RFID技术及其在我国图书馆领域的应用前景分析

RFID技术及其在我国图书馆领域的应用前景分析
王若琳
(西北工业大学　西安　710072)
摘　要　介绍了RF ID(射频识别)技术的概念及RF ID系统的组成和工作原理,论述了该技术在图书馆领域的应用及其优越性,分析了制约RFID在国内图书馆推广应用的原因以及RF ID在我国图书馆的应用前景。

关键词　RFI D　智能图书馆管理系统　RFI D标签
1　RFID概述
　1.1　RF ID的概念　RFID(Radio Frequency Identification,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。

作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。

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。

　1.2　RF ID系统的组成　最基本的RFID系统由三部分组成:
a.标签(RFID TAG,即射频卡)。

也被称为电子标签或智能标签,由耦合元件及芯片组成,标签含有内置天线,用于和射频天线间进行通信,芯片中存储有能够识别目标的信息。

RF ID标签具有持久性,信息接收传播穿透性强,存储信息容量大、种类多等特点。

有些RFID标签支持读写功能,目标物体的信息能随时被更新。

b.阅读器(也称解读器)。

读取标签信息的设备,分为手持和固定两种,由发送器、接收仪、控制模块和Transceiver组成, T ransceiver和控制计算机或PLC连接从而实现它的沟通功能。

c.天线。

在标签和读取器间传递射频信号。

天线是信号的采集器,它会把采集的信息传给中央服务器,由服务器来判断信息后再发送给天线。

　1.3　RFID系统的工作原理　RFID系统的基本工作流程是阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流,射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号,经天线调节器传送到阅读器,阅读器对接收的信号进行解调和解码后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构动作。

在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面,不同的非接触传输方法有根本的区别,但所有的阅读器在功能原理上,以及由此决定的设计构造上都很相似,所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。

高频接口包含发送器和接收器,其功能包括:产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量;对发射信号进行调制,用于将数据传送给射频卡;接收并解调来自射频卡的高频信号。

不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异,电感耦合系统的高频接口原理如图1所示。

图1　电感耦合系统的高频接口原理图
阅读器的控制单元的功能包括:与应用系统软件进行通信,并执行应用系统软件发来的命令;控制与射频卡的通信过程(主—从原则);信号的编解码。

对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法,对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密,以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。

射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。

目前,长距离射频识别系统的价格还很贵,因此寻找提高其读写距离的方法很重要。

影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度,以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。

大多数系统的读取距离和写入距离是不同的,写入距离大约是读取距离的40%～80%。

　1.4　RFID技术的应用范围　RF ID技术的应用非常广泛,其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　RFID技术在图书馆的应用
　2.1　智能图书馆管理系统　近年来,一些厂商致力于在图书馆领域应用RF ID技术,推出了基于RFID技术的图书馆管理系统,如3M、Checkpoint和TAGSYS。

下面以Checkpoint公司的智
·情报技术· 情报杂志2006年第3期
作者简介:王若琳,女,1972年生,馆员。

能图书馆管理系统为例,介绍一下RFID技术在图书馆的应用。

RFID智能图书馆管理系统由RFID智能标签(RFID TAG)、智能检测天线、管理员读码器、自动借阅台、手持读码器和应用软件组成,智能标签可提供便捷的资料管理,又具有防窃保护功能;智能检测天线主要提供出入口的保安工作,它能准确地识别出触发警报的每一本书的书名,真正做到没有误报警;管理员读码器是供管理员在办理借还书手续时读取书本的RFID码专用,可同时读取最多达20本书,借还书时无需进行麻烦的充消磁工作;自助借阅台能让读者在无需图书管理员帮助的情况下,自己办理借阅手续,它由借书卡读码器、RF ID智能标签读码器、触控式荧幕以及一台收据打印机所组成,内置的读码器可读取30厘米远的书的信息,它的防冲突功能可达到每秒钟读取20本书,读者可以随意地将预借阅的书用一次多本的方式,在自助借阅台前的小平台上经过,无需分别处理,大大地简化了借阅手续;手持读码器是一个轻便和方便携带的读码器,图书馆管理员不仅可以随时携带手持读码器来捕捉书上的智能标签的信息,快速搜索图书,在书架上快速查找某一本图书,将书架上放乱的书管理归类,而且可以利用手持读码器在任何位置完成书籍的借还手续;应用软件将智能图书馆管理系统与图书馆的流通自动化系统连接起来,用来判定书籍是否办理借阅手续,决定是否报警;它是以SIP2的界面,通过以太网络的接口与LAS以及其它的部件连接。

