1、RFID图书管理系统毕业设计 毕业设计（论文）RFID图书管理系统学 院：计算机科学技术学院专 业： 姓 名： 指导老师： 计算机科学与技术黄洁艳 学 号： 职 称： 0602121008魏志军讲师中国珠海二一 年 五 月北京理工大学珠海学院毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计RFID图书管理系统是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。承诺人签名： 日期： 年 月 日RFID图书管理系统摘 要在一个越来越追求成本与效率的时代，人们不断的寻找更好的技术和方法进行图书管理工作。本文拟对图书馆管理系统
2、进行软硬件的升级，通过采用先进的RFID（无线射频卡）技术和设备，从而有效地提高图书管理的效率、简化图书管理的流程、降低图书管理人员的劳动强度。建设RFID图书管理系统网络运行环境并部署相应的RFID硬件设备，用来识别、追踪、和保护图书馆的所有资料，实现图书借还、顺架、查找、馆藏盘点等功能，目标是极大地提高图书馆资料处理的效率，从而有更多的精力和时间为读者提供更多更周到的人性化服务。本文充分利用Java、MySQL数据库技术的强大力量，提高编程效率和可靠性。采用Struts+Spring+Hibernate+Ajax技术的开发，可实现跨平台运行具备良好的稳定性、扩展性、安全性、灵活地需求变动功
3、能。B/S结构的优势在于更加方便系统的升级和维护。关键词：RFID 图书管理 JAVA SSH Library Management System Bases on RFID TechnologyABSTRACTIn an increasingly seeking cost and efficiency of the times, people are constantly looking for better technology and methods of library management. This paper on the library management system so
4、ftware and hardware upgrades, through advanced RFID (Radio Frequency Identification) technology and equipment, to improve efficiency of Library Management effectively, simplify library management processes, reduce librarians working intensity.Library Management System Bases on RFID Technology constr
5、uction operation of the network environment and deployment of the corresponding RFID hardware devices. Used to identify, track, and the protection of all library materials borrowed by RFID system implementation is also, sort, find, collections inventory and other functions, goal is to greatly improv
6、e the efficiency of the treatment of library materials, and thus have more energy and time to provide readers with more personalized service and thoughtful.Design take full advantage of Java、MySQL database technology a powerful force to improve the efficiency and reliability of the programming. Usin
