射頻識(shí)別技術(shù)在圖書(shū)館領(lǐng)域應(yīng)用

條碼技術(shù)作為一種自動(dòng)識(shí)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(yīng)用, 但其也存在局限性, 如必須人工借助讀寫設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shí)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(shí)別更加簡(jiǎn)單高效。本文對(duì)射頻技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹, 并對(duì)其在圖書(shū)館工作中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

　　一 　RFID 概述

　　1 　射頻識(shí)別原理

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

圖1 　射頻識(shí)別系統(tǒng)構(gòu)成圖

射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由電子標(biāo)簽(tag) 、讀寫器( read2er) 、天線(Antenna) 三部分組成, 如圖1 所示。其中電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器, 由標(biāo)簽芯片和耦合組成。每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼, 是數(shù)據(jù)載體。電子標(biāo)簽附著或嵌在待識(shí)別物體上, 用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。天線是標(biāo)簽與閱讀器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射、接收裝置。天線與讀寫器可集成為一個(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(tǒng)至少應(yīng)包含一根天線, 可為內(nèi)置天線也可為外置天線, 用以發(fā)射和接收射頻信號(hào)。閱讀器又稱為讀出裝置、掃描器, 當(dāng)電子標(biāo)簽可以無(wú)線改寫數(shù)據(jù)時(shí)雙稱為讀寫器, 典型的閱讀器由高頻模塊(發(fā)送器和接收器) 、控制單元以及天線組成。此外許多讀寫器還有附加的接口(RS232、RS485、以太網(wǎng)接口等) , 以便將所獲得的數(shù)據(jù)傳向應(yīng)用系統(tǒng)或從應(yīng)用系統(tǒng)接收命令。閱讀器與應(yīng)用系統(tǒng)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(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)來(lái)表示。標(biāo)準(zhǔn)接口函數(shù)的功能大致包括以下四個(gè)方面:

　　1）　應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需要可能向閱讀器發(fā)出閱讀器配置命令。
2 ）　閱讀器向應(yīng)用系統(tǒng)可能返回的所有可能的閱讀器當(dāng)前的配置狀態(tài)。
3 ）　應(yīng)用系統(tǒng)向閱讀器可能發(fā)送的各種命令。
4 ）　閱讀器向應(yīng)用系統(tǒng)可能返回的所有可能命令的執(zhí)行結(jié)果。

　　射頻系統(tǒng)工作時(shí), 閱讀器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào), 標(biāo)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(shù)據(jù)并解碼后送至電腦主機(jī)進(jìn)行相關(guān)的處理, 這樣在耦合通道內(nèi)根據(jù)時(shí)序關(guān)系實(shí)現(xiàn)能量傳遞和數(shù)據(jù)交換, 并可通過(guò)計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)識(shí)別信息采集處理及遠(yuǎn)程傳送, 從而實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別或物品信息的自動(dòng)收集。

　　2 　射頻系統(tǒng)的分類

　　通常讀寫器發(fā)送信號(hào)時(shí)使用的電磁頻率稱為RFID 系統(tǒng)的工作頻率, 射頻系統(tǒng)依工作頻率分為低頻( 30kHz2300kHz) 、高頻(3MHz230MHz) 和超高頻(300MHz23GHz)三種類型。常見(jiàn)的工作頻率有低頻 125kHz、13412kHz 及高頻13156MHz 等。低頻電子標(biāo)簽成本較低, 但標(biāo)簽保存的數(shù)據(jù)量較少, 閱讀距離較短, 外形多樣, 閱讀天線方向性不強(qiáng)。高頻系統(tǒng)標(biāo)簽保存的數(shù)據(jù)量較大, 閱讀距離可達(dá)幾米至十幾米, 能適應(yīng)物體高速運(yùn)動(dòng), 外形一般為卡狀, 閱讀天線及電子標(biāo)簽天線有極強(qiáng)的方向性, 成本較高。按電子標(biāo)簽的供電方式, 射頻系統(tǒng)可分為有源系統(tǒng)和無(wú)源系統(tǒng)。

