基于RFID技术的图书ATM系统在高职高专图书馆的开发应用

RFID（Radio Frequency Identification）是一种非接触的无线射频自动识别技术。自2006年我国厦门集美大学诚毅学院图书馆首家引进该技术以来，我国深圳图书馆、中国国家图书馆、汕头大学图书馆、西安理工大学图书馆等多家公共、高校图书馆也已开始引进该技术。RFID技术的引进可以实现图书馆服务、管理的智能化。

高职高专图书馆由于历史原因和自身条件的限制，图书馆建设起步较晚，自动化水平相对较低，多数学校图书经费投入较少。因此,要一步到位地全面引进RFID技术实现图书管理和服务智能化，往往存在很大困难。

基于RFID技术的图书馆ATM系统可借鉴银行ATM概念,可实现图书自助借还、办证、査询、检索、预约等功能，从而为读者提供24小时不间断服务。虽然ATM-次图书储量有限（400-600册），但结合学校现有实体馆藏及预约服务,亦可使图书馆部分实现智能化。同时,也可在ATM的使用过程中逐步加工原有实体馆藏图书，为整馆引进RFID技术奠定基础。

目前，在个别经济发达城市已有街区式24小时自助图书馆（ATM）系统出现,但这些ATM系统一方面本机成本高、噪音大，更主要的是其传送带结构使图书无法自动上架，由此又带来高昂的运营成本（需每天上架图书，多点还需配套物流）。另外，该机还无法同时兼容电子标签和条码技术。这些都使资金和人力均短缺的高职高专图书馆无法承受。

笔者所在的高职高专馆结合自身特点，开发了一套基于RFID技术的、适合高职高专的自助图书馆系统（以下简称图书ATM）。

1  设计原则

1.1  实用性原则

设计开发图书ATM应以图书ATM机安装点所面向的读者群的实际需求为功能设计的主要依据,以智能化、标准化和网络化为基本设计思想，充分考虑高职高专图书馆的现有藏书特点（条码技术）及引进的RFID技术需求，做到RFID电子标签与条码兼容、操作界面友好、易于使用、运行稳定、便于管理与维护，同时系统应具有与图书馆集成管理系统数据同步、协同工作的能力。

1.2  前瞻性和可扩展性

系统设计应充分考虑到图书馆全馆引进RFID技术的发展趋势,使系统具有较强的扩展能力，确保系统能适应新技术的发展要求。同时,系统软件应使用面向对象的模块化设计，将功能模块与显示模块分离，分层实现模块功能（如与图书管理系统的数据交互模块、RFID标签读写模块等），以使各子系统的功能扩展和升级都较方便。

1.3  安全性

系统的安全性包括保证读者人身安全、读者信息安全、传输数据安全、系统操作安全等。

读者人身安全指读者在自助借还过程中不会因本设备造成身体伤害;读者信息安全指读者个人隐私信息不会因使用本系统而泄漏;数据的安全性指系统具有足够的安全权限，保证数据不被非法访问、窃取和破坏;系统操作的安全性指不让非法用户来操作系统，同时要具有足够的容错能力，以保证合法用户操作时不至于引起系统出错，充分保证系统数据的逻辑准确性。

1.4  标准化与规范化

为了确保系统与图书管理系统、文献管理系统的无缝链接，在系统建设过程中，要严格遵守基于SIP2的数据交换协议,在实现系统与图书馆其他管理软件的数据交换时，要保证数据的准确性、同步性与实时性。

1.5  个性化

系统应充分考虑在校全日制学生、短期职业培训学员及行业企业读者的不同需求，提供办证模式、信息査询、信息通知、预约等个性化服务。另外，系统在满足功能需求的前提下，还要尽可能简化操作步聚，同时，各操作都要提供图形提示，做到界面结构清晰、布局合理，功能图标醒目。

2  系统结构及功能实现

基于RFID技术的图书ATM系统一般由ATM服务机、物流系统（配送图书）、管理与监控中心三部分组成，其相应技术架构如图1所示，该系统主要由图书馆RFID管理平台、ATM服务机、系统公共组件（中间件）、运行环境、开发环境等五部分构成。

2.1  图书馆RFID管理平台

该平台由电子标签转换子系统、图书安全监测子系统、监控中心子系统三部分组成。

电子标签转换子系统可实现对图书标签、借书卡标签的关联与注销。图书电子标签通过关联可与图书信息进行绑定，完成流通前的处理操作；借书卡标签通过关联则可与读者信息进行绑定,完成读者注册工作；同时提供图书查询、读者査询、RFID标签打印、日志査询等功能。

