普适环境下射频识别技术在图书馆中的应用*

许 强

（曲阜师范大学图书馆，山东 曲阜 273165）

基于普适计算的图书馆是建立在数字资源、网络服务和特色技术三大特征基础之上的。在基于普适计算的图书馆智能空间中，计算与信息融入了人们的生活空间，在任何时间、任何场所，人们都能像呼吸一样自如地访问信息和得到计算服务。在普适环境下的图书馆中，传统的条形码技术已经不能满足人们不断增长的信息需求，一种不需要接触，通过磁场或电磁场来完成应答器与阅读器之间的数据交换的技术——射频识别（RFID）系统出现在图书馆的工作中，并逐渐得到推广。

1 基于普适计算的图书馆

普适计算是一种区别于主机计算和桌面计算的全新的计算模式。Mark Weiser先生1991年在《The computer for the 21st century》一文中指出：普适计算的目的在于使计算机在整个物理环境中都是可获取的，而用户则觉察不到计算机的存在，也就是说，普适计算不是开发新的计算设备，而是开发一种新的计算模式以及与之相适应的人机交互方式。在这种交互方式下计算设备和技术“消失”在用户日常生活和工作任务的背景中，保证用户在得到计算服务的同时无需觉察计算机的存在，并以致为此分心，从而使其注意力回归到任务要身。[1]

普适计算有两个本质特点：①信息空间与物理空间融合。普适计算模式下信息空间与物理空间将融为一体。[2]一方面物理空间中的实体与信息空间中的对象将以各种形式发生绑定。另一方面，计算机系统将充分地识别和利用物理空间中各种上下文信息，进而展现不同的行为。②计算对人透明。也就是说，首先人无需特意去寻找计算机，计算机的交互点应是嵌入或移动的；其次计算机应有主动提供服务的能力，而不只是被动等待命令；最后在提供对人的服务时所需的诸模块的组织、协调过程应该更自主化。

图书馆与普适计算相结合形成新型的智能型的数字图书馆。这种智能型的图书馆既具有传统图书馆的功能，又具有其鲜明的特征。在智能图书馆的智能空间中，计算与信息融入人们的生活空间，从根本上改变了人们对图书馆的认识。图书馆要成为智能型的数字图书馆，很显然现有的基于条形码技术的自动识别系统已经无法满足普适计算的需求，因此我们需要一种新型的、非接触、无需人工干预的自动识别系统。RFID技术很好地满足了这些需求，因此它逐渐出现在图书馆的自动化管理中。

2 自动识别系统在图书馆中的应用

自动识别技术是应用一定的识别装置，通过被识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。自动识别技术从20世纪40年代开始进行研究开发，近30年来，自动识别技术广泛使用在许多服务领域。

2.1 图书馆管理中条形码技术的优缺点

目前在图书馆使用最广泛的自动识别技术是条形码技术。条形码是一种二进制代码，它在一个区域内以平行的线条和分隔间隙排列着。这些条形码按照事先规定的图序排列，并表示相关字符的数据元素。由宽窄不同的线条和间隙组成的序列就可以描述数字或字母。一般是通过激光扫描的方式进行读取，或者说是通过照射在黑色线条和白色间隙上的激光的不同反射来读取信息。[3]

条形码是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。条形码技术具有以下几个方面的优点。首先，输入速度快。与键盘输入相比，条形码输入的速度是键盘输入的5倍，并且能实现“即时数据输入”。其次，可靠性高。键盘输入数据出错率为1/300，利用光学字符识别技术出错率为1/10000，而采用条形码技术误码率低于1/1000000。第三，采集信息量大。利用传统的一维条形码一次可采集几十位字符的信息，二维条形码更可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。第四，灵活实用。条形码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也可以和有关识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可以和其他控制设备联接起来实现自动化管理。第五，投入成本低。条形码标签易于制作，对设备和材料没有特殊要求，识别设备操作容易，不需要特殊培训，且设备也相对便宜。

在图书馆管理中条形码技术还有下列缺点：首先，条码的使用效率低。条形码印刷之后就无法更改。其次，条码阅读器要使扫描光源照射在条码上才能辨读，在现有的图书借还流程中需要人工打开图书扉页并找到条码位置才能扫描条码，这样的操作流程繁琐，工作效率低下，且条码容易损坏，不仅会影响借还书的效率，同时还会影响读者对图书馆的满意程度。[4]

2.2 射频识别技术与图书馆中的智能空间

2.2.1 射频识别技术

RFID——射频识别技术，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。射频识别技术具有不需要人工干预，不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，寿命长，安全性好等优点。

在普适计算的模式下，图书馆传统的管理和服务方式已不能适应读者对日益增长的文献信息的需求。传统计算机管理方式已经不能满足人们对图书资料的收录和查询的要求，提高图书馆管理和服务的科技水平，成为我们面临的一个新挑战。采用RFID技术不是简单地取代条形码，而是改变现有的管理模式，以创建全新的服务理念和业务模式为先导，从内容和形式上带动读者服务质量和文献管理水平的提高，使现代图书馆的内涵在数字图书馆的基础上赋予智能化的意义。基于RFID的智能型图书馆管理系统，可以管理图书馆内各书籍与对象的位置、分布、流通及流向，可增强书籍分类、标码、定位及数据收集，进而大大提高图书馆效率。[5]

