基于近距離無線通訊技術(shù)與無線射頻識別技術(shù)融合的圖書館創(chuàng)新服務(wù)

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RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別技術(shù))在國內(nèi)外圖書館界已得到較為廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用，并已日趨成熟，使圖書館業(yè)務(wù)管理和讀者服務(wù)便捷和高效。美國、奧地利、韓國、日本圖書館已引入NFC(Near Field Communication，近距離無線通訊技術(shù))，作為虛擬移動閱讀圖書館解決方案的重要手段，并應(yīng)用于服務(wù)視覺障礙者、身份識別和小額支付等功能中[1]。2013年我國才正式啟動NFC技術(shù)應(yīng)用于移動支付商用，在國內(nèi)圖書館的應(yīng)用NFC技術(shù)更是處在起步階段[2]。

NFC與RFID有著密切的“血緣”關(guān)系，NFC可以看作是RFID技術(shù)的補充和升級，這種相似性和兼容性為兩種技術(shù)的對接應(yīng)用帶來了便利。但NFC又具有很多RFID技術(shù)不具備的特性，如果應(yīng)用合理可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。很多圖書館已經(jīng)運行使用RFID系統(tǒng)，相當(dāng)于已實施了NFC系統(tǒng)功能的一部分，即標(biāo)簽識別功能。這為NFC的推廣和應(yīng)用提供了優(yōu)越的先決條件，在部署NFC時避免了重復(fù)標(biāo)簽建設(shè)的浪費，可最大限度地節(jié)約材料成本。同時NFC設(shè)備較之RFID終端設(shè)備成本低，環(huán)節(jié)簡單，其推廣具有很大的可行性。

本文旨在討論如何通過NFC技術(shù)與圖書館現(xiàn)有RFID技術(shù)的融合，拓展圖書館服務(wù)形式、豐富服務(wù)內(nèi)容，提升讀者、館員的體驗感，為建構(gòu)“智慧圖書館”提供一些思路。

1 NFC技術(shù)概述

1.1 NFC基本特性

NFC技術(shù)在單一芯片上集成了感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片和點對點通訊功能，能夠在短距離內(nèi)與其他兼容設(shè)備通訊，進(jìn)行識別與數(shù)據(jù)交換。通訊方式私密性好，安全性高[3]，傳輸距離為10-20cm，工作頻率為13.56MHz，傳輸速率有3種，分別為106kb/s、212kb/s和424kb/s，其符合的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有ISO 18092、ISO 21481、ECMA(340-352、356)及ETSI TS 102標(biāo)準(zhǔn)[4]。另外NFC還與Felica標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡的基礎(chǔ)架構(gòu)和非接觸式智能卡市場標(biāo)準(zhǔn)ISO 14443 Type A和Type B標(biāo)準(zhǔn)相兼容[5]。

1.2 NFC工作模式

1.2.1 卡模式

卡模式是被動的工作模式，它將NFC芯片或終端模擬成一個卡被讀，類似于內(nèi)部存儲信息的RFID標(biāo)簽，只在其他設(shè)備發(fā)出的射頻場中被動響應(yīng)，可大幅降低功耗，在寄主設(shè)備斷電情況下仍可被讀取，被當(dāng)作電子門票用于支付、身份識別或物品標(biāo)識。

1.2.2 讀卡器模式

把裝有NFC芯片的設(shè)備作為讀卡器使用，是一種主動工作模式，通過主動發(fā)出射頻場去識別和讀取別的NFC設(shè)備、NFC標(biāo)簽及RFID標(biāo)簽的信息。

1.2.3 點對點模式

點對點模式是一種雙向工作模式，即兩臺裝有NFC芯片設(shè)備之間建立連接，進(jìn)行通訊，點對點交換數(shù)據(jù)[6]。

2 NFC與RFID技術(shù)融合的必要性和可行性

2.1 理論依據(jù)

NFC與RFID有密切聯(lián)系，但又各有特點。通過聯(lián)合能夠取長補短，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢。而兩種技術(shù)間的聯(lián)系為技術(shù)聯(lián)合提供了可行性基礎(chǔ)。

第一，NFC在一塊芯片中整合了非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能，可通過單一設(shè)備實現(xiàn)讀寫、被讀和數(shù)據(jù)交換。較普遍的做法是將手機作為NFC終端設(shè)備，將NFC芯片與SIM卡進(jìn)行整合，形成NFC-SIM卡。帶有這種卡的手機即具有了NFC卡及NFC讀卡器的功能，使用者可將設(shè)備隨意攜帶，簡單便捷。RFID必須由讀卡器和標(biāo)簽組成，需要規(guī)模較大的專用讀卡設(shè)備，便攜性不強，但RFID能實現(xiàn)信息的讀判，而讀取設(shè)備的便攜和寫入環(huán)節(jié)的簡單使NFC信息交互性更強。因此，NFC可看作RFID的高階版本，是RFID的子集[7]。