RFID图书馆管理系统在快速处理借阅资料的同时对图书馆借还书系统的数据进行更新并对资料提供电子保护。

该系统同时具有自助借阅、防盗保护、借还书系统的管理及有效的库存管理等功能,它是通过将一个具有唯一性的智能标签夹在所要保护的资料中实现的。

标签可以通过安置在图书馆内的读取器与局域网连接进行操作,包括图书馆进出口处对未办理借阅手续的资料检测并报警。

系统的自助借阅站允许读者在几秒钟内办理完借阅手续,他们只需将带有芯片的资料扫过读取器,系统便自动办完借阅手续。

由于工作站便于操作,这种借阅模式倍受读者的青睐。

　2.2　RFID系统应用于图书馆的优越性
2.2.1　RFID标签相对于条形码的优越性。

RFID标签是RFID系统最核心的组成部分,它与条形码相比具有更多优越性。

a.资料可更新。

条形码印刷之后就无法更改,RF ID标签则可不受次数限制地新增、修改、删除RFID标签内储存的资料。

b.信息接收传播穿透性强,方便资料辨读。

条形码阅读器需在近距离而且没有物体阻挡下,使扫描光源照射在条形码上才能辨读;而RFID标签只要在无线电波的范围内,在被覆盖的情况下,能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能够进行穿透性通信。

c.储存信息的容量大。

一维条形码的容量是50B y tes,二维条形码最大的容量可储存200～3000字符,RF ID最大的容量则有数MegaBytes。

随着记忆载体的发展,数据容量也有不断扩大的趋势。

d.可重复性使用。

现今的条形码印刷上去之后就无法更改,常随着商品寿命的结束而结束使用;而RFID标签则可以重复地新增、修改、删除其存储的信息,因此可以重复不断地使用。

e.快速扫描,可同时读取数个资料。

条形码阅读器一次只能读取单一条形码资料;RFID标签的辨识器可同时辨识读取数个RF ID标签,可以成批处理,瞬间完成,效率更高。

f.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之不易被伪造及更改。

g.抗污染能力和耐久性强。

传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。

2.2.2　RFID系统在图书馆管理上的优越性。

a.简化借还书作业。

应用RFID技术以RFID标签取代条形码及磁条,借还书免除了消磁及充磁的手续,既使条形码和磁条技术合二为一,又简化了借还书工作环节。

b.加速盘点作业。

RF I标签以无线电波传递讯号,并可一次读取数个RFID标签资料,从而有效地简化了盘点工作。

c.提高图书整架工作效率。

使用RF ID技术利用无线电波感应,会很容易查找不在架上或归错架位的图书,使得图书查找工作更为容易,提高了整架工作效率。

d.防盗系统可靠准确。

传统的图书防盗系统是在书中放入磁条,利用充消磁来区别图书是否办理借阅手续,但是,磁系统有很多无法解决的缺点限制了它的作用,如虚幻误报警、消磁不干净误报警、漏报警、磁场干扰电子设备等。

