射频识别技术在图书馆中的应用及系统国产化趋势

1前言 
    近十多年来，以计算机为代表的现代化技术在图书馆的广泛应用，改变了传统图书馆的管理模式和服务方式。而随着RFID技术在图书馆的广泛应用，促进着现代图书馆从服务内容到服务方式的全面变革。近年来，国家对RFID图书馆的建设予以了高度的重视，也获得了较好的成效。目前，集美大学诚毅学院图书馆、深圳图书馆、厦门市少年儿童图书馆、上海市长宁区图书馆已经率先实施或使用RFID系统。但是，成本问题和RFID应用所带来的新的挑战影响了国内RFID图书馆建设的发展速度。如何有效地解决这些问题，成为图书馆需要关注的一个焦点问题。 
  
2 RFID图书馆给我们带来了什么 
2.1简化借还书流程，提高流通效率 
    现有的借还书流程仍然需要人工打开图书扉页并找到条码位置然后才能扫描条码。这样的操作流程仍然较为繁琐，借还书效率比较低。同时，条码容易破损，这样不仅会影响借还书的效率，同时也会影响读者对图书馆的满意程度。 
    因此，需要引入先进的读写技术以实现自动化的图书借还流程，提高信息存储的安全，提高信息读写的可靠对，也提高借还书的速度。 
    RFID系统的自助借还书，支持一次借还10本以上（可灵活设定限制）的图书，效率大为提高。 
  
2.2 大幅降低图书盘点和查找工作量 
    依靠人工的图书盘点工作，特别是书架图书的盘点工作量太大而且效率很低。图书管理员盘点书架图书要凭自身的记忆对图书进行分类放置和记录，费时劳神却又很难达到目的。引入先进的RFID图书盘点工具和方法，可实现图书盘点的自动化或半自动化。 
    RFID非接触、远距离、快速读取多个标签的特点，使盘点工作简单有效，RFID使从不能盘点到可以盘点、轻松盘点；同样，可以轻松实现顺架等功能；上架时可以根据书库图形化路线（相当于电子地图）指示馆员按正确位置拜访馆藏。 
2.3 改变借阅管理和安全防遗漏流程脱节的情况 
    图书馆防盗系统现在还是孤立的防盗系统，图书归还和上架之前要经过上磁处理，图书借出时则要进行消磁处理，工作量较大，直接影响了图书流通以及图书管理的工作效率。在发现丢书的同时无法记录丢失图书的信息，对图书的日常盘点、补缺工作影响极大。 
    RFID系统对现有的管理系统进行改进，将防遗漏系统与图书流通管理系统联系起来，记录每本图书的进出库历史记录，从而可以与借还书的历史记录进行匹配。 
2.4 提高图书馆工作人员的工作满意度 
    图书馆工作人员由于积年累月的重复性劳动，加上图书馆工作本身就很繁重，很容易让图书馆工作人员对图书馆工作产生一定的消极思想；由于管理上存在缺陷，图书馆管理者对图书馆的管理也大伤脑筋，加上读者也对图书馆表示不满，导致图书馆人员对图书馆工作满意度有所下降。通过对图书馆RFID系统的应用，可以弥补管理上的缺陷，同时把工作人员从图书馆日常繁重的重复劳动中解放出来，其主要体现在以下几个方面： 
a)RFID技术大大减少了流通工作量，剩余的流通工作也是配合RFID技术的自动化工作，这样大大提高了流通馆员的工作积极性和精神面貌。 
b) RFID技术也解放了大批流通馆员，使他们可以从事其他的高级的咨询工作，如流动服务，举办讲座、展览、培训等。 
c) 图书馆人员主要工作从流通转向咨询，有助于图书馆提升人员素质，会有更多的专业人才加入，有助于图书馆其他服务工作的提高。 
  
2.5 提高读者满意度 
读者经常会对图书馆产生不满，产生的原因主要是以下几点： 
Ø 由于图书馆没有有效手段对图书进行盘点，但是因为管理系统没有准确的记录，结果导致了读者系统里能够查到图书，但是实际上却找不到； 
Ø 由于借还书的效率较低，借还书排队等候时间太长，读者无谓的浪费时间，导致不满意； 
Ø 借还书中出现信息读取错误、条码无法读出，增加读者等待时间，导致读者不满意。 
Ø 随着全社会对服务意识的不断增强，读者对图书馆的服务要求也越来越高，图书馆需要迫切提升服务水平，提高读者满意度。 
图书馆采用RFID系统可以给读者带来的影响有： 
Ø 避免排队等候，更方便更快捷； 
Ø 更长的图书馆开放时间； 
Ø  隐私性、选择性和独立性； 
Ø  高科技带来的全新感受。 
  
