淺談RFID應用實踐
——以上海浦東圖書館為例

滕思琦，王燕君

(上海浦東圖書館，上海 201204)

近年來，物聯網技術受到了我國各行各業的關注，作為新一代數字信息技術的集成和運用，它的發展對我國經濟的可持續發展具有重要意義。“十二五”時期，我國物聯網得到了迅速的發展，成為全球物聯網為數不多的活躍地區之一。“十三五”時期，隨著經濟發展方式的轉變，創新作為發展的第一動力，同時促使物聯網技術、云計算技術、大數據等新技術得到了廣泛的應用，這也成為國家新一輪發展的重要戰略。

無線射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)作為一種非接觸式自動識別技術，利用射頻信號空間耦合或反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別，并獲取存儲在其中的相關數據。RFID技術已廣泛應用于生產、倉儲管理、物流等領域，大大提高了其管理和運營效率，并已成為一種重要的智能基礎設施。

1 RFID技術發展現狀

我國圖書館RFID的應用研究是從張厚生，王啟云[1]的《圖書館服務的無線技術——RFID的應用》一文開始的，文章初步介紹了RFID的技術特點和優勢，以及在圖書館的應用前景。較早研究RFID圖書館應用的還有王若琳[2]的《RFID技術及其在我國圖書館領域的應用前景分析》，該文章介紹了RFID在圖書館領域所具備的優越性，以及對前景的展望分析。

蔡孟欣[3]在《RFID系統對圖書館產生的影響》中介紹了RFID技術在圖書館中應用所帶來的各方面影響，為圖書館實踐應用方面提供了參考價值。李欣榮[4]在《RFID在現代圖書館管理系統中的應用》探討了RFID的技術特點，以及標準化問題。

在國外RFID技術的研究中，Erwin[5]寫的《圖書館RFID技術》、Michael[6]的《美國圖書館協會在波士頓的冬季年會上的技術討論匯總》都是對圖書館RFID技術理論方面的討論，主要是包括技術的概念、工作原理、優缺點等。Steven[7]寫的《RFID：無線射頻識別》，主要對RFID技術的工作原理、標準及其各個行業的應用情況進行了闡述，為圖書館領域應用RFID提供了非常重要的參考。Coyle[8]的《圖書館RFID的管理》一文中指出圖書館RFID的應用要綜合考慮各個圖書館的實際館情、管理模式等因素來確保RFID的成功應用。

RFID技術在圖書館領域得到實踐應用是在1998年，新加坡國家圖書館首次在全球圖書館業界采用了該技術。在國內，2006年深圳圖書館作為我國國內第一家大規模采用該技術的公共圖書館，為國內圖書館應用RFID技術提供了有建設性的參考[9]。RFID技術現階段主要的應用功能有自助借還、自助辦證、自動分揀、自動盤點、防盜管理、閱覽室管理等等，這些都是圖書館在圖書流通領域的一般基本應用，并沒有充分挖掘出該技術更深層次的應用價值。

2 RFID應用實踐——以上海浦東圖書館為例

2.1 RFID技術實踐思路

上海浦東圖書館新館于2010年建成，館舍面積達60 000m2，分為地下兩層和地上六層，館內閱覽和圖書借閱區域主要分布于2層-6層空間，由于館舍面積較大，各閱覽區和借書區域直接相通，對書架實行開架式管理。這就對圖書館的門禁和防盜系統提出了相對高的要求，既要不影響到讀者在圖書館的體驗，又要兼顧圖書防盜的需求。圖書館采用了基于RFID技術開發的上海阿法迪智能標簽系統有限公司的產品和系統，也是國內較早使用RFID技術的公共圖書館。基于RFID技術開發使用了館藏管理系統，并不斷完善各項使用功能，有效加速了圖書的流通，減少了一線借還館員的工作壓力，并能更好地做好后臺數據統計，做到糾紛回查等工作。

2.2 RFID應用實踐

2.2.1 RFID系統組成

RFID系統主要的組成部分為電子標簽(Tag)、讀寫器(Reader)、天線(Antenna)和中間件[10]。

2.2.1.1 電子標簽(Tag)。電子標簽，是RFID技術的核心，由收發天線、儲存識別信息的芯片和電路組成。按照工作頻率可分為低頻、高頻、超高頻和微波頻段4種，根據圖書館工作的特點，一般選擇高頻和超高頻電子標簽，高頻的工作頻率在3MHz-30MHz,典型工作頻率為13.56MHz;超高頻工作頻率在300MHz-3GHz,典型工作頻率為860MHz-960MHz之間。根據曾頻、高飛12等對207個使用RFID技術的圖書館研究來看，有75.36%使用高頻技術，24.36%使用超高頻技術。

