1、成績 學 生 研 究 報 告課 題 名 稱 利用RFID實現對圖書的管理院 部 名 稱 龍蟠學院 專 業 M11電子信息工程 班 級 M11電子信息工程 學 生 姓 名 李夢茹 學 號 1121119031 任 課 教 師 姚 健 東 15目 錄摘要3第1章 課題背景及研究意義4 1.1 課題背景41.2 課題內容41.3 研究意義4第2章 系統方案設計62.1 RFID技術的定義及其組成62.2 RFID技術的原理62.2.1 射頻識別的基本流程62.2.2 RFID的工作原理62.2.3 RFID工作的物理學原理72.3 RFID技術的特點8第3章 硬件設計93.1 登記103.2 入庫1

2、03.3 借閱11第4章 軟件設計13第5章 總結15利用RFID技術實現對圖書的管理摘 要本系統實現對圖書的管理。文章第一部分闡述了RFID技術的研究領域及其現狀。第二部分詳細介紹RFID技術及其原理，在此通過對它的定義和結構組成及其特點來介紹RFID技術，RFID技術的原理主要包括它的工作原理和工作的物理學原理。第三部分運用RFID技術依次來實現對圖書的登記、入庫、借閱等流程監控，構建基于RFID的圖書管理系統，在這部分中詳細介紹了如何利用RFID技術來實現圖書的登記、入庫、借閱等，并且與傳統系統比較得之RFID技術的優越性。第四部分進行總結，RFID技術對圖書的管理具有很強的便利性，很多

3、國家的圖書館都采用該技術進行圖書的管理，隨著技術的發達，RFID技術在圖書館領域的應用會更廣闊，將會給圖書館帶來一場新的技術革命。關鍵字： RFID；自動識別技術；圖書；登記；入庫；借閱第1章 課題背景及研究意義1.1 課題背景隨著網絡技術的提升和信息服務的擴展，傳統的圖書館軟硬件已經漸漸的落后讀者的需求 ，使得圖書館不能有效的發揮作為信息樞紐的功能。為此，一些高校圖書館開始研究和實施新型的圖書館服務模式，就是利用RFID技術來實現對圖書的登記、入庫、借閱等流程監控，構建基于RFID的圖書管理系統。RFID以其獨特的技術魅力被應用于社會生產各個領域已經有很長時間了。世界零售業巨頭Wal-Mar

4、t和美國國防部（DOD）關于對RFID的試點應用喚醒了RFID這位技術睡人，攪亂了我們的技術生活。于是，人們對RFID表現出了從未有過的熱誠，人們以巨大的努力和激情去研究RFID技術和應用。 RFID技術全名是無線射頻識別技術，是一種非接觸式，雙向數據通信的自動識別技術。應用于圖書管理工作中，即是采用非接觸式射頻卡代替傳統的紙質條碼式借書證，識別工作無需人工干預、具有快速、準確可靠的特點，是圖書管理數字化進程的標志。1.2 課題內容文章首先介紹無線射頻識別技術(RFID),以及其如何工作即工作原理；其次重點研究如何利用RFID技術實現對圖書的登記、入庫、借閱等流程的監控，構建基于RFID的圖書

5、管理系統。1.3 研究意義RFID技術可識別高速運動，物體并可同時識別多個標簽，早期應用于軍事，近期才開始慢慢向民用方向發展，主要用于物流管理、圖書管理、門禁控制、電子門票等領域。RFID技術正日益受到各行業的重視，大有取代條形碼的趨勢。RFID 技術在國外應用比較廣泛，目前主要是在經濟發達國家應用, 僅在北美就超過100 家圖書館使用這一技術。除新加坡外, 美國、荷蘭、澳大利亞、新西蘭、印度和馬來西亞等十余個國家的多家圖書館也于近年相繼采用了該項技術。RFID 技術在圖書管理系統主要有以下3 家公司進行研發推廣: CHECKPOINT (保點公司, 美國) 、3M 公司(美國) 、TAGSY

6、S (法國) 。目前已經有超過500 家圖書館正在使用該系統, 其中以新加坡和美國應用的最為廣泛。在國內，2006年6 月9 日, 國家科技部在北京召開新聞發布會, 發表由科技部、國家發展和改革委員會、商務部、信息產業部等15 個部委共同編制的中國射頻識別（RFID）技術政策白皮書。白皮書研究分析了國內、國際RFID 技術發展現狀與趨勢, 提出了中國的RFID 技術戰略、中國RFID 技術發展及優先應用領域、推進產業化戰略和宏觀環境建設。 根據Venture Development Corporation(VDC)提供的資料表明，2002年全球RFID市場銷售額為9.65億美元，并保持著每年2

7、2.6%增長率。而IDC提供的統計資料則更加明確地細分了RFID市場，預計到2008年，RFID咨詢市場銷售將達到20億美元。這些數據都明確表明，RFID正在成為繼電子商務之后全球性的科技熱潮。第2章 系統方案設計² 2.1 RFID技術的定義及其組成RFID技術，全名是無線射頻識別技術，是利用無線電波來進行通信的一種非接觸自動識別技術。組成最基本的RFID 系統由三部分組成: 其一是標簽(RFIDTAG, 即射頻卡)。也被稱為電子標簽或智能標簽, 由耦合元件及芯片組成, 標簽含有內置天線, 用于和射頻天線間進行通信, 芯片中存儲有能夠識別目標的信息。有些RFID標簽支持讀寫功能,

