RFID產(chǎn)品在圖書館的應(yīng)用比較研究

王 婷

(許昌學(xué)院圖書館，河南 許昌461000)

0 引言

無線射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)是通過無線射頻方式使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽，利用頻率信號將信息在RFID標(biāo)簽和RFID讀寫器之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換目的的新技術(shù)，具有非接觸、工作距離長、可識別運(yùn)動目標(biāo)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于物流和供應(yīng)管理、生產(chǎn)制造和裝配、商業(yè)自動化、運(yùn)輸管理［1］等眾多領(lǐng)域。在圖書館應(yīng)用方面，RFID技術(shù)可以簡化借還書作業(yè)，加速圖書盤點作業(yè)，為讀者提供簡捷迅速的自助式服務(wù)等。

根據(jù)工作頻率的不同，RFID產(chǎn)品可分為高頻和超高頻兩類，其中高頻產(chǎn)品系統(tǒng)的典型工作頻率為13.56MHz，超高頻產(chǎn)品系統(tǒng)的典型工作頻率主要集中在902MHz～928MHz，二者均能實現(xiàn)自助借還、標(biāo)簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、典藏和安全檢測等功能。

1 RFID電子標(biāo)簽比較

電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，包含了電子存儲的信息，由天線和專用芯片組成。系統(tǒng)工作時，由RFID閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號，當(dāng)RFID電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生能量，電子標(biāo)簽被激活，使得電子標(biāo)簽將自身編碼信息通過內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去，從而實現(xiàn)對標(biāo)簽識別碼和芯片內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌?/p>

RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長、可重復(fù)使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標(biāo)識別、定位及長期跟蹤管理［2］。在圖書館RFID管理系統(tǒng)的應(yīng)用中，高頻和超高頻的電子標(biāo)簽性能比較如表1所示:

從表1可以看出，①超高頻電子標(biāo)簽的外形尺寸更小，標(biāo)簽可像磁條一樣安裝在圖書內(nèi)頁夾縫或書脊中，實現(xiàn)隱蔽性安裝;而高頻電子標(biāo)簽面積較大，只能粘貼在頁面上，容易被人為破壞而失去防盜檢測功能。②超高頻電子標(biāo)簽的用料僅僅相當(dāng)于高頻電子標(biāo)簽的三分之一，因此從用料上體現(xiàn)出極大的價格優(yōu)勢，對于圖書館來說，電子標(biāo)簽屬于低值易耗品，因此超高頻電子標(biāo)簽?zāi)軌驕p少圖書館的投資，降低系統(tǒng)應(yīng)用及維護(hù)成本。③由于超高頻的工作頻率高，讀取的速度更快，單位時間能夠讀取更多的RFID標(biāo)簽，因此對于圖書館的安全防盜應(yīng)用、圖書清點、書架整理等功能，效率會大幅度提高。④從使用壽命上看，雖然高頻和超高頻電子標(biāo)簽在沒有人為損壞的情況下都可以正常使用10年以上，但是“流通量大的書中的高頻的標(biāo)簽實際使用壽命在2－3年，因為放在書的扉頁或者最后一頁，會受到彎折和磨損，壽命不會久”(國家圖書館董曦京);而超高頻電子標(biāo)簽由于體型較小，安裝隱蔽性好，被讀者人為破壞的幾率小，日常借還書造成的自然磨損致使標(biāo)簽損壞率不到1%，若長期無人借閱的圖書其RFID標(biāo)簽一般不會損壞，所以相比較來說，超高頻電子標(biāo)簽的使用壽命更長。

表1 高頻和超高頻標(biāo)簽特點測試比較結(jié)果

2 RFID閱讀器比較

在RFID系統(tǒng)中，閱讀器必須通過天線來發(fā)射能量，形成電磁場，通過電磁場對電子標(biāo)簽進(jìn)行識別。因此，閱讀器天線所形成的電磁場范圍即為閱讀器的可讀區(qū)域，只有位于該區(qū)域內(nèi)的電子標(biāo)簽才會被閱讀器讀到其內(nèi)容。

高頻系統(tǒng)采用電感耦合方式工作，依據(jù)電磁感應(yīng)定律，電子標(biāo)簽所需的工作能量通過電感耦合方式由閱讀器的耦合線圈輻射近場獲得，一般為無源系統(tǒng)，閱讀器的功率決定了識別的有效工作距離，通常在1米范圍以內(nèi)，典型作用距離為0～20厘米。

