基于RFID智能卡的高校圖書館自助式門禁系統(tǒng)

摘要：基于RFID智能卡和高校圖書館讀者群的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種高校圖書館自助式門禁系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)圖書借閱、管理的自動(dòng)化，服務(wù)方式的主動(dòng)化、一體化。
關(guān)鍵詞：RFID智能卡；高校讀者群；自助服務(wù)；門禁系統(tǒng)

0 前言
圖書館門禁系統(tǒng)是保障圖書資源安全，提高圖書館管理效率、管理水平的控制系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的支撐下，目前已有名目繁多的圖書館門禁系統(tǒng)上市，但這些門禁系統(tǒng)多是根據(jù)不同的圖書館信息化條件而定制研發(fā)的，由于原有的圖書館管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各不相同，造成門禁系統(tǒng)與圖書館其他管理系統(tǒng)之間的鏈接非常不便。并且，多數(shù)圖書館門禁系統(tǒng)的功能停留在安全管理、自動(dòng)借還的層面上。為了實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)與各種數(shù)字圖書館之間的無(wú)縫鏈接，擴(kuò)展門禁系統(tǒng)的功能，提高圖書館的自助服務(wù)水平，我們構(gòu)建了一套基于RFID智能卡的高校圖書館自助式門禁系統(tǒng)。

1 RFID技術(shù)及在圖書館的應(yīng)用簡(jiǎn)介
1．1 RFID技術(shù)
RFID(射頻識(shí)別)技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。作為條形碼的無(wú)線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、智能卡上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更加自如等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被世界公認(rèn)為本世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。一個(gè)最基本的RFID系統(tǒng)，一般包括以下幾個(gè)部份：一個(gè)載有目標(biāo)物相關(guān)信息的智能卡即RFID智能卡、在讀寫器及RFID單元間傳輸RF信號(hào)的天線、一個(gè)接收從RFID智能卡返回的RF信號(hào)并將解碼的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)以供處理的RFID讀寫器。目前，RFID系統(tǒng)已在交通管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、物流管理、生產(chǎn)線追蹤等領(lǐng)域大展身手。
1．2 RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用簡(jiǎn)介
RFID技術(shù)憑其特有的特點(diǎn)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外圖書館界的關(guān)注。新加坡國(guó)立圖書館在1998年后期開(kāi)始使用RFID技術(shù)，成為世界上第一個(gè)應(yīng)用此技術(shù)的圖書館。隨后，美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)等也相繼采用了該技術(shù)。2006年，我國(guó)第一家RFID智能圖書館一一集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院圖書館建成并投入使用。目前深圳圖書館新館、國(guó)家圖書館、上海市長(zhǎng)寧區(qū)圖書館等多家圖書館也引用了這一技術(shù)。綜合上述使用RFID技術(shù)的圖書館，其實(shí)現(xiàn)的功能大致包括：
●自助借還書系統(tǒng)：為讀者提供自助借書、還書操作，無(wú)需圖書館管理人員干預(yù)；
●圖書整理：實(shí)現(xiàn)對(duì)館藏資料的自動(dòng)盤點(diǎn)、排架、順架，從而達(dá)到通借通還的目的；
●RFID安全檢測(cè)：對(duì)未辦理完借出手續(xù)或禁止借出的圖書，在出門時(shí)安檢裝置會(huì)報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)阻止。
通過(guò)RFID技術(shù)，圖書館在有效提高管理精度、改善服務(wù)形象、拓展延伸服務(wù)等方面為圖書館行業(yè)創(chuàng)造了巨大的社會(huì)效益并得到了廣大同仁的認(rèn)可。

