圖書館RFID技術應用現狀與發展趨勢

●管永昌（鄭州大學 圖書館，鄭州 450001）

RFID技術作為一種自動識別和數據采集技術，被認為是目前最有應用前景的信息化應用技術之一。RFID技術于1948年發明，最早被英軍應用于敵我飛機的識別。[1]在我國，2006年《中國射頻識別（RFID）技術政策白皮書》的發布大大推動了RFID技術在我國許多領域如高速公路、零售業、安全防偽、圖書館的應用。2009年《中國射頻識別（RFID）技術發展與應用報告》成為中國RFID產業發展的一個新的里程碑。據《中國RFID與物聯網2009年度發展報告》表明：2009年，中國射頻識別技術（RFID）市場規模已達85.1億元人民幣，同比增長29.3%，僅次于英國、美國，在全球居第3位。

RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即無線射頻識別。圖書館RFID的基本組成部分有標簽（由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象）、讀寫器（讀取標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式）、服務器（用于管理和處理所收集到的大量信息）。自動識別技術的原始狀態是條碼技術，而最高狀態則是無線射頻技術。射頻標簽最大的優點就在于非接觸性。RFID具有非同尋常的特點：RFID標簽中有一個具有全球唯一編碼標識且可進行數據存儲的芯片；此外，以射頻的方式在標簽與讀寫器之間進行數據傳輸及交換。與條碼技術相比較，RFID技術除抗污染能力強之外，RFID技術存儲容量大且資料可更新，可同時讀取多個移動中的RFID標簽信息。

1 國內外圖書館RFID技術應用概況

當今社會是以物聯網技術為代表的新技術引領發展的時代，而RFID是物聯網的核心技術。把RFID技術引入圖書館是社會發展的必然，也是圖書館自身發展的要求。傳統圖書館的技術就是條碼加磁條，而RFID技術在圖書的自助借還、圖書的快速盤點和查找、亂架圖書的整理以及防盜門禁等方面的優勢，解決了開架借閱中的“老大難”問題（比如找書難、歸架難、整架難等問題）。圖書館應用RFID技術規模迅猛發展，至2009年6月，全球大約有1500個圖書館和2500個機構采用RFID技術。[2]

目前，國外如新加坡、美國、英國、澳大利亞、比利時、瑞士、奧地利、韓國、新西蘭、印度、荷蘭、馬來西亞等國家在圖書館采用了這項技術。新加坡的武吉巴督社區圖書館于1998年采用了RFID技術，是第一個采用RFID技術的圖書館。2002年，新加坡國家圖書館發布世界上首個全面部署RFID的圖書管理系統，成為世界上第一個全面應用RFID系統的圖書館。新加坡公民能用其身份證或駕駛證來圖書館自助借書和還書，能用現金卡自動支付超期罰款等的費用，也可自己查看借書記錄。[3]

國內福建集美大學誠毅學院圖書館于2006年2月率先使用“RFID（無線射頻識別）智能館藏管理系統”，成為國內第一家建成具有完善功能模塊并進入實用階段的RFID智能館藏管理系統的圖書館。[4]深圳圖書館是目前中國最大的RFID項目和國內第一家全面使用RFID標簽的圖書館，國家圖書館也有部分應用。另外，北京石油化工學院圖書館、廈門市少年兒童圖書館、上海市長寧區圖書館、武漢市圖書館、汕頭大學圖書館、浙江省圖書館、杭州市圖書館等也采用了RFID技術。

圖書館RFID提供商國內的有寧波遠望谷、上海阿法迪、武漢飛天，國外的有3M公司、Sybis公司、VTLS公司等。典型的圖書館RFID管理系統包括：流通標簽轉換系統、讀者自助借書系統、讀者自助還書系統、智能查找系統、可移動式盤點系統、智能安全檢測系統。其優勢在于：（1）RFID可以允許一次讀取多個標簽；（2）基于RFID的流通系統甚至能在沒有工作人員干預的情況下在較短的時間處理多本書籍；（3）與條形碼比較，RFID提供批的訪問、存儲海量數據以及提供重新編程功能；（4）可大大降低人工成本。

2 RFID技術面臨的挑戰

2.1 缺乏統一的針對數據交換的射頻協議標準

全球標準組織有很多，如ISO、IATA、CEN、ETSI、ANSI和AIAG，有117個針對數據交換的射頻協議標準，嚴重制約了RFID的發展。其中，國際標準組織（ISO）有兩個與圖書館RFID標簽和讀取器有關的標準：ISO/IEC15693andISO/IEC18000-3 模式。[5]盡管美國國家信息標準組織的《RFID在美國圖書館——國家信息標準組織建議的實踐指導》為世界圖書館界RFID標準提供了新思路，但是有一部分投資者有顧慮不敢投資，擔心標準一變整個RFID系統的投資打水漂。