超高頻系統(tǒng)采用的是基于雷達(dá)模型的電磁反向散射耦合方式工作，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后發(fā)射，同時攜帶目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電子標(biāo)簽工作時一般位于閱讀器天線的遠(yuǎn)場，工作距離較遠(yuǎn)，最大可達(dá)10米以上，典型情況為4～6米。通過對天線設(shè)計的改進(jìn)、對讀寫器發(fā)射功率等的有效控制，可以實現(xiàn)0～3米距離內(nèi)的圖書多目標(biāo)快速識別。

3 RFID防盜儀比較

現(xiàn)代圖書館的防盜儀主要用在開架管理書庫的出入口處，用于保障館藏資源的安全，又稱為圖書檢測儀。傳統(tǒng)的EAS電磁系統(tǒng)防盜儀因其配套磁條價格便宜(每條0.2元左右)、體積小、隱蔽性強(qiáng)、可循環(huán)利用、靈敏度高等原因得到了圖書館的廣泛使用，圖書管理人員對其的依賴度也很高。

RFID防盜儀是通過修改RFID標(biāo)簽中的EPC編碼標(biāo)簽類型位的值達(dá)到圖書防盜檢測的目的。初始狀態(tài)下，該值為0，表示對應(yīng)圖書狀態(tài)為“在館”;當(dāng)辦理了正常外借手續(xù)后，該值被修改為1，表示對應(yīng)圖書狀態(tài)為“借出”;外借圖書被還回時，EPC編碼標(biāo)簽類型位的值被恢復(fù)為0。當(dāng)RFID防盜儀檢測到EPC編碼標(biāo)簽類型位的值為0的圖書標(biāo)簽經(jīng)過通道時，就會發(fā)出報警信號，提醒工作人員和讀者注意辦理正常的借還手續(xù)。在脫機(jī)狀態(tài)下，防盜儀通過檢測圖書標(biāo)簽中EPC編碼類型位的值可以實現(xiàn)離線報警;在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，防盜儀對通過門禁的圖書進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)未辦理正常借閱手續(xù)的圖書時，后臺系統(tǒng)的監(jiān)控列表會顯示該圖書的條碼號與書名等信息，進(jìn)行聲光報警，提供完整的監(jiān)控日志。

從物理特征來看，高頻信號波的波長較長，傳播時容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，即繞過障礙物，表現(xiàn)出對非金屬物體的穿透能力較強(qiáng)的特征，適合用于如人體等含水分較高的物體;超高頻信號波的波長相對較短，不容易發(fā)生衍射，碰到物體時大部分發(fā)生反射現(xiàn)象，表現(xiàn)出穿透力較弱，易受干擾的特征。二者抗金屬干擾的能力都較弱。在實際應(yīng)用過程中，有些超高頻標(biāo)簽經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)后，在防止金屬、液體的干擾方面具備了良好的性能。經(jīng)過筆者實地檢驗，兩類防盜設(shè)備都存在檢測死角，都沒有辦法100%檢測出通過防盜儀的未辦理正常借閱手續(xù)的圖書，例如當(dāng)把圖書抱于胸前，或把圖書夾于腋下通過防盜設(shè)備時，兩種防盜儀的識別率都會大大降低，造成漏讀。因此，在RFID防盜功能沒有得到進(jìn)一步發(fā)展和完善的情況下，可以將傳統(tǒng)的EAS電磁防盜系統(tǒng)與RFID系統(tǒng)相結(jié)合用于圖書防盜，以彌補(bǔ)RFID設(shè)備防盜性能的不足，更加確保館藏資源的安全性。

4 RFID盤點設(shè)備比較

盤點設(shè)備可以實現(xiàn)圖書的盤點、順架、上架、倒架等功能，簡化圖書館日常館藏統(tǒng)計和流通工作，提高館藏書目的準(zhǔn)確性。目前主流的RFID盤點設(shè)備主要是推車式和手持式盤點機(jī)，具體操作流程如圖1所示［4］。由圖1可知，在RFID盤點設(shè)備的工作過程中，需要工作人員手持閱讀器分別讀取層標(biāo)信息和圖書中的RFID電子標(biāo)簽信息，通過將系統(tǒng)預(yù)存的某一層標(biāo)對應(yīng)圖書信息與實際在架圖書進(jìn)行比對并區(qū)別標(biāo)記，使工作人員可以一目了然地看到當(dāng)前書架的圖書狀況，找出其中在架、錯架、外借等圖書。盤點設(shè)備的工作流程并不復(fù)雜，但是在實際操作過程中仍然發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要體現(xiàn)在:①批量讀取圖書RFID標(biāo)簽的速度較慢。超高頻盤點設(shè)備為了限制讀取距離，調(diào)低了天線功率，也相應(yīng)降低了讀取速度;高頻盤點設(shè)備由于其本身的功率特性導(dǎo)致讀取速度較低。②存在漏讀、誤讀標(biāo)簽的現(xiàn)象。超高頻盤點設(shè)備一次讀取標(biāo)簽的準(zhǔn)確率約為90%，高頻盤點設(shè)備一次讀取標(biāo)簽的準(zhǔn)備率也無法達(dá)到100%，對于一些特別薄的書，離書架比較近的書等都存在漏讀的情況。為了解決這些問題，提高盤點準(zhǔn)確率，需要工作人員手持天線在同一書架上來回多次移動掃描，嚴(yán)重影響了工作效率。這也直接造成很多配備了RFID設(shè)備的圖書館仍然很難進(jìn)行圖書盤點工作。

