RFID系统及其在图书馆中的应用，本文主要内容关键词为：馆中论文,图书论文,系统论文,RFID论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
[中图分类号]G250.7 [文献标识码]A [文章编号]1002-1167(2005)01-0004-05
深圳图书馆新馆作为深圳市政府的重点建设项目之一，市政府予以了高度的重视，图 书馆建筑面积近5万平方米，投资达7.9亿元人民币。为更好地开展读者服务工作，作为 开馆后的新技术亮点之一，我们选择RFID系统作为图书馆服务体系改进的技术手段。
1 RFID概述
RFID的全称是Radio Frequency IDentification，即无线射频标识，这是一种可以替 换现有传统条形码的技术，它通过非接触和非线性可见的方式来传送标识资料，以达到 身份识别的目的。这项技术在图书馆自动化中的应用还比较新颖，但在其他行业领域如 动物跟踪、防盗系统、门禁管理、停车场管理、自动生产线、物料管理等已有20多年的 应用历史。
RFID解决方案是一项自动识别和数据获取(Automatic Identification and Data Capture,AIDC)领域革命性的技术。一般来说，自动识别技术有两种形式，即特征识别 和定义识别，而RFID则属于定义识别技术，它是一种通过人为的赋予人或物一个具有唯 一性代码的自动识别技术。在图书馆自动化的应用中，RFID标签可为一本书籍或一张光 盘存储一个唯一的标识符号，并且可以通过这个符号进行快速高效的流通处理和库存管 理。
RFID系统概括起来，可理解如下：
RFID系统是一种应用电磁波频谱，以非接触、无视觉、高可靠的方式，传递特定识别 信息的网络系统。
RFID源于无线电通讯技术，综合了现代计算机智能控制、智能识别、Internet/Intranet等高新技术，顺应CIMS(计算机制造系统)、电子商务等热点应用的发展需要。
RFID系统在图书馆管理领域的应用，更新了传统的条码识别技术和磁条(Electromagnetic,EM)安全机制，加速了图书馆管理自动化的进程，也为数字图书馆的 建设提供了硬件平台。
2 RFID系统在图书馆中的应用
2.1 RFID与条形码技术的比较
条形码是一种应用十分广泛的自动识别技术，但RFID与之相比优势十分明显：不需要 光源，甚至可以透过外部材料读取数据；使用寿命长，能在恶劣环境下工作；能够轻易 嵌入或附着在不同形状、类型的产品上；读取距离更远；可以写入及存取数据，写入时 间比打印条码少：标签的内容可以动态改变；能够同时处理多个标签；标签的数据存取 有密码保护，安全性更高；可以对RFID标签所附着的物体进行追踪定位。
RFID标签较条码有更多的优越性，体现在：
(1)资料可更新。条码印刷之后就无法更改，RFID标签则可不限次数的新增、修改、删 除RFID标签内存储的资料。
(2)方便资料辨读。条码阅读器在近距离而且没有物体阻挡下，要使扫描光源照射在条 码上才能辨读，RFID标签只要在无线电波范围内，即可传送讯号。
(3)可同时读取数个资料。条码阅读器一次只能读取一个条码信息，而RFID阅读器则可 同时处理数个RFID标签。
(4)储存资料容量大。一维条码是50字节，二维条码最大的容量可存储至2至3000字节 ，RFID标签最大容量可达数兆字节。
(5)可重复性使用。条码随着商品的寿命结束而结束；RFID标签因为本身资料可更新， 因此可以重复不断地使用。
(6)安全性。RFID标签读取方面皆有密码保护，高度安全性的保护措施使其不易被伪装 和更改。
2.2 应用特点
条码识别技术是图书馆操作管理和物流管理的一项基础技术，它实现了图书馆自动化 集成系统(ILAS)和图书馆物流之间的连接，在图书馆馆藏应用中比较可靠。RFID也是一 项识别技术，它同传统条码识别技术有着同样的职责，但是它的效率更高。