而RFID系统完全能够克服传统的图书防盗系统出现的这些问题。

e.提高图书管理员的工作效率,节省人力。

使用RF ID系统后,图书馆可以重新调整管理人员与读者人数的比例,更多的馆员可以从传统的管理工作转向为读者服务或者进行其他增值服务。

f.为读者提供简捷迅速的自助式服务。

配备自助借还书外围设备,读者便可自行办理图书借阅、归还手续,给读者带来便利。

3　RFID在我国图书馆的应用前景分析
目前,我国只有深圳图书馆刚刚采用了RF ID技术。

RFID在我国图书馆的推广应用还存在一些问题:
a.RFID技术标准问题。

RFID还没有形成全球统一的技术标准,不同的厂商使用各自的标签,如Checkpoint使用其专用标签,3M公司则遵循ISO15963标准。

我国也正在加紧RFID标准的测试和制定,中国开发的标准将兼容全球其它地区正在使用的标准。

b.经费问题。

RF ID相关设备是相当昂贵的,一台ScanEzeTM阅读器标价4999.95美元,一套EZ DROP还书箱3425美元,一个RFID标签也要1美元,试想如果是百万册馆藏,仅是RFID标签就要1000万人民币,这对于国内多数经费不甚充裕的图书馆来说确实难以承担。

经费问题是制约RFID在我国图书馆推广应用的重要因素。

c.现有投资的保护问题。

近几年,国内部分大、中型图书馆投入了大量的人力、财力陆续实现了藏、借、阅一体的图书馆管理模式,出于对现有投资的保护,门禁系统、监测仪、充消磁仪、复合磁条、条形码以及费时费力的磁条转换的投入不可能在短期内被取代,这在某种程度上制约了RF ID在短期内实现的步伐。

d.RF ID与现有图书馆管理系统的集成问题。

图书馆管理系统在设计时是以条形码和磁条技术为基础的,RF ID系统则是以RF ID智能标签为基础的,二者在通讯协议、接口等方面需要整合,而整合工作需要有较强的技术力量,有一定难(下转第34页)
情报杂志2006年第3期 ·情报技术·
N ET上的内容做重新检查和研究。

类似知识开发者一样,评论者也完成专门任务,他们通常对学习对象的教育效果、质量、使用方便程度、适宜性以及提交资源的适用范围的一致性作出评价。

通常,评论者要通过一个恰当的算法来实现这个任务。

该算法与具有评论者专有领域的内容分类相匹配。

通过搜集评论,评论引擎与评论者联系在一起。

如果需要,系统管理员可以负责选择评论者或重新分配评论者。

该算法可以避免在一段时期内评论者过多现象发生,即避免过载现象发生,也就是采用一个简单而友好的方式来为学习资源搜集评论、注释和建议。

通过评论引擎和分配给学习对象的等级来综合和分析评论者的反馈,分配给学习对象的等级可以权衡资源教育的有效性。

然后就可以将完成的评论通知给内容的开发者,并请求将该内容存档。

内容被系统管理员存档和分类之后就可以公用了。

元数据压缩的内容和预览内容被储存在指定的库里,可以经由恰当的维护模块来访问该库。

c.全国数字图书馆社区。

全国数字图书馆社区是全国数字图书馆的联盟。

DLNET计划利用开发文献预研协议(OAI协议)来共享集合级和项目级元数据资源。

如果需要的话,将开发一个屏蔽机制对全国数字图书馆社区的特殊访问。

来自社区的联盟者就可以访问DLN ET元数据库,获得DLNET元数据。

d.终端用户。

数字图书馆中的终端用户由从资源中寻找学习经验的所有用户组成,并将终端用户归类学习者。

学习者是数字图书馆终端用户中最基本的一类,他们主要通过学习资源来获取知识。

DLENT为用户提供使用方便的接口,以便帮助用户搜索、预览和下载学习对象。

这个目的,预览库应该可以直接被访问,用户即使没有注册也可以预览学习对象。

预览的支持程度对一个数字图书馆商业模型来说是非常有用的,虽然DLNET没有意图为它的结构提供一个商业模型,但是也必须在系统结构中设置一个插件模块,以便为开发该功能提供可能性,即增加系统的完整性。