7、g Struts + Spring + Hibernate + Ajax, enabling cross-platform operation with good stability, scalability, security, flexibility to changes in the demand function. The advantage of B/S structure is being more convenient to upgrade and maintain the system.Key word: RFID Library Management System JAVA
8、SSH 1 前言1.1 选题背景在一个越来越追求成本与效率的时代，人们不断的寻找更好的技术和方法进行图书管理工作。本文拟对图书馆管理系统进行软硬件的升级，通过采用先进的RFID（无线射频卡）技术和设备，从而有效地提高图书管理的效率、简化图书管理的流程、降低图书管理人员的劳动强度。图书管理是RFID技术应用的一个重要方面，图书馆是图书管理需求最为集中的应用场所。据调研分析，目前全国共有1万多家图书馆，且大多数图书馆已经从纯手工管理方式过渡到了采用条形码识别、计算机网络、计算机软件技术的数字化管理模式。虽然采用了许多现代化技术，但还是有许多问题困扰着图书馆的管理及工作人员。例如，图书的自助借还、图
9、书的快速盘点、查找、整理等问题还是没有很好地得到解决，阻碍了图书馆进一步提高管理和服务水平。图书馆界也在不断地努力寻找一种更为先进的技术实现他们的迫切愿望。 基于上述行业背景及需求进行深入研究分析，依托远望强大的RFID技术研发实力，将RFID技术应用到图书馆管理当中，解决困扰图书馆图书管理的上述问题。建设RFID图书管理系统网络运行环境并部署相应的RFID硬件设备，用来识别、追踪、和保护图书馆的所有资料，实现图书借还、顺架、查找、馆藏盘点等功能，目标是极大地提高图书馆资料处理的效率，从而有更多的精力和时间为读者提供更多更周到的人性化服务。根据图书馆的实际情况，为图书馆设计了采用RFID技术的
10、图书自动管理系统，系统可以作为一个独立的图书馆管理系统运行，也可以接入学院的校园网络实现图书馆在校园网络的信息共享以及借阅服务，是图书馆管理现代化、智能化的有力体现，是学校教学手段现代化的必然选择。1.2 选题目标建设RFID图书管理系统网络运行环境并部署相应的RFID硬件设备。用来识别、追踪、和保护图书馆的所有资料，通过RFID系统实现图书借还、顺架、查找、馆藏盘点等功能，目标是极大地提高图书馆资料处理的效率，从而有更多的精力和时间为读者提供更多更周到的人性化服务。通过系统的需求调研，RFID技术应用于图书管理过程中实现目标主要包括以下几个方面：1、实现图书自助借还引入先进的读写技术以实现智
11、能化的图书借还流程，提高信息存储的安全性、信息读写的可靠性、借还书的高速快捷就迫在眉睫。2、实现图书快速盘点和检索依靠人工的图书盘点工作，工作量大而且效率低。管理员要凭自身的记忆对图书进行分类放置和记录，费时劳神却又很难达到目的。采用RFID技术，可在有效节省用户空间和成本的同时，通过建立完善的索引机制，以及系统自身提供的强大的图书检索引擎，来便捷图书管理员以及借阅者的图书调用，提高检索准确性，提升工作效率。3、实现可靠而安全的图书管理系统现有的图书馆磁条防盗系统的准确性较低，并且磁条的磁性容易被削弱，所以引起误报和漏报的几率较大。通过电子标签的微小芯片和天线，可以方便地跟踪和记录图书在流动过
12、程中所经过的每一个地点。因此，需要改进现有的图书防盗系统，采用更加可靠的防盗技术。1.3 可行性研究1.3.1 技术可行性软件采用B/S结构的优势在于更加方便系统的升级和维护。对图书软件系统的修改只需要在服务器上进行操作即可，区域管理计算机上不做任何修改，大大减轻和系统的维护工作量。本采用Java EE技术开发，可实现跨平台运行。Struts框架主要处理展现层的用户请求，并将结果反馈给用户；Spring框架用于处理业务逻辑；Hibernate框架则用于数据持久化，即实现对数据库的访问。具备良好的稳定性、扩展性、安全性、灵活地需求变动功能。本系统开发框架设计优雅，架构清晰，具备良好的稳定性、扩展
13、性、安全性、以及灵活地需求变动功能。应用了Ajax技术 ，该技术最大的优势为在不更新整个页面的前提下维护数据，使得Web应用程序更为迅捷地回应用户动作，为系统使用用户提供了更为良好的系统操作体验。本系统使用的RFID技术，优势主要体现在其先进性、可靠性、安全性、实用性、可扩展性等。可以方便升级不同的RFID自动识别硬件，根据需要提供各种数据输出接口；采用模块化设计，方便扩展功能，保护现有投资。1.3.2 经济可行性随着图书馆规模的不断扩大，图书数量也相应的增加，有关图书的各种信息量也成倍增加，面对庞大的信息量，传统的人工方式管理会导致图书馆管理上的混乱，人力与物力过多浪费，图书馆管理费用的增加