8、目標物體的信息能隨時被更新。其二是閱讀器(也稱解讀器)。讀取標簽信息的設備,分為手持和固定兩種, 由發送器、接收儀、控制模塊和Transceiver 組成Transceiver 和控制計算機或PLC連接從而實現它的溝通功能。其三是天線。在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。天線是信號的采集器, 它會把采集的信息傳給中央服務器, 由服務器來判斷信息后再發送給天線。ü 2.2 RFID技術的原理 電子標簽和讀寫器之間通過天線架起空間電磁波傳輸的通道。通過射頻信號的耦合將電子標簽上的數據傳送給讀寫器。ü 2.2.1 射頻識別的基本流程RFID 系統的基本工作流程是閱讀器通過發射天線發送一

9、定頻率的射頻信號, 當電子標簽進入發射天線工作區域時產生感應電流, 電子標簽獲得能量被激活; 電子標簽將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去; 系統接收天線接收到從電子標簽發送來的載波信號, 經天線調節器傳送到閱讀器, 閱讀器對接收的信號進行解調和解碼后送到后臺主系統進行相關處理; 主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性, 針對不同的設定做出相應的處理和控制, 發出指令信號控制執行機構動作。ü 2.2.2 RFID的工作原理 無線射頻識別技術是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電磁耦合或電磁傳播）傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。其中電感耦合即所謂的變

10、壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現耦合，依據的是電磁感應定律，典型工作頻率有：125KHz、225KHz、13.56MHz。電磁傳播或者電磁反向散射耦合，即所謂的雷達原理模型，發射出去的電磁波碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律，典型工作頻率有：433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz. 圖2-1為RFID系統配置示意圖。圖2.1 RFID系統示意圖RS232/485標簽讀頭客戶機（監控機）服務器ü 2.2.3 RFID工作的物理學原理 1. 天線場天線場分電抗近場區（無功近場區）、輻射近場區（菲涅爾區）和輻射遠場區（弗朗荷費區）。輻射近場

11、區與遠場區的分界距離R為 R=式中，D為天線直徑。為天線波長；D。2. 能量耦合和數據傳輸 （1） 耦合類型根據RFID系統作用距離，耦合可分三類：密耦合系統、遙耦合系統和遠距離系統。根據RFID系統作用距離，數據交換方式分為：負載調制和反向散射調制。（2） 反向散射調制的能量傳遞 2.3 RFID技術的特點與傳統的圖書館軟硬件相比，RFID技術具有以下特點：（1） 快速掃描 條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描；RFID讀寫器可同時辨識讀取數個RFID標簽。（2） 體積小型化、形狀多樣化 RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。此外，RFID

12、標簽更可向小型化與多樣化形態發展，已應用于不同產品。（3） 抗污染能力和耐久性 傳統條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強的抵抗性。RFID卷標是將數據存在芯片中，因此可以免受污染。（4） 可重復使用 現今的條形碼印刷上去之后就無法更改，RFID標簽則可以重復的增加、修改和刪除。（5） 穿透性和無屏障閱讀 在被覆蓋的情況下，RFID能穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的物質，并能進行穿透性通信。（6） 數據的記憶容量大（7） 安全性第3章 硬件設計利用RFID技術來實現對圖書的登記（上標）、入庫（上架）、借閱等流程的監控，主要是借助于射頻識別（RFI

13、D）標簽來進行對圖書的管理。圖3-1是圖書館標簽的流通圖。還損壞/更換借上標流通上架圖3.1 圖書館標簽流通圖ü 3.1 登記登記即上標，就是給書加上射頻識別標簽，（新書可在圖書采購回后粘貼，舊圖書在流通過程中加貼，值得注意的是電子標簽必須符合標準）。當新書入庫時，將相應的新書信息寫入標簽中，通過標簽打印機打印出來貼在書上。供應商給每一本書加上一個射頻識別（RFID）標簽，該標簽含有一個獨一無二的產品電子代碼（EPC），存儲在標簽的芯片內，標簽帶一個微型的射頻天線。有了這些標簽，管理員可以用全自動、成本效益高的方式，對貨物進行識別、計數和跟蹤。ü 3.2 入庫 圖書到達圖書

14、館后，由于在卸書區有RFID閱讀器，因此不需要開包檢查里面的書，就可以直接進行驗收入庫。通過同相應的供應商核對無誤后，這批書就可以很快地上貨架存放。圖書上架后借助RFID標簽可以實現快速館藏清點,幾個小時完成原本需要幾天的清點工作量;館員可以根據RFID標簽內存儲的上架信息進行輔助尋架,協助讀者快速查書也可以將錯放位置的書順利歸架。同時, RFID標簽也有利于數據采集。因此大容量、高讀寫速度的標簽能夠提高上述業務的效率。在入庫過程中，驗貨、入庫記錄、書位分配操作一氣呵成，大大減少了搬運工作量，節省了時間。ü 3.3 借閱在RFID系統的工作程序中，應用軟件向讀頭發出讀取命令，作為響應

