RFID技术与条码技术兼容的图书ATM机研制

引言

近年来，随着计算机及其自动化技术的发展，图书馆管理及读者服务正由传统的人工服务向自动化、智能化方向发展:条码技术的应用使图书馆管理实现了自动化，而无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)的引进将使图书馆的自助借还、自动分拣、自动清点等管理向智能化迈进。目前，随着城市文化建设的提速，图书ATM机已在多个城市得到应用，大专院校也开始引进该技术。然而，各大学图书馆原馆藏图书均采用条码技术，内置磁条，若仅用RFID技术，原有馆藏图书就无法利用，并且RFID标签比磁条价高10〜15倍。为兼顾RFID技术引进和原有馆藏利用、降低成本，本文给出了RFID技术与条码技术兼容的图书ATM机的研制方法。

1图书ATM应用技术比较

1.1条码技术与RFID技术比较

条码技术是图书馆管理由手工管理迈向自动化管理的一个关键信息技术。利用条码和磁条，再结合计算机技术，图书馆就可以轻松完成库存盘点、防盗、图书信息查询、借阅量统计、自动借还等工作。条码技术的优点是应用简单、方便,应用时间长、稳定可靠、成本低廉；缺点是读头读取距离短,且不能透过纸张读取数据，一次只能借还一本书。

随着社会的发展，各行各业信息化发展的脚步不断加快，条码技术也开始在某些方面显现出其局限性。随着图书馆的藏书量越来越大，即使应用了条码技术，很多图书馆依然存在顺架、排架困难，劳动强度高，图书查找、馆藏清点繁琐、耗时，音像读物难以流通、自动化程度低，管理缺乏人性化,防盗效果差等问题。这就要求现代图书馆进一步大幅度提高图书管理的信息化程度，实现图书自动盘点、图书自助借还、图书区域定位、图书自动分拣等成为大势所趋。RFID技术正好可以帮助图书馆实现上述目标。

RFID是通过微波射频信号进行自动识别的技术。与条码技术相比，RFID技术的主要特点是数据信息可更新。一般条码印刷之后就无法更改，而电子标签则几乎可以无数次地修改、新增、删除标签内的资料信息；并可远距离读写，读取距离远近可调(0~10m可选)；可同时读取多个电子标签信息,即可同时借还多本图书，具有穿透性。电子标签如果被纸张等非金属的材料包裹后，仍可以进行标签信息的读取；适应环境能力强。而纸张受到污染，上面的信息就无法再看到，但电子标签对水、油污有很强的抗污性。

RFID技术囊括了条码技术的优点，同时又符合新形势下图书馆管理需求，其应用也可以说给现代图书馆行业带来了一次划时代的革命，可使图书馆管理由自动化向智能化迈进。因此，在图书馆引进RFID技术已是大势所趋。

目前，图书ATM有单纯使用RFID电子标签的系统，也有单纯使用条形码的系统。各图书馆原有馆藏图书均采用条码技术，图书内置磁条。若仅采用RFID标签，则必须取出原馆藏图书内置的磁条，再进行加工，嵌入RFID电子标签，但这会造成工作量加大、成本高；而若仍用条码，则对全馆引进RFID技术不利。

为了引进RFID技术，同时能最大限度地发挥原有馆藏的作用，图书馆的条形码标签与RFID标签并存的局面在很长一段时间内将不可避免。

因此，使图书ATM设备同时兼容RFID标签和条码两种标识，是适应图书馆管理由自动化向智能化发展转变的过渡阶段的较好选择。

1.2上、下架图书智能机械比较

图书ATM能否正常运行并发挥自助作用，关键取决于其机械部分是否能“智能”地上、下架图书。

目前，图书ATM上下架图书主要有两种模式：

第一是智能机械手模式。机械手根据接收到的指令（借/还），到书架或取书口夹书，然后翻转、直线移动将书放到指定位置。整个上、下架书过程全部由机械手完成，无需人工操作。机械运动的优点是过程简单，耗时短，能耗少，噪声小,内部结构也较简单，机械体积小;缺点是机械手使用寿命有限，稳定性不高。

第二是传送带模式。服务机接到借书指令后，载书书架平行移动，当所借书籍移到出书口时，书籍被机械推出出书口，完成借书。还书时，读者将书放入还书口，经标签识别后，书籍自动掉入书箱。书箱装满后自动移开。该模式对读者来说同样可自助借还，但其自身不能实现图书上架，所以，还需人工定时上架图书。该模式的最大优点是机器运行稳定；缺点是耗能大，耗时长，噪声大，机械部分体积大，所占空间较大。

2设计方案

本文的图书ATM机设计方案采用RFID标签和条码并用模式。如此，既可利用现有馆藏图书，又能逐步推进RFID技术应用，同时也增加了设备运行的稳定性。方案主要内容如下:

本方案中的RFID工作频率选为13.56MHz。图书内置RFID电子标签或粘帖条码任选，图书内不再安置磁条；但原有馆藏的磁条不必去除，在封四增贴一枚条码即可。

系统中的读者证既可采用条码（即仍可使用原有读者证），也可用RFID自助办理新证。

图书自动上、下架选择机械手实现；机械手信息识别系统采取RFID和条码识别装置同时安装的模式。

馆员工作站采用RFID转换器和条码识别装置来读写和转换数据。

ATM进出书口安装有RFID电子标签和条码识别两套系统；图书ATM书架选择纸本实体书外显模式。

图书ATM与图书馆集成管理系统可通过互联网连接。

3图书ATM系统技术架构

本图书ATM系统主要由图书ATM管理平台、ATM服务机、图书加工三部分构成。

3.1图书ATM管理平台

图1所示是本图书ATM管理平台的结构图。该平台由图书管理子系统、读者管理子系统、管理员日志、ATM远程监控等四部分组成。

图书管理子系统主要实现对图书标签信息、借书卡标签、架位号的关联与注销。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；同时提供“图书上、下架”、"添加图书信息"、"图书标签转换"、“图书查询"等图书信息管理功能。对借阅图书进行检测，并在发现图书有较大破损、图书放置不当时，自动进行报警或提示。

读者管理子系统可实现对图书标签信息、借书卡标签的关联与注销。借书卡标签通过关联，可与读者信息进行绑定,完成读者注册、添加读者信息工作;同时提供“读者查询”、“借还记录查询”等功能。

图1图书ATM管理平台

管理员日志可实现对图书标签信息、架位标签信息的关联与注销，并可对ATM机的运行状况进行监测、记录和管理:监测统计每天ATM机的借还书情况、图书在架状态，同时记录各种故障及处理情况。

ATM远程监控就是通过远程视频及网络实现对ATM机现场状况的实时监测，同时通过Internet实现对ATM机部分故障的远程修复及运行控制。

3.2ATM服务机

ATM服务机是整个系统的核心部分，它由自助借还子系统、信息查询子系统、图书自动上下架系统、自助办证子系统构成。

自助借还子系统可实现图书的自助借还功能。利用智能机械手将借还后图书自动下架、推出和上架。

信息查询子系统可实现读者借还记录、馆(或ATM)藏图书信息等内容的查询。

图书自动上下架系统主要实现对ATM服务机藏图书的调整和更新。

自助办证子系统可用二代身份证或内置芯片的学生证自动完成借阅证的办理。

3.3图书加工

根据图书馆要求，对新书可选择粘贴RFID电子标签或条码。若贴RFID标签，则在进行数据加工后，粘贴RFID标签，并进行标签转换即可;若是条码，则恠封四粘贴条码即可,数据加工不变。无论贴条码或RFID标签,都不需再安装磁条。若是原馆藏图书，则恠封四加贴条码即可，原已安装的磁条无需取出。

4软硬件设计

本系统的硬件设计思路是整体采取模块化、结构化设计。通过增加模块实现各种自助功能，同时便于设备的安装和维护。设备硬件主要由大型LED屏幕、图书三维定位系统、机械手、工业电脑、热敏打印机、液晶显示屏幕、LED指示灯等组成。图2所示是该图书ATM的电气框图。系统的软件系统操作主流程图如图3所示。

图2图书ATM电气框图

5主要功能特点

本图书ATM实现的主要功能及特点：一是可以兼容

RFID技术和条形码技术，能结合智能机械手实现图书的自助借还、查询等功能；二是可以通过机械手实现图书的自动归架和调整功能；三是采用透明书架，这样读者可以通过玻璃窗直观地选择需要借阅的文献；四是支持图书馆自动化系统,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，图书馆ATM与区域内总分馆的图书可以实现通借通还；五是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。

图3系统操作主流程图

本系统整体采取模块化、结构化设计。通过增加模块,即可增加相应功能，便于对设备各部分进行维护保养。

6结语

笔者研制开发的这套自助图书馆系统，借鉴了银行的ATM概念，应用RFID技术、条码技术和智能机械技术，可实现图书的自助借还、信息查询、检索、预约等功能。本设计的主要创新点有以下两点：

本图书ATM机可同时识别RFID电子标签和条形码,使安装电子标签或条形码的图书均可在该设备上实现自助借还，从而兼顾了新技术引进和已有资源的利用。

把机械手和RFID有机结合，可使机械手自动读取和识别图书及架位号，从而完成自动上下架图书的关键智能，以节约人力和物力。

20210916_6142c4e0cd0d9__RFID技术与条码技术兼容的图书ATM机研制