CN101064026A - 基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统 - Google Patents

基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统 Download PDF

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Abstract

本发明基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，属于图书馆自动化管理技术，结合射频识别(RFID)技术和机器人技术，建立一个用于图书分类储存及查找的自动化借还书管理系统，该系统由图书电子标签、地理坐标电子标签、检索终端、图书管理机器人、数据通信网络、馆藏数据库、地理坐标读写器和图书搜索读写器组成，能够实现检索、自动取书、还书及顺架等功能，无需人工参与，不仅能够对已知图书馆内的大量图书进行检索和盘点，而且能精确定位到馆内指定图书的位置，并通过机器人还、取图书。本发明同样适用于档案馆、博物馆、仓库等对大量不同物品管理的场合。

Description

基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统
技术领域
本发明属于图书馆自动化管理领域，主要涉及一种基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统。
技术背景
随着社会的发展，信息量不断扩大，由于信息共享的要求，图书馆界一直在探求一种更新更完善的信息解决方案。同样对于物流中心、图书馆、档案馆以及博物馆等企业或机构，都需要对其内部所存储的物品，如货物、图书、档案、展品、贵重物品等进行有效的管理和取放。使用非人工参与的方式对这些物品进行管理有助于提高效率和降低人为损失，因此有较大的应用需求。随着现代化技术在图书馆领域的广泛使用，一种新型的射频识别技术正在以其特有的优势逐步取代在图书馆广泛使用多年的条码识别技术。
射频识别(Radio Frequency Identification)通称RFID，是一种利用射频技术实现的非接触式自动识别技术。射频识别(RFID)技术与条码识别技术相比，其优越性主要在于：穿透性和无屏障阅读、快速扫描、可重复使用、数据可读可写(Read/Write)等功能，以及体积小型化、形状多样化、抗污染能力和耐久性、数据的记忆容量大、安全性等特点。通过基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，可实现读者自助借书、投箱后自动还书，管理员快速盘点作业，寻找错置图书，等等。射频识别技术弥补了条码识别技术在图书馆应用中的不足。
此外对于一些对环境要求极高的图书馆或档案馆，为保证特藏图书或其它珍贵物品的安全，需要进行无人操作。将射频识别(RFID)技术与机器人技术结合起来，通过机器人来实现自动借还、查书、找书及顺架等操作，在特殊环境下具有较大的应用前景，也可以减少人为操作的失误。
随着技术的进一步完善和应用的广泛推进，射频识别(RFID)产品成本将迅速降低，其带动的产业链将成为一个新兴的高技术产业群，基于射频识别(RFID)技术的支撑环境建设也将对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、加强公共安全与国防安全等产生广泛的影响。基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统的技术和原理，将给图书馆自动化管理领域，以及档案、展览、仓储等其它物品管理领域带来革命性变化。
发明内容
本发明的目的是设计一种基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，具有利用射频识别(RFID)设备能够快速批量、远距离读取图书信息，且不需人工参与的特点。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，包括图书电子标签、地理坐标电子标签、检索终端、图书管理机器人、数据通信网络、馆藏数据库、地理坐标读写器和图书搜索读写器；其中，图书电子标签粘贴在图书上，图书置于书架；地理坐标电子标签安装在书库中图书管理机器人所要途经的路线上；图书管理机器人带有两套独立的射频识别设备：地理坐标读写器和图书搜索读写器；检索终端包括计算机和馆藏数据库，并通过数据通信网络与图书管理机器人相互通信；