14、，从而使图书馆的负担过重，影响整个图书馆的运作和控制管理。本系统采用java技术开发，可实现跨平台运行，其扩展性与稳定性都能够得到严格保证。对部分中小企业应用单位而言，本系统可有效利用企业内部现有软硬件资源，避免重复投资浪费，有效节约系统实施成本。系统可以利用现有的网络资源，自行设计自行开发，具有很高的性价比；系统投入使用后，可节省人力，减轻劳动强度，从而降低了成本，节省了开支。1.3.3 管理可行性系统操作简易便捷，本系统设计之初即是考虑到通过利用先进的网络办公平台，降低档案工作者的劳动强度，提高档案工作者的工作效率，因此本系统为用户提供了更为直接、简洁的操作流程以符合用户在图书的收集、整理
15、、保存、统计、检索和利用的各个环节的工作需求。 以前的管理模式完全是手工操作，从图书入库到检索图书信息，无一不是人工处理，需要大量的劳动力与工作量，而且由于人为的原因造成一些错误。本次开发的图书管理系统，可以大大改进管理方式、提高工作效率。由于RFID系统本身还是一个先进的EAS系统，所以RFID技术使得图书馆可以实现真正意义上的“开架”，全部让读者“自助”借书和还书。另外，该系统还可以对该归还的书籍进行半自动或自动分类，从而把图书管理员从简单的重复劳动中解放出来，为读者提供更有附加值的工作。建设RFID图书管理系统网络运行环境并部署相应的RFID硬件设备，用来识别、追踪、和保护图书馆的所有资
16、料，实现图书借还、顺架、查找、馆藏盘点等功能，目标是极大地提高图书馆资料处理的效率，从而有更多的精力和时间为读者提供更多更周到的人性化服务。1.3.4 所面临的问题1、成本问题。射频识别系统的成本是制约其推广应用的首要因素。当前电子标签的价格还较高，一般规模的图书馆就需要安装多台，使用射频识别系统的费用偏高。 2、标准化问题。到目前为止，包括ISO(国际标准组织)和CEN(欧洲标准委员会)在内的10多个国家或国际机构颁发了有关RFID的技术标准，彼此并不完全兼容。3、电子标签的编码与现有图书资料的条码编码的兼容问题。由于对图书资料的编码没有一个统一标准,使用条码标识图书资料时,各图书馆根据各自
17、的情况制定不同的编号方法。使用电子标签标识图书资料，电子标签的编码是否兼容原有图书资料的编码也是RFID在图书馆应用的一个问题。 4、个人隐私权问题。由于RFID识别的信息媒介是电磁波，携带着嵌有电子标签图书的读者有遭到追踪的潜在威胁，所以在图书流通领域使用RFID有可能涉及个人隐私权遭受侵害问题,图书馆应用RFID技术也必须考虑此类问题，避免不必要的麻烦。1.4 本章小结本章主要介绍本项目的选题背景、意义，选题目标，以及对项目的可行性研究和图书馆使用RFID所面临的问题做了详细的分析。2 需求分析2.1 图书馆现状与问题分析现有的借还书流程虽然引入了条码扫描系统，但仍然需要人工打开图书扉页并
18、找到条码位置然后才能扫描条码。这样的操作流程较为繁琐，借还书效率低。同时，条码容易破损，经常会发生条码读不出来需要更换条码的现象，这样不仅会影响借还书的效率，同时也会影响读者对图书馆的满意程度。依靠人工的图书盘点工作，工作量大而且效率低。管理员要凭自身的记忆对图书进行分类放置和记录，费时劳神却又很难达到目的。图书馆防盗系统现在还是孤立系统，图书归还和上架之前要经过上磁处理，借出时则进行消磁处理，工作量大，直接影响了图书流通以及管理的工作效率。现有的图书馆磁条防盗系统的准确性较低，并且磁条的磁性容易被削弱，所以引起误报和漏报的几率较大。在发现盗窃行为的同时无法记录盗窃图书的信息，对图书的日常盘点
19、、补缺工作影响极大。2.2 一个理想的、现代化的图书馆一个理想的、现代化的图书馆是什么样的呢？我们来设想一下！ 如果您是一个读者走进图书馆干净整洁的大厅，您只需要来到自助借还设备前，在触摸屏上轻松地查询出自己需要的图书，根据提示你直接走到某一排的书架前拿走那本书，然后在自助借还设备前将你的借书证和书读取一下，就可以带着书离开了。您不需要和任何人接触，就可以完成整个借书的过程，快捷、方便。读者还书和借书就像在银行的24小时ATM机上存取钱一样方便、快捷。 如果您是图书管理员您再不用在盘点或者整理图书时忙得晕头转向，为找一本书而耽误很多时间，便携式盘点设备可以帮助你轻松完成上架、顺架、盘点等繁琐的