針對圖書管理領(lǐng)域館藏清點難、查找錯架圖書困難等問題，為了獲取準(zhǔn)確的館藏信息，開發(fā)了RFID智能書架產(chǎn)品。這種書架擁有多個RFID讀寫天線，可以自動定時掃描書架上的RFID標(biāo)簽信息，從而實時獲取該書架上的圖書信息，通過網(wǎng)絡(luò)通訊將識別出的數(shù)據(jù)信息上報圖書管理系統(tǒng)，以供管理人員做后續(xù)處理。智能書架的應(yīng)用實現(xiàn)了文獻(xiàn)實時清點、快速定位，提高了讀者的借閱效率，降低了圖書管理人員的工作量，是RFID技術(shù)在數(shù)字圖書館領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。但是目前這種智能書架由于成本較高、價格昂貴，短時間內(nèi)不可能完全取代傳統(tǒng)書架，只能作為傳統(tǒng)書架的一個補(bǔ)充。

5 結(jié)論

綜上所述，高頻與超高頻的RFID產(chǎn)品雖然工作原理不同，但是二者在圖書館的管理和應(yīng)用過程中能夠?qū)崿F(xiàn)類似的功能。從發(fā)展?fàn)顩r來看，高頻RFID產(chǎn)品率先進(jìn)入圖書館的應(yīng)用領(lǐng)域，其最大的優(yōu)勢在于技術(shù)成熟穩(wěn)定，有眾多設(shè)備供應(yīng)商，但是，其產(chǎn)品的價格壁壘和標(biāo)簽的隱蔽性差等問題在一定程度上阻礙了該類產(chǎn)品在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，特別是對于一些經(jīng)費(fèi)比較緊張的圖書館來說，超高頻RFID產(chǎn)品是一個性價比更高的選擇。在未來的發(fā)展中，超高頻產(chǎn)品以其讀寫速度快、距離遠(yuǎn)、與圖書行業(yè)整體供應(yīng)鏈的強(qiáng)互操作性等特點而具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。Alan Butters指出，將來圖書出版發(fā)行、書店的倉儲物流和零售管理等整個圖書物流鏈將采用超高頻RFID，如果圖書館現(xiàn)在采用超高頻RFID就能應(yīng)付未來的圖書RFID應(yīng)用鏈的實施，解決相關(guān)多行業(yè)的設(shè)備互操作等問題［5］。因此，如果能夠解決RFID產(chǎn)品在圖書館館藏盤點、圖書防盜等方面的缺陷，融合高頻和超高頻RFID產(chǎn)品的優(yōu)勢，適當(dāng)規(guī)避二者的不足，提高產(chǎn)品的兼容性，勢必能更進(jìn)一步促進(jìn)RFID產(chǎn)品在圖書館的應(yīng)用和發(fā)展，改善圖書館的服務(wù)模式、提高智能化管理水平。

圖1 RFD盤點設(shè)備功能流程圖

［1］王 淼，王 嬿．國內(nèi)圖書館 RFID應(yīng)用文獻(xiàn)研究［J］．圖書館建設(shè)，2012(11):82－87．

［2］中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部等十五部委．中國射頻識別(RFID)技術(shù)政策白皮書［R］．2006．

［3］F．Mohd－Yasin，M．K．Khaw，F(xiàn)．Choong，M．B．I．Reaz．The Battle Between HF and UHF RFID［J］．Microwave Journal，2008，51(5)，ABI/INFORM Trade ＆ Industry:152．

［4］遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)有限公司．推車式盤點設(shè)備用戶手冊［R］．2009．

［5］Alan Butters．RFID Systems，Standards and Privacy within Libraries［J］．The Electronic Library，2007，25(4):430－439．