图书馆应用RFID主要体现在以下几个方面：
2.2.1 加速流通处理的速度
RFID标签通过非接触方式采集信息，这样就简化了资源的处理手续，加速了工作处理 ，使得流通变得更加快速，简单和准确，处理过程高度自动化。
RFID阅读器可同时读取多个RFID标签。这就加速了流通业务的过程，就意味着在进行 借入或者借出处理过程中几本书籍可以同时处理，读者归还和借出图书或多媒体资料更 方便、快捷。
读者智能自动借还书和柜台借还书相结合。读者可以通过自助借阅工作站，在系统提 示和帮助下自行完成书籍的借出操作，也可以来到前台，由工作人员通过流通工作站完 成书籍的借出操作。同时，通过智能还书口和自动分拣系统的配合，读者可以随时很方 便地从还书口归还书籍。
2.2.2 改进上架业务流程
由于RFID标签存储容量够大，而且存储的资料可进行修改。因此，我们可以考虑对流 通资料设置一个比较精确的位置信息，要求将流通资料的位置信息存储到标签之中，同 时，为了读者也能够利用这些位置信息，RFID系统需要后台数据库中存储的位置信息适 时保持同步，这样在流通资料的定位时就非常准确、快捷。读者在查找书籍时，通过前 台的OPAC查询系统检索，连接到后台系统数据库，得知书籍的具体存放位置，然后直接 进入开架书库，在导引牌的指导下，会非常快速地查找到自己所需要借阅的书籍。工作 人员在进行书籍上架时，可以经由存储在标签之中或后台数据库中的位置信息，通过后 台的软件支持，比如上架导航系统等，很方便地找到流通介质的需要归架的位置。
当然，达到这样程度的难度还比较大，主要体现在以下几个方面：
(1)存放位置基本单位的设定比较困难。要求这个存放位置的基本单位不能太大，太大 就失去了意义，当然也不能太小，太小会成倍地增加图书馆管理的难度。可以将存放位 置的基本单位设定为书架的某一层面，在这一层面的书籍则可无序存放。
(2)与后台数据库存储的位置信息保持同步更新的难度较大。将存储位置信息不仅存储 到标签之中，而且还需要保持后台数据库存储位置信息的同步，这就意味进行了2次数 据的读写操作。由于位置信息是变动的数据，特别是在进行倒架处理时，而且这一更新 是借助于网络系统，那么就会受到网络的不稳定性、流量、吞吐率的影响。由此可见同 步更新信息的难度有多大。
2.2.3 提高典藏业务的效率
RFID的典藏系统一般由两部分组成：①手持的典藏扫描仪，可快速非接触式地识别书 架上的图书馆藏资源的RFID标签。②存储显示系统，如小型PDA等，存储典藏结果。
利用RFID典藏系统的优势主要体现在：
(1)加速盘点作业。由于条码阅读器必须在近距离而且没有物体阻挡下，才可以辨读条 码，因此，盘点时需从书架上将每一本书取出。RFID标签以无线电波传送讯号，并可一 次读取数个RFID标签资料，简化盘点工作。
(2)容易查找不在架上或者乱架的图书。利用无线电波感应，使得图书查找工作较为容 易。同时盘点结果还可以形成报告，通过这一报告可以统计图书馆图书的遗失率和更为 精确的馆藏分布信息。
2.2.4 更为有效的安全防盗措施
传统的防盗系统借助的是磁条(EM)，这就要求资源在流通的过程中，标识系统和防盗 系统必须确认流通资源的正确电磁状态。如果流通资源被借出去时就要消磁，归还的时 候就要加磁。这种系统不可靠而且效率较低下，同时磁条及设备容易老化，其磁性会逐 渐消减，从而影响系统的正常运行。
RFID系统则可以更有效地降低图书的防盗成本，提高图书安全管理的效率，体现在：
RFID防盗系统直接对RFID标签进行识别、监视和处理，省去了以前既贴条码又加装磁 条的麻烦。RFID安全门中装有RFID标签识别器，通过识别器可以读取存储在RFID标签中 的信息。当粘贴有RFID标签的书籍通过安全门时，安全门中的识别器读取标签中的信息 ，连接到RFID系统获取该书籍对应的借阅状态信息，然后确定是否需要报警。当然也可 以将流通介质的借阅状态信息直接存储在标签之中，这样则可以更直接地判断是否需要 报警。