第二，NFC的帶寬高且傳輸快，從設(shè)備搜尋、身份確認(rèn)到數(shù)據(jù)存取只需要約0.1S[8]。它采用信號衰減技術(shù)，傳輸距離比RFID短，僅在10-20cm，能夠充分在個人識別方面和消費類電子設(shè)備相互通訊方面發(fā)揮優(yōu)勢，信息安全性高；而RFID傳輸距離從幾厘米到幾十米不等，適用于生產(chǎn)、物流等管理。由于NFC傳輸距離近、射頻范圍小、能耗低，當(dāng)設(shè)備沒電時，NFC芯片仍可正常工作；RFID標(biāo)簽必須借助能源支持的設(shè)備才能讀取，斷電情況下無法工作。

第三，RFID建立于主從關(guān)系下，芯片以被動方式通過專用設(shè)備讀??；NFC能被設(shè)置為主動和被動兩種模式，采取雙向的識別和連接，點對點雙方是對等的。NFC的工作頻率為13.56MHz，RFID的頻段有低頻(125-135KHz)、高頻(13.56MHz)和超高頻(860-960MHz)，圖書館應(yīng)用最多的恰是13.56MHz，說明二者的工作頻率具有相容性。另外，NFC在主動模式下可與RFID設(shè)備通信，即作為讀卡器讀取RFID標(biāo)簽信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與采集。由于NFC符合非接觸式智能卡市場標(biāo)準(zhǔn)，能與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，因此為NFC與RFID在圖書館內(nèi)結(jié)合拓展服務(wù)新模式提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 現(xiàn)實依據(jù)

讀者隨身攜帶的智能手機可作為NFC設(shè)備，對RFID進(jìn)行讀寫，具有實時、便攜的特點，極大程度上緩解了RFID讀寫設(shè)備缺乏的問題。目前，越來越多的智能手機支持NFC技術(shù)，Android系統(tǒng)、IOS 8系統(tǒng)均已支持NFC功能，而具有這兩種系統(tǒng)智能手機的人群非常廣泛。因此從保有度上看，NFC和RFID融合，拓展、深化圖書館服務(wù)模式和內(nèi)涵具有極大可能性。相信隨著NFC在小額支付功能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各大移動運營商會加快推動NFC手機市場份額。不僅是手機可作為NFC設(shè)備，各種手持設(shè)備、個人電腦以及數(shù)碼相機等移動互聯(lián)產(chǎn)品均可以作為NFC設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，整體部署應(yīng)用成本低，且方便易用，建立連接和程序設(shè)置簡單，更富直觀性。圖書館應(yīng)用NFC技術(shù)在某種程度上可以看成是對現(xiàn)有RFID技術(shù)的延伸，二者融合可以以最少的投入實現(xiàn)對RFID技術(shù)的升級改造。

3 基于NFC與RFID技術(shù)融合的圖書館創(chuàng)新服務(wù)

由于讀寫設(shè)備易獲得，部署NFC技術(shù)成本較RFID成本低。目前圖書館RFID的應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)了NFC的標(biāo)簽識別功能、智能書架功能，提供了NFC推廣的基礎(chǔ)環(huán)境。RFID已實現(xiàn)了自助借還、輔助采訪分編、批量數(shù)據(jù)加工、庫藏管理、門禁管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、OPAC導(dǎo)航、“24小時自助圖書館”等功能，但這些應(yīng)用大都基于以館員為中心的文獻(xiàn)智能化管理，出發(fā)點都是管理便捷和節(jié)省成本，距離以讀者為中心的“智慧圖書館”還相差甚遠(yuǎn)。

構(gòu)建“智慧圖書館”需要整合自動識別、超介質(zhì)、目標(biāo)定位、專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)[9]。RFID系統(tǒng)實現(xiàn)文獻(xiàn)智能化管理的三大基本要素分別是[10]資源實體即文獻(xiàn)、服務(wù)鏈終端即讀者、物理位置的載體即書架。在此基礎(chǔ)上融合NFC技術(shù)，發(fā)揮其主動讀寫、雙向通訊和設(shè)備便攜的技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)自動識別、目標(biāo)定位、實時交互等要素，避免重復(fù)建設(shè)。充分利用智能手機、平板電腦等移動互聯(lián)產(chǎn)品市場成熟的優(yōu)越條件，最大程度節(jié)省成本，同時增強用戶體驗，是構(gòu)建“智慧圖書館”、實現(xiàn)人與環(huán)境良好交互最行之有效的方法。