其借还书流程为：使用者通过检索终端计算机搜索馆藏数据库，发出的借书或还书指令经数据通信网络被图书管理机器人接收到后，利用地理坐标电子标签和地理坐标读写器相互配合指引，开始运动，若借书，同时利用图书搜索读写器读取图书电子标签信息，确定所借图书在书架上的准确位置，到位取书送至前台；若还书，到前台取书，同时利用图书搜索读写器读取图书电子标签信息，确定所还图书应在书架上的准确位置，将书送至该位。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其所述图书电子标签，粘贴于书刊的书脊或扉页部，其存储的唯一编码包括图书的ISBN号和分类号。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其所述地理坐标电子标签，安装在书库中图书管理机器人所要途经的路线地面上，其编码是一组唯一代码，与地理坐标数据库中位置坐标一一对应，或直接按照地理坐标的格式存储，图书管理机器人根据读取到的地理坐标电子标签信息，判断其在书库环境中的具体位置。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其所述图书管理机器人带有两套独立的射频识别设备，其中，地理坐标读写器用来读取地理坐标电子标签的信息，安装于图书管理机器人的底盘上，而地理坐标电子标签安装在书库中机器人所要途经的路线上，图书搜索读写器用来读取书架上图书电子标签的信息并定位，安装在图书管理机器人上的起落架上，图书电子标签粘贴在图书上。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其所述图书搜索读写器的功率是可调的，图书管理机器人在行进过程中，功率定在高档，大范围识别图书并确定所在书架位置，书架定位完成后，图书搜索读写器自动将功率降低到低档，缩小识别范围，以在该书架上定位到指定图书。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其所述馆藏数据库，至少为一个，馆藏数据库内的馆藏图书数据与图书电子标签中存储的电子标签编码相对应。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其所述数据通信网络，为有线网络或无线网络。
所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其还能对图书进行顺架，其顺架工作步骤如下：
a：当图书馆需要顺架操作时，检索终端通过有线或无线通信网络向图书管理机器人发送顺架指令；
b：图书管理机器人接收顺架指令，沿指定路线行走；
c：图书管理机器人的地理坐标读写器在途经路线上根据读到的地理坐标电子标签信息，控制图书管理机器人本体行进方向和空间姿态；
d：图书搜索读写器设定低档功率依次读取书架上图书电子标签的编码信息；
e：图书管理机器人将获得的图书电子标签的编码信息和图书馆馆藏数据库中图书馆藏书信息对比；
f：如果符合图书馆馆藏要求，则顺架完毕；如果发现有图书位置或归类错误则向检索终端报错，同时图书管理机器人在报错位置停止；
g：检索终端向图书管理机器人发送查找归错架位图书指令；
h：调低图书搜索读写器的功率，缩小读写范围，直至最终确定归错架位的图书；
i：向检索终端发送查找确认信息，将归错架位图书放置到应放位置，顺架完毕。
本发明的系统不仅能够对图书馆内的大量图书档案进行管理、记录、借阅和盘点，而且能自动查找馆内指定图书的位置，从而完成借书、还书、顺架以及查找归错架位图书等工作，提高运行效率，减轻人工劳动。
附图说明
图1是基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统示意图。
具体实施方式
本发明的原理是：图书管理机器人通过地理坐标读写器读取地理坐标电子标签的编码，通过图书搜索读写器读取图书电子标签，并通过有线或无线通信网络把与检索终端互相通信，检索终端根据使用者操作向图书管理机器人发出指令，用来调整图书管理机器人的移动路线和图书搜索读写器的空间姿态。在移动过程中，功率可调的图书搜索读写器对书架上每件图书上的图书电子标签进行读取，进而通过查询馆藏数据库获得相应图书的总体信息。当需要检索指定图书时，检索终端发送指令给图书管理机器人，首先将图书搜索读写器的功率置于高档，一旦检索到指定图书电子标签信息，即可确定图书所在书架位置。随后调节功率降低至较低档，逐渐缩小检索范围，直至确定该图书的准确位置，并予取放。依据上述原理，基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统可以完成图书馆管理的借还书相应操作，如借阅、还书、顺架及寻找归错架位的图书。
在环境已知的图书馆或档案馆内，地理坐标电子标签安装在书库中机器人途经的路线上，可以是一组唯一代码，与地理坐标数据库中位置坐标一一对应，也可以直接按照地理坐标的格式存储。图书管理机器人根据读取到的电子标签判断其在书库环境中的具体位置。图书电子标签粘贴于书刊的书脊或扉页中下部，其存储的唯一编码包括但不限于图书的ISBN号和分类号，与馆藏数据库中的图书数据相对应。图书管理机器人在移动过程中，通过调节图书搜索读写器的空间姿态，可以从多角度不停地读取图书电子标签的编码，然后通过数据通信网络把所读到的编码发送给检索终端。
