該系統將進出口分隔為兩個通道，高校學生可攜帶圖書館書籍進入館內閱讀，帶出時需在出口處檢測機進行檢驗書籍，可方便學生準備考試及閱讀，實現了開放化、規范化、智能化的高校圖書館管理，具有安全、可靠、方便、易維護等優點。

　　0 引 言

　　目前，大多數高校圖書館采用條碼加磁條的作業方式，借還書流程仍然需要館員在前臺對書本進行掃描。這樣的操作容易造成進出口擁堵，借還書效率低，且歸還的書籍需要館員分類整理再上架，不僅耗費了大量人力成本，還容易出現錯誤，導致在指定書架找不到相應書籍。加之借出書籍不允許在未還狀態帶入圖書館，給高校學生的復習和閱讀造成了極大不便，降低了讀者對圖書館的滿意度。近些年來。射頻識別(RadioFrequency Identification,RFID) 技術在許多服務領域、商業部門、生產部門和材料流通領域得到了快速的普及，RFID 是一種非接觸式的自動識別技術，主要由讀卡器和射頻標簽組成，它通過射頻信號自動識別單個或多個目標對象并獲取標簽數據，識別工作由讀寫模塊完成，數據信息通過無線傳輸與數據庫同步，可以大大減少人工操作量?；赗FID 技術的高校開放式圖書館智能管理系統，實現學生自助規范借還，使人力資源在高校館內得到合理重組，并解除了對帶入館內書籍的限制，為學生在館內的閱讀復習提供了方便。

　　1 系統工作原理

　　系統部分主要包含終端自助借還書機模塊、圖書管理系統服務器、柜臺工作站、出口檢測站。整個圖書館的RFID 智能管理系統應用軟件包括智能流通標簽初始化轉換系統、柜臺工作站應用功能集成系統、讀者自助借還書系統、出口檢測系統。圖1 所示是其系統原理圖。高校圖書館智能管理系統以一個書架為一個節點，通過以RIFD 讀寫器為主的終端自助借還機進行指定書架的借還操作，并通過無線收發模塊同步至服務器，實時掛(脫)鉤學生與書籍信息，完成自助借還書過程。在出口處設置的檢測機會對帶出的圖書館書籍標簽進行二次檢測，判斷是否為已在書架終端自助借還機處登記借出。

　　1.1 進館工作原理

　　本系統旨在打造開放式智能圖書館，在入口處不設門禁，可攜帶已借圖書館書籍進入館內閱讀，解除了普通圖書館對帶入書籍的限制，方便了學生準備考試和復習閱讀。

　　借書時，學生可在柜臺工作站輸入書籍名稱或編號，以查詢書籍狀態(是否可借)和所在書架號。該書架配備的自助借還機在待機狀態顯示操作步驟，借書先刷借閱證，讀取學生信息，再刷書籍標簽，讀取書籍信息(書籍名和所在書架號)并打包成32 位編碼通過無線收發模塊傳輸到數據庫，從而將書籍與借書人信息掛鉤。還書則需要到指定書架只刷書籍標簽，與書架特定編號同樣打包成32 位編碼通過無線收發模塊傳輸到數據庫，將書籍與借書人信息掛鉤。此時可能有忙、操作失敗、操作成功等三種信息情況返回并通過液晶顯示：其中，“忙”

　　表示數據庫正被占用，可5 s 刷新一次，5 次忙則返回待機狀態;“操作失敗”表示超出借閱限額、操作順序錯誤或未在指定書架操作;“操作成功”則表示借書成功或還書成功，并顯示該借閱證中已借書籍數量和還能借書數量。本系統的借還書流程如圖2 所示。

　　1.2 出館工作原理

　　若讀卡器掃描不到任何書籍的標簽信息，即表示此人沒有借書，可以通行;若攜帶圖書館書籍，可能為已借出書籍帶入館內閱讀;若為未借狀態，則需要到指定書架自助借還機處進行借閱登記方能通行。圖3 所示是系統的出口設置檢測流程。

