射頻識別技術(shù)在圖書(shū)館領(lǐng)域應用

條碼技術(shù)作為一種自動(dòng)識別技術(shù), 具有成本低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn), 在圖書(shū)館及其它行業(yè)中工作得到廣泛的應用, 但其也存在局限性, 如必須人工借助讀寫(xiě)設備進(jìn)行數據的采集, 常因條碼、閱讀器質(zhì)量發(fā)生誤讀和拒讀。近年迅速發(fā)展的射頻識別(RFID) 技術(shù), 不僅具備條碼技術(shù)的功能, 還克服了其局限性, 用于圖書(shū)資料的識別更加簡(jiǎn)單高效。本文對射頻技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹, 并對其在圖書(shū)館工作中的應用進(jìn)行探討。

　　一 　RFID 概述

　　1 　射頻識別原理

射頻技術(shù) (radio Frequency Identification) 是一種非接觸自動(dòng)識別技術(shù), 它可實(shí)現對靜止的或移動(dòng)中的物體的自動(dòng)識別并獲取相關(guān)數據, 識別工作無(wú)須人工干預, 并可工作于惡劣環(huán)境。

圖1 　射頻識別系統構成圖

射頻識別系統一般由電子標簽(tag) 、讀寫(xiě)器( read2er) 、天線(xiàn)(Antenna) 三部分組成, 如圖1 所示。其中電子標簽又稱(chēng)為射頻標簽、應答器, 由標簽芯片和耦合組成。每個(gè)標簽具有惟一的電子編碼, 是數據載體。電子標簽附著(zhù)或嵌在待識別物體上, 用于標識目標對象。天線(xiàn)是標簽與閱讀器之間數據傳輸的發(fā)射、接收裝置。天線(xiàn)與讀寫(xiě)器可集成為一個(gè)整體, 也分立存在, 不同制造商有各自的集成方法。任何一個(gè)RFID 系統至少應包含一根天線(xiàn), 可為內置天線(xiàn)也可為外置天線(xiàn), 用以發(fā)射和接收射頻信號。閱讀器又稱(chēng)為讀出裝置、掃描器, 當電子標簽可以無(wú)線(xiàn)改寫(xiě)數據時(shí)雙稱(chēng)為讀寫(xiě)器, 典型的閱讀器由高頻模塊(發(fā)送器和接收器) 、控制單元以及天線(xiàn)組成。此外許多讀寫(xiě)器還有附加的接口(RS232、RS485、以太網(wǎng)接口等) , 以便將所獲得的數據傳向應用系統或從應用系統接收命令。閱讀器與應用系統之間的接口 API (Application Programm Interface) 通常用一組可由開(kāi)發(fā)工具(如VC + + , VB , PB 等) 調用的標準接口函數來(lái)表示。標準接口函數的功能大致包括以下四個(gè)方面:

　　1）　應用系統根據需要可能向閱讀器發(fā)出閱讀器配置命令。
2 ）　閱讀器向應用系統可能返回的所有可能的閱讀器當前的配置狀態(tài)。
3 ）　應用系統向閱讀器可能發(fā)送的各種命令。
4 ）　閱讀器向應用系統可能返回的所有可能命令的執行結果。

　　射頻系統工作時(shí), 閱讀器通過(guò)天線(xiàn)發(fā)送出一定頻率的射頻信號, 標簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí), 通過(guò)空間耦合獲得能量, 發(fā)送出自身編碼信息。閱讀器獲取數據并解碼后送至電腦主機進(jìn)行相關(guān)的處理, 這樣在耦合通道內根據時(shí)序關(guān)系實(shí)現能量傳遞和數據交換, 并可通過(guò)計算機及計算機網(wǎng)絡(luò )對識別信息采集處理及遠程傳送, 從而實(shí)現物品的自動(dòng)識別或物品信息的自動(dòng)收集。

　　2 　射頻系統的分類(lèi)

　　通常讀寫(xiě)器發(fā)送信號時(shí)使用的電磁頻率稱(chēng)為RFID 系統的工作頻率, 射頻系統依工作頻率分為低頻( 30kHz2300kHz) 、高頻(3MHz230MHz) 和超高頻(300MHz23GHz)三種類(lèi)型。常見(jiàn)的工作頻率有低頻 125kHz、13412kHz 及高頻13156MHz 等。低頻電子標簽成本較低, 但標簽保存的數據量較少, 閱讀距離較短, 外形多樣, 閱讀天線(xiàn)方向性不強。高頻系統標簽保存的數據量較大, 閱讀距離可達幾米至十幾米, 能適應物體高速運動(dòng), 外形一般為卡狀, 閱讀天線(xiàn)及電子標簽天線(xiàn)有極強的方向性, 成本較高。按電子標簽的供電方式, 射頻系統可分為有源系統和無(wú)源系統。

