浅谈RFID应用实践——以上海浦东图书馆为例

滕思琦，王燕君

(上海浦东图书馆，上海 201204)

近年来，物联网技术受到了我国各行各业的关注，作为新一代数字信息技术的集成和运用，它的发展对我国经济的可持续发展具有重要意义。“十二五”时期，我国物联网得到了迅速的发展，成为全球物联网为数不多的活跃地区之一。“十三五”时期，随着经济发展方式的转变，创新作为发展的第一动力，同时促使物联网技术、云计算技术、大数据等新技术得到了广泛的应用，这也成为国家新一轮发展的重要战略。

无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)作为一种非接触式自动识别技术，利用射频信号空间耦合或反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别，并获取存储在其中的相关数据。RFID技术已广泛应用于生产、仓储管理、物流等领域，大大提高了其管理和运营效率，并已成为一种重要的智能基础设施。

1 RFID技术发展现状

我国图书馆RFID的应用研究是从张厚生，王启云[1]的《图书馆服务的无线技术——RFID的应用》一文开始的，文章初步介绍了RFID的技术特点和优势，以及在图书馆的应用前景。较早研究RFID图书馆应用的还有王若琳[2]的《RFID技术及其在我国图书馆领域的应用前景分析》，该文章介绍了RFID在图书馆领域所具备的优越性，以及对前景的展望分析。

蔡孟欣[3]在《RFID系统对图书馆产生的影响》中介绍了RFID技术在图书馆中应用所带来的各方面影响，为图书馆实践应用方面提供了参考价值。李欣荣[4]在《RFID在现代图书馆管理系统中的应用》探讨了RFID的技术特点，以及标准化问题。

在国外RFID技术的研究中，Erwin[5]写的《图书馆RFID技术》、Michael[6]的《美国图书馆协会在波士顿的冬季年会上的技术讨论汇总》都是对图书馆RFID技术理论方面的讨论，主要是包括技术的概念、工作原理、优缺点等。Steven[7]写的《RFID：无线射频识别》，主要对RFID技术的工作原理、标准及其各个行业的应用情况进行了阐述，为图书馆领域应用RFID提供了非常重要的参考。Coyle[8]的《图书馆RFID的管理》一文中指出图书馆RFID的应用要综合考虑各个图书馆的实际馆情、管理模式等因素来确保RFID的成功应用。

RFID技术在图书馆领域得到实践应用是在1998年，新加坡国家图书馆首次在全球图书馆业界采用了该技术。在国内，2006年深圳图书馆作为我国国内第一家大规模采用该技术的公共图书馆，为国内图书馆应用RFID技术提供了有建设性的参考[9]。RFID技术现阶段主要的应用功能有自助借还、自助办证、自动分拣、自动盘点、防盗管理、阅览室管理等等，这些都是图书馆在图书流通领域的一般基本应用，并没有充分挖掘出该技术更深层次的应用价值。

2 RFID应用实践——以上海浦东图书馆为例

2.1 RFID技术实践思路

上海浦东图书馆新馆于2010年建成，馆舍面积达60 000m2，分为地下两层和地上六层，馆内阅览和图书借阅区域主要分布于2层-6层空间，由于馆舍面积较大，各阅览区和借书区域直接相通，对书架实行开架式管理。这就对图书馆的门禁和防盗系统提出了相对高的要求，既要不影响到读者在图书馆的体验，又要兼顾图书防盗的需求。图书馆采用了基于RFID技术开发的上海阿法迪智能标签系统有限公司的产品和系统，也是国内较早使用RFID技术的公共图书馆。基于RFID技术开发使用了馆藏管理系统，并不断完善各项使用功能，有效加速了图书的流通，减少了一线借还馆员的工作压力，并能更好地做好后台数据统计，做到纠纷回查等工作。

2.2 RFID应用实践

2.2.1 RFID系统组成

RFID系统主要的组成部分为电子标签(Tag)、读写器(Reader)、天线(Antenna)和中间件[10]。

2.2.1.1 电子标签(Tag)。电子标签，是RFID技术的核心，由收发天线、储存识别信息的芯片和电路组成。按照工作频率可分为低频、高频、超高频和微波频段4种，根据图书馆工作的特点，一般选择高频和超高频电子标签，高频的工作频率在3MHz-30MHz,典型工作频率为13.56MHz;超高频工作频率在300MHz-3GHz,典型工作频率为860MHz-960MHz之间。根据曾频、高飞12等对207个使用RFID技术的图书馆研究来看，有75.36%使用高频技术，24.36%使用超高频技术。

