劉惠

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）圖書(shū)館，山東青島 266580）

RFID 也叫無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)，可以應(yīng)用于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域中，需要在閱讀器與數(shù)據(jù)標(biāo)簽之間建立非接觸性的信息通信關(guān)系，才能準(zhǔn)確識(shí)別傳輸目標(biāo)參量。在無(wú)線(xiàn)電波的作用下，RFID 技術(shù)可在不接觸交換信息的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)參量的存儲(chǔ)與記錄。一方面滿(mǎn)足了互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)訪問(wèn)需求，另一方面也實(shí)現(xiàn)了由數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)到核心應(yīng)用體系之間的非接觸性關(guān)聯(lián)[1-2]。對(duì)于數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)而言，RFID 技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)交換處理的方式，將相關(guān)傳輸信息串聯(lián)起來(lái)，可以有效解決信息參量間關(guān)聯(lián)性影響關(guān)系較弱的問(wèn)題。

無(wú)人圖書(shū)館是一種新興的圖書(shū)館經(jīng)營(yíng)模式，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這種圖書(shū)館的模式已經(jīng)成為了一種必然趨勢(shì)。無(wú)人圖書(shū)館經(jīng)營(yíng)需要以互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為基礎(chǔ)，在各項(xiàng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的支持下，整合多種類(lèi)型的圖書(shū)資源。并根據(jù)讀者興趣，對(duì)已存儲(chǔ)書(shū)籍信息進(jìn)行全局化調(diào)度。近年來(lái)，無(wú)人圖書(shū)館經(jīng)營(yíng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，如何準(zhǔn)確抓取歸還書(shū)籍，避免書(shū)籍錯(cuò)誤分類(lèi)事件的出現(xiàn)，已經(jīng)成為了一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。然而普通機(jī)器分揀方法的適用性有限，并不能完全實(shí)現(xiàn)歸還書(shū)籍的按需分類(lèi)。為解決上述問(wèn)題，提出基于RFID 技術(shù)的無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方法。

1 基于RFID技術(shù)的分揀設(shè)備應(yīng)用原理分析

無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)分揀設(shè)備的應(yīng)用包含RFID 讀寫(xiě)器連接、書(shū)籍信息傳輸協(xié)議定義條件、數(shù)據(jù)發(fā)送流程三個(gè)基本流程，具體分析內(nèi)容如下。

1.1 RFID 讀寫(xiě)器

為實(shí)現(xiàn)歸還書(shū)籍的自動(dòng)分揀，應(yīng)在無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)中設(shè)置獨(dú)立的RFID 讀寫(xiě)器設(shè)備，其具體工作流程如下：

1）在RFID 讀寫(xiě)器進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，整個(gè)圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)執(zhí)行實(shí)時(shí)尋卡制度。主機(jī)端的尋卡信號(hào)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)射到讀者客戶(hù)端，并形成獨(dú)立的歸還書(shū)籍信息識(shí)別區(qū)域[3-4]。

2）當(dāng)RFID 標(biāo)簽進(jìn)入圖書(shū)館的無(wú)線(xiàn)信號(hào)感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，讀寫(xiě)器裝置內(nèi)配置的天線(xiàn)可以通過(guò)耦合感應(yīng)的形式產(chǎn)生識(shí)別電壓。且該電壓信號(hào)能夠激活RFID 讀寫(xiě)器內(nèi)的書(shū)籍信息查詢(xún)結(jié)構(gòu)。

3）無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)中的RFID 讀寫(xiě)器可以通過(guò)被動(dòng)感應(yīng)的方式，讀取已歸還書(shū)籍的存儲(chǔ)ID編碼。并根據(jù)既定解碼原則，確定該書(shū)籍所處的原始存儲(chǔ)位置，以便于后續(xù)分揀歸還指令的順利執(zhí)行[5]。

每個(gè)分揀識(shí)別裝置都是一個(gè)獨(dú)立的RFID 讀寫(xiě)器，為了防止歸還書(shū)籍信息的錯(cuò)誤讀取，圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)主機(jī)每次只能運(yùn)行一條分揀讀取指令。

1.2 書(shū)籍信息傳輸協(xié)議

書(shū)籍信息傳輸協(xié)議能夠約束無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息編碼形式。對(duì)于歸還的圖書(shū)資源而言，與之匹配的傳輸協(xié)議定義標(biāo)準(zhǔn)受到書(shū)籍存儲(chǔ)編碼條件的直接約束[6-7]。書(shū)籍存儲(chǔ)編碼條件決定了圖書(shū)資源在無(wú)人圖書(shū)館中的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)位置，一般來(lái)說(shuō)，每一種書(shū)籍資源都對(duì)應(yīng)一種特殊的存儲(chǔ)編碼條件。設(shè)e、r代表兩個(gè)不同的書(shū)籍信息存儲(chǔ)系數(shù)，I?表示無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)中既定的歸還書(shū)籍分揀特征值，t0表示書(shū)籍信息的起始查找條件，tn表示書(shū)籍信息的目標(biāo)查找條件，n表示固定書(shū)籍資源的單次最大查找次數(shù)，聯(lián)立上述物理量，可將書(shū)籍信息傳輸協(xié)議定義條件表示為：