20、工作，在读者需要帮助时您可以轻而易举地找到任何一本书的位置，您不也不用担心会有人没有登记就带着图书离开，任何没有完成借书手续的图书通过智能安全门时都会告知您。 如果您是图书馆馆长图书馆RFID系统可以帮助促进图书的流通，提高图书管理和服务水平，使图书馆从图书的监管者转变为知识的诠释者成为现实，而您要做的只是拓展图书馆的文化业务功能，使其更为人性化、乐趣化，从而更快地向集群化图书馆迈进。2.3 系统需求分析近年来，随着图书馆规模的不断扩大，图书数量也相应的增加，有关图书的各种信息量也成倍增加，面对庞大的信息量，传统的人工方式管理会导致图书馆管理上的混乱，人力与物力过多浪费，影响整个图书馆的运作和
21、控制管理，因此，必须制定一套合理、有效，规范和实用的图书管理系统，对图书资料进行集中统一的管理。原本使用条码作为资料辨识图书书馆系统，因RFID技术的导入应用，将原本无法实现的无人服务图书馆变成可行，有两个关键因素。自助借还书操作简便性和借阅资料正确性。系统以RFID技术为基础，以RFID中间件为媒介实现了先进的RFID技术和图书管理方法的有机结合，为图书馆的管理提供了十分有效的技术手段，将先进RFID技术同图书管理系统有机地结合起来，有效地提高了图书管理的效率、简化了图书管理的流程、降低了图书管理人员的劳动强度并在为读者提供更加便利快捷的图书借还书、查询等服务的同时做到对读者信息和借阅图书的
22、双重（数据库和图书标签芯片）记录，并实现了EAS和记录借阅信息流程的统一。从而能有效地提高图书管理的效率、简化图书管理的流程、降低图书管理人员的劳动强度，实现真正意义上的“开架”。图2-1 图书馆智能化技术发展方向2.4 功能需求分析由于RFID系统本身还是一个先进的EAS系统，所以RFID技术使得图书馆可以实现真正意义上的“开架”，全部让读者“自助”借书和还书。另外，该系统还可以对该归还的书籍进行半自动或自动分类，从而把图书管理员从简单的重复劳动中解放出来，为读者提供更人性化的服务和更有附加值的工作。在设计一个系统时，要弄清它能够实现什么功能，再根据具体要实现的功能来分析需要哪些元素，知道这
23、些内容后在进行相应的界面。通过以上的功能分析，该系统要完成以下的功能需求。本系统设计主要包括：图书管理、借阅管理、统计分析和系统管理四大功能模块。1、图书管理主要完成日常对图书的管理工作，主要包括：书籍管理、书架管理、类别管理、出版社管理、读者管理、资料下架管理、图书盘点等功能；2、借阅管理为图书馆的日常操作功能，主要包括：出借管理、归还管理、续借管理、预借管理、借阅查询等功能；3、统计分析主要为定期对图书馆图书情况、借阅情况进行统计，主要包括：借阅统计、图书类别统计、图书状态统计、借阅排行等；4、系统管理是对整个系统的日常管理功能，主要包括用户管理、角色管理、参数管理、备份管理、标签管理、标
24、签打印等功能。根据以上功能的需求，RFID技术对图书馆工作起到以下的作用： 1、资源得以合理配置自助服务将图书馆的工作由以藏书为中心、以馆员为中心转移到以读者为中心，同时自助服务又突破管理员的专业局限，让读者在最短的时间里找到自己需要的资源。2、资源得以高效利用自助服务把原来由管理员承担的工作下放到了读者手中，图书馆的人力支出相应地减少，成本随之降低。图书馆员则利用节省出来的时间和人力资源用于延长图书馆的开放时间、用于更深层次的参考咨询工作和个性化服务等，从而提高图书馆的利用率。3、读者的主人感意识增强由于感到自己是图书馆的主人，无形当中增强了对图书馆的亲和力，使自己的行为更加自觉地受到图书馆
25、的规章制度的约束。4、读者真正拥有安全感自助服务无需管理员的介入，具有较高的安全保密性，不会产生因管理员操作而使读者信息泄漏，更加符合读者的心理。5、突破时空限制 24小时自助服务不受图书馆开、闭馆的影响，最大限度地方面了读者，使得图书馆的服务向更加人性化的方向发展。2.5 应用需求分析本系统采用的射频技术与先由图书馆的条形码是两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间最大的区别是条形码是可视技术，扫描仪在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。相比之下，射频识别不要求看见目标。射频标签只要在接受器的作用范围内就可以被读取。条形码本身还具有其他缺点，如果标签被划破，污染或是
