图书馆服务的无线技术

时间：2022-02-21 理论教育版权反馈

【摘要】：RFID的使用在图书馆流通及图书安全方面所起的作用由此可见一斑。新加坡国家图书馆是最早也是最大范围使用RFID技术的图书馆。RFID技术在图书馆领域有着非常广阔的应用前景。另外，由于该技术很难被仿冒、侵入、使RFID具备了极高的安全防护能力。Tag载有可用于认证识别其所附着的目标物的相关信息数据。

图书馆服务的无线技术——RFID的应用^[1]

1　引言

本文的题目是2003年8月国际图联大会信息技术专业组的一个开放式讨论会的主题。什么是RFID？RFID与图书馆有什么关系？台湾铂特资讯公司编了六句口诀：RFID晶片，代替条码磁条：读者自助借书，投箱自动还书；图书及录影带，皆可一起处理；RF防盗监测，电磁波极极低；自动辨识功能，快速盘点作业；寻找错置图书，快速且不遗漏。RFID的使用在图书馆流通及图书安全方面所起的作用由此可见一斑。新加坡国家图书馆是最早也是最大范围使用RFID技术的图书馆。近年有许多家专业公司，如Vernon Library Supplies，Inc.等致力于在图书馆领域推广这一技术，世界各地有若干家公共图书馆正在使用或准备使用该技术。RFID技术在图书馆领域有着非常广阔的应用前景。

2　RFID概述

2.1　什么是RFID技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。

RFID的工作原理：阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被读取器读取并解码后，送至电脑主机进行有关处理。

通常阅读器发送时所使用的频率被称为RFID系统的工作频率，基本上划分为3个范围：低频（30—300kHz）、高频（3—30MHz）和超高频（300MHz—3GHz）。常见的工作频率有低频125kHz、134.2kHz及高频13.56MHz等等。

RFID系统的典型应用包括：物流和供应管理；生产制造和装配；航空行李处理；邮件/快运包裹处理；文档追踪/图书馆管理；动物身份识别；运动计时；门禁控制/电子门票；道路自动收费；车辆自动锁死（防盗）等。

2.2　射频识别（RFID）技术简介

RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的技术，其所具备的独特优越性是其他识别技术无法比拟的。它既可支持只读工作模式，也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可自由工作在各种恶劣环境下；可进行高度的数据集成。另外，由于该技术很难被仿冒、侵入、使RFID具备了极高的安全防护能力。

从概念上来讲，RFID类似于条码扫描。对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物，并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标的RFID单元，利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。

RFID单元中载有关于目标物的各类相关信息，如；该目标物的名称，目标物运输起止地点、中转地点及目标物经过某一地的具体时间等，还可以载入诸如温度等指标。RFID单元，如标签、卡等可灵活附着于从车辆到载货底盘的各类物品。

RFID技术所使用的电波频率为50KHz—5.8GHz，一个最基本的RFID系统一般包括以下几个部分：一个载有目标物相关信息的RFID单元（应答机或卡、标签等）；在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线；一个产生RF信号的RF收发器（RF transceiver）；一个接收从RFID单元上返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的读写器。天线、读写器、收发器及主机可局部或全部集成为一个整体，或集成为少数的部件，不同制造商有各自不同的集成方法。在以上基本配置之外，还应包括相应的应用软件。

2.3　RFID系统主要硬件设备

（1）Transponder（应答机）/Tag（标签、卡）

对于被动型RFID系统而言，以往我们将非主动向读写装置传送RF信号的RFID单元称为Tag，而将主动向读写器进行RF信号传送的RFID单元称为Transponder，现在业界已经不再严格区分这两类名称，而将Tag与Transponder相互通用。为方便起见，我们将主动传输RF信号的RFID单元称为“主动式”Tag，而将仅进行RF信号反射或反向散射传输的RFID单元称为“被动式”Tag。

Tag载有可用于认证识别其所附着的目标物的相关信息数据。Tag可以是只读的，读/写兼具的或写一个/读多个的形式；可以是“主动式”也可以是“被动式”的。通常，“主动式”Tag需要专用电池支持其传输器及接收器的工作，但RAM区不一定大。为避免干扰，主动式的Tag要求能接收与转发多个频点的信号，以避免邻道干扰，卡的组成复杂，而且功耗也大。由此，“主动式”Tag一般比“被动式”Tag在形体上要大一些，而且价格也更昂贵。另外，“主动式”Tag的使用寿命与其电池寿命直接相关。“被动式”Tag根据其应用的不同，也可以分为“有电源”和“无电源”工作模式。“被动式”Tag将从读写器或传输接收机（Transceiver）传来的RF信号反向散射并可通过调制解码将相关信息加入到其所反射的RF信号中。对于“被动式”Tag而言，它无需电池来放大反向信号的载波能量，有的“被动式”Tag使用电池仅是用于支持Tag中存储器的工作或支持Tag中的对反射信号进行调制解码的元件的工作。

