引言

近年來，隨著計算機及其自動化技術的發(fā)展，圖書館管理及讀者服務正由傳統(tǒng)的人工服務向自動化、智能化方向發(fā)展:條碼技術的應用使圖書館管理實現(xiàn)了自動化，而無線射頻識別技術(RadioFrequencyIdentification，RFID)的引進將使圖書館的自助借還、自動分揀、自動清點等管理向智能化邁進。目前，隨著城市文化建設的提速，圖書ATM機已在多個城市得到應用，大專院校也開始引進該技術。然而，各大學圖書館原館藏圖書均采用條碼技術，內置磁條，若僅用RFID技術，原有館藏圖書就無法利用，并且RFID標簽比磁條價高10?15倍。為兼顧RFID技術引進和原有館藏利用、降低成本，本文給出了RFID技術與條碼技術兼容的圖書ATM機的研制方法。

1圖書ATM應用技術比較

1.1條碼技術與RFID技術比較

條碼技術是圖書館管理由手工管理邁向自動化管理的一個關鍵信息技術。利用條碼和磁條，再結合計算機技術，圖書館就可以輕松完成庫存盤點、防盜、圖書信息查詢、借閱量統(tǒng)計、自動借還等工作。條碼技術的優(yōu)點是應用簡單、方便,應用時間長、穩(wěn)定可靠、成本低廉；缺點是讀頭讀取距離短,且不能透過紙張讀取數據，一次只能借還一本書。

隨著社會的發(fā)展，各行各業(yè)信息化發(fā)展的腳步不斷加快，條碼技術也開始在某些方面顯現(xiàn)出其局限性。隨著圖書館的藏書量越來越大，即使應用了條碼技術，很多圖書館依然存在順架、排架困難，勞動強度高，圖書查找、館藏清點繁瑣、耗時，音像讀物難以流通、自動化程度低，管理缺乏人性化,防盜效果差等問題。這就要求現(xiàn)代圖書館進一步大幅度提高圖書管理的信息化程度，實現(xiàn)圖書自動盤點、圖書自助借還、圖書區(qū)域定位、圖書自動分揀等成為大勢所趨。RFID技術正好可以幫助圖書館實現(xiàn)上述目標。

RFID是通過微波射頻信號進行自動識別的技術。與條碼技術相比，RFID技術的主要特點是數據信息可更新。一般條碼印刷之后就無法更改，而電子標簽則幾乎可以無數次地修改、新增、刪除標簽內的資料信息；并可遠距離讀寫，讀取距離遠近可調(0~10m可選)；可同時讀取多個電子標簽信息,即可同時借還多本圖書，具有穿透性。電子標簽如果被紙張等非金屬的材料包裹后，仍可以進行標簽信息的讀取；適應環(huán)境能力強。而紙張受到污染，上面的信息就無法再看到，但電子標簽對水、油污有很強的抗污性。

RFID技術囊括了條碼技術的優(yōu)點，同時又符合新形勢下圖書館管理需求，其應用也可以說給現(xiàn)代圖書館行業(yè)帶來了一次劃時代的革命，可使圖書館管理由自動化向智能化邁進。因此，在圖書館引進RFID技術已是大勢所趨。

目前，圖書ATM有單純使用RFID電子標簽的系統(tǒng)，也有單純使用條形碼的系統(tǒng)。各圖書館原有館藏圖書均采用條碼技術，圖書內置磁條。若僅采用RFID標簽，則必須取出原館藏圖書內置的磁條，再進行加工，嵌入RFID電子標簽，但這會造成工作量加大、成本高；而若仍用條碼，則對全館引進RFID技術不利。