当使用者通过检索终端发送借书或还书等请求，或管理员需要寻找归错架位的图书时，可以通过检索终端对图书管理机器人及机器人上的地理坐标读写器和图书搜索读写器实现所要求的操作。以上操作指令可抽象为定位指定图书的过程。通过查询馆藏数据库，检索终端将目标位置发送给图书管理机器人，图书管理机器人确定最优路径后开始行进，并通过调节图书搜索读写器的功率使定位范围逐渐缩小，最终通过读到的图书编码和所给的指定的图书编码比对，确定图书所在具体位置，完成查找图书过程，并予取放。
如图1所示，一种基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，由图书电子标签5、地理坐标电子标签3、检索终端7、图书管理机器人1、数据通信网络6、馆藏数据库8、地理坐标读写器2和图书搜索读写器4组成，其中，图书电子标签5粘贴在图书上，检索终端7通过数据通信网络6与图书管理机器人1相互通信，使用者通过检索终端7搜索馆藏数据库8，其发出的借书及还书指令被图书管理机器人1接收到后，利用地理坐标电子标签3和地理坐标读写器2运动，同时利用图书搜索读写器4确定图书在书架上的准确位置，根据指令予以取放。
图书管理机器人1带有两套独立的射频识别设备：地理坐标读写器2和图书搜索读写器4，其中，地理坐标读写器2用来读取地理坐标电子标签3的信息，安装于图书管理机器人1的底盘上，而地理坐标电子标签3安装在书库中图书管理机器人1所要途经的路线上，图书搜索读写器4用来读取书架上图书电子标签5的信息并定位，安装在图书管理机器人1上的起落架上，图书电子标签5粘贴于与馆藏数据库8对应的各件图书上。
图书搜索读写器4的功率是可调的，图书管理机器人1在行进过程中，功率定在较高档，大范围识别图书并确定所在书架位置，书架定位完成后图书搜索读写器4自动将功率降低到较低档，缩小识别范围，以在该书架上定位到指定图书。
地理坐标电子标签3的编码可以是一组唯一代码，与地理坐标数据库中位置坐标一一对应，也可以直接按照地理坐标的格式存储，图书管理机器人1根据读取到的地理坐标电子标签3判断其在书库环境中的具体位置。
图书馆管理检索终端7的计算机系统中贮存至少一个数据库，即馆藏数据库8，该馆藏数据库8将馆藏图书数据与图书电子标签5中存储的电子标签编码相对应。
图书电子标签5粘贴于书刊的书脊或扉页中下部，其存储的唯一编码包括但不限于图书的ISBN号和分类号。
图书管理机器人1根据馆藏数据库8与图书电子标签5的关联，精确定位错置图书的位置，并自动进行顺架管理。
图书管理机器人1与检索终端7之间建有有线或无线数据通信网络6，地理坐标读写器2和图书搜索读写器4所读取信息通过该数据通信网络6实时发送给检索终端7和馆藏数据库8，检索终端7所发出的各个指令也通过该数据通信网络6发送给图书管理机器人1。
系统的图书顺架工作步骤如下：
a：当图书馆需要顺架操作时，检索终端7通过有线或无线通信网络6向图书管理机器人1发送顺架指令。
b：图书管理机器人1接收顺架指令，沿指定路线行走。
c：图书管理机器人1的地理坐标读写器2在途经路线上根据读到的地理坐标电子标签3信息，控制图书管理机器人1本体行进方向和空间姿态。
d：图书搜索读写器4设定较低档功率依次读取书架上图书电子标签5的编码信息。
e：图书管理机器人1将获得的图书电子标签5的编码信息和图书馆馆藏数据库8中图书馆藏书信息对比。
f：如果符合图书馆馆藏要求，则顺架完毕。
g：如果发现有图书位置或归类错误则向检索终端7报错，同时图书管理机器人1在报错位置停止。
h：检索终端7向图书管理机器人1发送查找归错架位图书指令。
i：调低图书搜索读写器4的功率，缩小读写范围，直至最终确定归错架位的图书。
j：向检索终端7发送查找确认信息，将归错架位图书放置到应放位置，顺架完毕。
下面结合附图具体说明实施例。图书管理机器人1通过地理坐标读写器2读取地理坐标电子标签3的编码，通过图书搜索读写器4读取图书电子标签5，并通过有线或无线数据通信网络6与检索终端7互相通信，检索终端7根据使用者操作向图书管理机器人1发出指令，用来调整图书管理机器人1的移动路线和图书搜索读写器4的空间姿态。在移动过程中，功率可调的图书搜索读写器4对书架上每件图书上的图书电子标签5进行读取，进而通过查询馆藏数据库8获得相应图书的总体信息。当需要检索指定图书时，检索终端7发送指令给图书管理机器人1，首先将图书搜索读写器4的功率置于高档，一旦检索到指定图书电子标签5信息，即可确定图书所在书架位置。随后调节功率降低至较低档，逐渐缩小检索范围，直至确定该图书的准确位置，并予以取放。依据上述原理，基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统可以完成图书馆管理的借还书相应操作，如借阅、还书、顺架及寻找归错架位的图书。

