0 引言

高校图书馆管理阶段分为人工管理、信息化管理、条形码管理等[1]。以往很多高校图书馆使用人工形式管理图书馆信息，当高校图书馆管理阶段为信息化管理时，图书信息管理效率远高于人工管理阶段[2]，但是，此阶段的信息输入仍旧依靠人工输入，致使信息化技术的优势未能充分利用。条形码管理阶段中，图书管理效率比信息化管理阶段更具有优势，高校图书馆能够使用条形码技术，完成之前需要人工录入的全部工作[3]。但是条形码的抗损性较差，容易被磨损。RFID 技术隐蔽性较高，危险性较低，能够反复使用，且读取效率高，被大量使用在信息服务、交通运输等领域中，各个高校图书馆中也逐渐使用该技术实现图书馆信息管理。该技术和条形码相比，RFID 技术的使用性能更具优势[4]。

根据以上所述图书馆管理存在的问题与RFID 技术的使用优势，本文设计一种基于RFID 技术的图书馆智能管理系统，优化了图书馆馆藏资料的管理模式。

1 基于RFID 技术的图书馆智能管理系统

1.1 系统总体设计

基于RFID 技术的图书馆智能管理系统结构拓扑图如图1 所示。

图1 基于RFID 技术的图书馆智能管理系统结构拓扑图

根据图1 显示，基于RFID 技术的图书馆智能管理系统主要分为图书借阅管理区、RFID 图书编目管理区、书库馆藏架位管理区、计算机机房区。各个区域功能各异，且通过图书馆计算机网络实现统一管理[5-6]。基于RFID 技术的图书馆智能管理系统的功能结构图如图2所示。

图2 基于RFID 技术的图书馆智能管理系统的功能结构图

由图2 可知，基于RFID 技术的图书馆智能管理系统的功能模块包含编目工作站、柜台工作站、RFID 智能检索模块、图书整架库、智能安全门。五大核心功能模块共同协作实现图书馆智能管理。编辑工作站用来编辑图书标签、征订图书；柜台工作站可实现读书卡（RFID 射频读卡器）的发放，并能够完成图书自主借还程序，柜台工作站的核心功能是为用户提供RFID 借书、RFID 还书、办理读者RFID 射频读卡器三类[6]。用户按照要求填写自己的基础信息，柜台工作站按照用户信息为其制定读书卡。用户使用读书卡可以实现借书、还书；图书整架库能够管理图书馆书架图书的摆放位置与收藏位置，核心任务是盘点存在标签的各类书籍；智能安全门属于图书馆门禁设备，主要使用RFID 技术验证用户身份[7]。

RFID 智能检索模块是该系统的核心，RFID 智能检索模块结构图如图3 所示。

RFID 智能检索模块的功能是完成图书馆书籍自动借还。图书馆中所有图书都被RFID 射频标签标识书名、出版社等信息[8-9]。RFID 射频读卡器即为自动借还器，若图书馆门禁识别身份后，读卡器传输电磁波，使用基于最近邻居的新型定位算法，获取附近有效书籍射频标签，分析标有射频标签的最近邻图书位置，在串口单元将数据使用RS 232 串口传输至数据交换和图书管理子模块，此子模块在存储单元中按照用户检索条件，根据图书标签信息实现图书定位后将定位结果反馈至用户[10]。其中，RFID 射频标签的结构如图4 所示。

图3 RFID 智能检索模块结构图

图4 射频标签结构图

射频标签属于智能标签的一种，由无线通信天线与IC 芯片构成。系统运行时，标签能够获取用户的检索信号。图4 中，天线可以接收用户检索信号；电压调节器将标签获取的射频信号变成直流电源后，使用稳压电路实现稳定电源的供应；调制器用于调节IC 芯片传输的信号；解调器能够实现信号滤波；两种存储器可看作存储单元，主要用于存储图书标签信息数据[11]。

1.2 基于最近邻居的新型定位算法

1.2.1 目标标签历史轨迹算法

因为图书馆图书标签被设定完毕后变动性较低，在固定时间中图书标签的方位不会出现较大变动，所以，能够通过图书标签的历史位置加权估计其所在位置，以此能够降低随机误差与随机电磁干扰对图书定位精度的不良干扰[12]。假定需要定位目前时刻图书标签的方位，在t0时刻与t0时刻前和t0相近的r个时刻是t1,t2,…,tr，在此类时刻中依次定位图书位置，每次定位都存在一种估计值，将目前时刻估计值设成(x1,y2)，若第j次定位获取的图书位置估计值是(xj,yj)，考虑到图书历史位置后获取的图书位置估计值是(x,y)。设图书位置估计值残差函数为：

将P的值设成最小值时，能够获取图书最优估计位置(x,y)。将x,y偏导数设成0，则(x,y)值是：