RFID安全系统的识别统计功能可分析读者结构和图书馆利用率，并为读者提供更优质 的服务。图书馆服务及管理工作的对象，除了图书和多媒体介质外，最重要的就是读者 了。采用了RFID借书证后，可以借助于RFID安全系统，随时显示进出馆读者的人数、身 份和进出图书馆的时间，此外还可进一步提供读者在馆与否的服务，以及读者每个月利 用图书馆的累计时数、次数和每次平均停留时间，具体体现图书馆的管理及服务效率。 图书馆经由这些统计资料和统计数字，作为人力配置的依据，图书上架、流通作业、参 考咨询服务及设备维护等都能充分利用经济的人力资源。在图书馆管理作业自动化之后 ，对于图书馆形象的提高、设备的扩充都有相当的帮助，更进一步提升图书馆的利用价 值。
2.3 应用现状
目前国内还没有一家图书馆系统性地采用过RFID标签技术。采用RFID技术比较广泛的 国家是新加坡，(注：Raising an RFID Ruckus,Steve Ulfelder.2003-10-7,2003,http ://www.newsfactor com/perl/story/22439.html)新加坡国家图书馆率先采用RFID技术 ，在其带领下新加坡国内公共图书馆都开始采用RFID技术。美国和英国的部分学术图书 馆和公共图书馆也在研究和使用RFID技术。(注：SF Library Wants to Track Books with Computer Chips Ron Harris,Associated Press,2003-10-3,http://usatoday.com/tech/news/internetprivacy/2003-10-03-sf-libraryrfid-x.htm)(注：City Library Adopts Controversial RFID Chips,Matthew Artz,2003-10-10,http://www.berkeleydaily.org/article.cfm?issue = 10-10-03&storyID = 17547)(注：And They Shall Know you By Your Books Timothy,2003-10-5,http://yro.slashdot.org/article.pl?sid = 03/10/05/2029251&mode = thread&tid = 126&tid = 158&tid = 18 8&tid = 192&tid = 99)北卡罗莱纳洲的New Hanover地区公共图书馆和Santa Clara California的城市图书馆是早期采用RFID技术的图书馆。虽然采用RFID技术可以提高图 书馆系统工作的效率，改善图书馆的服务质量，减少图书资源的丢失，但是其可能会侵 犯隐私使得有人认为“这一技术只是短期的提高工作效率，而导致长期的隐私权的问题 ”。美国的一个数字法规监督小组EFF(The Electronic Frontier Foundation)(注：Plan for Library Book Tagging Generates Privacy Concerns,2003-10-2.www.eff.org/Privacy/Surveillar.ce/RFID/20031002-eff-pr.php)认为有必要对RFID技术进行 评估，制定一项专用法规，他们要求在图书馆领域和零售业领域有限制地使用RFID技术 。
2.4 存在的问题
采用RFID系统虽然很大程度上提高了图书馆工作效率，但是也有以下一些问题需要慎 重考虑：