　　有源系統(tǒng)的電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池, 標(biāo)簽電池供應(yīng)的能量部分地轉(zhuǎn)換為電子標(biāo)簽與閱讀器通訊所需的射頻能量, 閱讀距離較遠(yuǎn), 但電池壽命有限, 一般為3～5 年。無(wú)源系統(tǒng)的電子標(biāo)簽沒(méi)有內(nèi)裝電池, 在閱讀器的讀出范圍之外時(shí), 電子標(biāo)簽處于無(wú)源狀態(tài), 在閱讀器的讀出范圍之內(nèi), 電子標(biāo)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(biāo)簽一般采用反射調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)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(shí)別的信息傳播媒介是電磁波, 可以透過(guò)外部材料讀寫數(shù)據(jù), 而且信息讀寫過(guò)程中, 對(duì)于讀寫器與被識(shí)別的電子標(biāo)簽之間的距離方位沒(méi)有精確的要求。電子標(biāo)簽?zāi)茉趷毫迎h(huán)境下工作, 使用壽命長(zhǎng), 能夠輕易嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上。電子標(biāo)簽可以寫入及讀取數(shù)據(jù), 標(biāo)簽的內(nèi)容可以動(dòng)態(tài)改變, 信息存儲(chǔ)量大。由于使用防沖撞突技術(shù), 能防止標(biāo)簽之間數(shù)據(jù)干擾, 因此RFID 系統(tǒng)可以同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽, 例如TI 公司推出的 13156MHz系統(tǒng), 每秒鐘能處理大約50 張標(biāo)簽。電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存取有密碼保護(hù)且需要專門的設(shè)備進(jìn)行讀寫, 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(yīng)用

　　RFID 以其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在交通、物流等許多行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。在圖書(shū)館領(lǐng)域, 目前已有美國(guó)、新加坡等多個(gè)國(guó)家的圖書(shū)館采用了這項(xiàng)技術(shù)。在我國(guó)圖書(shū)館領(lǐng)域中, 射頻技術(shù)還未廣泛應(yīng)用, 其應(yīng)用僅限于射頻卡的使用。圖書(shū)館使用射頻卡標(biāo)識(shí)讀者身份, 并與管理軟件相配合, 實(shí)現(xiàn)電子閱覽室的“無(wú)人管理”和自動(dòng)計(jì)費(fèi), 但對(duì)圖書(shū)資料的標(biāo)識(shí)依然使用條形碼。如果使用射頻技術(shù), 采用電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)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(xiàn)的問(wèn)題。

　　1 　RFID 技術(shù)對(duì)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(biāo)識(shí)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(biāo)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(biāo)簽不僅存儲(chǔ)圖書(shū)資料的標(biāo)識(shí)信息, 也可包含安全信息, 經(jīng)過(guò)正常借閱圖書(shū)的標(biāo)簽安全信息可自動(dòng)寫為正常狀態(tài), 否則為另一種狀態(tài),當(dāng)閱讀器在特定的出口處檢測(cè)到非借閱狀態(tài)的圖書(shū)時(shí),RFID 系統(tǒng)就自動(dòng)報(bào)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(shù)據(jù), 清點(diǎn)圖書(shū)時(shí), 需要逐冊(cè)一一掃描。電子標(biāo)簽則是通過(guò)無(wú)線電波傳遞信號(hào), 并可一次讀取數(shù)個(gè)記錄, 能極大提高清點(diǎn)效率。因RFID 系統(tǒng)可同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)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、條碼讀寫器的質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生誤讀或拒讀, 使用電子標(biāo)簽, 識(shí)別準(zhǔn)確率會(huì)大大提高。對(duì)于亂架的圖書(shū)只要附有電子標(biāo)簽, 在RFID閱讀器覆蓋的區(qū)域能夠非常容易地找到, 并由館員將其歸位。

