高頻和超高頻RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用研究

馬寅 陶麗

摘 要：通過對HF和UHF RFID技術(shù)在圖書館應(yīng)用實踐中的對比分析，結(jié)合圖書業(yè)務(wù)工作實際，指出了兩種頻率的RFID標(biāo)簽在使用中的特點、優(yōu)勢及存在的不足，為擬采用RFID技術(shù)的圖書館提供了一些參考。

關(guān)鍵詞：RFID；圖書館；高頻；超高頻

中圖分類號：G250.7 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）07-00-02

0 引 言

上世紀(jì)20年代在Westinghouse實驗室，發(fā)明家John Kermode“異想天開”地想對郵政單據(jù)實現(xiàn)自動分檢，最后，一個當(dāng)時令所有人感到新奇的條形碼識別技術(shù)誕生了，并在之后的半個世紀(jì)在全球掀起了一場技術(shù)革命。時至今日，條碼技術(shù)無處不在，幾乎所有商品都有條形碼的烙印。進入21世紀(jì)，工業(yè)化、自動化快速發(fā)展，條形碼已經(jīng)不再滿足諸多情況中的實際需求，于是人們開始思考一項更加自動化、智能化的新型技術(shù)——RFID非接觸射頻識別技術(shù)。這又是一場新的技術(shù)革命，并用其驚人的速度席卷全球。目前RFID技術(shù)以其震撼功能，在物流、安保、資產(chǎn)追蹤、電子支付、環(huán)境檢測、交通運輸、設(shè)備管理等多個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

1 RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用現(xiàn)狀

2002年新加坡國家圖書館率先將RFID技術(shù)應(yīng)用于圖書館后，美國、日本、澳大利亞等多國圖書館也開始嘗試，使得RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用迅速走向成熟。2006年我國廈門集美大學(xué)誠毅學(xué)院圖書館率先應(yīng)用RFID技術(shù)，拉開了國內(nèi)智能圖書館建設(shè)的序幕；2008年國家圖書館二期正式引入RFID技術(shù)，此舉成為智能圖書館在國內(nèi)迅速蔓延的拐點。天津理工大學(xué)陳志輝等人在研究報告中提到，截止2014年，我國應(yīng)用RFID技術(shù)的圖書館至少有367家，其中公共圖書館占60%，高校圖書館占40%[1]。

RFID技術(shù)使得圖書館的工作效率得到成倍增長，館員的工作強度大幅減少，讀者滿意度也得到了極大的提高。但具體實施RFID項目是個復(fù)雜的工程，制約因素頗多，其中最重要的一項便是項目經(jīng)費問題。2012年深圳圖書館在RFID建設(shè)項目上的經(jīng)費高達1 124.8萬元，這對一般圖書館來說是難以接受的。2006年時，美國市場最低的電子標(biāo)簽價格是20美分/個，標(biāo)簽和設(shè)備昂貴的價格使許多圖書館望而卻步。但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，國內(nèi)出現(xiàn)了一批RFID圖書館設(shè)備供應(yīng)商如深圳遠望谷、上海阿法迪、寧波博一格、常州科晶、沈陽慧博升等。電子標(biāo)簽和設(shè)備的大規(guī)模生產(chǎn)使得國內(nèi)市場的價格不斷下降。目前市場上UHF標(biāo)簽的市場價格已經(jīng)降到1元/個，HF的價格為1.4元/個，這樣的價格讓更多的圖書館對引入RFID技術(shù)躍躍欲試。

2 高頻和超高頻RFID技術(shù)比較

2.1 HF和UHF工作原理比較

目前國內(nèi)圖書館應(yīng)用RFID技術(shù)有HF和UHF兩大類別。高頻（HF）范圍為3～30 MHz，典型的工作頻率為13.56 MHz，該頻率的波長約為22 m。ISO/IEC 15693規(guī)定了疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1 m，采用電感耦合的方式從閱讀器輻射場獲取能量，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)材料，能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。它具有防碰撞特性，可以同時讀取多個電子標(biāo)簽，并將數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中。