（2）天线

任一RFID系统至少应包含一根天线（不管是内置还是外置）以发射和接收RF信号。有些RFID系统是由一根天线来同时完成发射和接收；而另一些RFID系统则是由一根天线来完成发射，而由另一根天线来承担接收，所采用天线的形式及数量视具体应用而定。

（3）RF Transceiver（收发器）

RF Transceiver是RF能量之源。它产生RF信号及RF能量激活并支持（供能给）“被动式”RFIDTag的工作。RF transceiver可以集成封装在读写器内，也可以作为独立设备存在。当作为独立设备时，一般被列为RF模块。RF Transceiver的任务是对由天线发射和接收的电频进行控制及调制解码；对自“被动式”RFID Tag上反射或反向散射来的RF信号进行过滤及放大。

（4）读写器

RFID读写器的任务是控制RF Transceiver发射RF信号：通过RF Transceiver接收来自Tag上的已编码RF信号，对Tag的认证识别信息进行解码；将认证识别信息连带Tag上其他相关信息传输到主机以供处理。有些读写器还具备其他功能，如在ETC（电子收费）应用中，就包含采集车辆检测器、驱动道闸、交通灯等其他设备的数字输入输出信息。读写器中的硬件部分控制着读写器的工作。用户可以通过相关控制主机或本地终端发布命令以改变或订制其工作模式来适应具体应用的需求。

3　RFID系统在图书馆领域的应用

3.1　RFID与VS条形码技术的比较

条形码是一种应用非常广泛的自动识别技术，但RFID与之相比优势非常明显；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，写入时间比打印条形码少；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 TAG较条码有更多的优越性。

资料可更新：条码印刷之后就无法更改，RFID TAG则可不限次数地新增、修改、删除RFID TAG内储存的资料。

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 TAG只要在无线电波的范围内，即可传送讯号。

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储存2至3　000字节，RFID TAG最大容量可达数兆字节。

可重复性使用：条码随着商品的寿命结束而结束；RFID TAG因为本身资料可更新，因此可以重复不断地使用。

可同时读取数个资料：条码阅读器一次只能读取单一条码资料，RFID TAG辨识器可同时读取数个RFID TAG。

安全性：RFID TAG读取方面皆有密码保护，高度安全性的保护撒施使其不易被伪造和更改。

3.2　RFID技术对馆藏管理的影响

（1）简化借还书作业。目前图书馆的纸质资料除以光学条码作为每一本书的辨识码以外，为安全起见，还需要加贴磁条，以防图书未经许可被拿走。应用RFID技术，以RFID TAG取代条码及磁条，借还书免除消磁及上磁工作。

（2）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 TAG以无线电波传送讯号，并可一次读取数个RFID TAG资料，简化盘点工作。

（3）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。

（4）读者自助借还书。提供自助借还书周边设备，读者可自行办理图书借还。

3.3　图书流通及图书安全处理方式比较

根据使用RFID技术的程度，图书馆流通及图书安全处理方式可分为三种。传统方式：条码＋磁条，流通作业用条码，图书安全用磁条；半RFID方式：RFID＋磁条，流通作业用RFID处理，图书安全仍用磁条；全RFID方式：在书上粘贴可读写RFID，图书流通与图书安全均使用RFID。比较结果见表1。

4　结束语

当前我国图书馆界推广应用RFID还存在诸多问题，一是RFID技术标准尚在研制之中，还不够成熟。二是资金问题，RFID相关设备是很昂贵的，一台ScanEze^TM阅读器标价4　999.95美元，一套EZ DROP还书箱3　425美元。悉尼准备建澳大利亚第一家使用RFID技术的图书馆，计划投资150万美元，其中大约70%为加标签的费用。三是现有投资的保护问题，我们本身有许多诸如门禁系统、监测仪、充消敏、磁条、条码等投入。我们正在进行中或即将进行的新馆建设对RFID技术应该给予更多的关注，权衡利弊，科学决策。

表1　图书流通及安全处理方式比较