為了引進RFID技術，同時能最大限度地發(fā)揮原有館藏的作用，圖書館的條形碼標簽與RFID標簽并存的局面在很長一段時間內將不可避免。

因此，使圖書ATM設備同時兼容RFID標簽和條碼兩種標識，是適應圖書館管理由自動化向智能化發(fā)展轉變的過渡階段的較好選擇。

1.2上、下架圖書智能機械比較

圖書ATM能否正常運行并發(fā)揮自助作用，關鍵取決于其機械部分是否能“智能”地上、下架圖書。

目前，圖書ATM上下架圖書主要有兩種模式：

第一是智能機械手模式。機械手根據接收到的指令（借/還），到書架或取書口夾書，然后翻轉、直線移動將書放到指定位置。整個上、下架書過程全部由機械手完成，無需人工操作。機械運動的優(yōu)點是過程簡單，耗時短，能耗少，噪聲小,內部結構也較簡單，機械體積小;缺點是機械手使用壽命有限，穩(wěn)定性不高。

第二是傳送帶模式。服務機接到借書指令后，載書書架平行移動，當所借書籍移到出書口時，書籍被機械推出出書口，完成借書。還書時，讀者將書放入還書口，經標簽識別后，書籍自動掉入書箱。書箱裝滿后自動移開。該模式對讀者來說同樣可自助借還，但其自身不能實現(xiàn)圖書上架，所以，還需人工定時上架圖書。該模式的最大優(yōu)點是機器運行穩(wěn)定；缺點是耗能大，耗時長，噪聲大，機械部分體積大，所占空間較大。

2設計方案

本文的圖書ATM機設計方案采用RFID標簽和條碼并用模式。如此，既可利用現(xiàn)有館藏圖書，又能逐步推進RFID技術應用，同時也增加了設備運行的穩(wěn)定性。方案主要內容如下:

本方案中的RFID工作頻率選為13.56MHz。圖書內置RFID電子標簽或粘帖條碼任選，圖書內不再安置磁條；但原有館藏的磁條不必去除，在封四增貼一枚條碼即可。

系統(tǒng)中的讀者證既可采用條碼（即仍可使用原有讀者證），也可用RFID自助辦理新證。

圖書自動上、下架選擇機械手實現(xiàn)；機械手信息識別系統(tǒng)采取RFID和條碼識別裝置同時安裝的模式。

館員工作站采用RFID轉換器和條碼識別裝置來讀寫和轉換數據。

ATM進出書口安裝有RFID電子標簽和條碼識別兩套系統(tǒng)；圖書ATM書架選擇紙本實體書外顯模式。

圖書ATM與圖書館集成管理系統(tǒng)可通過互聯(lián)網連接。

3圖書ATM系統(tǒng)技術架構

本圖書ATM系統(tǒng)主要由圖書ATM管理平臺、ATM服務機、圖書加工三部分構成。

3.1圖書ATM管理平臺

圖1所示是本圖書ATM管理平臺的結構圖。該平臺由圖書管理子系統(tǒng)、讀者管理子系統(tǒng)、管理員日志、ATM遠程監(jiān)控等四部分組成。

圖書管理子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對圖書標簽信息、借書卡標簽、架位號的關聯(lián)與注銷。圖書電子標簽通過關聯(lián)可與圖書信息進行綁定，完成流通前的處理操作；同時提供“圖書上、下架”、"添加圖書信息"、"圖書標簽轉換"、“圖書查詢"等圖書信息管理功能。對借閱圖書進行檢測，并在發(fā)現(xiàn)圖書有較大破損、圖書放置不當時，自動進行報警或提示。

讀者管理子系統(tǒng)可實現(xiàn)對圖書標簽信息、借書卡標簽的關聯(lián)與注銷。借書卡標簽通過關聯(lián)，可與讀者信息進行綁定,完成讀者注冊、添加讀者信息工作;同時提供“讀者查詢”、“借還記錄查詢”等功能。

圖1圖書ATM管理平臺

管理員日志可實現(xiàn)對圖書標簽信息、架位標簽信息的關聯(lián)與注銷，并可對ATM機的運行狀況進行監(jiān)測、記錄和管理:監(jiān)測統(tǒng)計每天ATM機的借還書情況、圖書在架狀態(tài)，同時記錄各種故障及處理情況。