超高頻（UHF）范圍為300 MHz～3 GHz，3 GHz以上為微波范圍。圖書館采用的典型工作頻率為860 MHz～960 MHz，頻率波長約為30 cm。通過電磁耦合方式同閱讀器通信，識別速度可以達到1～100 m/s。通信距離一般大于1 m，典型情況為4～6 m，最大可超過10 m。超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水、灰塵、霧等懸浮顆粒物質(zhì)。超高頻閱讀器有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間內(nèi)可以讀取大量的電子標(biāo)簽。

2.2 HF和UHF電子標(biāo)簽的特點

標(biāo)簽（Tag）是由耦合元件、IC芯片及微型天線組成的超微型小標(biāo)簽。每個標(biāo)簽內(nèi)部存有唯一的電子編碼，用來表示目標(biāo)對象。標(biāo)簽可根據(jù)是否有內(nèi)置電源分為有源及無源標(biāo)簽，圖書館應(yīng)用的RFID標(biāo)簽以無源為主。RFID標(biāo)簽具有很多突出的優(yōu)點，如不需要人工干預(yù)，不需要直接接觸、不需要光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，可在各種惡劣環(huán)境中工作，同時識別多個電子標(biāo)簽，具有免接觸操作、應(yīng)用便捷、使用壽命長等特點[2]。因此高頻和超高頻段的無源RFID標(biāo)簽在國內(nèi)圖書館領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

在圖書館實際應(yīng)用中RFID標(biāo)簽附著在待識別的圖書或書架表面，標(biāo)簽中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，存儲在芯片中的數(shù)據(jù)可以由閱讀器以無線電波的形式非接觸讀取，并通過閱讀器處理器進行信息解讀和管理。由于高頻和超高頻工作原理不同，故標(biāo)簽的存在形狀不同。HF圖書標(biāo)簽主要是正方形、圓形，一般面積較大，其外觀如圖1所示。UHF圖書標(biāo)簽形狀可以做成類似于圖書磁條樣的細長條狀，其外觀如圖2所示。

3 HF和UHF技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用比較

3.1 實現(xiàn)自助借還

目前高頻和超高頻都能滿足圖書館自助借還的基本功能，但兩種方式在實現(xiàn)時稍有區(qū)別。高頻標(biāo)簽在實現(xiàn)自助借還時，受到讀取距離的限制，一次借書冊數(shù)不能太多，按圖書累加的高度，一般高頻控制在25 cm以內(nèi)，看圖書厚薄，常規(guī)圖書館會設(shè)定一次允許外借冊數(shù)，只要不是超厚圖書，一次性能成功讀取6冊左右圖書。

UHF根據(jù)功率大小，讀取距離可大于HF，但考慮到對于讀者、館員的輻射安全，將其控制在9 600 MHz以內(nèi)，常規(guī)可以讀取10本以內(nèi)。但若讀取距離遠，往往會把機器周圍其他讀者攜帶的圖書誤讀到正在操作的讀者賬號上。如果調(diào)節(jié)讀取距離，也就減少了它的優(yōu)勢。但現(xiàn)在的圖書館不會允許讀者一次外借許多本。所以目前高頻和超高頻在允許外借冊數(shù)的情況下都能滿足實際需求。

3.2 圖書加工及回溯

標(biāo)簽的形狀、大小決定了RFID標(biāo)簽附著在圖書上的位置。目前在圖書館中應(yīng)用的RFID標(biāo)簽主要有正方形、長方形、圓形、細長條形。考慮到安全性、隱秘性等諸多因素，圖書加工時，高頻標(biāo)簽通常粘貼在圖書的封皮或封底，因此在流通過程中容易出現(xiàn)污損、折壓等現(xiàn)象，造成標(biāo)簽損壞、遺失。超高頻標(biāo)簽可以做成磁條狀，這種形狀的標(biāo)簽適合粘貼在圖書背脊、兩頁紙接縫處，用于圖書查詢、防盜、隱秘性好，更適合圖書流通的實際操作。

