基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统及其盘点方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统及其盘点方法，系统包括图书搜索阅读器，图书电子标签，天线，机器小车、上位机和馆藏数据库系统；在图书馆书架上，所有书籍都贴有唯一标识的图书电子标签，机器小车上放置着图书搜索阅读器和天线，天线安装在机器小车上的固定杆上，固定杆上装有可以上下传动的装置，小车上的控制单元控制着小车和固定杆上的传动装置的启动，还与图书搜索阅读器通过USB线连接；当小车在书架走道行驶时，图书搜索阅读器通过天线检测图书电子标签，并将获取的数据通过无线传输模块传给上位机，上位机再将这些数据存储到馆藏数据库系统中，同时通过数据处理和定位，实时显示天线的移动轨迹。

Library Book Inventory System Based on RFID Technology and Its Inventory Method

The invention provides a library book inventory system based on RFID technology and its inventory method. The system includes a Book Search reader, a Book Electronic tag, an antenna, a machine car, a host computer and a library collection database system. On the library shelf, all books are affixed with a unique label, and a Book Search reader and an antenna are placed on the machine car. Installed on the fixed pole of the machine car, the fixed pole is equipped with a device that can drive up and down. The control unit of the car controls the start of the transmission device on the car and the fixed pole, and also connects with the book search and reading device through USB cable. When the car is running on the bookshelf aisle, the book search reader detects the electronic label of the book through the antenna and transmits the acquired data through wireless. The transmission module is transmitted to the upper computer, which stores the data in the library database system. At the same time, the antenna trajectory can be displayed in real time through data processing and positioning.