式中，p＇表示已歸還書(shū)籍在RFID 讀寫(xiě)器中的編碼系數(shù)，Qˉ表示書(shū)籍資源在單位時(shí)間內(nèi)的編碼量均值。在無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)中，書(shū)籍信息傳輸協(xié)議定義條件能夠決定RFID 讀寫(xiě)器所能承載的最大書(shū)籍編碼量。

1.3 數(shù)據(jù)發(fā)送流程

數(shù)據(jù)發(fā)送流程以歸還圖書(shū)資源整理作為起始環(huán)節(jié)，以書(shū)籍編碼信息查詢(xún)作為終止環(huán)節(jié)。在整個(gè)處理過(guò)程中，無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)能夠根據(jù)傳輸協(xié)議的定義格式，對(duì)已歸還書(shū)籍進(jìn)行初步分揀編碼。再借助已知的解碼原則，分析這些書(shū)籍所處的原存儲(chǔ)位置，并將其再次返還至原存儲(chǔ)位置[8-9]。具體處理流程如圖1 所示。

圖1 圖書(shū)數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖

在RFID 讀寫(xiě)器元件的作用下，無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)中所有已歸還書(shū)籍的分揀指令執(zhí)行原則必須滿(mǎn)足數(shù)據(jù)發(fā)送處理流程。

2 圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方案

在RFID 技術(shù)原理的支持下，按照分揀裝置選型、還書(shū)信息查找、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)的處理流程，完成無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方法的設(shè)計(jì)。

2.1 分揀裝置選型

一般來(lái)說(shuō)，分揀裝置的靈活性調(diào)度能力越強(qiáng)，表示RFID 讀寫(xiě)器所具備的穩(wěn)定運(yùn)行能力越強(qiáng)，即主機(jī)元件能夠?qū)σ褮w還書(shū)籍進(jìn)行較好地分類(lèi)處理[10]。為滿(mǎn)足無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)的自動(dòng)分揀需求，所選取分揀裝置應(yīng)具備較強(qiáng)的書(shū)籍信息抓取能力?？稍赗FID讀寫(xiě)器元件作用下，判斷信息傳輸協(xié)議的實(shí)用性能力，并可聯(lián)合數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全局調(diào)度[11-12]。設(shè)ε表示與無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)匹配的書(shū)籍分揀系數(shù)，q1、q2表示兩個(gè)待查詢(xún)還書(shū)標(biāo)量值，S表示特定的書(shū)籍信息分揀系數(shù)，聯(lián)立式（1），可將基于RFID 技術(shù)的無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)分揀裝置選型原則表示為：

為滿(mǎn)足自動(dòng)分揀的實(shí)際應(yīng)用需求，在實(shí)施裝置選型時(shí)，需要參考無(wú)人圖書(shū)館在單位時(shí)間內(nèi)的具體還書(shū)數(shù)量水平。

2.2 還書(shū)信息查找

還書(shū)信息查找是設(shè)計(jì)無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方法的關(guān)鍵執(zhí)行環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)分揀處理后歸還書(shū)籍所能達(dá)到的傳輸位置也越接近其原始存儲(chǔ)位置。然而隨著歸還書(shū)籍?dāng)?shù)量的不斷增加，RFID 讀寫(xiě)器極易因存儲(chǔ)能力有限而出現(xiàn)錯(cuò)誤分揀的情況。因此在實(shí)施還書(shū)信息查找時(shí)，還應(yīng)注重對(duì)還書(shū)數(shù)量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)[13-14]。設(shè)β表示無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)數(shù)量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)系數(shù)，k表示RFID 讀寫(xiě)器的即時(shí)存儲(chǔ)能力，kmin表示RFID 讀寫(xiě)器常規(guī)存儲(chǔ)能力的最小表現(xiàn)數(shù)值，聯(lián)立式（2），可將無(wú)人圖書(shū)館的還書(shū)信息查找條件定義為：

2.3 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)是完善無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方法的關(guān)鍵執(zhí)行環(huán)節(jié)，可根據(jù)還書(shū)信息查找條件，統(tǒng)一標(biāo)記已歸還書(shū)籍。并可借助RFID 讀寫(xiě)器，將這些書(shū)籍資源返回至原存儲(chǔ)位置處[15-16]。在執(zhí)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注重對(duì)圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀流程的安排。一方面避免過(guò)量存儲(chǔ)對(duì)分揀主機(jī)造成的影響，另一方面也可實(shí)現(xiàn)對(duì)書(shū)籍資源的按需分類(lèi)。規(guī)定ΔB表示單位時(shí)間內(nèi)分揀主機(jī)中的還書(shū)資源變化量，μ表示常規(guī)統(tǒng)計(jì)量，聯(lián)立式（3），可將基于RFID 技術(shù)的還書(shū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)結(jié)果表示為：

