基于RFID的现代图书管理系统的设计

安徽师范大学皖江学院 高 丽

针对当前图书馆中书籍查找杂乱不规范、清点工作繁琐等问题，利用物联网RFID技术，设计了一套图书馆管理系统。首先利用RFID读卡器、标签、天线和服务器搭建了系统的硬件环境，并对其进行调试；然后编写了系统的上位机软件，对实时的数据进行接收与分析。经实际调试，该系统能够分析实时书籍借出入量以及书籍在馆中的位置分布。

图书馆是在校师生日常学习不可缺少的一部分，我们可以在这里查找书籍来帮助学习开阔眼界，因此进入图书馆对于书籍的查找是个关键的工作，同时图书馆日常管理也是一项重要而严肃的任务。传统的书籍在架上逐一查找的方式越来越增加了用户的查找时间，同时传统的人工查找、清点方式也增加了图书管理人员的日常工作量，并且传统的方式经常容易出错、效率低。为了克服这些不足，目前RFID射频识别技术被广泛使用在图书馆系统中。

RFID是接着条码技术、磁条技术之后发展起来的一种新的非接触式自动识别无线通信技术，可跟踪的物品上附着有电子代码(EPC)的射频标签，通过相应的中间设备可对其进行读写操作。因此在物联网飞速发展的今天，这种射频识别技术的应用越来越广泛，不仅能够应用到图书馆、实验楼等教学场地，同时也能够应用到大型停车场，会议室等。

本文主要借助RFID技术，设计了一套图书馆管理系统，方便了在校师生快速的查找书籍位置，实时分析进出入书籍信息，同时也减小了管理人员的实际清理书籍等工作量。

1 基于RFID的现代图书管理系统的设计

1.1 系统网络拓扑结构设计

图1所示为该系统的网络拓扑结构。天线检测到带有人员或者书籍信息的标签后，将信息反馈给读卡器，读卡器将这些信息通过局域网传递给服务器，管理人员再对这些信息进行监控、处理等。以学校的图书馆为例，为安全、方便地对系统进行维护和管理，所有读卡器与楼层之间的数据传输通过局域网实现。图书馆内的图书统一贴有无源标签，且具有唯一标识的ID。根据图书馆的实际大小，每个房间布置一个读卡器、三到四个天线，用于检测统计室内的所有标签。

图1 系统硬件拓扑结构

1.2 功能结构设计

系统的功能结构部分主要由数据采集、数据传输、终端控制显示模块组成。

其中，数据采集模块是由RFID读卡器、天线、标签组成，此部分主要负责采集图书馆中图书所需要的数据。为了减小该系统中信号的损耗以及实际场景的需要，选用选用M6超高频读卡器，一款抗干扰能力强、读取方便的设备。

系统中的通信主要有RFID系统的通信、数据采集端与后台服务器之间的通信、服务器与应用显示层的通信，而各个模块之间的通信方式主要分为RFID射频通信、局域网通信。通过局域网接收RFID读卡器传输过来的标签信息，再对相应的数据信息进行分析、存储。最后将处理好的数据通过相应的设备展示给用户。

终端控制显示可采用电脑、手机、LED大屏显示器等来进行数据展示，根据具体的用户需求将信息展示出来。同时，用户可以在电脑、手机上对服务器中的数据进行管理操作，查看图书馆图书的位置信息以此来快速查找所要的书籍。

1.3 卡片读取流程设计

进入系统首先选择读卡器读取方式，这里提供了两种方式进行读取，分别为网络方式和串口读取方式。当选择网络方式进行读取，采用局域网进行通信完成信息的传递。将读卡器与通信服务器设置同一网络段，利用局域网完成两者之间的通信，使得服务器能够成功的读取到读卡器并进行连接。若选择串口通信方式，则需要给读卡器配置串口信息，如：串口号、波特率等，再进行连接。系统与读卡器连接成功后，设置读卡器的功率并选择相应的天线与读卡器通道进行连接。读卡器读取标签可采用连续读取或读取一次的方式。若选择连续读取，需要设置连续读取的时间。为了解决标签读取碰撞问题，减小碰撞的损耗，根据EPC编码的特点对读卡器进行定期休眠。读取卡片流程如图2所示。

图2 读取流程图

1.4 数据库设计

系统的数据库主要对书籍状态信息进行了设计。书籍状态信息主要包括书籍编号、书籍名称、是否借出、位置信息等。如下表1所示为图书状态信息表，表中id为主键，然后包括：书籍编号、书籍名称、是否借出、借阅时间、位置信息等。

表1 书籍状态信息表

2 结果测试

系统的测试中，选用局域网进行通信。根据局域网通信的规则，将服务器与读卡器的IP地址绑定在同一通信网络。图3为服务器与读卡器通信成功匹配图。成功通信后，上位机端读取到读卡器后并进行成功连接后，通过注册后的账户即可登录系统对所要查找的书籍进行查询。

图3 服务器与阅读器成功匹配

总结：本文设计的基于RFID的图书馆管理系统有效的解决了学校图书馆中书籍查找杂乱不规范、清点管理繁琐等问题。利用RFID读卡器、标签、天线、服务器搭建了系统的硬件环境，编写了系统的上位机软件，实现系统登录、设置、数据的收发等功能。由于技术水平的局限性，在实际的使用过程中，RFID天线的放置往往随着环境的变化而变化，对于偏僻角落里面的标签的读取还有待改善。