基于X-RFID的智能型圖書館管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

　　圖書館的日常服務(wù)涉及到人流、物流的管理， 需要進(jìn)行大量的讀者和書刊的識(shí)別、訪問控制、統(tǒng)計(jì)等工作。

　　目前， 圖書館基本上都采用條形碼技術(shù)作為識(shí)別方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。然而， 條形碼雖然有價(jià)格便宜、制作方便等優(yōu)點(diǎn)， 但是也存在一些先天的難以克服的缺點(diǎn)， 如因?yàn)槿菀啄p， 必須貼在書內(nèi)等給使用帶來(lái)不便， 并不完全適合圖書館。將XPM 和RFID 結(jié)合的X-RFID新技術(shù)能有效克服條形碼的缺點(diǎn)， 具有大容量、高穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命的存儲(chǔ)性能， 能實(shí)現(xiàn)許多條形碼無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新功能， 開發(fā)、利用這些新功能將給圖書館的傳統(tǒng)服務(wù)工作帶來(lái)革命性的改變。

　　1? X-RFID 的概念及特點(diǎn)

　　即射頻識(shí)別（ Radio Frequency IdentificatiON,RFID） 具有非接觸、工作距離長(zhǎng)、適于惡劣環(huán)境、可識(shí)別運(yùn)動(dòng)目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)， 識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)， 可工作于各種惡劣環(huán)境。

　　超級(jí)永久性存儲(chǔ)器（ Super Permanent Memory ,XPM） 是一種新型不揮發(fā)存儲(chǔ)器（ Non-Volatile Memory, NVM） 技術(shù)。它采用100%的深亞微米標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝， 與制造邏輯電路（ CPU, DSP 等） 相同， 不需增加浮置柵工藝。經(jīng)實(shí)踐表明， XPM 產(chǎn)品具有高可靠性， 不易受溫度、電壓、輻照以及讀操作次數(shù)等因素的負(fù)面影響。

　　X-RFID 則是采用將XPM 技術(shù)， 應(yīng)用于RFID 芯片中， 用XPM 存儲(chǔ)器替代傳統(tǒng)的EEPROM 作為ID 碼存儲(chǔ)器件， 從而使XPM 存儲(chǔ)器的優(yōu)勢(shì)得到集中的體現(xiàn)?？蓮V泛運(yùn)用于物流業(yè)、零售業(yè)、制造業(yè)、公共交通、醫(yī)療衛(wèi)生、機(jī)場(chǎng)、鐵路、資產(chǎn)管理、身份識(shí)別、安全保衛(wèi)、產(chǎn)權(quán)保護(hù)和軍事等領(lǐng)域， 具有成本低、工藝兼容性高、保密性高、物理不可擦除等特點(diǎn)。

　　RFID 與X-RFID 芯片構(gòu)成比較如圖1 所示。

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圖1? RFID 與X-RFID 芯片構(gòu)成比較

采用XPM 技術(shù)的RFID 系統(tǒng)與其他RFID 技術(shù)相比具有更多優(yōu)越性（ 見表1） 。

表1? X-RFID 與其他RFID 技術(shù)的比較

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　　2? X-RFID 系統(tǒng)的組成及工作原理

　　X-RFID 應(yīng)用系統(tǒng)由標(biāo)簽、天線、讀寫器、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)4 部分組成， 如圖2 所示。

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圖2 X-RFID 系統(tǒng)圖

　　X-RFID 標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心， 又稱為射頻標(biāo)簽， 其英文名為TA G, 也有稱為L(zhǎng)ABEL 的。電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。一般情況下， 射頻標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成， 每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼， 附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象； 當(dāng)受無(wú)線電射頻信號(hào)照射時(shí)， 能反射回?cái)y帶有數(shù)字字母編碼信息的無(wú)線電射頻信號(hào)， 供閱讀器處理識(shí)別。依據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同， 可以分為有源（ Active Tag ） 和無(wú)源（ PassiveTag） , 有源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池， 無(wú)源標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池。

　　讀寫器是讀或讀/ 寫電子標(biāo)簽的電子裝置， 有時(shí)也被稱為閱讀器（ Reading Device） 、查詢器（ Interro gator） 、通信器或讀出裝置， 可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。

　　讀寫器是信號(hào)產(chǎn)生、發(fā)射、接收的設(shè)備， 它產(chǎn)生的射頻信號(hào)， 經(jīng)功率放大器放大， 通過天線發(fā)射出去， 同時(shí)接收由標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)， 經(jīng)射頻接收器進(jìn)行收發(fā)分離， 然后進(jìn)行檢波、解調(diào)、通過前置放大器放大， 送至讀出計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)， 讀寫器通過天線向標(biāo)簽發(fā)一組固定頻率的電磁波， 標(biāo)簽內(nèi)有一個(gè)LC 串聯(lián)諧振電路， 其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同， 在電磁波的激勵(lì)下， 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)儲(chǔ)存， 當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2 V 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)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)， 還原標(biāo)簽中的物體信息， 從而達(dá)到識(shí)別物體的目的。讀寫器的天線可以內(nèi)置， 也可以外置。

　　X-RFID 的工作頻段， 對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說， 最主要的頻率是0 ~ 135 kHz, 以及ISM 頻率6. 78 MHz,13. 56 MHz, 27. 125 MHz, 40. 68 MHz, 433. 92 MHz,869. 0 MHz, 915. 0 MHz （ 在歐洲不使用） , 2. 45 GHz,5. 8 GHz以及24. 125 GHz。