2.2.1.2 读写器。即射频标签读写设备，主要功能是负责读写射频标签中的信息，根据具体实现功能也被称为：阅读器(Reader)、查询器(Interrogator)、通信器(Communicator)、扫描器(Scanner)等，通过读写器上的信号接收器接收来自标签上的已编码信号，对其认证识别信息进行解码，将认证识别信息连同标签上的其他信息传输到主机进行处理。

2.2.1.3 中间件。中间件是一种独立的系统软件的基础软件，如图1所示。它可以为各种应用和系统的开发维护提供支持环境，建立在服务器的操作系统之上，用于网络间通信。中间件的存在使得RFID系统可以方便地和各类图书管理系统进行对接，完成图书与标签信息之间的数据转化，使得RFID系统的开发、升级、维护更加简单高效。

图1 中间件结构

2.2.2 RFID系统工作流程

图2 RFID系统工作原理

RFID技术构成的要素主要包括：电子标签、读取器、天线和中间件。上海浦东图书馆的RFID系统主要可以分为中间件ACS服务器及使用终端两大部分，使用终端通过天线感应RFID标签，然后经过阅读器解析标签信息，上传到中间件服务器，再用ACS服务SIPⅡ协议和图书馆图书管理系统进行访问，完成图书与标签信息之间的数据转化，终端设备通过相关应用软件与中间件ACS服务协同工作，完成RFID所需功能。其原理如图2所示。

2.2.3 服务应用建设

2.2.3.1 自助借还书系统。浦东图书馆馆内RFID自助借还系统包括：自助借还机、24h还书机、微型图书馆。这些设备对含有RFID标签的图书进行读取、识别和借还处理，读者可通过这些设备进行自助式的操作，对图书进行一次单本或多本借出和归还处理，设备配备了触摸显示屏和直观的按钮键，提供简单、易操作的人机交互过程(见图3)。馆内RFID自助借还设备通过网络连接到中间件，由中间件与图书管理系统无缝连接，协调工作。

图3 自助借还操作流程

2.2.3.2 自助办证系统。浦东图书馆采用RFID式自助办证系统，可以让读者不用排队等待人工办证，避免各种烦琐填表手续，可实现人工办理的各项基本功能，如个人信息录入、收款、借书卡信息录入、出卡等。设备通过内置身份证识别系统，可自动识别二代身份证且通过网络在图书管理系统内进行自动查重，能有简单交互操作供读者填写办证信息，如地址及联系方式等，系统经由图书馆管理系统进行读者信息登记并同步芯片信息，如今馆内自助办证机已从原IC芯片借书证升级到RFID借书证。内置纸币识别模块，可识别各种新旧人民币并具备自动验钞功能，其流程见图4。

2.2.3.3 馆员工作站系统。该系统是一整套对有RFID标签的图书进行扫描、识别、数据处理的设备和系统。主要通过标准串口、USB接口或网络接口连接至计算机设备，与图书馆现有的图书管理系统无缝连接。该工作站系统有进行图书标签阅读、编写、改写操作的能力，可实现标签检验、标签转换、转换工作量统计及图书借还操作等功能，图形化的友好操作界面十分方便馆员对相关功能进行操作使用。

图4 自助办证流程

3 浦东图书馆RFID实践效果

3.1 自助借还系统，提升读者体验

浦东图书馆采用RFID技术后，随着自助借还设备体验的提升，读者越来越多地依赖设备来完成图书借还及续借等服务操作。通过后台统计，2017年全年自助设备借书量占全馆借书90.54%，自助还书量占全馆还书65.37%，自助续借占全馆续借85.81%，大大减轻了一线借还馆员的工作压力。另外，由于该馆主要外借流通图书使用上海图书馆的系统，造成系统服务器在上海图书馆，因此网络的通畅对于RFID系统的稳定性非常重要。借还书的流通信息是通过专线连接到上图系统，由于馆内读者网络、办公网络与RFID系统及一卡通系统网络混用，会造成线路带宽被占导致数据丢包，使用效果不好。经过实践将RFID与一卡通系统网络单独隔离，保障了使用的稳定，自助设备使用中的报错率大大降低，使用效率明显提高。

3.2 自助办证系统，加快工作效率

读者办证是图书馆必不可少的服务项目，浦东图书馆读者数量众多，高峰节假日接待新办证读者最高超过200位，每位读者都需要填写纸质办证申请表，再由馆员进行信息输入、核对、收取押金、办证等流程，往往造成排队现象，经过后台统计，引入自助办证机后，2017年全年自助办证占全馆办证75.12%，大大缩减了读者办证时间，输入读者信息、收取押金、身份证验证这些步骤都通过办证机自动完成，减少了馆员压力，也降低了人为出错的概率。