2 RFID智能卡
智能卡又稱集成電路卡即IC卡，它是將一個(gè)集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，封裝成卡的形式。1977年，Motorola與它的一個(gè)計(jì)算機(jī)客戶合作開(kāi)發(fā)了世界上第一張智能卡，自此，智能卡就以其薄且小的體積、先進(jìn)的集成電路芯片技術(shù)、無(wú)法被破譯和仿造的特點(diǎn)受到普遍歡迎，并在世界范圍內(nèi)得到了空前的發(fā)展。目前，各種智能卡正越來(lái)越多地應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域并深入到居民的日常生活當(dāng)中。
RFID智能卡是一種非接觸式的IC卡。具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫、非可視識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。
2．1 智能卡的基本結(jié)構(gòu)
RFID智能卡主要由天線、射頻接口、微控制單元組成。各組成部分包括的模塊及其功能如下：
天線：用來(lái)接收RFID讀寫器發(fā)送的信號(hào)，并把數(shù)據(jù)信息回傳給RFID讀寫器。
射頻接口電路：主要包括有波形變換器、調(diào)制／解調(diào)器、整流器、電壓調(diào)節(jié)器、振蕩器等。波形變換器接收讀寫器上的無(wú)線電調(diào)制信號(hào)，一方面送調(diào)制／解調(diào)模塊，另一方面進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換，將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，然后對(duì)其整流濾波，由電壓調(diào)節(jié)模塊對(duì)電壓進(jìn)行進(jìn)一步的處理，如穩(wěn)壓等，最終輸出供給卡片上的各工作電路。振蕩器產(chǎn)生用于調(diào)制／解調(diào)的高頻信號(hào)和微控制單元的時(shí)鐘信號(hào)。
微控制單元：實(shí)現(xiàn)智能卡的識(shí)別和執(zhí)行讀寫器的指令。包括邏輯控制單元、請(qǐng)求應(yīng)答單元、防碰撞單元、數(shù)據(jù)加密單元、存儲(chǔ)單元(包括E2PROM與ROM)等。
請(qǐng)求應(yīng)答單元：當(dāng)有RFID智能卡處在讀寫器天線的工作范圍之內(nèi)時(shí)，讀寫器向RFID智能卡發(fā)出命令后，請(qǐng)求應(yīng)答單元將被啟動(dòng)，將智能卡的卡號(hào)傳送給讀寫器，建立智能卡與讀寫器的第一步通信聯(lián)絡(luò)。否則，讀寫器對(duì)智能卡的其他讀寫操作將不會(huì)進(jìn)行。
防碰撞單元：當(dāng)有多張RFID智能卡進(jìn)入讀寫器操作范圍時(shí)，防碰撞單元會(huì)從其中選擇一張進(jìn)行操作，未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡，該過(guò)程會(huì)返回被選卡的序列號(hào)。
邏輯控制單元：用來(lái)譯碼RFID讀寫器送來(lái)的信號(hào)，并按要求回送數(shù)據(jù)給RFID讀寫器。
數(shù)據(jù)加密單元：完成對(duì)數(shù)據(jù)的加密處理及密碼保護(hù)。
存儲(chǔ)單元：包括E2PROM與ROM，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，用戶所要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(讀者個(gè)人信息，如姓名、專業(yè)、愛(ài)好、借還書記錄等，還可以存儲(chǔ)個(gè)人賬戶)被存放在該單元中。E2PROM中的數(shù)據(jù)在智能卡失掉電源后、智能卡離開(kāi)讀寫器天線的有效工作范圍時(shí)仍將被保持。
2．2 智能卡的讀寫原理
智能卡的讀寫原理是：RFID讀寫器向RFID智能卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，在電磁波的激勵(lì)下，RFID智能卡內(nèi)的LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓，將卡內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收RFID讀寫器的數(shù)據(jù)。

3 圖書館自助服務(wù)與高校讀者群
圖書館一切活動(dòng)的目的都是為讀者提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，幫助讀者獲取信息、利用信息，從而產(chǎn)生知識(shí)。圖書館發(fā)展的歷史就是為不斷提升讀者服務(wù)質(zhì)量而努力的過(guò)程。與傳統(tǒng)圖書館相比，數(shù)字圖書館在相關(guān)技術(shù)的支撐下，在服務(wù)內(nèi)容、服務(wù)方式、服務(wù)手段等方面都具有了新的特點(diǎn)，而自助服務(wù)正是當(dāng)前圖書館數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中出現(xiàn)的一種新的服務(wù)形式，它是在一定的硬件環(huán)境和系統(tǒng)平臺(tái)上，讀者根據(jù)自己的閱讀興趣、需要偏好、研究重點(diǎn)，自主地完成書目查詢、藏書借還、文獻(xiàn)復(fù)印等活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)閱讀和研究目的的一種自助服務(wù)方式。圖書館通過(guò)自助服務(wù)，讀者的一切信息利用活動(dòng)和問(wèn)題的解決都可在自助服務(wù)系統(tǒng)上自主自助地進(jìn)行，使讀者在圖書館閱讀和研究中實(shí)現(xiàn)自我、方便自我、滿足自我。