2.2 RFID標簽問題

2008年“只讀”RFID標簽盡管僅0.1美元，但是價格還稍高。更好的制造技術，內存會便宜；粘接技術更高效；微處理器設計更低功耗，這些均會推動標簽價格下降，標簽的價格又將推動RFID的總體成本價格降低。值得一提的是，在一個統一的RFID標準下，大量的需求會大大降低其成本。此外，今天大多數RFID天線是由金屬蝕刻而成的；而印制RFID天線使用的導電油墨是危險廢物，并且會產生額外的費用。

2.3 隱私權和安全的問題

讀取tag中的數據不用接觸，這引起人們擔憂RFID技術會侵犯個人隱私權。再者，RFID技術可能會威脅圖書館的館藏，如盜竊圖書館資料、數字破壞及病毒破壞。具體來講，RFID威脅主要來自3個層面：物理層面（Physical Layer）、通信層面（Communication layer）和應用層面 （Application Layer）。物理層面是射頻竊聽 （RF eavesdropping）、干擾 （Jamming）和復制 （Cloning）；沖突 （Collision）是在通信層面的主要威脅；欺騙（Spoofing）、追蹤（Tracking）、去同步 （Desynchronization）、病毒 （Virus）是應用層面的主要威脅。[6]此外，現有的系統怎么與之整合或者兼容？RFID系統產生的電子輻射對人類有否影響，目前還不清楚。

3 RFID發展趨勢

盡管目前還存在種種不足，但是新技術的步伐是無人能阻擋的。目前，圖書館能夠使用非專有的系統，這是由于已經造出新一代RFID芯片（其標準為ISO 15693，并將整合成ISO 18000-3）。有了這項技術，圖書館不必依賴于某一個供應商的RFID標簽了。[7]另外，全球產品電子代碼組織（EPCglobal）預測2010年后RFID標簽將采用天線印刷技術和新的標簽芯片技術，標簽價格（一次性只讀型）會低至1美分。可以預測，未來RFID發展趨勢主要有以下方面。

3.1 RFID投資回報率分析

西班牙的 Rod rí guez-Silva等人在歐盟 3個國家（羅馬尼亞、意大利、西班牙）的3個圖書館進行跨歐洲研究，定量評估RFID技術對圖書館的好處。按照適合性、可移植性、精度、可理解性、可操作性、可比性、透明性等原則，從效率（時間和費用）和用戶的認可（包括館員與終端用戶）兩個方面進行評估RFID的績效。[8]中山大學資訊管理系的蔡孟欣參考LauraSmart的回報測算，以5年為測算的年限給出了圖書館RFID投資回報 （ROI）測算模型。圖書館RFID投資包括一次性投資和5年總共的系統維護費。而圖書館引進RFID的回報估算范圍主要包括RFID對圖書館運營成本的影響以及圖書館服務質量的變化（包括圖書館員工及用戶對服務質量的評價）。[9]

3.2 RFID系統的評估

運用恰當的評價指標，對RFID系統進行定性化或者定量化的評估。如用平衡計分卡利用調查的數據從財務、顧客、企業內部流程、學習與成長4項觀點組成的績效指標實證研究以評價引入RFID后的績效效果。

3.3 隱私、安全和標準體系研究

RFID標簽面臨著諸多威脅，如截獲RFID標簽信息、破解RFID標簽、復制RFID標簽。RFID技術要得到廣泛的應用和推廣，必須首先解決RFID的隱私、安全問題。用戶的借閱歷史被記錄在電子標簽上，其閱讀行為和偏好隨時可以暴露在讀寫器識別的范圍內。針對RFID標簽的隱私和安全，人們從技術角度想出多種辦法[10]：① Kill標簽。商品交付給最終用戶時，通過Kill指令殺死標簽，使標簽無法再次被激活，徹底防止用戶隱私被跟蹤。② 法拉第網罩。將貼有RFID標簽的商品放入由金屬網罩或金屬箔片組成的容器中，從而阻止標簽和讀寫器的通信。③ 主動干擾。用戶使用能夠主動廣播干擾信號的設備，干擾對受保護標簽的讀取。④ 智能標簽。增加標簽的處理能力，利用加密技術進行訪問控制，保護用戶隱私。⑤ 阻止標簽。使用一個特殊的標簽（稱為阻止標簽）對讀寫器的讀取命令總應答相同的數據，從而保護用戶標簽。⑥ Hash鎖。通過簡單的hash函數，增加閉鎖和開鎖狀態，對標簽與讀寫器之間的通信進行訪問控制。針對RFID標簽隱私和安全，人們從政策角度想出多種解決方案[10]：① 顧客有權知道一個產品是否包含RFID標簽。② 當購買產品時有權對嵌入的RFID標簽移除、停用、或銷毀。③ 如果他們選擇退出RFID，消費者不應喪失其他權利（如歸還產品）。④ 有權知道哪些信息是在他們的RFID標簽中。如果此信息是不正確的，必須有正確的手段修改。⑤有權知道何時、何地以及為什么RFID標簽能被讀取。因此，應在RFID標簽上加個標識，讀取時應發出鈴聲或閃一下光；配有記憶的標簽可以算出它已被閱讀的次數；開發消費者關注的RFID讀卡器探測器等等。