15、，讀頭和標簽之間就會建立起特定的通信。讀頭觸發標簽，并對所觸發的標簽進行身份驗證，然后標簽開始傳送所要求的數據。讀頭和標簽之間的通信是通過能量來傳送的，即閱讀器發出微波查詢（能量）信號，電子標簽（無源）收到微波查詢能量信號后，將其一部分整流為直流電源供電子標簽內的電路工作，另一部分微波能量信號被電子標簽內保存的數據信息調制（ASK）后反社回閱讀器。閱讀器接收反射回的幅度調制信號，從中提取出電子標簽中保存的標識性數據信息。例如:在借書時，館員拿閱讀器觸發條形碼（電子標簽），對所觸發標簽進行身份驗證時，閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號, 當電子標簽進入發射天線工作區域時產生感應電流, 電子

16、標簽獲得能量被激活; 電子標簽將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去; 系統接收天線接收到從電子標簽發送來的載波信號, 經天線調節器傳送到閱讀器, 閱讀器對接收的信號進行解調和解碼后送到后臺主系統進行相關處理; 主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性, 針對不同的設定做出相應的處理和控制, 若情況屬實，系統將發出指令信號控制執行機構動作。若所提供的數據錯誤，則顯示提示信息。在借閱過程中，運用RFID系統，有以下優點：第一，標簽則可以重復地新增、修改、刪除其存儲的信息, 即可以重復不斷地使用。第二，快速掃描, 可同時讀取數個資料。第三，儲存信息的容量大。第四, 信息接收傳播穿透性強, 方便資料辨

17、讀。第五, 抗污染能力和耐久性強。第六, 安全性。RFID 標簽讀取方面且有密碼保護, 高度安全性的保護措施使之不易被偽造及更改。還書時也是如此，當閱讀器讀到出庫的書籍時，書的詳細信息如書名、出版社、主編等顯示在桌面上，操作人員從系統讀取詳細信息，進行核對，如果無誤就可以進行還書。將RFID技術嵌入圖書的自動輸送系統中來完成歸還圖書的自動分揀，然后，可根據標簽內的上架信息將分揀好的圖書半自動上架。 利用RFID技術不僅可以實現對圖書登記、入庫、借閱流程的管理，而且還可以實現圖書的整個配送過程。如下圖： 接單配送需求出書進書訂單處理進書驗收卸載出書計劃入庫揀書庫存管理 補書出書檢驗集書暫存采購裝

18、載上車良品退書檢核配送退書需求退書 廢品退書分類信息流實物流退書處理圖3.2 配送中心主要作業示意圖RFID 技術在圖書館主要應用于自助借書站、自助還書箱、柜臺工作站、館藏分檢系統、機檢服務站、電子安全門、書架管理系統和RFID 標簽等 。圖書館員可以利用該技術及相關設備及時掌握館內各種書刊資源的位置、分布、流通及流向,使RFID 技術成為圖書館向智能化邁進的強大動力。實踐證明,RFID 圖書管理系統,對讀者而言,可以自助借書還書,無需排隊等候,還可異館還書、就近還書,并且可以自行查看借書記錄,利用柜臺工作站自行完成續借、罰款等操作,使圖書館實現了真正意義上的“開架”;對圖書館員而言,不僅可以

19、簡化借還書處理過程、加快典藏速度,而且利用RFID 智能標簽點檢器極易尋找不在架上或亂架的書刊,可大大提高圖書館的工作效率。為順應圖書館這種先進的技術潮流,許多出版社如荷蘭著名的NBD| Biblion出版公司等為增強市場競爭力,在其售出的圖書上貼上RFID 標簽,以實現書刊在圖書館內的自動跟蹤,更好地為用戶服務。第4章 軟件設計本章主要介紹嵌入式系統的軟件設計過程，主要包括以下幾部分應用程序的設計過程。針對一本書來說，其關鍵的信息一般包括以下內容：圖書編號、圖書號、圖書書名、圖書作者、圖書出版社。以上圖書信息再加上各項信息所占的字節數就構成了一個完整的通信數據包。表4-1是圖書信息采集系統和

20、PC機通信協議的格式，各項的數據格式均是十六進制。 下面對數據包的內容做一下說明。數據包里的總字節數n占用1個字節，這1個字節標示著這一包數據的總字節數，包括n所占的1個字節在內一共的字節數。比如n是50，則代表這1包圖書信息一共是50個字節。 圖書編號占4個字節，是標示圖書在庫中序號的，它在圖書庫中的編號是唯一，就是說每本圖書都有一個唯一圖書編號。圖書ISBN號總字節數n1表示圖書號所占的字節數，圖書號即國際標準書號，簡稱ISBN，圖書號和圖書編號不同，在一個庫里圖書的圖書號可以有相同的。以下圖書書名、圖書作者、圖書出版社等的格式也都和圖書號類似。當往標簽里寫圖書信息的時候，圖書PC管理軟件負責把圖書