存储借书证号码，并在借书证上显式的打印出借书证号码。

利用RFID借书证的优势体现在以下几个方面：

快速的RFID处理设备，方便了读者和工作人员，提高了书籍借阅的效率。

RFID安全门可以对RFID借书证进行统计，方便业务部门进行读者业务统计工作。

借书证接口单一，“一证通”可以产生积极的社会效应。

通过RFID读写设备对RFID标签的信息进行读取和修改。

4.2.2存储信息及编码

　　RFID标签的内存中有用户可自定义区域，可以将流通资料的相关信息写入到RFID标签中。由于标签的读写速度与标签的存储容量有关，且资料存储过多时，读写速度及性能会相对下降，所以写入标签中的数据必须是频繁使用的精简资料。

　　所有存储的信息将会采取编码的形式，这样不仅提高了存储、读取的效率，而且也保障了数据传输的安全。对所有流通文献粘贴RFID标签，并将文献的基本信息如条码信息、流通类型、防盗位等写入RFID标签。对读者使用RFID读者证进行标识，并将读者证号、证类型等信息写入RFID读者证。

　在标签之中读写数据时必须要考虑到以下几个问题：

　　读写速度。写入的资料越多，所花费的时间就会越长，相对应读取的速度就会更慢。

　　跟后台数据库的同步。由于写入到标签之中的这些信息字段需要过RFID阅读器才能够被读取和识别出来，对读者而言，这些信息是没有办法直接获取到的。因此必须要在后台数据库保持这些信息字段的同步数据。数据的同步受所同步数据的大小，网络流量，网络连通性等因素的制约。

4.3 借还系统

　　采用RFID系统之后，针对读者将具备多种的借/还操作模式。一种是传统的工作人员工作台借还操作，不过采用了RFID系统的借还操作将可以实现多本借还操作;一种是读者自助式的借还操作，这种操作可以发挥读者的自助能力;一种是闭馆后的24小时不间断的自助还书系统，方便读者在图书馆闭馆后进行流通资料的归还操作。如图3所示。

　　RFID采用非接触和一次多本的方式实现快速安全简便的文献自助借还，同时提供自助借还书周边设备，操作简单易学、快速安全，使大部分读者可自行办理文献借还手续，有效保护读者隐私，同时还能有效减轻文献流通部门的工作压力。

　　拟配备多套RFID自助借/还系统设备，在文献公共流通的二、三层中每层至少配备3台，在一层为方便读者出馆外借至少配备1台;同时在馆舍外设置1套自助归还系统设备，用于闭馆时为读者提供馆外还书服务，保证读者一天24小时还书时间。

4.4 文献查询定位导航

　　为使读者更为方便、准确的找到文献所在的书架的位置，依据流通库内架位体系结构及分布，在书架各分区、各巷道内设置分区指引、编码指引及导向，指引读者进行架位的查找;同时，在OPAC查询WEB页面上建立直观的图书馆流通库内架位分布结构导向。读者通过查询终端找到文献的具体存放位置，通过页面导航及流通库内分区巷道指示，可以自助式的准确找到所需要的文献。

4.5 RFID归架及导航系统

4.5.1 归架原则

　　现有的排架分布是按照索取号来设置的，采用模糊定位的原则，100号以内的书籍的摆放是可以忽略的。工作人员在进行书籍上架时，先对书籍分大类，然后再对某一类的书籍进行排序，最后才是推着书车去上书。这就如同我们在数一笔面值不等的钱的时候，先是把相同面值金额的钱币放到一起，然后再数钱。我们暂且把这种处理规则叫做数钱规则。工作人员如果长期从事上架工作，就会对书籍架位的分布很熟悉，这样上架的时候速度就大大提高。

　　根据数钱规则，对贴有RFID标签的书籍在进行上架时，可以同样的先分好大类然后再详细排序。但是这样就存在几个问题：书籍上面没有直观的定位符号，我们获得排架信息是通过RFID读写设备读取标签然后再进入后台数据库取得的，因而在进行分类和排序的时候非常不方便;书籍的最小排架单位是一排书架的一档的某一层，在排类的时候应该怎么样设定类是比较复杂的事情，类如果很小的话，类目的数量巨大，没有那么大的空间来进行这样的操作;类目太小，就没有进行分类的必要。因而，相比起索取号排架起来，利用数钱规则来对RFID标签书籍分类，远远复杂的多。

4.5.2 RFID文献智能书车

　　为使读者所归还的文献、平常阅览时所随意存放的文献、错架、乱架的文献能够准确的完成归架工作，保证读者、文献、书架作为一个流通整体的有序化，系统中必须有一种可以移动的书车设备完成对这类文献的准确归架和进行巡架的设备，结合RFID阅读器设备可实现图书定位功能，能准确识别相对书架的所处自身位置，将文献送到指定书架位置，能清晰表达文献所在书架的层面，是一种用于流通部门进行文献归架、巡架、整架的辅助工具。