圖書館以前的館藏資料都是條碼加磁條，書中的磁條對于高頻標(biāo)簽影響不大，但卻對超高頻的標(biāo)簽影響很大，因此必須取出原來圖書中的磁條。這樣回溯的工作難度會增加很多，對于擁有豐富館藏資源的大館來講這是不敢想向的工程。

3.3 實現(xiàn)圖書上架、倒架、清點

理論上講，無論是高頻還是超高頻RFID標(biāo)簽，館員手持閱讀器逐層逐架掃描一遍就能輕松完成圖書清點，不僅可對書庫館藏進行統(tǒng)計，找出需要倒架、剔舊的圖書，還能及時發(fā)現(xiàn)亂架、錯架問題，館員真正從繁雜的、耗力又耗時的重復(fù)勞動中解放出來，工作效率得到幾何級數(shù)增加。但實際操作中，并非這樣圓滿。

無論是HF還是UHF都不能做到完全準(zhǔn)確無誤的盤點。高頻標(biāo)簽是近距離識別，雖然讀寫準(zhǔn)確率高，但是要經(jīng)過反復(fù)幾次才能讀寫準(zhǔn)確，如果館員只是手持閱讀器，簡單順著書架走一遍，那么完全有可能漏讀緊鄰的標(biāo)簽和書架后的圖書。超高頻讀取距離遠，范圍比較大，這往往會造成重復(fù)讀取相鄰架上的圖書或漏讀緊鄰圖書的現(xiàn)象。

3.4 RFID安全系統(tǒng)

RFID監(jiān)測儀通過修改電子標(biāo)簽中的EPC編碼實現(xiàn)防盜監(jiān)測的目的。EPC編碼的不同值表示圖書的不同借還狀態(tài)。聯(lián)網(wǎng)時，防盜系統(tǒng)對圖書進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)未正常辦理借閱手續(xù)的圖書經(jīng)過通道時，防盜儀會及時報警，并且后臺系統(tǒng)能提供完整的監(jiān)控日志。在脫機狀態(tài)下，圖書如果是在館狀態(tài)，即使被攜帶過監(jiān)測儀并通過監(jiān)測EPC編碼，圖書過通道時防盜儀也會發(fā)出報警信號，實現(xiàn)離線報警。

理論上講，RFID防盜儀比原來磁條門禁系統(tǒng)更加安全，但在考察實際應(yīng)用了RFID技術(shù)的圖書館中發(fā)現(xiàn)，無論是HF還是UHF安全防盜儀都存在死角，并不能實現(xiàn)100%的防盜功能。當(dāng)HF標(biāo)簽的圖書、手機、電子手表貼在一起過安全通道時，系統(tǒng)就有可能無法識別，不報警；UHF標(biāo)簽具有親水性，水對RFID信號吸收較大，人體含有大量水分，當(dāng)電子標(biāo)簽被人體完全覆蓋時，感應(yīng)器就無法識別電子標(biāo)簽，也就是說只要把書夾在腋下或抱在胸前都會大大降低防盜系統(tǒng)的靈敏度，甚至不會發(fā)出報警信號。因此有些圖書館采用RFID標(biāo)簽加磁條的方法來解決這一問題。

4 結(jié) 語

HF和UHF都能實現(xiàn)智慧圖書館的基本要求，是圖書館實現(xiàn)智能化管理的又一次技術(shù)革命。不僅各有優(yōu)缺點，其在實際使用中還存在諸多問題：如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，HF、UHF的不兼容性制約了區(qū)域間的通借通還、資源共享；超高頻輻射大，對工作人員和讀者身體是否會造成影響等。但隨著RFID技術(shù)的不斷完善，該項技術(shù)必將是未來圖書館發(fā)展的趨勢。

參考文獻

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