图书安全监测子系统用于实现对借阅图书进行检测，当发现图书有较大破损、图书放置不当时，系统将自动进行报警或提示。

监控中心子系统用于实现对图书ATM工作状态的实时监控，并记录工作日志、报警日志并监测、控制ATM的运行和维护。

2.2  ATM服务机

ATM服务机是整个图书ATM系统的核心部分,它由自助办证子系统、自助借还子系统、信息查询子系统、图书自动上下架子系统四部分组成。

自助办证子系统可用二代身份证或内置芯片的学生证完成借阅证的办理；自助借还子系统用于实现图书的自助借还功能。其系统借书流程如图2所示。

借书时读者首先浏览ATM书架上的书籍，确定欲借书籍对应的架位号，然后在主功能界面上选择“借书”，刷借阅证，输入密码，系统验证读者信息，若“合法”则输入所选书籍对应的架位号，图书传送机将取出对应书籍，确认读者拿到该本图书之后，系统将自动将借还信息写入借阅证，以完成借书。

还书时，首先刷借阅证，输入密码,再根据提示选择“还书”，然后将书籍放于还书口，ATM将自动分拣入箱，同时，打印凭条，完成还书。

信息査询子系统用于实现读者借还书信息的记录、预存款记录、馆（或ATM）藏图书等信息的査询。

图书自动上下架系统可实现对ATM服务机藏图书的调整和更新。

2.3  系统公共组件（中间件）

该部分是在阅读器与应用系统之间管理RFID数据并完成其路由的平台。它介于前端读写器硬件模块和后端数据库与应用软件之间，是提供程序管理、资料过滤与汇集、事件管理、安全管理以及网络管理等机制的软件模块。

一般的图书管理软件都会有一个接口协议，本项目中的图书ATM按照SIP2协议与图书管理软件相互通讯。

系统通过数据交换模块实现图书ATM系统与图书馆其他管理系统的数据交换功能,数据交换支持SIP2协议;标签读写模块用于实现各系统对RFID标签的数据读取与写入功能，可保障硬件设备更新时软件系统统一快速的升级。

SIP2接口的主要功能是为了实现RFID图书ATM智能管理系统与图书馆其他图书管理系统无缝连接的标准接口协议。SIP2接口分为服务端和客户端两部分。RFID图书智能管理系统通过SIP2客户端标准接口与服务器端进行连接，并向服务器发送请求,SIP2服务端接口软件接收到请求后，便将信息反馈给客户端，从而实现RFID图书智能管理系统与图书馆其他图书管理系统的数据交换。

2.4  运行和开发环境

系统运行基于Windows2000/XP操作系统和Microsoft,NetFramework2.0框架。系统采用面向对象的模块化设计，将功能模块与显示模块进行分离,分层实现各模块功能，其中界面层釆用插件的系统架构，可灵活实现功能定义，提高系统的可扩展性、可移植性和组件的可复用性。

3  系统主要功能特点

本图书ATM釆用工业计算机、智能机械手等技术，设备与图书馆自动化系统已进行无缝连接。

系统兼容RFID技术和条形码技术，可实现图书的自助借书和还书，读者还回的书本由系统自动上架，从而方便其他读者继续借阅。根据本馆需求，本机藏书600册左右。

由于采用透明书架,读者可以通过玻璃窗直观选择需要借阅的文献。做到所见即所得,看到需要的图书后，可通过按键或触摸屏操作马上借阅。设备自动打印还书日期条。

系统支持图书馆自动化系统，图书馆ATM与区域内总分馆的图书可通借通还。读者可以在区域内的任一个图书馆、图书馆ATM机借书还书。读者还可以通过图书馆ATM查询图书馆的相关资料。

在设备的上方配置有大型LED显示屏，可显示最新图书和在该设备上架的图书书名，便于行人了解该站点的藏书状况及新书排行榜。

可按不同区域（主校区、培训部、公司办公区）读者的需求特色，安排各区域设备的藏书内容;通过精确的统计分析各区域设备的藏书状态和读者借阅图书数据，使各区域设备的藏书内容符合该区域读者的特色读书需要。

设备采用互联网连接方式与图书馆总馆远程服务器进行数据交换并实时处理,保证文献资源信息的借阅、馆藏状态能够实时更新，从而保证资源的利用率。

可建立集中监控中心服务系统，以监控各位置图书ATM日常运行情况，并进行远程处理或通知人工干预。

整个设备的软硬件制造都遵循各类国际、国内标准（如SIPII等）。保证设备的独立性、完整性、开放性和标准化等。整体设备采取模块化和结构化设计。通过增加模块，即可增加相应功能，也便于对设备各部分的维护和保养。

可通过机械手实现图书自动归架和调整同时也支持通借通还，图书网上预订，打印读者借还信息明细。还可以通过增加媒体播放器等相关设备实现文化宣传、视频播放等功能。

4  结语

根据高职高专图书经费少、基础薄弱、读者层次多及目前普遍的多校区等特点，本文给出了一套基于RFID及机械手技术的24小时图书ATM系统的开发方法。该系统兼容RFID电子标签和条形码，可实现图书的自助借还、査询、预约、缴费、自动上下架等功能,从而为高职高专图书馆引进RFID技术，提高图书馆智能化水平奠定基础。