26、脱落，扫描仪就无法辨认目标。从概念上来说，两者很相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体。主要的区别如下：有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码，它特有的读写器不能被复制。标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。目前，多种条形码控制模版已经在使用之中，在获取信息渠道方面，射频也有不同的标准。表2-1 条形码与RFID卡的比较性能类型信息载体信息量读/写性读取方式智能化寿命保密性条形码纸、塑料薄膜、金属
27、表面 小只读CCD或激光束扫描无较短差RFID卡EEPROM大读/写无线通信有最长最好综上所述RFID TAG较条型码有更多的优越性。资料可更新：条码印刷之后就无法更改，RFID TAG则可不限次数地新增、修改、删除RFID TAG内储存的资料。方便资料辨读：条码阅读器在近距离而且没有物体阻挡下，使扫描光源照射在条码上才能辨读，RFID TAG只要在无线电波的范围内，即可传送讯号。储存资料容量大：一维条码是50字节，二维条码最大的容量可储存2至3000字节，RFID TAG最大容量可达数兆字节。可重复性使用：条码随着商品的寿命结束而结束；RFID TAG因为本身资料可更新，因此可以重复不断地使
28、用。可同时读取数个资料：条码阅读器一次只能读取单一条码资料，RFID TAG读写器可同时间读取数个RFID TAG。安全性：RFID TAG读取方面皆有密码保护，高度安全性的保护措施使之不易被伪造和更改。虽说过去使用条码系统时，就有自助借还书系统，不过受限于条码读取时须特定角度和范围，使用起来很不方便，不经馆员在旁协助说明一般读者经常不会扫描条码，有时候处理一本书得花上1-2分钟，或者借阅多本图书只扫描部分图书亦是常发生之事，都需要有人在场即时作后续处理。而RFID由于其全向非接触、非扫描的资料读取方式，读者不需将图书摆放到一定角度位置，或多本图书叠在一起，RFID便可一次正确读取，这大幅增加
29、了自助借还书系统的可用性与简便性，只要附上简易操作说明，大部分初次使用者都会使用。2.6 本章小結本章从图书馆的现状及其问题分析，以理想化、现代化图书馆为目标，做出了详细的系统需求、功能需求以及应用需求的详细分析。3 RFID技术简介3.1 RFID的背景介绍射频识别技术（RFID）是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它是利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。近年来，RFID的发展更加迅猛，尤其是在2006年科技部等十五部委共同发表了“中国射频识别(RFID)技术政策白皮书”，从而将RFID技术以及产业的未来发展上升到国家
30、战略的高度。无线射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域。RFID之所以被重视，关键在于可以让物品实现真正的自动化管理，不再像条形码那样需要扫描。在RFID的标签中存储着规范可以互用得信息，通过无线数据通信网络可以将其自动采集到中央信息系统，RFID磁条可以以任意形式附带在包装中，不需要条形码那样占用固定空间。另一方面，RFID不需要人工去识别标签，读卡器每250ms就可以从射频标签中读出位置和商品的相关信息。3.2 RFID的基本组成RFID的基本组成部分主要由三部分组成：标签(Tag)、阅读器(Reader) 和天线(Antenna)：RFID电子标
31、签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签有用户可写入的存储空间，附着在物体上标识目标对象；电子标签又称射频标签、应答器、数据载体； RFID阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；因为实际需求的原因，一般都带与计算机连接的接口。阅读器又称为读出装置、扫描器、读头、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。 天线(Antenna)：是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置，在标签和读取器间传递射频信号。分为标签天线和读写器天线两种。标签天线的目的是传输最大的能量进出标签芯片：发射时，把高频电流转换为电磁波；接收时，把电磁波转换为高频电流。 根据实际需要，有的RFID系统还配有计算机应用软件系统。3.3 RFID基本工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。1
