RFID技术在图书馆的应用与实现

王玉富

(上海大学图书馆 上海200444)

1 概述

当图书馆越来越走向智能化的时候，如何进一步提高图书流通管理和馆藏管理的效率，如何进一步提高图书馆的服务水平，成为图书馆管理研究的重要课题，我们可以预见在不久的将来，作为人类知识殿堂的图书馆会朝着智能化、便捷化、去人工化的方向不断前行，基于RFID的图书馆管理系统将会给我们一个全新的尝试。

首先，国内目前普遍采用了“安全磁条+条形码”的技术手段，以安全磁条作为图书的安全保证，以条形码作为图书的身份证，解决了图书管理中的一些问题，但是图书自动盘点、图书自助借还、图书区域定位等问题还是不能很好地得到解决，而全新的无线射频识别技术使上述问题的解决变得容易，自助借还、高速盘点、快速查找、定位、顺架、分拣均可实现。数字图书馆与RFID技术应用的有机结合是现代图书馆发展的一种新模式，将促进现代图书馆更好地发展。无线射频识别技术的应用将给图书馆管理模式带来一次划时代的质变。

相对于传统的图书管理系统，基于RFID的图书管理系统可以实现许多重大突破:

(1)RFID技术的追踪定位功能大大提升图书馆的管理和服务水平，通过便携式手持阅读器来捕捉图书电子标签的信息，可快速搜索图书，也可进行图书整理归类，在图书馆任何位置完成借还书手续，整个过程无需工作人员参与，从而实现自助借还。

(2)以RFID技术为基础的自动化系统同后台的图书馆管理系统连接起来，对图书馆进行实时动态的管理。RFID系统可以实时获取和处理馆藏信息，适时汇总馆内信息，同时由于电子标签可以以无线电波的形式传送信号，实时地与前台监控器和后台服务器进行交互式的信息传递和信息处理，为图书馆管理人员提供及时有效的决策支持。

(3)图书馆可以实现人力资源的全面整合，采用RFID技术最显著的特征是提高图书馆管理人员的工作效率，节省人力，图书馆可以重新调整管理人员和读者的人员比例，利用节省出来的人力资源来满足读者其他方面的需求或者进行其他增值服务。

同时，基于RFID的图书馆管理系统也存在不少问题:

(1)RFID行业还有很多问题，如行业标准不够统一。现今，RFID技术标准体系有国际标准ISO 18000(欧洲采用)、美国的EPC G2C1标准和日本UniquitousID Center(UID)体系三项国际标准。

各标准的射频识别阅读器与电子标签的技术标准却没有统一，无法一体适用。这一问题已严重影响了RFID技术的发展。

(2)成本问题，目前RFID的图书馆管理系统中使用的电子标签的价格是条形码的3－4倍，这也是阻碍RFID技术进一步推广的重要原因。

(3)技术障碍，RFID技术对环境有一定要求，环境中的建筑结构尤其是金属结构的排列、数量会对RFID系统的安装和识别效果产生影响。

(4)如何和现有的系统实现无缝连接的问题。图书馆传统的集成系统是以条码技术和磁条技术为基础的，RFID系统则是以电子标签技术为基础，新系统在通信协议、接口、管理方法等方面都需要进行改造。

面对上述优势和问题，如何在图书馆实现基于RFID技术的智能化管理呢?我们不妨从无线射频识别技术与图书馆现有条形码技术应用的比较入手。

2 无线射频识别技术与图书馆现有条形码技术应用的比较

RFID(Radio Frequency Identification)是指无线射频识别，即通过微波射频信号进行自动识别的技术。它是一种快速、远距离、非接触式的自动识别技术，在图书管理、车号识别、动物跟踪、防盗、防伪、门禁管理、物流、停车厂管理、自动计量等领域都有很好的应用。其基本工作原理:读写器向电子标签发送射频信号，电子标签进入射频信号的识别区域后将产生感应电流从而获得能量，并将电子标签中存储的信息通过天线发送出去，读写器将收到的电子标签信息利用解码板进行解码，再通过网络或RS232等接口将解码后的标签信息传送到计算机。

条码也是一种应用非常广泛的自动识别技术，目前在图书馆大部分是应用条码技术，条码阅读器在近距离而且没有物体阻挡下，使扫描光源对正照射在条码上才能读取条码信息。现在国内外很多图书馆在逐步应用无线射频识别技术，电子标签较条码的优越性主要体现在:

(1)加快流通处理的速度。相对于以往的条形码技术，需要在离条码读取器很近的距离且没有阻挡的情况下通过扫描枪扫描条码才可以识别信号，而RFID电子标签运用的是非接触的方式采集信息数据，提升了工作效率，简化了手续，便捷了流通。相对于条形码读取器一次只可以读取一个条码，RFID阅读器可以一次读取多个RFID电子标签，这样在流通的过程中借出与归还几本书籍可以同时进行，大大方便了读者的借阅。

(2)快速自助借还。读者除了可以在流通出纳处进行书籍的借出和归还外，还可以通过分布在图书馆各个流通借阅口的自助借还机根据系统提示自助完成借还操作。同时，也可以通过24小时自助还书机随时归还所借的书籍。

(3)排架灵活多样。传统排架的复杂分类制约了读者需求的多样性和排架的灵活性。目前的RFID系统按阅览室的布局 、书架的分布和架层号来索取馆藏资源，突破了原有排架方式的限制，从而实现了馆藏文献排架的灵活性。

(4)快速定位书刊位置。由于RFID电子标签的强大存储功能，通过对流通书刊设置一个比较详细的书架位置信息，然后将其存储在RFID电子标签中，并保持实时更新，读者在查找书刊时，即可通过OPAC查询系统，快速找到自己所需的书刊位置。

(5)杜绝乱架错架。利用RFID手持机扫描精确定位馆藏文献在书架上的精确典藏位置，避免借阅还过程中的错架乱架现象，同时可通过便携式手持机随时整理书架，纠正任何的错架乱架现象。

(6)更快捷的文献加工。采用 RFID标签，使得文献加工的速度大大加快，数据录入由以往的单册变为多册同时进行。

(7)更为可靠的防盗功能。与传统的采用磁条进行防盗的方法不同，过去流通书籍不管是借出还是归还都要进行消磁加磁处理，不仅耗时费力，而且成本较高，目前采用的RFID系统采用非接触式感应，由安全门中的识别器读取标签信息，通过连接RFID系统认证该书的借阅状态，然后确定是否需要亮灯报警。

(8)穿透性与适应环境能力强。电子标签如果被纸张等非金属、非透明的材料包裹后，仍可以进行标签信息的读写。纸张受到污染，上面的信息就无法再看到，但电子标签对水、油污有很强的抗污性。

3 图书馆RFID管理系统建设应考虑的原则

3.1 实用性原则

最大程度地满足图书馆管理需要与服务需要，提高图书馆日常工作效率，是系统建设的根本目标。系统以网络化、标准化和数字化为基本设计思想，在具有完备的系统功能前提下，做到界面友好、易于使用、智能化、便于管理与维护、数据更新快捷，同时具有优化的系统结构和完善的数据库系统，要具有与图书管理系统数据同步、协同工作的能力。

3.2 前瞻性和可扩展性原则

系统设计要充分考虑到RFID对图书馆工作的发展趋势，使系统具有较强的扩展能力，确保系统能适应RFID技术的高速发展。同时系统软件大都使用MVC架构，将功能模块与显示模块分离，分层实现模块功能使各子系统功能扩展、升级都很方便。同时提供各种图书馆管理系统的标准接口，实现与各种图书馆管理系统的无缝连接。

3.3 安全性原则

系统的安全性包括数据的安全性与系统操作的安全性。数据的安全性指系统具有足够的安全权限，保证数据不被非法访问、窃取和破坏。系统操作的安全性指不让非法用户操作系统，同时要具有足够的容错能力，以保证合法用户操作时不至于引起系统出错，充分保证系统数据的逻辑准确性。

3.4 标准化与规范化原则

为确保系统与图书管理系统、文献管理系统的无缝链接，系统建设过程中，要严格遵守基于NCIP、SIP2的数据交换协议，IT和通讯等相关行业标准，如 RS －232、USB 2.0、TCP/IP、Ethernet 100M/820.11G+无线网络通讯标准、ISO 18000－6C RFID空中接口标准，保证数据的准确性、同步性与实时性。

3.5 个性化与操作方便性原则

系统应提供中文、英文的操作界面，具有语音提示功能，同时提供图书馆个性化标识及图书馆定制业务处理功能。在满足功能需求的前提下，简化操作步骤，同时各操作都提供快捷键;触摸屏界面做到界面结构清晰、布局合理，功能图标醒目。