2.2.2 基于普适计算数字图书馆的智能空间

智能空间技术是一种将计算设备嵌入到工作、生活空间，并为用户提供自然的人机交互接口的普适技术。它在普适计算的发展过程中具有相当重要的地位，并被普遍认为是一种能够集中体现普适计算思想并能在其上对普适计算的关键技术进行研究的实验床。[6]

数字图书馆的智能空间是普适计算的本质特征在图书馆建筑尺度上的集中体现，其表现为：①智能空间的整个空间即整个图书馆成为一个连续立体的交互通道，同时嵌入的计算系统可以充分地识别和利用空间中的上下文，体现了信息空间和物理空间的融合。[7]②智能空间的另一个重要特性是游牧服务。指用户携带的无线手持设备或利用物理空间中的电子设备可以充分利用其周围基础设施中的资源相对较丰富的设备的能力，同时其上运行的模块也可以与空间中的其他模块进行交互和协作以使用户获得与当地空间相关的各种服务。③智能空间的第三个特点是，交互通道是立体的、连续的，计算系统是隐藏的，人们可随时随地接受计算机服务而无需明确意识空间中计算系统的存在。

2.3 RFID技术在图书馆智能空间中的应用

图书馆的日常服务中，通常涉及到人流、物流的管理，需要进行大量的读者和书刊的访问控制、统计等工作，采用RFID技术作为识别方法来实现这些功能，从内容和形式上带动读者服务质量和文献管理水平的提高，使现代图书馆的内涵在数字图书馆的基础上赋予智能化的意义。基于RFID的智能型图书馆管理系统，可以管理图书馆内各书籍与对象的位置、分布、流通及流向，可增强书籍分类、标码、定位及数据收集，进而大大提高图书馆效率。[8]实施RFID图书管理系统，可以完成很多条形码无法完成的功能，为图书馆管理提供了很多便利。下面简单介绍一下RFID技术在图书馆系统中可以实现的几点重要功能：

2.3.1 图书的自助借还服务

由于图书馆借、还书的人数非常众多，常常需要读者花费较长的时间来排队等候，如果采用RFID设备，利用RFID电子标签不仅可以查询书目信息和借阅信息，更可以追寻特定馆藏资料在图书馆中的准确位置，从而加快了流通作业的速度，简化借阅环节，进而提升图书馆的服务品质。

2.3.2 图书馆的门禁系统

对于所有的图书馆来说，图书失窃一直是个不小的问题，不仅给图书馆造成了经济上的损失，而且，对于善本书籍的失窃，则无法用金钱来衡量。而RFID技术本身就是防盗技术中的一种，使用RFID技术的门禁系统，让图书馆防盗系统更容易处理。未经许可的馆藏被带离图书馆会自动报警，馆员借此提醒读者回馆完成借书程序。除报警器外，还可触发摄影系统，从而达到图书、档案防盗的目的。结合读者和管理人员的借阅卡和工作卡，还可以实时了解人员进出的情况，统计进出数据，为更好地改进工作机制提供准确的数据。

2.3.3 简化书库管理强度

RFID以无线电波传递讯号，并可一次读取数个RFID TAG数据，简化盘点工作。利用无线电波感应使图书馆寻找工作变得极其容易，乱架、找书难的问题也得到解决。

3 总结与与展望

运用先进的RFID技术，可以对图书馆的藏书资源、管理模式进行优化与整合，实现图书管理的自动化、智能化，使藏书发挥最大效用，完善并改进图书馆的现行管理运行模式，提升图书馆的核心竞争力，达到最高的读者服务效率。基于普适计算的智能图书馆实现了服务的无缝移动，也就是说在整个智能空间（如整个图书馆）中，实现服务流的连贯性，将多种服务顺畅地衔接在一起，RFID技术是图书馆物理空间与信息空间联系的关键点，它是联系物理空间与信息空间的纽带。在基于RFID的普适计算环境下，通过给所有对象（包括物品和人）附上RFID标签，从而使物理空间中的个体和信息空间中对象之间建立了对应关系，为构建智能信息处理实体提供了一种切实可行的途径。[9]

[1] 岳玮宁等.普适计算的人机交互框架研究.计算机学报，2004（12）:1657-1664.

[2] Satyanarayanan M.Pervasive Computing:Vision and Challenges.IEEE PCM，2001（4）:10-17.

[3] Klaus Finkenzeller.射频识别技术.北京：电子工业出版社，2006：2.

[4] 蔡孟欣.RFID在图书馆应用的可行性[J].大学图书馆学报，2006（4）：91-96.

[5] Radmanesh，Matthew.Radio frequency and microwave electronics illustrated[J].Pearson Education North Asia Limited，2007（12）.

[6] NIST Smart Space Laboratory.[2005-11-17].http://www.nistgov/smartspace.

[7] Ishii H，Ullmer B.Tangible Bits:Towards Seam less Interface between People.Bits and Atoms.In:Proceedings of CHI’97，March 22-27，1997.

[8] Radmanesh，Matthew.Radio frequency and microwave electronics illustrated[J].Pearson Education North Asia Limited，2007（12）.

[9] 姜丽芬，卢桂章，辛运帏.基于RFID普适计算环境的形式化上下文模型[J].计算机工程，2007（6）.