2.6 改变了图书馆的服务模式 
a) 可以实现无人图书馆： RFID技术的应用，使无人图书馆成为可能，图书馆就可以实现真正意义上的24小时的全开放。 
b)图书馆业务流程的重组：RFID解放了流通部门占有的大量人员，使图书馆的业务流程重组变得必要和可行；图书馆将从以馆藏为中心转向以读者为中心，提供给读者的服务将迈向多元化、高级化和人性化。 
c)参考咨询性工作的重要性越发突出：图书馆的参考咨询工作是读者与信息资料之间的中介，从而使图书馆区别与一般的信息工具或者网络。图书馆流通工作淡化后，参考咨询工作会成为图书馆的主要工作。 
d)不满足于开展阵地服务、传统服务，充分利用各种设施和技术条件，为社会公众提供多样化、个性化服务，使图书馆的服务广度与深度都得到延伸，提高公共文化服务能力。 
  
2.7 图书馆通过RFID技术，全面数字化管理 
    除了图书、光盘、馆藏珍品外，图书馆对其他方面的管理也需要数字化。例如：对读者的管理、行政管理、小额消费等，传统的管理费时费力，缺乏效率，对读者、馆员都很不方便。通过RFID技术，能够有效将这些环节都数字化起来。 
  
3 RFID图书馆是如何实现的 
    整个图书馆RFID智能馆藏系统包括：智能流通标签初始化转换系统、馆员工作站应用功能集成系统、读者自助借阅系统、读者自助还书系统、查询、顺架及盘点系统、智能检测系统。 
  
A.智能检测系统 
     当入出图书馆经过该系统，图书被遗漏处理自动提醒 
B.馆员工作站 
     在线设备的实时监控管理；为读者提供更多更好的增值服务；辅助业务处理 
C.自助借书系统 
     可供读者自主借书操作 
D.自助还书系统 
    可供读者自主还书操作 
E.RFID馆藏标签 
    可记录书名、作者、出版社、索书号、ISBN/ISSN、等信息 
F.馆藏资料 
    书、磁带、光盘等 
G.馆藏点检系统 
    馆藏资料盘点、查找、顺架 
H.标签转换系统 
    对馆藏标签初始化，编写数据或分流 
I.图书馆应用系统 
     与各类图书馆应用系统无缝集成 
     完整的RFID系统层次包括RFID设备层、控制器层、中间件层和管理应用层。其中，RFID设备层是RFID信息采集实现的层次，图书电子标签的读写操作在这一层完成；控制器层是RFID电子标签数据初步解析和条件判断和监控触发的层次；中间件层是RFID系统和其他管理系统联系的纽带，中间件层屏蔽了应用层软件接口、数据等差异；管理应用层则与具体的操作流程和业务相关。 
    基于上述RFID系统层次，针对图书馆RFID项目的具体要求，设计了图（三）所示的RFID图书馆的功能架构。图中涵盖借书、还书、盘点、顺架、标签转换及生成、查找和防盗检测7大基本操作功能模块。这些功能模块以中间件为桥梁与图书管理系统和一卡通管理系统进行网络或设备层次上的数据交互。 
    图书馆系统管理软件采用原有的图书馆管理系统，系统中标签数据的读写、相关设备的控制以及与原有图书管理软件的数据接口通过RFID中间件实现。 
    这种架构与常规的RFID系统架构比较的优点在于： 
    RFID系统与已有的图书管理系统之间通过RFID中间件这一媒介实现数据的交互，保证了两个不同系统之间的数据良好融合。 
    保证了现有图书馆管理系统和RFID系统各自得独立性和健壮性。采用这种架构，如果某个系统发生变动，相应的只需要对RFID中间件部分进行修改就可以了，而不需要修改另一个系统，这样便保证了不同系统之间相对的对立性。 
  
