图书智能分拣系统的设计
【摘要】针对图书分拣领域分拣技术问题，设计了一种图书智能分拣装置。该装置由输送装置、识别系统以及分拣系统组成，采用RFID图书智能分拣系统，可以准确检测书籍并进行自动分拣，全过程除放书外无需人工操作，可以大大减少人工分拣的工作量，并有很好的准确率、稳定性、伸缩或是扩展性、场地适应能力强等优点。
【关键词】图书分拣;智能;RFID;自动分拣
前言
随着社会对知识需求程度不断提高，学生或其他行业工作人士对文化追求程度不断提升，图书馆的读者借书、还书量也在逐年增多，这给对图书馆所还书籍进行分拣的工作人员带来巨大的工作压力。因此，如何加快图书分拣的进程，更加高效地将所还书籍进行分类整理，提高服务满意度，是图书馆急需解决的问题之一。而RFID图书智能分拣系统在图书馆中的应用可以大大提高图书分拣效率与准确性。
1.图书智能分拣系统工作原理及工作流程
1.1 系统结构组成
该系统由输送装置、识别装置、分拣装置组成。输送装置为一输送机，可运送所归还图书到图书识别区;识别装置为RFID读写器，分别与上位机、单片机相连接，在每本图书中贴上RFID标签，扫描器可以通过无线射频识别图书信息;分拣装置包括一个运动方向与输送装置前进方向垂直的推板，以及一个与推板连接的步进电机，完成图书分拣工作;识别装置和若干个分拣装置沿输送装置的运动方向设置于输送装置上方。各分拣装置的运行方向前方分别设有分拣光电开关，分拣光电开关及步进电机均分别与单片机连接，各装置根据指令工作组成图书智能分拣系统。
图1 图书智能分拣系统结构图
1.2 系统工作流程
该系统由输送装置、识别装置和分拣装置组成。系统工作时，通过识别光电开关检测有无需要分拣的图书：若有，则通过单片机控制输送装置的驱动电机正常运行;若没有图书，则输送装置改为低速运行。两种工作模式相互组合既节约电能，又不耽误分拣过程。当图书
通过架于输送装置上方的RFID扫描装置，由RFID扫描装置读取嵌于书内的电子标签，由读写器与上位机进行通信并经由上位机显示书籍所属类别。上位机与单片机控制系统进行通讯，将书籍所属信息所对应的指令发送给图书分拣装置。当输送装置将书传至对应分拣装置时，分拣光电开关根据所收到指令检测所需分拣类别的书籍是否到来：若到来，则执行单片机中驱动分拣系统的步进电机的程序，由电机带动推板将书籍通过相应的分拣口推入分拣箱中。其中，推板可沿轨道做往返运动，图书结束立即回到初始位置，根据所需分拣类别数设置分拣口的个数自此完成书籍检测、归还、传送、分拣的整个过程。
2.系统中各部分设备原理分析
2.1 RFID图书扫描装置
本系统识别图书信息利用RFID技术，通过发送无线射频，来读取预先置于书籍之中的电子标签，从而采集图书分类信息。RFID技术的可读写性、高可靠性、可定制化的特点， 在满足图书馆现实需求和保障现有基础设施的前提下，充分考虑到系统的扩展性和开放性， 以疏耦合RFID图书电子标签为信息载体，以RFID中间件为桥梁， 提高图书分拣管理的效率，以及准确率。
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RFID工作原理：
RFID技术为Radio Frequency Identifi-cation的英文缩写，即射频识别，是一种通过无线射频信号实现自动识别的非接触式技术。该技术拥有的射频信号能够自动识别和收集区域内的信息数据，它的识别过程是自动实现，不需要人为干预，并且能够适应各种环境。
RFID基本工作流程如下：
（1）读写器将信号发射给天线;
（2）当标签进入有无线信号的磁场区域内，标签会被激活，通过天线将代码信息发出;
（3）读写器接收到由电子标签发来的信号后，读写器读取代码信息并进行解码，然后传送给电脑控制器即上位机。
2.2 单片机控制系统
本系统利用51单片机进行串口通信，当RFID扫描图书信息成功并传送到上位机界面后，通过单片机控制系统与上位机进行通信，通过上位机的书籍分类信息指令，控制各分拣口分
拣装置的启动与停止。
2.2.1 单片机与上位机通信过程
2.2.1.1 传输协议
波特率：单片机需要根据使用的系统时钟频率，结合选定的通信波特率，计算出UART寄存器设置值。为了保证数据传输的准确性，上位机COM口的通信波特率也须设置成和单片机相一致的传送速率。
数据格式：数据格式由1位起始位、8位数据位、无奇偶校验位、1位停止位组成。
2.2.1.2 单片机发送数据流程
单片机采用中断的方式与上位机进行通信，通过设置UART中断控制寄存器的中断控制位使能该中断。
2.2.1.3 上位机设计
上位机在Visual Basic6.0（VB）环境下开发。VB支持面向对象的程序设计，具有结构化的事件驱动编程模式，并可使用无限扩增控件。利用VB，可以通过三种方式完成串口通信。
用VB提供的具有强大功能的通信控件;
调用WINDOWS API函数，使用WINDOWS提供的通信函数编写移植性强的应用程序;
利用文件的I/O完成。
本上位机采用通信控件进行上位机开发，应用VB提供的通信控件MSCOMM。该控件具有完善的串口数据发送和接收功能，可对串口状态及串行通信的信息格式和协议进行设置。通过此控件，PC机可利用串口与其他设备进行连接，实现设备之间的通信。
3.总结与展望
本文利用RFID技术，单片机与上位机串口通信以及一些硬件搭建方法等知识，提出了基于RFID的图书智能分拣系统，可以准确检测书籍并进行自动分拣，全过程除放书外无需人工操作，可以大大减少人工分拣的工作量，提高工作效率，并有很好的准确率、稳定性、伸缩或是扩展性、场地适应能力强等优点，能够在其他图书馆大范围推广使用。
参考文献
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