4 图书馆RFID管理系统如何架构

图书馆智能管理系统分为图书馆RFID管理平台和服务平台及多个子系统，并实现与现有图书馆管理软件的无缝链接(如图1)。

RFID图书馆智能管理系统根据面向的两类用户——图书馆工作人员与读者，分为两个平台。图书馆RFID管理平台面向图书馆工作人员，实现借书证管理、标签转换、盘点、顺架、上架、倒架、剔旧、查询统计、数据维护以及RFID设备监控等日常管理工作;图书馆RFID应用平台则面向读者，实现图书借还、图书查询、定位等功能。

4.1 图书馆RFID管理平台

电子标签转换子系统:实现对图书标签、借书卡标签的关联与注销，架标、层标的注册与注销功能。图书电子标签通过关联，与图书信息进行绑定，完成流通前的处理操作;借书卡标签通过关联，与读者信息进行绑定，完成读者注册工作;架标、层标的注册为图书管理单位设置，完成图书典藏管理的准备。同时提供图书查询、读者查询、RFID标签打印、日志查询功能。

流通柜员工作站子系统:包括流通管理、标签转换和图书检索工作站，为图书馆工作人员日常图书借还、续借、检索等提供方便。

推车式盘点子系统:实现对图书的顺架、盘点、上架、倒架、剔旧功能，同时提供对图书、书架的查询与定位。

便携式盘点子系统:实现对图书的顺架、盘点、上架、倒架、剔旧功能，同时提供对图书、书架的查询与定位。

图1 系统技术架构图

图书安全监测子系统:对借阅图书进行合法性检测，当发现没有办理借阅手续的图书时，自动进行声光报警。

图书分拣子系统:实现图书的自动分类，便于图书上架，分类可定义，也可控制分类数。

监控中心子系统:实现对RFID设备工作状态的实时监控，记录报警日志并控制RFID设备的运行;同时通过连接现场摄像头，实时监控现场情况。

4.2 图书馆RFID服务平台

自助借还子系统:实现图书的自助借还与续借功能。

24小时自助还书子系统:实现图书24小时自助归还与续借功能。

24小时自助图书馆子系统:实现自助借还、续借、自助上架、自助办卡、自动扣费、自助缴费、信息查询、防盗、普通视频监控、应急视频监控、设备状态监控、离线模式运行、日志查询、数据统计等功能。

RFID文献智能检索子系统:实现图书网上查询功能，同时图形化显示、定位图书所在位置。

5 引入RFID自助管理系统的策略与体会

5.1 自助服务理念

目前应用的无线射频识别技术并不是要取代传统的条形码技术，而是以建立全新的管理模式和服务理念为导向，从根本上带动流通水平和读者服务水平的提高，使图书馆在数字化的基础上赋予智能化的内涵。

5.2 超高频(UHF)与高频(HF)的选择对比

超高频标签隐蔽性好，可提高标签的安全和使用寿命，不存在与磁条直接的干扰问题。而高频标签粘贴位置非常明显，很容易被人为破坏(被读者撕毁)和自然损坏(图书卷折、弯转导致芯片脱落)。高频标签面积大，标签如果粘贴在同一位置会产生相互干扰问题，造成无法读取的情况出现，为解决此问题，高频标签往往不能粘贴在同一位置，这不仅给图书馆工作人员增加了整理工作量，而且在实际应用过程中，图书摆放经常会出现标签重叠问题，在实际盘点中会出现漏读。具体比较如下:

A、超高频RFID系统整体设备成本低，性价比高。电子标签内含有接收、发射信号的天线，而天线的物理尺寸和电磁波的波长成正比，频率越高，波长越短，天线的物理尺寸就越小，工艺越复杂;所以高频的电子标签不得不生产那么大，这是由它的物理特性决定的，因而成本就更高。

B、超高频标签体积小、隐蔽性好，使用寿命长。而高频标签体积大，只能贴在书的扉页或底页，读书时容易被弯曲，或被撕毁、损坏，使用寿命一般2－3年。

C、超高频的标签能够快速读取，高频读取速度慢，同时读取10个不同的电子标签，已经比较困难了。超高频每秒可同时读取多达60个电子标签，反应迅速，对于图书馆来说，工作效率会大大提高，特别是盘点和图书查找工作以及图书借还。