2.2.1.2 讀寫器。即射頻標簽讀寫設備，主要功能是負責讀寫射頻標簽中的信息，根據具體實現功能也被稱為：閱讀器(Reader)、查詢器(Interrogator)、通信器(Communicator)、掃描器(Scanner)等，通過讀寫器上的信號接收器接收來自標簽上的已編碼信號，對其認證識別信息進行解碼，將認證識別信息連同標簽上的其他信息傳輸到主機進行處理。

2.2.1.3 中間件。中間件是一種獨立的系統軟件的基礎軟件，如圖1所示。它可以為各種應用和系統的開發維護提供支持環境，建立在服務器的操作系統之上，用于網絡間通信。中間件的存在使得RFID系統可以方便地和各類圖書管理系統進行對接，完成圖書與標簽信息之間的數據轉化，使得RFID系統的開發、升級、維護更加簡單高效。

圖1 中間件結構

2.2.2 RFID系統工作流程

圖2 RFID系統工作原理

RFID技術構成的要素主要包括：電子標簽、讀取器、天線和中間件。上海浦東圖書館的RFID系統主要可以分為中間件ACS服務器及使用終端兩大部分，使用終端通過天線感應RFID標簽，然后經過閱讀器解析標簽信息，上傳到中間件服務器，再用ACS服務SIPⅡ協議和圖書館圖書管理系統進行訪問，完成圖書與標簽信息之間的數據轉化，終端設備通過相關應用軟件與中間件ACS服務協同工作，完成RFID所需功能。其原理如圖2所示。

2.2.3 服務應用建設

2.2.3.1 自助借還書系統。浦東圖書館館內RFID自助借還系統包括：自助借還機、24h還書機、微型圖書館。這些設備對含有RFID標簽的圖書進行讀取、識別和借還處理，讀者可通過這些設備進行自助式的操作，對圖書進行一次單本或多本借出和歸還處理，設備配備了觸摸顯示屏和直觀的按鈕鍵，提供簡單、易操作的人機交互過程(見圖3)。館內RFID自助借還設備通過網絡連接到中間件，由中間件與圖書管理系統無縫連接，協調工作。

圖3 自助借還操作流程

2.2.3.2 自助辦證系統。浦東圖書館采用RFID式自助辦證系統，可以讓讀者不用排隊等待人工辦證，避免各種煩瑣填表手續，可實現人工辦理的各項基本功能，如個人信息錄入、收款、借書卡信息錄入、出卡等。設備通過內置身份證識別系統，可自動識別二代身份證且通過網絡在圖書管理系統內進行自動查重，能有簡單交互操作供讀者填寫辦證信息，如地址及聯系方式等，系統經由圖書館管理系統進行讀者信息登記并同步芯片信息，如今館內自助辦證機已從原IC芯片借書證升級到RFID借書證。內置紙幣識別模塊，可識別各種新舊人民幣并具備自動驗鈔功能，其流程見圖4。

2.2.3.3 館員工作站系統。該系統是一整套對有RFID標簽的圖書進行掃描、識別、數據處理的設備和系統。主要通過標準串口、USB接口或網絡接口連接至計算機設備，與圖書館現有的圖書管理系統無縫連接。該工作站系統有進行圖書標簽閱讀、編寫、改寫操作的能力，可實現標簽檢驗、標簽轉換、轉換工作量統計及圖書借還操作等功能，圖形化的友好操作界面十分方便館員對相關功能進行操作使用。

圖4 自助辦證流程

3 浦東圖書館RFID實踐效果

3.1 自助借還系統，提升讀者體驗

浦東圖書館采用RFID技術后，隨著自助借還設備體驗的提升，讀者越來越多地依賴設備來完成圖書借還及續借等服務操作。通過后臺統計，2017年全年自助設備借書量占全館借書90.54%，自助還書量占全館還書65.37%，自助續借占全館續借85.81%，大大減輕了一線借還館員的工作壓力。另外，由于該館主要外借流通圖書使用上海圖書館的系統，造成系統服務器在上海圖書館，因此網絡的通暢對于RFID系統的穩定性非常重要。借還書的流通信息是通過專線連接到上圖系統，由于館內讀者網絡、辦公網絡與RFID系統及一卡通系統網絡混用，會造成線路帶寬被占導致數據丟包，使用效果不好。經過實踐將RFID與一卡通系統網絡單獨隔離，保障了使用的穩定，自助設備使用中的報錯率大大降低，使用效率明顯提高。

3.2 自助辦證系統，加快工作效率

讀者辦證是圖書館必不可少的服務項目，浦東圖書館讀者數量眾多，高峰節假日接待新辦證讀者最高超過200位，每位讀者都需要填寫紙質辦證申請表，再由館員進行信息輸入、核對、收取押金、辦證等流程，往往造成排隊現象，經過后臺統計，引入自助辦證機后，2017年全年自助辦證占全館辦證75.12%，大大縮減了讀者辦證時間，輸入讀者信息、收取押金、身份證驗證這些步驟都通過辦證機自動完成，減少了館員壓力，也降低了人為出錯的概率。