(1)价格昂贵。RFID最大的不足就是它过高的价格，目前流通的一枚RFID标签的价格接 近0.6-0.85美元，但是随着RFID在图书馆市场的开拓其价格可能会降到0.5美元以下。
(2)信号的不稳定性。如果RFID标签被多层厚实的包裹物阻隔住了，其射频信号会减弱 很多。同时如果两个RFID标签相向放在一起，其中一个的射频信号可能会覆盖另一个的 射频信号。
(3)信息泄密问题。(注：Vinod Chachra.Personal Privacy and Use of RFID Technology in Libraries.2003-10-31.http://www.vtls.com/documents/privacy.pdf )目前存储在RFID标签中的数据主要有：①物品ID，辨识码或条形码信息；②流通状态 信息；③附加的数据，如物品的存放位置，索取号，作者，题名等信息。如果RFID标签 中仅存储①，这一信息即使经由其他的企图窃取信息的扫描器识别，但是由于借阅资源 和借阅者之间的数据关联存储在图书馆自动化集成系统(ILAS)的后台数据库中，所以泄 露出去也不会存在安全隐患。如果②、③也存储在内，由于这些信息可能涉及到借阅资 源的借阅状态信息和借阅者的信息，如果一旦被窃取，则存在较大的安全隐患，侵犯隐 私的可能性也较大。因此，必须要求RFID标签在一个有限的距离范围内才能够被阅读器 或者扫描器识别，这样才能够保证存储在RFID标签中的信息不会被泄漏出去。
(4)RFID系统和现有图书馆自动化集成系统(ILAS)的整合难度大。图书馆自动化集成系 统(ILAS)在设计时是以条码技术和磁条技术为基础的，RFID系统则是以RFID标签技术为 基础，二者在通信协议、接口等方面需要整合，如果没有一定的技术力量很难完成这方 面的工作。
3 深圳图书馆RFID系统的解决方案
我馆经过系统的前期论证和实地应用考察之后，已决定采用RFID系统。其解决方案的 由如下几个部分组成：
3.1 采用RFID标签取代现有条形码
每个RFID标签均采用专用的深圳图书馆LOGO进行标签的包装，同时将书籍对应的条形 号码存入RFID标签之中。条码号码将作为RFID系统和图书馆自动化集成系统(ILAS)连接 的纽带，由此将RFID系统融入了现有的自动化集成系统，为全馆的RFID技术手段的管理 打下雄厚的基础。
3.2 采用RFID借书证
借书证拟采用标准13.56MHz频率RFID借书证。RFID标签中存储借书证号码，并在借书 证上显式打印出借书证号码。可以通过书籍RFID读写设备对存储在借书证内部RFID标签 的信息进行读取和修改。
利用RFID借书证的优势体现在以下几个方面：
(1)快速的RFID处理设备，方便了读者和工作人员，提高了书籍借阅的效率。
(2)RFID安全门可以对RFID借书证进行统计，方便业务部门进行读者业务统计工作。
(3)借书证接口单一，“一证通”可以产生积极的社会效应。
3.3 区域管理模式
为了满足读者阅读和图书定位的需要，同时体现工作人员架位管理的可操作性，可以 对馆藏资料分成若干个对等的相对区域，进行区域管理。考虑到数字的不敏感性，我们 可以利用直观的颜色来对区域进行标识，当然要求这些用来标识的颜色必须是容易区分 的。
区域划分是以中图法的分类规则和各类目书籍的数量为依据的，要求这些划分的区域 之间的流通书籍的数量大致相当。这样就可以非常明显地识别出不同区域间书籍的乱架 错架，同时也方便工作人员上架和读者找书。
3.4 图书排架方式的改造
在原有分类法排架的基础上，重新定义排架单位，将原来每本书的排架位置扩展到书 架的一层，书架一层之间的书籍的排行不分次序，在模糊和准确之间读者会根据信息系 统提供的定位标志准确地找到所需要的书。书籍的存放位置信息由以前的某一个阅览室 或流通部门扩展至书架的某一层，读者就可以更方便地查找书籍。