D、HF RFID电子标签读取距离近，其极限距离为1.0m，而UHF RFID电子标签的读取距离可近可远，远近可调;可轻松地从几米外读取，有源 UHF RFID电子标签甚至可达到200M。这意味着HF RFID电子标签只能在1.0m的空间内发挥作用，新功能的拓展能力微弱。UHF RFID电子标签在完成基本功能的基础上，为图书馆提供更为丰富的扩展功能，例如:图书定位、取阅统计、盲人导航等。

E、超高频门禁距离远近可调，最远距离可达2m，电子标签在门禁读取范围内可以任意角度识别。防盗效果是高频的两倍。高频门禁之间的距离受限，而且由于读取速度慢，容易产生漏读现象;且在进行防盗识别时具有明显的方向性，盲区较大，不能实现全方位识别。

F、移动图书馆问题:高频移动图书馆内图书不能全部可视，且功率大(1000W以上)，而且读者还书时不能自动上架，服务不仅繁琐，而且成本高。超高频的移动图书馆内图书全部可视，工作功率一般在700－800W，读者还书可以自动上架。目前超高频移动图书馆成本一般为35万元左右，而高频移动图书馆约45万元左右。

G、超高频技术平台高，可持续为图书馆提供新产品、新服务，同时采用了全球物联网标准 ISO 18000－6C。

5.3 辐射问题的应对

电磁波对人体的伤害与频率并没有多大的关系，而是与发射功率有关，高频技术为了提高标签的读取率和读取距离，往往会将设备的功率设定很大，远远大于超高频的功率。超高频功率最高设定在1W(小于手机最大功率)，而高频往往设定在3到10W。中国的电磁辐射标准要求比美国的严格近十倍，而目前超高频的辐射完全符合国家标准。超高频技术产品均有国家无线电委员会核发的型号核准证，自助式产品均通过了国家的CCC认证。产品均符合GB 12638－90《微波和超短波通信设备辐射安全要求》的要求，这一点我们有据可依。

5.4 图书防盗问题

图书的大流通和防盗与使用超高频或是高频技术没有任何关系，超高频和高频均可实现大流通，实现大流通跟软件有关，而跟硬件设备没有任何关系。防盗是高频技术的一大缺陷，高频标签由于只能安装在图书最后一页，很容易被人恶意撕毁，从而出现大量图书丢失的现象。最令图书馆困惑的是图书流通过程中，高频标签很容易弯折磨损，其设计寿命无法保障，会给图书馆带来大量标签损失和图书的损失。这一点是我们非常关注的重大问题。

5.5 我馆首次引入的RFID智能管理系统

该智能管理系统分为7个子系统，各子系统通过万维网实现数据共享，并通过协议接口模块实现与图书馆其他管理软件的无缝链接，实现数据的共享与交换。系统运行基于Windows 2000/XP/2003操作系统和Microsoft.Net Framework 2.0框架。系统采用MVC架构，将功能模块与显示模块进行分离，分层实现各模块功能，界面层采用插件的系统架构，灵活实现功能定义，提高了系统的可扩展性、可移植性和组件的可复用性。其中数据交互模块实现与图书馆其他图书管理系统的数据交换功能，数据交换支持SIP2协议;标签读写模块实现各系统对RFID标签的数据读取与写入功能，保障硬件设备更新时软件系统统一、快速的升级。特别值得提到的是Web发布子系统，为读者提供快捷、方便的查询方式。读者可根据题名、责任者、主题词、出版社、ISBN、中图法分类等进行模糊查询与多级查询，不但能够查询到图书的详细信息，还能图形化显示、定位图书所在书架位置。Web发布系统作为图书馆网站的一个子链接为读者提供更为个性化的图书检索查询方式，提高图书馆人性化服务水平。

1 宓永浩.RFID技术改变图书馆传统服务.图书馆理论与实践，2005(4):112－114.

2 任燕萍.现代图书馆发展新模式——数字图书馆与RFID技术有机结合.浙江高校图书情报工作，2009(6):19－22.

3 深圳市远望谷信息技术股份有限公司:图书馆RFID管理系统技术方案.2012.1(内部交流稿).

4 成都电子科技大学图书馆.RFID项目实施总结报告.2011.12(内部交流稿).