Claims (8)

1、一种基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，包括图书电子标签、地理坐标电子标签、检索终端、图书管理机器人、数据通信网络、馆藏数据库、地理坐标读写器和图书搜索读写器；其特征在于：其中，图书电子标签粘贴在图书上，图书置于书架；地理坐标电子标签安装在书库中图书管理机器人所要途经的路线上；图书管理机器人带有两套独立的射频识别设备：地理坐标读写器和图书搜索读写器；检索终端包括计算机和馆藏数据库，并通过数据通信网络与图书管理机器人相互通信；
其借还书流程为：使用者通过检索终端计算机搜索馆藏数据库，发出的借书或还书指令经数据通信网络被图书管理机器人接收到后，利用地理坐标电子标签和地理坐标读写器相互配合指引，开始运动，若借书，同时利用图书搜索读写器读取图书电子标签信息，确定所借图书在书架上的准确位置，到位取书送至前台；若还书，到前台取书，同时利用图书搜索读写器读取图书电子标签信息，确定所还图书应在书架上的准确位置，将书送至该位。
2、如权利要求1所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：所述图书电子标签，粘贴于书刊的书脊或扉页部，其存储的唯一编码包括图书的ISBN号和分类号。
3、如权利要求1所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：所述地理坐标电子标签，安装在书库中图书管理机器人所要途经的路线地面上，其编码是一组唯一代码，与地理坐标数据库中位置坐标一一对应，或直接按照地理坐标的格式存储，图书管理机器人根据读取到的地理坐标电子标签信息，判断其在书库环境中的具体位置。
4、如权利要求1所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：所述图书管理机器人带有两套独立的射频识别设备，其中，地理坐标读写器用来读取地理坐标电子标签的信息，安装于图书管理机器人的底盘上，而地理坐标电子标签安装在书库中机器人所要途经的路线上，图书搜索读写器用来读取书架上图书电子标签的信息并定位，安装在图书管理机器人上的起落架上，图书电子标签粘贴在图书上。
5、如权利要求1或4所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：所述图书搜索读写器的功率是可调的，图书管理机器人在行进过程中，功率定在高档，大范围识别图书并确定所在书架位置，书架定位完成后，图书搜索读写器自动将功率降低到低档，缩小识别范围，以在该书架上定位到指定图书。
6、如权利要求1所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：所述馆藏数据库，至少为一个，馆藏数据库内的馆藏图书数据与图书电子标签中存储的电子标签编码相对应。
7、如权利要求1所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：所述数据通信网络，为有线网络或无线网络。
8、如权利要求1所述的基于射频识别技术的图书馆自动借还书系统，其特征在于：还能对图书进行顺架，其顺架工作步骤如下：
a：当图书馆需要顺架操作时，检索终端通过有线或无线通信网络向图书管理机器人发送顺架指令；
b：图书管理机器人接收顺架指令，沿指定路线行走；
c：图书管理机器人的地理坐标读写器在途经路线上根据读到的地理坐标电子标签信息，控制图书管理机器人本体行进方向和空间姿态；
d：图书搜索读写器设定低档功率依次读取书架上图书电子标签的编码信息；
e：图书管理机器人将获得的图书电子标签的编码信息和图书馆馆藏数据库中图书馆藏书信息对比；
f：如果符合图书馆馆藏要求，则顺架完毕；如果发现有图书位置或归类错误则向检索终端报错，同时图书管理机器人在报错位置停止；
g：检索终端向图书管理机器人发送查找归错架位图书指令；
h：调低图书搜索读写器的功率，缩小读写范围，直至最终确定归错架位的图书；
i：向检索终端发送查找确认信息，将归错架位图书放置到应放位置，顺架完毕。
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