　　文献智能书车应集成车载电脑、可触摸显示屏幕、RFID阅读器、文献分拣单元、控制显示电路和驱动控制装置等组成部分，其物理性能可描述为：

　　单人操作，四轮移动，推拉、转向轻便，行走无噪音。

　　承载部分为双层水平结构，上层有单行或双行间隔，每格可顺序放置一本或多本图书，容量为30至50册;下层为平板，可堆放图书。

　　要求每一层书架中有若干个可活动或固定的档板(档板上有显式的数字标识)。

　　车上设有随车电脑和RFID阅读器插槽，充电接口及有线网络接口等。其位置应方便工作人员查看和操作，可插卸平板式电脑，可触摸显示屏幕，RFID标签读写设备。

　　 利用电瓶车驱动。工作人员上书时所行走的路程同活动上书车的容量及书本的数量是紧密相关联的，为了减少工作人员上书的频率和次数，可以进行集中上书处理。将书车进行上下扩展，使得书车一次可以存放更多的书籍，并在书车前部分加上电瓶动力驱动系统，这样每上一次书的数量可大大提高。

　　一本书放一个档格。由于要求档位是可活动的，因此将书籍放到书车上时，在活动书车的存储设备上，一个档位对应一本书籍。在定位书车上的书籍时，通过“层数+档位”来定位。这样对书车档位要求的数量就比较高，才能提高上架的工作效率。如某一本书其书车定位信息为“102”，表示为书车第一层第2本书。

　　文献智能书车是一种帮助阅览室管理人员进行图书归架、巡架整架的辅助工具，具有图书定位、巡架纠错和架位信息收集等功能，具体如下：

　　设备自带电脑存储在馆文献的架位信息，并能通过与服务终端的连接，实现与中央数据库数据的更新，获取或传递最新的架位信息和文献的存储架位信息。其更新可以通过有线连接的脱机后续更新或无线网络架构环境下的在线实时更新完成。

　　设备在文献分拣到书车上时通过RFID阅读器识别设备所载文献的RFID中存储的信息，记录并显示文献在设备上的位置，同时根据获取的文献存储架位信息，将需要进行上架工作的架位和书车上对应的书的存放档位对应起来，并在显示屏幕上按照书库的位置将该车书的具体上架位置显示和指引出来，方便工作人员进行高效率归架工作。

　　在书车行走过程中，书车可以对书架的架标进行识读，并对比当前该车上的文献的存放架位信息，如果有则通过控制显示电路进行告警(提醒)，并自动切断驱动动力，同时将应该上架的方位和层数指引出来，引导工作人员以最便捷的方式完成文献归架工作。

　　通过RFID阅读器识别在架文献的馆藏号，并与数据库进行数据对比，发现不属于该架位的图书(报警提示)，并给出其正确的架位。

　　利用RFID阅读器识别新上架文献的馆藏号及所在的架位号，并上传追加到中央数据库，实现新文献的定位。

　　利用RFID阅读器识别原架位号(架位标签)和图书准备移入的架位号(架位标签)，并上传到中央数据库，以图书移入的架位号更换原架位号，实现图书倒架。

　　针对文献智能书车所需软件功能：

　 上架导航系统。系统内部存有楼层架位布局信息，根据RFID标签读取设备所读取的标签信息，连接到后台数据库并将排架信息存储到当前工作区。根据楼层架位布局路线，通过对数据排序处理得出上架导航系统线路图。

　　 上架指示系统。针对一个特定的单位，比如一档书架，贴有频率较高的RFID标签，并在智能书车经过时可读取存储在该标签中的信息，后台对智能书车上的书进行匹配，如果有需要上架的书，则显示屏幕上进行相应的指示。但是该设计相应提高了设备需求：较高频率的RFID标签，针对该频率范围的标签读取设备。

　4.5.3 书车操作方法及步骤

　操作方法1：

　(1) 工作人员收集书籍，区分大类。

　(2) 将同一类的书放在智能书车上。智能书车上的RFID读取设备读取RFID标签信息，连接到后台数据库取得对应的架位信息，并将需要进行上架工作的架位和书车上对应的书的存放档位对应起来，通过排序程序得出上架导航路线图。

　(3) 工作人员根据书车上的导航图和指示灯进行上架。由于架位信息已经存到书车的小型电脑之中，所以进行上架时就不需要和后台网络保持连接。

　操作方法2：

　(1) 工作人员仍可继续沿用“数钱规则”进行图书上架。

　(2) 工作人员利用智能书车上的设备将收集的书籍按区排序并记录区号;