式中，L表示已歸還書(shū)籍的盤(pán)點(diǎn)系數(shù)項(xiàng)，f表示歸還書(shū)籍的統(tǒng)一標(biāo)記特征值。若以準(zhǔn)確抓取圖書(shū)館還書(shū)資源為目標(biāo)，則可將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)盤(pán)點(diǎn)結(jié)果作為自動(dòng)分揀處理方案的關(guān)鍵參考條件。

3 實(shí)例分析

為驗(yàn)證基于RFID 技術(shù)的無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方法的實(shí)用性，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。模擬如圖2所示的無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)，分別采用RFID 技術(shù)、普通機(jī)器分類(lèi)方法，對(duì)歸還書(shū)籍進(jìn)行分揀，其中前者作為實(shí)驗(yàn)組、后者作為對(duì)照組。

圖2 無(wú)人圖書(shū)館書(shū)籍管理系統(tǒng)

書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量與書(shū)籍借出量之間的物理比值（η）能夠反映分揀主機(jī)對(duì)于圖書(shū)館還書(shū)的準(zhǔn)確抓取能力。一般來(lái)說(shuō)，指標(biāo)η的物理數(shù)值越大，則表示分揀主機(jī)對(duì)于圖書(shū)館還書(shū)的準(zhǔn)確抓取能力越強(qiáng)，書(shū)籍錯(cuò)誤分類(lèi)事件的出現(xiàn)幾率就越低。反之，若指標(biāo)η的物理數(shù)值較小，則表示分揀主機(jī)對(duì)于圖書(shū)館還書(shū)的準(zhǔn)確抓取能力越弱，書(shū)籍錯(cuò)誤分類(lèi)事件的出現(xiàn)幾率就越高。指標(biāo)η的計(jì)算表達(dá)式如下：

式中，M1表示書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量，M2表示書(shū)籍借出量。表1記錄了各類(lèi)型書(shū)籍借出量M2的具體數(shù)值。

表1 書(shū)籍借出量

圖3 反映了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量M1的數(shù)值變化情況。

圖3 書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量

分析圖3 可知，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量始終大于對(duì)照組。當(dāng)借出書(shū)籍為雜志時(shí)，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組的書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量數(shù)值相對(duì)較大。而當(dāng)借出書(shū)籍為藝術(shù)類(lèi)書(shū)籍時(shí)，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組的書(shū)籍準(zhǔn)確歸還量數(shù)值相對(duì)較小。

分別將表1、圖3 中的數(shù)值結(jié)果代入式（5），可計(jì)算得到不同情況下實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組指標(biāo)η的具體數(shù)值，詳情如圖4 所示。

圖4 準(zhǔn)確歸還量與借出量之間的比值

分析圖4 可知，當(dāng)借出書(shū)籍為雜志時(shí)，實(shí)驗(yàn)組指標(biāo)η的數(shù)值水平最大，達(dá)到了0.99；當(dāng)借出書(shū)籍為計(jì)算機(jī)類(lèi)書(shū)籍時(shí)，實(shí)驗(yàn)組指標(biāo)η的數(shù)值水平最小，為0.91。對(duì)于對(duì)照組方法來(lái)說(shuō)，當(dāng)借出書(shū)籍為教育類(lèi)與社會(huì)類(lèi)書(shū)籍時(shí)，該組指標(biāo)η的數(shù)值水平同時(shí)達(dá)到最大，為0.91，與實(shí)驗(yàn)組最大值相比，下降了0.08；當(dāng)借出書(shū)籍為計(jì)算機(jī)類(lèi)書(shū)籍時(shí)，該組指標(biāo)η的數(shù)值水平達(dá)到最小值0.79，與實(shí)驗(yàn)組最小值相比，下降了0.12，即實(shí)驗(yàn)組分揀主機(jī)對(duì)于圖書(shū)館還書(shū)的準(zhǔn)確抓取能力始終強(qiáng)于對(duì)照組。綜上可知，在RFID 技術(shù)作用下，無(wú)論無(wú)人圖書(shū)館借出哪一類(lèi)型的書(shū)籍，在歸還書(shū)籍時(shí)分揀主機(jī)都能對(duì)該書(shū)進(jìn)行準(zhǔn)確抓取，符合解決書(shū)籍錯(cuò)誤分類(lèi)問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

與普通機(jī)器分揀方法相比，無(wú)人圖書(shū)館還書(shū)自動(dòng)分揀方法可在RFID 讀寫(xiě)器的作用下，對(duì)書(shū)籍信息傳輸協(xié)議進(jìn)行重新定義。且在已知還書(shū)信息查找條件的情況下，分揀主機(jī)能夠?qū)€書(shū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行按需盤(pán)點(diǎn)，不但實(shí)現(xiàn)了歸還圖書(shū)的準(zhǔn)確抓取，也有效避免了書(shū)籍錯(cuò)誤分類(lèi)事件的出現(xiàn)。