4　结　语
数字图书馆为教育提供最重要的资源平台,真正实现人类文明资源共享。

无论对技术发展、终生学习和社会公共教育和学习,数字图书馆将成为未来重要的电子学习平台。

可以预料,DL-N ET将成为工程学社区终生学习资源的主要贡献者。

要实现这个梦想,必须要求提供一个包含有相当大、高质量的学习资源集合的平台,并且该平台要为信息恢复提供友好接口,并具有友善的学习环境。

本文提出的学习对象模型提供了易读并且便于恢复信息的封装内容方式,该模型完全适用于文中提出的基于组件的协议原型结构。

该结构提供了友好接口来帮助知识开发者、评论者和终端用户;该平台实现的独立性可以允许系统用于多种领域。

这些特性将使DLNET成为用于终生学习计划和扩大电子学习环境的未来图书馆。

参考文献
1　DLNET Team,Learning Obj ect Defini t io n.White Paper,October2001
2　IMS Content Pac kaging Specific a ti o n.http://www.im /content/ packaging/index.htm1.
3　DL N ET Team,DL N ET Sche m as fo r Metedata and Content Pac kaging White Paper,November2001./.
4　Kahn R.,Wilensky R.(1995)A f ramework for dist ributed digi tal obj ect ser-vice ri.dli b/tn95-01.
5　Sharable Content Object Referenc e M odel(SCORM).http://www.adlne t.o rg/ Sc o rm/sco rm.c fm.
6　Will iam Y.Arms,Diame H il lmann,Ca rl Lagoze,etc,A Spect rum o f Interoper-ability:The Si t e for Sc ience P roto type for NSDL.D-Lib magazine,January 2002
(责编:钧加勃)
(上接第31页)度。

e.RF ID标签的防盗能力。

RF ID标签是贴在书籍上的,与磁条相比,隐蔽性较差,很容易被发现并撕毁。

国外有些采用了RFID的图书馆混合使用了磁条用于防盗,虽然解决了问题,可成本和复杂性也增加了。

f.观念更新问题。

目前我国图书馆的发展参差不齐,多数图书馆正处于现代图书馆向数字图书馆的过渡阶段,已经实现或刚刚实现藏、借、阅一体的管理模式。

少数图书馆还处于传统图书馆向现代图书馆的过渡阶段,还采用传统的管理模式。

能够实现藏、借、阅一体的“一体化”管理模式对国内大部分图书馆来说已经是一个大的跨跃,而采用更加智能化的RFID管理系统,在一些图书馆看来是可望不可及的事情,他们在观念上还没有完全实现向RFID的跳跃,缺乏向RFID努力争取的意识。

由此可见,由于目前我国图书馆的发展现状与RFID的实现存在一定的差距,RF ID在中国图书馆领域的推广和应用受到各种因素的制约,即使少数有实力的图书馆在短期内能实现RF ID,但对于多数图书馆来说,实现RFID则需要较长时间的努力。

但是,RFID可以让图书馆实现真正的智能化管理,通过RFID技术可以为读者提供简捷迅速的自助式服务,提高图书管理员的工作效率,为图书馆节省人力,为读者提供安全的环境。

RF ID所具备的独特优势是其它识别技术无法比拟的,RFID系统是图书馆管理系统的发展趋势,它将最终取代和淘汰目前广泛使用的条形码识别技术。

我国一些图书馆已经认识到RF ID的先进性和优越性,正在为逐步实现RFID而努力。

深圳图书馆经过系统的前期论证和实地应用考察,已经采用了RF ID系统,这标志着深图率先实现了自动化图书馆向智能化图书馆的转变,也意味着中国图书馆界向RFID技术迈进了一步。

现在国际上正致力于将标签价格降至50美分,如果实现,RF ID将会大规模在图书馆使用。

我们坚信,随着RF ID技术的不断改进、RFID技术标准的统一、RFID相关设备价格的调整以及国内图书馆发展观念的更新、图书馆适当加大经费投入,通过各方面的共同努力,在不久的将来,RFID在中国图书馆领域会日益推广和普及,RFID技术的应用将推动我国数字图书馆的建设与发展。

参考文献
1　张厚生,王启云.图书馆服务的无线技术———rfi d的应用.大学图书馆学报, 2004;(1)
2　,2005.4
3　/product/rfid01.htm,2005.4
4　,2005.7
5　/Chinese/Chinese.htm,2005.7
6　http://www.mo /2005.7
7　http://industry.rfi /rfid-info-1476-150.htm l2005.7
(责编:钧亦愚)
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