ATM遠程監(jiān)控就是通過遠程視頻及網絡實現(xiàn)對ATM機現(xiàn)場狀況的實時監(jiān)測，同時通過Internet實現(xiàn)對ATM機部分故障的遠程修復及運行控制。

3.2ATM服務機

ATM服務機是整個系統(tǒng)的核心部分，它由自助借還子系統(tǒng)、信息查詢子系統(tǒng)、圖書自動上下架系統(tǒng)、自助辦證子系統(tǒng)構成。

自助借還子系統(tǒng)可實現(xiàn)圖書的自助借還功能。利用智能機械手將借還后圖書自動下架、推出和上架。

信息查詢子系統(tǒng)可實現(xiàn)讀者借還記錄、館(或ATM)藏圖書信息等內容的查詢。

圖書自動上下架系統(tǒng)主要實現(xiàn)對ATM服務機藏圖書的調整和更新。

自助辦證子系統(tǒng)可用二代身份證或內置芯片的學生證自動完成借閱證的辦理。

3.3圖書加工

根據圖書館要求，對新書可選擇粘貼RFID電子標簽或條碼。若貼RFID標簽，則在進行數據加工后，粘貼RFID標簽，并進行標簽轉換即可;若是條碼，則恠封四粘貼條碼即可,數據加工不變。無論貼條碼或RFID標簽,都不需再安裝磁條。若是原館藏圖書，則恠封四加貼條碼即可，原已安裝的磁條無需取出。

4軟硬件設計

本系統(tǒng)的硬件設計思路是整體采取模塊化、結構化設計。通過增加模塊實現(xiàn)各種自助功能，同時便于設備的安裝和維護。設備硬件主要由大型LED屏幕、圖書三維定位系統(tǒng)、機械手、工業(yè)電腦、熱敏打印機、液晶顯示屏幕、LED指示燈等組成。圖2所示是該圖書ATM的電氣框圖。系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)操作主流程圖如圖3所示。

圖2圖書ATM電氣框圖

5主要功能特點

本圖書ATM實現(xiàn)的主要功能及特點：一是可以兼容

RFID技術和條形碼技術，能結合智能機械手實現(xiàn)圖書的自助借還、查詢等功能；二是可以通過機械手實現(xiàn)圖書的自動歸架和調整功能；三是采用透明書架，這樣讀者可以通過玻璃窗直觀地選擇需要借閱的文獻；四是支持圖書館自動化系統(tǒng),設備采用互聯(lián)網連接方式與圖書館總館遠程服務器進行數據交換并實時處理，保證文獻資源信息的借閱、館藏狀態(tài)能夠實時更新，從而保證資源的利用率，圖書館ATM與區(qū)域內總分館的圖書可以實現(xiàn)通借通還；五是可建立集中監(jiān)控中心服務系統(tǒng)，以監(jiān)控各位置圖書ATM日常運行情況，并進行遠程處理或通知人工干預。

圖3系統(tǒng)操作主流程圖

本系統(tǒng)整體采取模塊化、結構化設計。通過增加模塊,即可增加相應功能，便于對設備各部分進行維護保養(yǎng)。

6結語

筆者研制開發(fā)的這套自助圖書館系統(tǒng)，借鑒了銀行的ATM概念，應用RFID技術、條碼技術和智能機械技術，可實現(xiàn)圖書的自助借還、信息查詢、檢索、預約等功能。本設計的主要創(chuàng)新點有以下兩點：

本圖書ATM機可同時識別RFID電子標簽和條形碼,使安裝電子標簽或條形碼的圖書均可在該設備上實現(xiàn)自助借還，從而兼顧了新技術引進和已有資源的利用。

把機械手和RFID有機結合，可使機械手自動讀取和識別圖書及架位號，從而完成自動上下架圖書的關鍵智能，以節(jié)約人力和物力。

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