3.1 手機圖書證

一是身份識別，將NFC手機作為讀者證，進(jìn)入圖書館時在門控系統(tǒng)讀卡器刷卡，后臺數(shù)據(jù)庫獲取讀者身份信息并校驗無誤后即可進(jìn)入圖書館，NFC手機自動將手機調(diào)為震動模式；二是手機借還，利用NFC手機“掃一掃”圖書上的RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息讀取和數(shù)據(jù)改寫，更改標(biāo)簽內(nèi)的在館狀態(tài)和防盜位以及手機系統(tǒng)中的借還書目列表，即可完成圖書的借還，方便快捷，減少讀者排隊等候時間，減輕館員工作量，降低購買設(shè)備成本。

3.2 發(fā)布與預(yù)約

圖書館數(shù)據(jù)庫宣傳材料、新生入館培訓(xùn)材料、電子圖書、多媒體資料、活動公告或新書推薦等內(nèi)容可以制作成NFC標(biāo)簽或RFID標(biāo)簽。由于體積小巧、信息存儲量大，可以張貼在圖書館或校園任意角落，讀者使用NFC手機讀取標(biāo)簽后獲得詳細(xì)信息，實現(xiàn)泛在閱讀。還可通過手機上網(wǎng)預(yù)約、參與活動，也可進(jìn)行遠(yuǎn)程研習(xí)室預(yù)約和選座預(yù)約。

3.3 小額支付

對于圖書館內(nèi)的一些消費項目，如打印、復(fù)印、休閑娛樂設(shè)施消費，可以采用NFC小額支付功能完成；也可以將NFC手機與校園一卡通系統(tǒng)對接，將手機充當(dāng)一卡通；還可以將NFC手機與圖書管理系統(tǒng)的積分功能融合，使用積分抵扣消費金額。

3.4 讀者行為分析實現(xiàn)個性化定制

可在書架上安裝NFC讀寫器，將NFC手機作為讀者證或RFID芯片讀者證。當(dāng)讀者步行至某一書架前時，芯片被書架上的讀寫器讀取，并將信息反饋給后臺系統(tǒng)，系統(tǒng)通過該讀者的歷史借閱信息，分析讀者借閱行為及其關(guān)注點和需求，同時根據(jù)層架標(biāo)信息解析本架位典藏圖書情況，與讀者行為信息進(jìn)行結(jié)合和解析比對，得出“此處可能會有你感興趣的書”或“你感興趣的書位于周圍的哪個架位”或“你可能對XXX書感興趣，它被放在哪里”等信息，并通過讀者隨身攜帶的NFC手機推送解析出的圖書題名、封面、作者、提要、歷史借閱者信息、還有誰借過這本書、同類資源等。此外，系統(tǒng)還能根據(jù)架位定位和讀者定位，通過RFID、NFC的信息通訊，實現(xiàn)館內(nèi)定位、手機實時導(dǎo)航。

3.5 圍繞館內(nèi)各類資源進(jìn)行社交網(wǎng)絡(luò)互動

讀者可利用NFC移動終端對RFID標(biāo)簽的讀取功能，對圖書資源、位置進(jìn)行“簽到”。具體做法是：讀者在館內(nèi)可將手機貼近任意貼有RFID或NFC標(biāo)簽的物品，可以是代表所處位置的標(biāo)識，如書架、沙發(fā)或一本書，即可取得相關(guān)地理信息或圖書信息，再通過手機連接到圖書館或個人社交網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖書收藏、分享、評論、交流。當(dāng)時間較緊或借書證上可借圖書剩余冊數(shù)不充足時，可以利用碎片化的時間提前預(yù)覽“簽到”資源，即類似于“收藏資源”，待下次入館后再辦理手續(xù)或通過OPAC預(yù)約圖書。系統(tǒng)可以自動匹配，通過電子圖書網(wǎng)站為其推送所需資源電子版，在館外進(jìn)行訪問。用戶可以共享“簽到”的資源，和好友交流“你正在看什么，這本書怎么樣”；還可以通過位置簽到尋找周圍的好友，或與收藏了同類圖書的有共同興趣點的讀者成為朋友進(jìn)行更深入的交流，使讀者體驗浸入式的服務(wù)，節(jié)省時間。

