图书馆RFID技术的深化

0 前言

前智慧图书馆的研究着重在利用对图书的识别和定位来解决错架、乱架，馆藏盘点，自助借还等问题，但并没有充分利用RFID技术化后增值信息来深入分析。本文从三个问题入手，提出相应的解决方案，借此来深化RFID技术在图书馆中的应用。问题1：RFID技术化后，图书馆的馆藏评价数据没有得到深入挖掘。比如用在馆藏图书的利用率评价方面。传统馆藏图书利用情况主要是指馆藏中被读者借阅的数量占全部馆藏总数的百分比。王家全认为此计算方式不能合理的反映图书实际的流通特点，提出给分母增添一个“常数”来运算， 使图书流通率科学合理。但该“常数”的合理值却很难确定。张晓青等认为在借阅一体化的环境中，读者在借书前的在架阅览也理应算为一种图书使用情况，提出藏书利用率为（阅览人次数+外借册数）/馆藏书刊总数的比值，但对于“阅览人次数”的测定，只是简单以入室读者数估计出的假设值。问题2：大多图书管理系统提供虚拟书架的功能，通过RFID技术提供的定位信息，结合馆藏图书在架/不在架等状态信息，通过可视化方式展示了馆藏图书的平面布局，但并没有融合图书的使用情况来揭示更丰富的信息。问题3：RFID图书馆的建设主要分为自建及购买两种方式，两种方式都需要投入大量的成本，尤其是购买商业平台时，往往要求更换、添置新的设备，升级或替换新的管理系统，经费受限的图书馆对此只能是望而止步。当前缺乏重用已有的软硬件系统进行二次开发的方案。

1 问题分析及解决方案

对于问题1和问题2，本文首先扩展传统的图书利用情况指标，认为馆藏图书的利用不仅表现在读者的借阅行为中，还包括读者在馆内取架阅读的取阅行为。但由于传统图书馆在技术上无法获得图书被取阅的数据，故而只能以流通的借阅行为来代表单种图书的使用情况，进而计算馆藏图书的利用率。而RFID图书馆通过对图书定位及识别的技术可获得图书的离架、归架的时间，由此可获得图书被取阅的次数及时长。本文定义图书使用情况包括4项指标：借阅次数、借阅时长及馆内取阅次数、取阅时长。图书的使用情况是图书馆采购、编目等环节的重要参考因素，同时也可用于评价图书馆文献服务质量。而单种图书的使用情况的汇总则构成图书使用情况，扩展该项指标，能够更合理的刻画图书使用的情况，也会对向读者开展推荐服务提供重要参考。针对问题3，本文采用二次开发技术实现RFID系统与现有图书管理系统的集成，通过灵活、自由的方式购买符合自身需求的硬件，利用免费的开源软件来自主开发软件接口，减少图书馆使用RFID技术的投入成本。

总的来说，深入应用RFID技术，通过二次开发来构建智能书架及虚拟书架，解决以上3个问题。本文RFID扩展应用的解决方案如图1所示，通过构建智能书架来获得图书的定位信息，经过扩展服务器的处理，将相关数据实时更新至虚拟书架中，虚拟书架可在各类展示终端中使用。同时，扩展服务器还要负责与已有的业务服务器及工作机群的相关接口进行互操作，交换各类数据。

2 RFID扩展的架构设计

根据前文的解决方案，RFID扩展应用架构如图2所示。

其中物理层包含智能书架所需要的基本部件，在已有书架的基础上，增加RFID相关配件。天线、多路开关安装在书架的特定位置，RFID阅读器读取书架上不同区域的带有RFID标签图书的数据，并通过Wi-Fi网络将数据发送给上层。在RFID扩展层中，控制器负责向RFID阅读器发送指令，采集器作为网络接口，接收RFID阅读器返回的定位数据。数据编码/解码器负责转换图书定位数据格式、馆藏图书信息数据格式和图书信息扩展数据格式三种格式。其中，图书定位数据包括图书ID，所在架号、层号、区号及状态等信息；馆藏图书信息数据格式包括图书ID、书名、出版社、开本、页数等图书的部分编目信息；图书信息扩展数据格式包括图书ID，离架时间、归架时间等信息。此三种数据格式在图书管理系统的流通、RFID图书定位信息的存取及应用层和表示层的可视化环节中使用。交换接口的功能主要负责RFID扩展层与图书管理系统相关功能对接。以“图创”图书管理系统为例，采用数据库视图、存储过程集成的方式，来读写业务数据。使用REST架构，JS注入实现与OPAC页面的整合。应用层的图书使用统计分析模块，负责统计图书的流通次数、借阅次数、借阅时长、取阅次数、取阅时长等数据，计算出图书使用情况指标。场景建模的功能是为表示层虚拟书架准备馆藏布局模型。模型分为2D和3D两种形式，涉及的物体有楼层、书架、图书等。楼层空间布局、书架布局等信息通过人工配置完成，图书大小则根据图书的开本、页数、装帧等编目信息来估计并动态生成。图书的初始位置通过分类号及流水号来确定，并在智能书架初始化时进行自动调整。通信模块负责向表示层的虚拟书架提供数据更新服务，使用开放的网络协议实时传输数据。表示层的虚拟书架以2D和3D两种形式进行可视化。2D可视化在平面上展示馆藏书架布局，当选择指定书架时，显示具体的在架图书信息，如书名、书号等及该书当前的使用情况指标，并提供图书检索、类别检索。以分类号来显示多组书架区域的联合信息，即可以从整体布局中了解各类图书的图书使用情况。不论是微观层面的单种图书的使用情况，还是宏观层面的图书类别使用情况，都通过不同颜色及深浅程度的热区来反映图书使用情况的数值，读者或图书馆工作人员可以通过热区的形式来快速、直观的了解图书的使用情况。3D形式的虚拟书架与2D虚拟书架相比，除了使用立体形式表现物体之外，还提供空间导航功能，利用鼠标、键盘或触屏操作，在虚拟空间中畅游书架，提供虚拟现实体验。

3 技术实现

智能书架的配件选型如下：带Wi-Fi功能的RFID阅读器，UHF860-960MHz无源标签、圆极化贴片天线和可控射频多路开关。RFID扩展层及应用层各模块采用Java 开发，利用RIFD商家提供的驱动接口来控制及采集图书定位数据，同时开发与图创图书管理系统的接口操作，使用MySQL关系数据库作为应用数据库。场景建模使用Unity3D软件实现3D虚拟书架的建模，利用C#进行导航功能的开发。使用JQuery，D3.js脚本来构建2D虚拟书架的模型。在通信协议上，浏览器端使用 WebSocket来实现应用层数据及表示层的2D虚拟书架的实时数据传输，而对于部署在移动或桌面环境的前端应用，则使用Socket进行通信。

4 总结

本文利用图书馆设立的新书书架来进行RFID扩展系统的测试，通过改造已有的新书书架为智能书架，在RFID扩展层和应用层的开发下，与业务系统进行数据交互，并将数据实时更新至2D/3D的虚拟书架中。读者和图书馆工作人员可以利用桌面电脑、移动终端及多媒体展示终端来浏览虚拟书架。经过两个月的调试，系统运行良好，但在表示层的用户界面设计尚存在问题，影响了用户体验，实时更新由于受到软硬件性能的限制，表现尚未理想，这些问题将在进一步的研究中着重解决。

[1]张郁柳.杜景林. 基于超高频RFID的图书馆智能书架方案研究与设计[J]. 图书馆, 2023(1):43-47.

[2]王家全. 计算图书流通率的新方法[J]. 图书馆理论与实践, 2023:43-47.