　　有源系統的電子標簽內裝有電池, 標簽電池供應的能量部分地轉換為電子標簽與閱讀器通訊所需的射頻能量, 閱讀距離較遠, 但電池壽命有限, 一般為3～5 年。無(wú)源系統的電子標簽沒(méi)有內裝電池, 在閱讀器的讀出范圍之外時(shí), 電子標簽處于無(wú)源狀態(tài), 在閱讀器的讀出范圍之內, 電子標簽從空間耦合獲得的射頻能中提取其工作所需的電能。無(wú)源電子標簽一般采用反射調制方式實(shí)現電子標簽信息向閱讀器的傳送。

　　3 　射頻技術(shù)的特點(diǎn)

　　由于射頻識別的信息傳播媒介是電磁波, 可以透過(guò)外部材料讀寫(xiě)數據, 而且信息讀寫(xiě)過(guò)程中, 對于讀寫(xiě)器與被識別的電子標簽之間的距離方位沒(méi)有精確的要求。電子標簽能在惡劣環(huán)境下工作, 使用壽命長(cháng), 能夠輕易嵌入或附著(zhù)在不同形狀、類(lèi)型的產(chǎn)品上。電子標簽可以寫(xiě)入及讀取數據, 標簽的內容可以動(dòng)態(tài)改變, 信息存儲量大。由于使用防沖撞突技術(shù), 能防止標簽之間數據干擾, 因此RFID 系統可以同時(shí)處理多個(gè)標簽, 例如TI 公司推出的 13156MHz系統, 每秒鐘能處理大約50 張標簽。電子標簽的數據存取有密碼保護且需要專(zhuān)門(mén)的設備進(jìn)行讀寫(xiě), 因此不容易偽造
及更改, 安全性更高。

　　二　RFID 在圖書(shū)館工作中的應用

　　RFID 以其技術(shù)優(yōu)勢在交通、物流等許多行業(yè)得到廣泛的應用。在圖書(shū)館領(lǐng)域, 目前已有美國、新加坡等多個(gè)國家的圖書(shū)館采用了這項技術(shù)。在我國圖書(shū)館領(lǐng)域中, 射頻技術(shù)還未廣泛應用, 其應用僅限于射頻卡的使用。圖書(shū)館使用射頻卡標識讀者身份, 并與管理軟件相配合, 實(shí)現電子閱覽室的“無(wú)人管理”和自動(dòng)計費, 但對圖書(shū)資料的標識依然使用條形碼。如果使用射頻技術(shù), 采用電子標簽標識圖書(shū), 則可以解決由于條碼技術(shù)自身局限性在圖書(shū)館工作中出現的問(wèn)題。

　　1 　RFID 技術(shù)對圖書(shū)館工作的作用

　　1）簡(jiǎn)化工作程序, 降低圖書(shū)丟失率目前圖書(shū)館工作中, 用條形碼標識圖書(shū)資料, 同時(shí)為防止圖書(shū)的丟失, 需在圖書(shū)上粘貼磁條, 如果使用電子標簽, 則可不必粘貼磁條, 省去一道圖書(shū)加工工序, 在流通工作中也可省去充磁、消磁工作。電子標簽不僅存儲圖書(shū)資料的標識信息, 也可包含安全信息, 經(jīng)過(guò)正常借閱圖書(shū)的標簽安全信息可自動(dòng)寫(xiě)為正常狀態(tài), 否則為另一種狀態(tài),當閱讀器在特定的出口處檢測到非借閱狀態(tài)的圖書(shū)時(shí),RFID 系統就自動(dòng)報警。

　　2）提高工作效率
由于條碼必須在一定距離且沒(méi)有遮擋的情況下, 通過(guò)條碼閱讀器讀入數據, 清點(diǎn)圖書(shū)時(shí), 需要逐冊一一掃描。電子標簽則是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳遞信號, 并可一次讀取數個(gè)記錄, 能極大提高清點(diǎn)效率。因RFID 系統可同時(shí)處理多個(gè)標簽, 可減少或避免在借閱高峰時(shí)讀者的等候時(shí)間, 提高工作效率和服務(wù)水平。條碼技術(shù)會(huì )由于條碼、條碼讀寫(xiě)器的質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生誤讀或拒讀, 使用電子標簽, 識別準確率會(huì )大大提高。對于亂架的圖書(shū)只要附有電子標簽, 在RFID閱讀器覆蓋的區域能夠非常容易地找到, 并由館員將其歸位。