目前，歐美等發達國家在RFID芯片、終端設備、系統應用方面，尤其是在標準制定和技術開發方面處于領先水平。我國需要政府主管部門牽頭，聯合科研機構、企業等部門制定RFID國家標準，大力開展隱私、安全研究，這會大大增強產業競爭力。

3.4 RFID技術的融合趨勢

3.4.1 RFID技術與互聯網技術的融合

RFID技術與互聯網技術的融合是物聯網得以實現的基礎。射頻識別（RFID）技術能夠自動識別物品并獲取相關數據，通過互聯網就能夠實現物與物之間的信息交互，從而形成一個無所不在的“物聯網”。

3.4.2 RFID技術和WSN技術的融合

目前RFID的抗干擾性較差，而且有效距離較短。如果把采用ZigBee協議的WSN（無線傳感網絡）與RFID進行有機結合，利用WSN高達100m的有效半徑，構成WSID網絡，恰如為RFID插上飛翔的“翅膀”，應用前景十分廣闊。WSN獲取物理世界的數據，RFID搭建起物理世界與信息世界的橋梁。兩種技術的有機結合，可將物理世界與信息世界進行溝通，從根本上改變現有的IT系統。[11,12]

3.4.3 RFID技術和3G技術的融合

3G是第三代移動通信技術的簡稱，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術。RFID和移動通信技術的優勢分別在于認證能力與隨時隨地的信息交互能力。二者相結合最終形成一個結構更加復雜、功能更加強大的通信系統，可實現非接觸式移動支付等功能。RFID技術和3G技術的融合，[13,14]在圖書館資產管理、門禁、物流、手機支付等領域有其獨特的作用。

3.4.4 RFID技術和GIS技術的融合

RFID提供圖書館資源基本信息（如圖書、人員的基本信息和位置信息），GIS技術對這些信息進行管理并提供更加優良的服務。[15]RFID技術與其他技術的融合將形成更大的產業集群，并會應用更廣泛。

總之，隨著RFID技術的持續發展，硬件制造技術、中間件技術、系統集成應用等所構成的RFID產業鏈將變得更加成熟，產品將更加多樣化，價格將更加實惠。我們相信，RFID技術不僅會在越來越多的圖書館被應用，而且應用范圍也會越來越廣。不過，需要說明的是，讀者必須接受關于如何使用RFID的操作培訓，建立借書還書的新習慣。工作人員也必須接受相關的培訓，培訓的內容包括了解該項技術工作的原理，掌握這項技術的操作，以及解決可能出現的故障的辦法等等。

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[4]劉白秋.無線射頻識別技術在國內圖書館中的首次應用實踐 [J].圖書館學研究，2007（4）：10－12.

[5]NISO RFID Working Group.RFID in U.S.Libraries（NISO－RP－6－2008）[EB/OL].[2010－10－26].http://www.niso.org/publications/rp/RP-6-2008.pdf.

[6]DingZhenhua，etal.ATaxonomyModelofRFIDSecurity Threats.[EB/OL].[2010－10－26].http://ieeexplore.ieee.org/iel5/4700821/4716080/04716242.pdf?arnumber=4716242.

[7]SShahid.Use ofRFIDTechnologyin Libraries:a New Approach to Circulation，Tracking，Inventorying，and SecurityofLibraryMaterials[EB/OL].[2010－09－21].http://www.webpages.uidaho.edu/～mbolin/shahid.htm.

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[12]Lei Zhang，ZhiWang.IntegrationofRFIDintoWireless Sensor Networks:Architectures,Opportunities and Challenging Problems[C]//Proceedings of the Fifth InternationalConferenceonGridandCooperativeComputingWorkshops，2006：463－469.

[13]李為.WIMAX、RFID與3G融合已是大勢所趨[J].金卡工程，2008（3）：55－56.

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[15]周文芳.圖書館數字化管理——GIS和RFID的融合 [J].情報科學，2010（7）：1016－1019.