3.3 数据查询不便,自主开发页面

RFID的自助设备会将设备操作记录通过中间件日志存储于数据库中，技术人员可以通过数据库或后台日志查询读者图书借还信息，由于数据库的特殊性和技术要求，不是所有馆员都能做到查询操作，而自助机及中间件日志又查询烦琐，为方便一线馆员能够实时便捷地获得使用信息，浦东图书馆联合设备公司搭建了基于中间件日志及数据库的查询网站，登录网站后可以根据需求选择查询条件，在选择需要查询的日期后，可按功能查询分为借书、还书、续借等，按设备查询可以通过IP地址指定具体设备，按图书编号查询该图书在查询日期内的所有流通记录，按读者编号查询可以查询该读者在查询日期内的借书、续借及登录操作。根据不同使用部门的查询功能，给予不同的查询权限，减少使用难度。通过这个网站，使得馆员在发生读者纠纷时可以方便地查询读者操作记录。

3.4 设备使用率低，修改提升效果

由于有RFID系统，使得后台数据能够精确统计，运行过程中，发现浦东图书馆少儿馆读者使用自助设备比例少于成人读者，通过工作人员一段时间的观察，发现少儿图书绘本存在书本封面薄、厚、大小不一等特性，在借还操作中标签识别率不高，造成借书未成功就离馆，会触发门禁系统报警。针对此现象，通过对自助机借还机进行个性化改造，在借还页面增加操作提示语，提醒读者注意图书数量是否一致，并取消借书后打印凭条功能，要求读者查询已借图书后再打印，让读者进行二次确认所借图书是否正确，降低了门禁系统报警次数，少儿馆读者对自助机的使用次数也有显著提升。

4 遇到的问题

虽然RFID技术为图书馆多个方面的工作带来了便利，但是在RFID的使用中仍普遍存在一些问题。

4.1 安全及防盗问题

由于RFID先天的技术标准导致标签尺寸大，标签一般贴于图书的封面页或封底页，隐蔽性不佳，盗书者很容易识别并撕毁标签，造成门禁系统无法响应，使得图书馆造成不必要的损失。

4.2 现有系统的集成问题

对于任何一家图书馆而言，新系统与旧系统之间的融合集成是非常关键的问题。对于浦东图书馆而言，RFID系统和自助借还书系统、门禁系统、读者办证系统，都是各自独立的系统，如何整合系统，使得各个系统之间能够顺畅地运行，是图书馆要考虑的问题。浦东图书馆的图书馆借还系统是使用上海图书馆的Horizon系统，硬件设备是采用阿尔法迪的设备，如何结合两个不同厂商的技术和设备需要图书馆有能力自行改造和调试。

4.3 标签损毁问题

RFID标签尺寸由于内部线圈的存在，在现有的技术条件下无法做到更小，通常是贴在图书上的，所以也会发生标签页折叠挤压后导致信息不能读取。同时，由于标签的面积较大，也会受到其他无线电波频率的影响，另外标签也容易被其他金属遮挡，从而影响信息读取的准确性。

4.4 关联设备问题

在浦东图书馆的实际使用中，还存在设备长时间使用后，天线会过热而导致使用时对标签识别效率降低，影响读者操作体验，包括馆内门禁系统天线也有时会因过热而误触报警。此类问题只能通过设备供应商改良产品，增加天线的降温措施来缓解。

另外，馆内自助设备使用率极高，由于借还书系统采用上海图书馆的系统，周末高峰时常会发生SIPⅡ服务故障，而SIPⅡ服务在上海图书馆的服务器上，只能由他们进行处理解决，影响了问题解决的速度。

5 结束语

RFID技术的出现，受到了各行各业的极大关注。同时，在图书馆领域也得到了快速推广和大规模应用，不仅为图书馆的管理带来了新鲜活力，而且也有效地促进了图书馆的管理方式和服务水平的提高。图书馆RFID技术应用也相应成熟了许多，但在此过程中难免会出现问题，笔者以上海浦东图书馆采用RFID技术为例，阐述了在应用实践过程中的思路以及发现的问题。而解决问题一方面寄望于厂商对新技术的发展或软硬件设备的改进，另一方面图书馆也要提出个性化需求以及加强自身技术力量。未来图书馆的技术应用会越来越现代化、智能化，这也是图书馆未来发展的重要方向，希望给同行以参考。