　(3) 根据区号将书籍摆放到该区架位。

4.6 RFID馆藏清点系统

　　本系统中的馆藏清点设备由持式RFID阅读器和笔记本电脑组成。通过手持式RFID阅读器，可快速非接触式的识别书架上的图书馆藏资源的RFID标签，笔记本电脑用于运行馆藏清点软件、架位采集软件和存储文献清点结果、架位信息采集数据。

　　依靠快速轻便的馆藏清点设备，极大地提高了馆藏文献清点工作效率，不仅速度提高，更重要的是清点的准确性也有了质的提升，即通过馆藏清点，不仅能掌握准确的馆藏文献数量，更能掌握文献品种，实现传统手工清点方式几乎不可能完成的任务，为读者服务和文献采购部门提供精确的馆藏分析数据。

　　工作人员借助清点设备，通过对书架及粘贴有RFID标签的流通资料的扫描，可以对流通库文献进行架位信息采集、文献地址信息的采集工作，帮助排架、查找和统计特定的流通资料等。采集的书架架位信息在与图书馆书库架位分布具体位置图融合后，可以建立出详细的书架分布地址数据模型图。

4.7 RFID安检系统

　　安全门检测系统设备可对粘贴有RFID标签的流通文献进行扫描、安全识别的系统设备，用于流通部门对流通资料的进行安全控制，以达到防盗和监控的目的。该设备系统通过对存储在RFID标签中的书籍借阅状态信息的判断来确定报警提示信息是否鸣响。

　　应用RFID安全检测系统，能将馆藏的信息与安全防盗管理合而为一，让图书馆防盗系统更容易处理，并且在脱离中心数据库的情况下仍能独立运作;同时RFID安全系统的识别统计功能可分析读者结构和图书馆利用率，并提供读者更为优质的服务。

　　广州图书馆在各个楼层的主出入口设置多个通道的RFID安全检测系统， 从目前考察的新馆的设施来看，需要设置安检点的地方比较多。结合我馆文献分布情况及读者文献服务的便利性，尽量做到少而精，拟进行如下设置：一楼入口处3组点，员工通道处出口处有1组点，二楼主出入口处4组点，地下楼层电梯入口处1组点，负二楼入口处1组点;因六楼书库为闭架文献，实行精确排架，故在六楼出入口出设置2组点。所有RFID安全门通道依据ADA的标准来进行布局。

　5.系统软件功能描述

　5.1 系统功能模块

如图所示，系统主要由标识初始化系统、流通管理系统、文献定位系统、采集典藏系统四部分构成。标识初始化系统通过RFID的基本设施实现了文献的RFID标签粘贴、加工及初始化工作，读者证的加工及初始化工作、书架地址编码及其标签的加工工作;流通管理服务系统通过自助借还模块实现了读者对流通文献的自助借还操作，OPAC系统实现读者对文献的查询定位导航;RFID安全检测模块用以保证流通文献的安全保障等;文献定位系统通过RFID移动文献归架书车和书架RFID架标识，实现读者(工作人员)对文献的查询定位导航操作，流通书库架位的采集、整理及更新，工作人员对流通文献的装车、归架、巡架操作;采集典藏系统通过馆藏清点设备，通过对书架的RFID层标识、文献RFID标识的数据采集、统计、对比分析，实现文献的精确清点和典藏。

　5.2 同现有图书馆自动化系统的集成

　　在进行数据整合的过程中，依据SIP2标准协议，进行RFID系统数据库和原有图书自动化管理应用系统数据库的数据的传输和转换。RFID标识文献管理系统与RFID系统设备及设备自带的RFID应用管理系统之间的整合有以下两种集成方法：

　　(1)针对点对点的RFID读写设备，可以通过USB接口或串口连接至装有业务管理程序的客户端PC，经过驱动程序支持建立硬件接口读取程序支持后，图书馆自动化集成系统在这一接口程序的支持下，完成RFID设备对标签、读者证的读取和写入、文献借还EAS的开启与闭合，从而实现对RFID文献、RFID读者证的流通管理和维护。

　　(2)针对一体化的系统设备，如自助借还系统设备等，可以通过SIP2/CIP(Z39.83)协议实现RFID文献定位管理系统与RFID设备应用管理程序的数据交互与业务交互。

　　(3)针对如安全门的RFID设备,可以通过网络和TCP/IP协议，实现远程对安全门状态的监控及进出安全门的读者资料的查询。

　　由于RFID标识文献管理系统中部分的业务模块是传统的图书馆自动化集成系统的重要组成部分，如流通文献的借还操作、读者证的办理与维护等，系统可以在传统的自动化集成系统中嵌入相应的RFID设备的硬件接口读取程序就可以了;其他的诸如文献定位管理、典藏管理等是全新的概念和业务管理模式，将作为传统的图书馆自动化集成系统的补充或者是外挂模块。

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