【技术实现步骤摘要】
基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统及其盘点方法
本专利技术涉及图书馆自动化管理领域，更具体地，涉及一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统及其盘点方法。
技术介绍
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、展品等物品进行有效的采集和管理。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。RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即射频识别技术。它通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。近年来RFID技术在国内得到了飞速发展，已被广泛应用于工业自动化，商业自动化，交通运输控制管理等众多领域，例如：商品库存、物流管理(根据标签内容和应用系统信息及时跟踪商品的位置、数量等信息)，ETC路桥不停车收费系统，门禁系统，金融交易，车辆防盗等，RFID技术的普遍应用将是一股不可阻挡的潮流。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RFID技术的图书馆书籍盘点系统的技术和原理，将给图书馆自动化管理领域，以及档案、仓储等其他物品管理领域带来革命性变化。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，该系统可实现用尽可能低的成本实现对图书馆所有书籍的扫描。本专利技术的又一目的在于提供一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统的盘点方法。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，包括图书搜索阅读器，图书电子标签，天线，机器小车、上位机和馆藏数据库系统；在图书馆书架上，所有书籍都贴有唯一标识的图书电子标签，机器小车上放置着图书搜索阅读器和天线，天线安装在机器小车上的固定杆上，固定杆上装有可以上下传动的装置，小车上的控制单元控制着小车和固定杆上的传动装置的启动，还与图书搜索阅读器通过USB线连接；当小车在书架走道行驶时，图书搜索阅读器通过天线检测图书电子标签，并将获取的数据通过无线传输模块传给上位机，上位机再将这些数据存储到馆藏数据库系统中，同时通过数据处理和定位，实时显示天线的移动轨迹。进一步地，所述天线是安装在机器小车固定杆的传动装置上，且始终保持左右天线一上一下运动，在盘点过程中，天线的实际轨迹是一个锯齿形，在确保能检测书架所有书籍的前提下最大程度节约能源。进一步地，所述上位机根据检测书架两旁的标签的接收的信号强度指示求得机器小车距离两侧的距离，将这些信息给小车控制单元，进而动态调整小车位置。进一步地，所述的上位机可利用阅读器获取的数据，经过数据处理和定位实时在上位机的显示界面上显示天线的轨迹；所述的机器小车在行驶的过程中动态调整位置，且能够实现自主转弯，全程无需人工参与。一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统的图书馆书籍盘点方法，包括以下步骤：S1：将图书馆内的书籍都贴上图书电子标签，对书架进行编号，并记录每个书架上的书籍信息，同时，以书架为平面，书架的左下角为原点建立坐标系，记录每本书的坐标位置，将这些数据信息写入馆藏数据库系统作为标准数据库，便于以后解决书籍乱放错放问题，在扫描过程中，小车可能走偏，为了使小车始终在两排书架的中间位置附近前进，通过检测书架两旁的标签的接收的信号强度指示求得机器小车距离两侧的距离，进而动态调整小车位置，具体的转换模型如下：其中d0为参考距离，RSSI0是距离d0时接收到的信号强度，d是真实距离，RSSI是距离为d时接收到的信号强度，ξ是环境因子，与距离无关，主要与环境中的遮挡物还有所处的环境有关，η是路径损耗指数，在不同的环境中，传输路径可能发生改变，因此改变了环境也要对该参数进行调整；在盘点扫描前，先通过阅读器在分别距离书架0.3m、0.5m、0.7m的地方检测书架上的书籍，分别获取标签的RSSI，再以d0＝0.5，对应的信号强度为RSSI0，代入(1)式，求出两个参数，建立转换模型；S2：将机器小车放置在两排书架起始点的中间，并将左边的天线置于传动装置的最低的位置，右边的天线置于最高的位置，然后开启图书搜索阅读器进行检测，然后启动小车，传动装置同时启动并进行上下传动，左边的天线缓缓往上升高，右边的天线缓缓下降，接着小车以合适的速度向前行驶，传动装置上下的的速度为vh，vh的大小与阅读器的识别速度以及书架书籍数量有关，上下移动的最大高度为h，则天线从最高到最低的位置所需时间t＝h/vh，天线的识别范围为r，则前进的速度这样确保天线在水平和垂直方向都有速度的情况下，按一个锯齿形线路进行扫描，能够将书架上的所有书籍都能够被检测到，为了便于观察天线的轨迹其具体的定位算法如下三个步骤：i.根据检测到的标签的RSSI值进行排序和筛选，选出对应RSSI值最大的3至4个标签，其中不可包含非本书架的书籍；ii.根据I中的(1)式，求出对应三个距离d1，d2，d3；iii.根据多圆定位原理，则存在如下几个式子：从第一个方程开始，分别减去最后一个方程得：改写成线性方程组形式，即AX＝b，使用标准的最小均方差估计方法可以得到当前天线的坐标为：X＝(ATA)-1ATb；S3：在行驶的过程中，图书搜索阅读器不断地检测扫描书籍，并将数据存储到另馆藏数据库系统另一张表单里，当检测不到任何标签的时候或者检测到标签数量低于某个阈值时，即可认为是检测完两排的书籍，此时小车要进行转弯，转弯的角弧度提前设置好，转弯的方向假设第一次是往左转，则下一次往右转，轮流交替，转弯后检测标签及时调整小车的位置，以保证在中间位置前进，继续盘点，每盘点扫描完两排书架，即将检测到的数据与标准数据库里的书籍信息进行匹配，只要出现错放、乱放的书籍，即记录该书的最新位置，当读者在客户端检索到这些错放乱放的书籍的时候，系统可以提高书籍最新的信息，同时，图书馆管理员可通过管理系统获取这些书籍的信息，便于及时调整，当小车到了最后一排的时候，此时只能检测到一排的书籍，以此作为判断结束条件，当这一排的书籍都被扫描完后即结束。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术包括图书搜索阅读器，图书电子标签，天线，机器小车、上位机和馆藏数据库系统；在图书馆书架上，所有书籍都贴有唯一标识的图书电子标签，机器小车上放置着图书搜索阅读器和天线，天线安装在机器小车上的固定杆上，固定杆上装有可以上下传动的装置，小车上的控制单元控制着小车和固定杆上的传动装置的启动，还与图书搜索阅读器通过USB线连接；当小车在书架走道行驶时，图书搜索阅读器通过天线检测图书电子标签，并将获取的数据通过无线传输模块传给上位机，上位机再将这些数据存储到馆藏数据库本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，其特征在于，包括图书搜索阅读器，图书电子标签，天线，机器小车、上位机和馆藏数据库系统；在图书馆书架上，所有书籍都贴有唯一标识的图书电子标签，机器小车上放置着图书搜索阅读器和天线，天线安装在机器小车上的固定杆上，固定杆上装有可以上下传动的装置，小车上的控制单元控制着小车和固定杆上的传动装置的启动，还与图书搜索阅读器通过USB线连接；当小车在书架走道行驶时，图书搜索阅读器通过天线检测图书电子标签，并将获取的数据通过无线传输模块传给上位机，上位机再将这些数据存储到馆藏数据库系统中，同时通过数据处理和定位，实时显示天线的移动轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，其特征在于，包括图书搜索阅读器，图书电子标签，天线，机器小车、上位机和馆藏数据库系统；在图书馆书架上，所有书籍都贴有唯一标识的图书电子标签，机器小车上放置着图书搜索阅读器和天线，天线安装在机器小车上的固定杆上，固定杆上装有可以上下传动的装置，小车上的控制单元控制着小车和固定杆上的传动装置的启动，还与图书搜索阅读器通过USB线连接；当小车在书架走道行驶时，图书搜索阅读器通过天线检测图书电子标签，并将获取的数据通过无线传输模块传给上位机，上位机再将这些数据存储到馆藏数据库系统中，同时通过数据处理和定位，实时显示天线的移动轨迹。2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，其特征在于，所述天线是安装在机器小车固定杆的传动装置上，且始终保持左右天线一上一下运动，在盘点过程中，天线的实际轨迹是一个锯齿形，在确保能检测书架所有书籍的前提下最大程度节约能源。3.根据权利要求2所述的基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，其特征在于，所述上位机根据检测书架两旁的标签的接收的信号强度指示求得机器小车距离两侧的距离，将这些信息给小车控制单元，进而动态调整小车位置。4.根据权利要求3所述的基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统，其特征在于，所述的上位机可利用阅读器获取的数据，经过数据处理和定位实时在上位机的显示界面上显示天线的轨迹；所述的机器小车在行驶的过程中动态调整位置，且能够实现自主转弯，全程无需人工参与。5.一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统的图书馆书籍盘点方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将图书馆内的书籍都贴上图书电子标签，对书架进行编号，并记录每个书架上的书籍信息，同时，以书架为平面，书架的左下角为原点建立坐标系，记录每本书的坐标位置，将这些数据信息写入馆藏数据库系统作为标准数据库，便于以后解决书籍乱放错放问题，在扫描过程中，小车可能走偏，为了使小车始终在两排书架的中间位置附近前进，通过检测书架两旁的标签的接收的信号强度指示求得机器小车距离两侧的距离，进而动态调整小车位置，具体的转换模型如下：其中d0为参考距离，RSSI0是距离d0时接收到的信号强度，d是真实距离，RSSI是距离为d时接收到的信号强度，ξ是环境因子，与距离无关，主要与环境中的遮挡物还有所处的环境有关，η是路径损耗指数，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，廖裕兴，曾衍瀚，张浩，陈翔，张鑫，陈荣军，路崇，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44