书籍的排架信息存储在后台数据库中，利用有线或无线网络实现对后台数据库信息的 读取、更新、修改、删除等操作。排架信息也可存储在RFID标签中，占据3-4个bytes。 但是必须要保证存储在标签中的排架信息和数据库中的排架信息的同步更新操作。
这种改造将极大地提高工作人员的准确上架率，同时从技术上保证了自动化集成系统 内部的信息流和图书物流的一一对应，克服了现有集成系统信息不能同物理信息对应的 问题，保证读者在信息系统查到的书可以从书架上找到。
3.5 采编流程的改造
安装RFID读写编程器，在图书的验收处理过程中，将图书馆自动化集成系统(ILAS)中 存储的条码号码写入RFID标签。
3.6 借阅流程的改造
将工作人员的借还图书操作与读者自助借阅结合在一起，提高了借阅效率，同时还保 护了读者的隐私权。每个工作人员工作台配备RFID读写器替代原有的条码阅读器，同时 在处理的过程中实现同图书馆自动化集成系统(ILAS)的信息交互。其操作最大的特点是 对一个读者同时处理借还图书多本，极大地提高流通业务的工作效率。
全馆将配备15台自助借阅机，方便读者最快速度地借到自己需要的书。读者可以通过 自助借阅工作站，在系统提示和帮助下自行完成书籍的借出操作，也可以来到前台，由 工作人员通过流通工作站完成书籍的借出操作。由此将减少或杜绝因为借阅不方便而没 有办理正常手续将书带出馆的不良行为发生；同时将缓解因图书馆的借阅量急剧增加而 工作人员少的矛盾，在一定程度上扩大了图书馆为读者服务的承受能力。
3.7 RFID安全系统
为了防盗和监控的需要，必须要设置和安装能识别RFID标签的安全门。只有已办理过 借阅手续的书籍才可以带出馆外。安检系统通过对书籍借阅状态的判断来确定报警器是 否鸣响，书籍的借阅状态信息可以存入后台数据库，也可以存入到RFID标签之中。
3.8 智能自助还书系统
保证读者一天24小时还书时间，当图书归还的时候同图书馆集成系统进行信息交互， 于是这些归还的图书的馆藏信息就会立即得到更新；对所还图书提供对RFID进行读操作 ，由此通过自动分拣系统对这些图书进行按类分拣操作以方便工作人员将图书快速上架 。
每套系统由对内和对外两部分组成。
对外部分：还书口、还书结果显示屏、监视器显示屏等，选装还书条出口。
对内部分：传送带、RFID阅读器、监视器及同步录像机，选装还书条打印机设备。
3.9 自动分拣系统
最理想的分拣方案是根据基本排架单位来设定分拣单位，但是由于我馆的藏书量巨大 ，按照排架单位来算，其数量也是巨大的。因此只能够把分拣单位按照排架单位来扩大 ，比如多个排架单位，或者一排书架。
区域管理中的分色管理就是针对多个排架单位的，只是它是按照中图法的分类规则和 各类目书籍的数量来设定的。因此我们在进行自动分拣处理的时候可以按照区域划分的 各个区域为分拣单位。
3.10 典藏管理系统
可以进行馆藏资源典藏工作，并能快速找出所丢失的图书和纠正排架错误的图书，简 化了典藏处理的程序并提高了典藏的准确度。
4 RFID系统的安装实施
4.1 系统实施角色构成
RFID系统供应商：是RFID系统集成者，提供系统硬件和系统软件以及接口设施，以及RFID标签。
集成图书馆自动化系统提供商：提供集成化图书馆系统，实现对图书馆馆藏资源的自 动化流通控制、管理。我馆采用的是自行研发的图书馆自动化集成系统(ILAS)。
RFID标签安装方：我馆负责将RFID标签贴在馆藏资源上。
RFID硬件集成商：负责安装RFID系统中的硬件设施，如自助借出工作站，安全门，流 通工作站，由于会涉及到安装的结构和方位，这就要求第三方建筑商融入进来。
自动分拣系统供应商：负责安装并整合自动分拣系统的供应商。
4.2 系统实施特点
RFID系统是一个综合系统，需要有计算机网络的支持，而不是一个单一的产品。
RFID系统具有很强的针对性。RFID必须针对特定的任务进行开发，不存在一个广泛适 用的通用RFID系统。因此，RFID系统对应用十分敏感。