　　3）使用射頻識(shí)別技術(shù), 圖書(shū)館的一些場(chǎng)館可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的“開(kāi)架”
在特定的區(qū)域, 使用專用設(shè)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(tǒng), 選擇RFID 結(jié)帳, 即由系統(tǒng)自動(dòng)扣除超期、丟失圖書(shū)罰款等。此外, 裝有RFID 讀寫器的智能書(shū)架, 隨著圖書(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(shí)別系統(tǒng)的成本是制約其推廣應(yīng)用的首要因素。當(dāng)前電子標(biāo)簽的價(jià)格還較高, 無(wú)源和有源電子標(biāo)簽的價(jià)格分別在30 美分和1 美元左右, 這對(duì)于擁有數(shù)十萬(wàn)乃至上百萬(wàn)冊(cè)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(guī)模的圖書(shū)館就需要安裝多臺(tái), 使用射頻識(shí)別系統(tǒng)的費(fèi)用偏高。

　　2 ）標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題
到目前為止, 包括ISO (國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織) 和CEN (歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)) 在內(nèi)的10 多個(gè)國(guó)家或國(guó)際機(jī)構(gòu)頒發(fā)了有關(guān)RFID 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 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(biāo)準(zhǔn)和歐美的EPC 標(biāo)準(zhǔn), 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使用的無(wú)線頻段、信息位數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域等存在著不同程度的差異。由于RFID 在國(guó)際上還沒(méi)有一個(gè)成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)使用規(guī)范, 各個(gè)廠家推出的 RFID 產(chǎn)品互不兼容, 這對(duì)RFID 產(chǎn)品互通和發(fā)展以及在圖書(shū)館的應(yīng)用造成了極大阻礙。

　　3 ）電子標(biāo)簽的編碼與現(xiàn)有圖書(shū)資料的條碼編碼的兼容問(wèn)題
由于對(duì)圖書(shū)資料的編碼沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 使用條碼標(biāo)識(shí)圖書(shū)資料時(shí), 各圖書(shū)館根據(jù)各自的情況制定不同的編號(hào)方法。使用電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)圖書(shū)資料, 電子標(biāo)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(yīng)用的一個(gè)問(wèn)題。

　　4 ）個(gè)人隱私權(quán)問(wèn)題
這是RFID 技術(shù)所面臨的另一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。由于RFID識(shí)別的信息媒介是電磁波, 攜帶著嵌有電子標(biāo)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(quán)遭受侵害問(wèn)題, 圖書(shū)館應(yīng)用RFID 技術(shù)也必須考慮此類問(wèn)題, 避免不必要的麻煩。

　　三 　結(jié)束語(yǔ)

　　隨著新的制造技術(shù)的使用和巨大的市場(chǎng)需求, 電子標(biāo)簽的成本將大大降低, 其價(jià)格有望在不遠(yuǎn)的將來(lái)極大地降低, 無(wú)源電子標(biāo)簽的價(jià)格有望下降到5～10 美分, 該價(jià)格是多數(shù)圖書(shū)館所能承受的。同樣的原因, 閱讀器及其他硬件設(shè)備的價(jià)格也會(huì)大幅下降。麻省理工學(xué)院“自動(dòng)識(shí)別中心”將與眾多成員企業(yè)共同制訂一個(gè)統(tǒng)一的、類似于Inter2net 的開(kāi)放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上, 實(shí)現(xiàn)商品信息的交換與共享, 有望順利地解決標(biāo)準(zhǔn)化這一難題。盡管射頻技術(shù)在圖書(shū)館廣泛應(yīng)用還存在著一些問(wèn)題, 但不斷成熟的RFID 技術(shù), 應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開(kāi)發(fā)以及走向統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn), 將推動(dòng)RFID 發(fā)展。RFID 技術(shù)應(yīng)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。