　　3）使用射頻識別技術(shù), 圖書(shū)館的一些場(chǎng)館可以實(shí)現真正意義上的“開(kāi)架”
在特定的區域, 使用專(zhuān)用設備, 讀者可以自行借書(shū)還書(shū); 讀者還可以使用一卡通系統, 選擇RFID 結帳, 即由系統自動(dòng)扣除超期、丟失圖書(shū)罰款等。此外, 裝有RFID 讀寫(xiě)器的智能書(shū)架, 隨著(zhù)圖書(shū)流通, 會(huì )自動(dòng)顯示圖書(shū)的流通情況, 幫助館員進(jìn)一步了解圖書(shū)的使用情況。

　　 2 　圖書(shū)館使用RFID 所面臨的問(wèn)題

　　1） 成本問(wèn)題
射頻識別系統的成本是制約其推廣應用的首要因素。當前電子標簽的價(jià)格還較高, 無(wú)源和有源電子標簽的價(jià)格分別在30 美分和1 美元左右, 這對于擁有數十萬(wàn)乃至上百萬(wàn)冊圖書(shū)的圖書(shū)館來(lái)說(shuō)就顯得過(guò)于昂貴了。另外射頻閱讀器的價(jià)格大都在1 000美元以上, 而一個(gè)一般規模的圖書(shū)館就需要安裝多臺, 使用射頻識別系統的費用偏高。

　　2 ）標準化問(wèn)題
到目前為止, 包括ISO (國際標準組織) 和CEN (歐洲標準委員會(huì )) 在內的10 多個(gè)國家或國際機構頒發(fā)了有關(guān)RFID 的技術(shù)標準, 彼此并不完全兼容。在物流領(lǐng)域, RFID技術(shù)存在兩種編碼體系———日本UID 標準和歐美的EPC 標準, 這兩個(gè)標準使用的無(wú)線(xiàn)頻段、信息位數和應用領(lǐng)域等存在著(zhù)不同程度的差異。由于RFID 在國際上還沒(méi)有一個(gè)成熟的技術(shù)標準及行業(yè)使用規范, 各個(gè)廠(chǎng)家推出的 RFID 產(chǎn)品互不兼容, 這對RFID 產(chǎn)品互通和發(fā)展以及在圖書(shū)館的應用造成了極大阻礙。

　　3 ）電子標簽的編碼與現有圖書(shū)資料的條碼編碼的兼容問(wèn)題
由于對圖書(shū)資料的編碼沒(méi)有一個(gè)統一標準, 使用條碼標識圖書(shū)資料時(shí), 各圖書(shū)館根據各自的情況制定不同的編號方法。使用電子標簽標識圖書(shū)資料, 電子標簽的編碼是否兼容原有圖書(shū)資料的編碼也是RFID 在圖書(shū)館應用的一個(gè)問(wèn)題。

　　4 ）個(gè)人隱私權問(wèn)題
這是RFID 技術(shù)所面臨的另一個(gè)現實(shí)問(wèn)題。由于RFID識別的信息媒介是電磁波, 攜帶著(zhù)嵌有電子標簽圖書(shū)的讀者有遭到追蹤的潛在威脅, 所以在圖書(shū)流通領(lǐng)域使用RFID有可能涉及個(gè)人隱私權遭受侵害問(wèn)題, 圖書(shū)館應用RFID 技術(shù)也必須考慮此類(lèi)問(wèn)題, 避免不必要的麻煩。

　　三 　結束語(yǔ)

　　隨著(zhù)新的制造技術(shù)的使用和巨大的市場(chǎng)需求, 電子標簽的成本將大大降低, 其價(jià)格有望在不遠的將來(lái)極大地降低, 無(wú)源電子標簽的價(jià)格有望下降到5～10 美分, 該價(jià)格是多數圖書(shū)館所能承受的。同樣的原因, 閱讀器及其他硬件設備的價(jià)格也會(huì )大幅下降。麻省理工學(xué)院“自動(dòng)識別中心”將與眾多成員企業(yè)共同制訂一個(gè)統一的、類(lèi)似于Inter2net 的開(kāi)放技術(shù)標準, 在現有計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上, 實(shí)現商品信息的交換與共享, 有望順利地解決標準化這一難題。盡管射頻技術(shù)在圖書(shū)館廣泛應用還存在著(zhù)一些問(wèn)題, 但不斷成熟的RFID 技術(shù), 應用領(lǐng)域的不斷開(kāi)發(fā)以及走向統一的技術(shù)標準, 將推動(dòng)RFID 發(fā)展。RFID 技術(shù)應用于圖書(shū)館領(lǐng)域, 將會(huì )給圖書(shū)館的工作方式帶來(lái)變革。