RFID解决方案和图书馆自动化集成系统(ILAS)要有良好的接口，都能够提供对SIP、SIP2、NCIP协议的支持，能同第三方图书馆工具如自动分拣系统等兼容。
4.3 实施过程及步骤
4.3.1 实现RFID系统和图书馆自动化集成系统(ILAS)的集成
我馆将实现RFID系统和图书馆自动化集成系统(ILAS)的集成，其集成是以SIP，SIP2， NCIP等一系列SIP协议为基础的，SIP协议不支持批量数据传输，只能串行传输数据，例 如SIP协议不能够一步实现多本书籍一同借阅的批处理操作，RFID系统的流通工作站可 能一次会识别出6本书，然后立即要进行借出操作，于是会请求ILAS系统一次对6本书进 行操作，但是由于SIP协议不支持批数据处理，于是RFID系统必须提供缓冲接口来实现 这一操作。
4.3.2 安装RFID标签
在安装RFID标签的过程中必须注意到以下几点：
(1)标签必须符合标准，由此为将来的各厂家制造的标签兼容性做好基础准备，同时也 为图书馆最低成本实现RFID管理打下基础。
(2)必须要求标签制造商或供应商能够对标签提供完全的质量控制。RFID标签是整个系 统的核心，仅当标签和天线距离比较近时才能够被识别，如果距离超出了这一范围，RFID标签则不能被识别。
(3)标签安装过后，必须要经过质量核查确认其能够正常工作。这比在后期的流通过程 中再加以更换和维修所花的成本要小得多。
4.3.3 安装RFID硬件设施
我馆采用让RFID系统供应商来安装硬件设施，在安装过程中要考虑设施的环境因素， 如天线的射频可以穿透金属和铝质门，天线的系统功率、形状和相对位置也会影响数据 的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装，安全门必须根据RFID标签 的可识别范围来设置距离以保证RFID芯片都能够被安全地识别等。
4.3.4 安装自动分拣系统
我们在安装自动分拣系统之前，对这一项目进行了可行性分析，考虑到图书馆书籍的 流通量和书籍加工量。实施之前，还考虑到图书馆设施的布置和空间的布局，设备工作 的噪音环境。安装时需要从整体的角度来设计和实施自动分拣系统，使得自动分拣系统 能够从真正意义上提高图书流通效率。
4.4 安装实施着重点
在实施的过程中我们慎重思考了以下几点：
(1)RFID提供商必须能够提供日常RFID标签采购渠道，同时RFID标签必须符合国际标准 。
(2)RFID设备要求具有嵌入性，能够与图书馆家具设施配套，可与其它相关设备组装。 其与系统应用接口符合国标标准，必须要能够保证现有应用系统的运行。
(3)RFID提供商要具备多年的RFID系统工作经验。
(4)安装RFID系统标签之前需要进行一整套测试。只有经过严格质量控制测试的RFID标 签才可以被使用。
(5)安装调试时需要在一天中的不同时段和不同的网络情况下进行多次测试，以保证系 统可以在各种情况下能安全正常运作。RFID系统调试非常困难，这是因为RFID驱动程序 及接口的标准化比较低。
(6)在整个安装过程中，安装环境的空间设计和环境设计必须先要考虑完善。
5 总结
应该看到，RFID能更好地提高图书流通管理和典藏管理的工作效率，使得图书馆管理 员可以有更多的时间来为读者提供服务，为图书馆行业的发展带来了新的机遇。同时， 也应该看到，目前在图书馆中应用RFID，还仅停留在识别领域，即利用RFID标签的高速 识别能力，达到提高工作效率的目的。在今后的应用中，如何更好地提高RFID的识别速 度，增加RFID标签的存储容量，以及利用其跟踪处理的能力都将成为RFID系统的研究发 展方向。
标签：图书馆论文; rfid论文; 自动分拣系统论文; 信息存储论文; 数据集成论文; 技术与管理论文; 信息集成论文; 物流条码论文; 条形码论文; rfid系统论文; rfid技术论文;