3.3 數據查詢不便,自主開發頁面

RFID的自助設備會將設備操作記錄通過中間件日志存儲于數據庫中，技術人員可以通過數據庫或后臺日志查詢讀者圖書借還信息，由于數據庫的特殊性和技術要求，不是所有館員都能做到查詢操作，而自助機及中間件日志又查詢煩瑣，為方便一線館員能夠實時便捷地獲得使用信息，浦東圖書館聯合設備公司搭建了基于中間件日志及數據庫的查詢網站，登錄網站后可以根據需求選擇查詢條件，在選擇需要查詢的日期后，可按功能查詢分為借書、還書、續借等，按設備查詢可以通過IP地址指定具體設備，按圖書編號查詢該圖書在查詢日期內的所有流通記錄，按讀者編號查詢可以查詢該讀者在查詢日期內的借書、續借及登錄操作。根據不同使用部門的查詢功能，給予不同的查詢權限，減少使用難度。通過這個網站，使得館員在發生讀者糾紛時可以方便地查詢讀者操作記錄。

3.4 設備使用率低，修改提升效果

由于有RFID系統，使得后臺數據能夠精確統計，運行過程中，發現浦東圖書館少兒館讀者使用自助設備比例少于成人讀者，通過工作人員一段時間的觀察，發現少兒圖書繪本存在書本封面薄、厚、大小不一等特性，在借還操作中標簽識別率不高，造成借書未成功就離館，會觸發門禁系統報警。針對此現象，通過對自助機借還機進行個性化改造，在借還頁面增加操作提示語，提醒讀者注意圖書數量是否一致，并取消借書后打印憑條功能，要求讀者查詢已借圖書后再打印，讓讀者進行二次確認所借圖書是否正確，降低了門禁系統報警次數，少兒館讀者對自助機的使用次數也有顯著提升。

4 遇到的問題

雖然RFID技術為圖書館多個方面的工作帶來了便利，但是在RFID的使用中仍普遍存在一些問題。

4.1 安全及防盜問題

由于RFID先天的技術標準導致標簽尺寸大，標簽一般貼于圖書的封面頁或封底頁，隱蔽性不佳，盜書者很容易識別并撕毀標簽，造成門禁系統無法響應，使得圖書館造成不必要的損失。

4.2 現有系統的集成問題

對于任何一家圖書館而言，新系統與舊系統之間的融合集成是非常關鍵的問題。對于浦東圖書館而言，RFID系統和自助借還書系統、門禁系統、讀者辦證系統，都是各自獨立的系統，如何整合系統，使得各個系統之間能夠順暢地運行，是圖書館要考慮的問題。浦東圖書館的圖書館借還系統是使用上海圖書館的Horizon系統，硬件設備是采用阿爾法迪的設備，如何結合兩個不同廠商的技術和設備需要圖書館有能力自行改造和調試。

4.3 標簽損毀問題

RFID標簽尺寸由于內部線圈的存在，在現有的技術條件下無法做到更小，通常是貼在圖書上的，所以也會發生標簽頁折疊擠壓后導致信息不能讀取。同時，由于標簽的面積較大，也會受到其他無線電波頻率的影響，另外標簽也容易被其他金屬遮擋，從而影響信息讀取的準確性。

4.4 關聯設備問題

在浦東圖書館的實際使用中，還存在設備長時間使用后，天線會過熱而導致使用時對標簽識別效率降低，影響讀者操作體驗，包括館內門禁系統天線也有時會因過熱而誤觸報警。此類問題只能通過設備供應商改良產品，增加天線的降溫措施來緩解。

另外，館內自助設備使用率極高，由于借還書系統采用上海圖書館的系統，周末高峰時常會發生SIPⅡ服務故障，而SIPⅡ服務在上海圖書館的服務器上，只能由他們進行處理解決，影響了問題解決的速度。

5 結束語

RFID技術的出現，受到了各行各業的極大關注。同時，在圖書館領域也得到了快速推廣和大規模應用，不僅為圖書館的管理帶來了新鮮活力，而且也有效地促進了圖書館的管理方式和服務水平的提高。圖書館RFID技術應用也相應成熟了許多，但在此過程中難免會出現問題，筆者以上海浦東圖書館采用RFID技術為例，闡述了在應用實踐過程中的思路以及發現的問題。而解決問題一方面寄望于廠商對新技術的發展或軟硬件設備的改進，另一方面圖書館也要提出個性化需求以及加強自身技術力量。未來圖書館的技術應用會越來越現代化、智能化，這也是圖書館未來發展的重要方向，希望給同行以參考。