RFID技術で図書館業務を革新：RFID図書館管理システムの総合解説

RFIDベース図書館管理システムのドキュメンテーション

RFIDの概要

RFIDはRadio Frequency Identification（無線周波数識別）の略で、オブジェクトに取り付けられたタグを用いて、リーダーの視線内にあるかどうかに関わらず、オブジェクトを識別するRF技術ベースの識別システムです。

RFIDシステムの構成要素

制御システムユニットを除き、RFIDシステムには以下の2つの基本コンポーネントがあります：

RFIDタグ：

図1：RFIDタグ

RFIDタグは、シリコンマイクロチップと小型アンテナが基板上に実装され、プラスチックやガラスベールなどの材料で封止された構造です。裏面に接着剤があり、オブジェクトへの容易な取り付けを可能にします。

RFIDリーダー：

図2：RFIDリーダー

RFIDリーダーはネットワーク接続デバイスで、RFIDタグとタグデータを利用するシステムソフトウェアの間のインターフェースとして機能します。RFトランシーバーモジュールとアンテナを備え、情報の送受信を行います。距離に関わらずRFIDタグをインタロゲート（照会）します。

• 関連記事：ZigBee技術とは？その仕組み

RFIDシステムの種類

RFIDシステムには2種類あります：

1. アクティブRFIDシステム： 自前の電源（外部電源またはバッテリー）を持つRFIDタグで構成され、移動車両の追跡など視線外アプリケーションに使用可能です。

図3：アクティブRFID vs パッシブRFIDシステム

2. パッシブRFIDシステム： 視線内・短距離アプリケーションで使用され、RFIDタグはリーダーアンテナからタグアンテナへの電力転送で動作します。

RFIDベース図書館システムの概念

ここではRFIDベース図書館システムの運用イメージを簡単に紹介します。従来の図書館業務では、館内閲覧図書（雑誌、ジャーナル等）の記録、貸出管理、会員認証、新規会員登録などを手作業で行っています。

これらの機能は通常、担当者が手動でデータ入力や既存データの更新を行うため、手間と時間がかかります。これらすべての操作を自動で処理するシステムがより便利です。実現可能な方法の一つが無線周波数識別システム（RFID）の活用です。

この方式では、各会員がRFIDカードを持ち、チップに連絡先、固有識別コード、所蔵図書（雑誌等）の詳細が格納されます。識別コードで館内入館権限も管理します。新規入会時は会員登録を行い、図書館サービスを利用可能にします。

図書館の各資料（図書、ジャーナル、雑誌等）にも固有コードを埋め込んだRFIDタグを装着します。各書架には、RFIDリーダー、マイクロコントローラー（8051等）、通信デバイス（MAX-232等）からなる小型組み込みシステムを設置し、マイコンのシリアル通信でTTL/CMOSロジックをRS232レベルに変換してパーソナルコンピュータと通信します。

会員のRFIDタグと図書のデータをRFIDリーダーでスキャンし、マイクロコントローラーに送信。マイコンがデータを処理し、メインコンピュータへ出力データを送ってデータベースに格納します。

RFIDベース図書館管理システムの動作とブロック図

このシステムは3セクションで構成されます：メインデータベースセクション、個別書架セクション、入館セクション。第1セクションは各書架に設置される小型組み込みシステム、第2セクションはマスターデータベースを持つパーソナルコンピュータです。

入館セクションのブロック図

最初に会員が入館ゲートのリーダー/スキャナにRFIDカードをかざします。スキャナからの情報を、LCDディスプレイ接続マイコンが取得。マイコンは会員識別コードをGSM通信でメインデータベースセクションへ送信し、認証を行います。

認証完了後、マイコンは入館モーターを制御してドアを開け、同時にLCDに探している図書名や件名の入力を促す指示を表示します。会員が図書詳細（名前または件名）を入力すると、マイコンがメインデータベースセクションへ情報を送信。蔵書があれば該当書架番号をLCDに表示、なければその旨を表示します。

個別書架セクションのブロック図

各書架にはマイコン、リーダー、通信システムからなる個別組み込みシステムを設置。会員が目的の図書をリーダーにかざすと、図書のRFIDタグ情報を読み取りマイコンへ送信。マイコンは以下の選択肢を会員に提示します：

1. 館内閲覧（一時読書）
2. 貸出（借りる）
3. 返却
4. 延長（再貸出）

会員が「a」を選択した場合、館内であれば図書を手元に置けます。しかし誤ってまたは故意に図書を持って退館しようとすると、システム生成の警告SMSが会員に送信され、同時に退館がブロックされます。

会員が「b」を選択した場合、マイコンはまず貸出冊数上限に達していないか確認。「はい」なら「c」を選択するよう指示。上限未満なら会員コードと図書コードをメインデータベースセクションへ送信し、会員データベースに図書詳細を追加します。

会員が「c」を選択した場合、マイコンは「返却するか、それとも「d」を選ぶか」を確認。「はい」ならシステムが会員データベースから図書詳細を削除。「d」なら新しい貸出期間で会員データベースを再更新します。

メインデータベースセクションのブロック図

入館セクションのマイコンから会員情報を受信すると、このセクションのマイコンがパーソナルコンピュータ内のマスターデータベースで会員詳細を検証し、結果を返却します。

マスターデータベースは会員ごとのサブデータベースで構成されます。上記4つの選択肢に応じて、マイコンが図書詳細を会員データベースに追加・削除します。これに加え、入退館者の管理も行います。

例えば、会員が館内閲覧を選択後、図書を持って退館しようとした場合、マイコンは会員に図書を元の場所に戻すようSMS送信し、同時に入館セクションのマイコンへドア開放制御指示を再送信します。

RFIDベース図書館管理システムの応用、メリット・デメリット

メリット

1. 高度にセキュアで認証されたシステム
2. 完全自動化により時間短縮
3. 簡単で便利なシステム

デメリット

1. 書架数増加に伴い、各書架への組み込みシステム設置コストの維持が困難
2. 完全自動・無人運用のため、ソフトウェア障害のリスクがある

関連記事

• IoT（モノのインターネット）と電気電力業界への応用
• PCB設計手順（ステップバイステップ・図解付き）
• 555タイマー使用 拍手スイッチ回路 電子工作プロジェクト