　　圖4 所示是該圖書館的人員出館數據庫更新流程。

　　2 硬件組成

　　2.1 自助借還書機硬件

　　本系統的自助借還機主要由主控MCU、液晶顯示、無線收發模塊和射頻讀寫芯片、天線及匹配電路組成。主控MCU采用STM32 ,主要提供對射頻讀寫芯片、液晶顯示以及無線模塊收發的控制操作。射頻讀寫芯片采用RC522,利用先進的調制和解調概念，完全集成了在13.56 MHz 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議，支持ISO14443A 的多層應用。

　　它負責接收主控MCU 的控制信息并完成與RFID 標簽的通信操作。為了發送、接收穩定的高頻信號，射頻讀寫芯片要通過高頻濾波電路與天線部分連接。天線部分，包括線圈及匹配電路為讀寫模塊實現射頻通信必不可少的一部分。讀寫模塊要依靠天線產生的磁通量為RFID 卡提供電源，在讀寫模塊與RFID 卡之間傳送信息。液晶使用12864,四行顯示分別為高校智能圖書館自助借還系統、學號、書籍名、狀態。無線收發模塊采用LSDRF4310N01 無線模塊，它是基于TI 射頻集成芯片CC1101 的射頻模塊，是一款高性能射頻收發器，可廣泛應用于各種場合的短距離無線通信領域。自助借還機具有體積小、功耗低、傳輸距離遠、抗干擾能力強等特點。圖5所示是自助借還機的硬件框圖。

　　2.2 圖書管理系統柜臺工作站及出口檢測站主機硬件

　　本系統以STM32 為主板連接無線模塊、網絡接口、柜臺工作站的PC上位機、出口檢測讀卡器以及作數據庫的SD 卡。

　　圖6 所示是系統主機硬件框圖。

　　3 程序設計與實現

　　程序設計主要包括讀卡器模塊中的控制程序和數據庫管理程序。

　　3.1 讀卡器模塊中的控制程序

　　通過對主控MCU 的編程，控制射頻讀寫芯片根據ISO/IEC14443A 協議與RFID 卡進行射頻通信，完成對RFID 卡的各種操作，并將有關操作以函數形式合理封裝，供二次開發的用戶調用?？刂瞥绦蛑饕型ㄐ盼帐?、數據發送、數據接收中斷服務、譯碼糾錯、RC522 通信、讀數據以及控制液晶顯示，所有控制程序采用單片機C 語言實現。

　　3.2 數據庫管理程序

　　數據庫管理程序主要完成數據庫的建立和對數據庫中數據的查詢、設置，同時要負責接收從讀卡器傳來的數據并進行相應處理操作，數據庫管理程序用C 語言編寫。數據庫的建立：

　　在數據庫中建兩張表，一張記錄館藏書籍信息，另一張記錄個人資料及其圖書借閱情況。館藏書籍信息表由書籍標簽序列號、名稱、所在書架號、作者、出版社、出版日期及借閱狀態等字段組成;個人資料及其圖書借閱情況表由學號、姓名、照片及所借書籍名稱、序列號、所在書架號、借閱時間、期限、允許再次借閱的書籍數目、出入館狀態等字段組成。兩張表都可以在有權限的條件下進行添加、修改、刪除等操作;查詢則不設權限，可按學號、姓名、書籍名稱、序列號、索書號等進行查詢。數據接收及處理：

　　讀取數據由后臺線程完成，線程在程序運行時即創建。讀卡器傳來的數據存放在程序緩沖區中，此緩沖區已在程序初始化時分配。一旦檢測到程序緩沖區中有數據就對數據進行讀取，并經處理后寫入數據庫中。

　　4 結 語

　　本系統一次性投入成本比較低，而且能夠很好地和現有的圖書館系統融合。以射頻識別技術為主實現高效借還，節約人力。在各書架都能實現自助借還書，避免長時間排隊等待借還的情況，同時減少館員數量的需求，并使得圖書管理規范化。

　　規范學生借還書行為，要求借書學生必須將書籍還回指定書架方能消除借書記錄，避免了書籍錯放、亂放;同時，允許攜帶已借圖書館書籍進入圖書館，解除帶入書籍來源的限制，并在出口處進行檢測，為學生帶來極大便利，又避免偷竊書籍的行為。該系統具有一定的擴展性，借閱證可擴展為校園一卡通。(作者：肖亞迪，李俐萍，徐 帥，張 晗)