3.6 根據(jù)讀者活動范圍科學(xué)設(shè)置服務(wù)點

書架NFC讀寫器可根據(jù)讀取的讀者NFC手機的位置信息，結(jié)合架位信息繪制出讀者動態(tài)路線圖，由此判斷讀者群在物理空間上是如何利用圖書館的和有哪些人群密集的區(qū)域。通過客觀數(shù)據(jù)分析，可以幫助館員更合理地設(shè)置服務(wù)點。

3.7 館內(nèi)不同角色的跨時空交流

讀者可利用NFC手機在可控字段范圍內(nèi)對某本圖書的RFID標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，即實現(xiàn)讀者添加評論和推薦信息的功能。當(dāng)其他讀者預(yù)借閱此本書時，查看評論即可經(jīng)驗共享，方便讀者選擇和學(xué)術(shù)交流。通過系統(tǒng)連接同一本書的其他借閱者的借閱信息和社交網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系方式，可以做到對同一需求讀者群的聚類分析，如“借了這本書的人還看了什么書”、“和你有共同關(guān)注的人交朋友”、“某某回復(fù)了你的評論”等，幫助有共同關(guān)注點的讀者交流和選擇。這種方式的關(guān)鍵在于便攜性，可實現(xiàn)人、資源與物理感知層之間的實時交互，即讀者漫步于圖書館的任何一個角落都可以隨時隨地獲得重要信息。同時，將虛擬參考咨詢系統(tǒng)綁定RFID系統(tǒng)，讀者還可以給咨詢館員留言并提出建議，如“增加副本量”、“圖書信息有誤”等，幫助館員改進(jìn)。

3.8 增值物理資源信息，讓讀者成為知識貢獻(xiàn)者

基于RFID標(biāo)簽的大存儲量特性，可在圖書標(biāo)簽中添加出版社書評、作者動態(tài)等信息，讓讀者采用NFC移動終端讀取大量增值信息。讀者還可以直接通過手機對信息進(jìn)行補充完善，使讀者在圖書館中的角色從傳統(tǒng)的知識獲取者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R貢獻(xiàn)者。

3.9 館內(nèi)實時虛擬導(dǎo)航

國內(nèi)一些高校已經(jīng)開始運用虛擬圖書館系統(tǒng)進(jìn)行新生培訓(xùn)，新生入館時可在電腦上自行操作3D虛擬館內(nèi)漫游。需要將館內(nèi)公共設(shè)施及館內(nèi)各個區(qū)域進(jìn)行定位，如流通服務(wù)臺、館藏分區(qū)、休閑區(qū)、影音區(qū)等，以及固定公共設(shè)施如自助復(fù)印機、自助借還書機、洗手間、飲水機等，通過收集、定位目標(biāo)位置信息，確定坐標(biāo)點，將圖標(biāo)映射在3D圖書館地圖中，進(jìn)行標(biāo)注，使實物和虛擬圖形疊加。圖書館可利用虛擬圖書館與NFC移動設(shè)備、讀者RFID芯片、WiFi定位、所需圖書的RFID標(biāo)簽等實現(xiàn)館內(nèi)實時虛擬導(dǎo)航。具體做法是：系統(tǒng)內(nèi)搜索一本圖書，系統(tǒng)定位架位，NFC手機作為RFID讀寫器實時讀取讀者RFID芯片當(dāng)前位置；手機利用WiFi定位，將圖書層位信息、讀者當(dāng)前位置與建立的虛擬圖書館系統(tǒng)結(jié)合，規(guī)劃出取書路線，并動態(tài)調(diào)整路線，在手機上引導(dǎo)讀者通過指定路徑更方便地找到所需圖書。

4 結(jié)語

圖書館應(yīng)充分利用NFC、RFID信息存儲量大、交互性強、射頻信號輔助定位等功能，通過NFC移動終端設(shè)備與RFID標(biāo)簽、智能書架相配合，不斷積累用戶行為數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)的手段及理念，增強用戶體驗感。雖然NFC終端設(shè)備和RFID之間的數(shù)據(jù)交換存在一定的信息安全問題，但隨著RFID標(biāo)簽規(guī)范化程度的不斷提高，通過技術(shù)手段限定特定字段，在可讀寫字段范圍內(nèi)允許讀者與圖書館的深層次及自主化的溝通和交流；通過與手機等移動設(shè)備和微信、微博等新媒體協(xié)作，可實現(xiàn)用戶行為分析、物理資源增值、讀者館員交流等功能，挖掘人性化的主動服務(wù)，為建構(gòu)“智慧圖書館”提供了思路。