4 RFID图书馆发展的国产化趋势 
    尽管RFID技术能带给图书馆服务的根本性飞跃，但由于图书馆藏书量巨大，而每本书上都需要粘贴RFID标签，通常一个图书馆至少都需要几十万张RFID标签，结合RFID智能馆藏系统、读者自助借阅设备、读者自助还书设备、馆藏点检设备、智能检测系统等，对图书馆而言将是一笔不菲的支出。因此，具有自主知识产权的RFID图书馆产业链的形成和发展，对促进国内图书馆RFID的应用至关重要。 
4.1 图书馆RFID标签的国产化 
目前国内所采用的RFID标签有如下三种形式： 
（1）国外芯片，国外封装； 
（2）国外芯片，国内封装； 
（3）国内芯片，国内封装。 
    虽然中国乃至全球目前还没有专门的图书馆用RFID标准，但从国内已使用RFID的几家图书馆情况来看，均采用HF（13.56MHz）、ISO15693通讯协议、存储容量一般在1K-2Kbit 的标签芯片。经过了几年的发展，国内HF频段RFID标签产业链已基本形成： 
（4）芯片：上海贝岭、上海华虹等 
（5）天线 ：上海英内等 
（6）倒装焊：上海集速、上海中卡、厦门信达、杭州合隆、北京亚仕同方 
（7）标签封装：上海申博、上海集速、上海中卡等  
    以芯片为例，2007年，上海贝岭公司开发的“BL75R02 ISO15693 系列智能电子标签芯片”获得了CEC第三届科技进步奖（民品）二等奖（一等奖空缺）；2007年3月，贝岭公司的“符合ISO15693标准的电子标签系列产品”入选第一批“中国半导体创新产品和技术”项目，此次评审中，全国只有30个项目入选第一批“中国半导体创新产品和技术”项目。评审中对贝岭“符合ISO15693标准的电子标签系列产品”评价为：“此项目的系列芯片产品以国际标准为设计规范，在中频远距离系列产品方面填补了我国空白。该系列产品从2005年起，已累计销售近1000万颗，销售收入近2000万元。” 
贝岭获得的RFID芯片技术专利有： 
Ø 《一种反馈调制电路》（发明专利） 
Ø《适用于射频接收装置的100％幅度调制信号解调电路》（发明专利） 
Ø 《低工作电压驱动的电荷泵电路》（发明专利） 
Ø《一种电可擦写存储器编程电路》（发明专利） 
Ø《用于存储器单元中的自举式高压开关电路》（实用新型） 
Ø《一种幅度调制信号解调方法及其电路》（发明专利） 
Ø《一种高压／低压电源切换电路》（发明专利） 
Ø《一种存储器读放电路》（发明专利） 
Ø 《一种射频识别芯片电容的谐振频率调整电路及方法的调谐方法》（发明专利） 
Ø 《射频识别技术中的防冲撞算法》（发明专利） 
Ø 《超低功耗集成电路中的缓冲器》(发明专利) 
Ø《一种简化的译码电路结构》(发明专利) 
Ø 《一种电荷泵电路》(发明专利) 
Ø《倍压电路》(发明专利) 
Ø《具有分级结构的译码电路》 
    国产高频(13.56MHz)标签产业链（芯片，封装）已基本形成，因此产品已和国外产品完全兼容。主要优势有： 
（1）在保证与国外同类产品相同的工作距离的基础上，采用了牺牲部分工作距离指标降低Q值的方法，使其对天线及周围环境的敏感程度降低，适合批量生产，工作稳定。部分产品工作距离高于国外同类产品。 
（2）芯片内集成内置谐振电容，便于批量制作标签。 
（3）芯片功耗低（50uW），最小工作电压低(1.2V)，特别是写电压低，保证了写距离等于读距离。 
（4）对不同材质和形状的天线适应能力强。  
    虽然目前国内图书馆用标签还是以国外产品为主，但随着国内标签产业链的形成与不断完善，国产标签的优势将逐渐显示。 
  
4.2 图书馆RFID系统的国产化 
    近年来，RFID技术发展很快，HF（13.56MHz）频段的技术已非常成熟，并在图书馆管理、危险品管理、人员管理、电子门票等领域得到了广泛应用。 
     2006年2月，国内首家应用RFID技术的图书馆——集美大学诚毅学院图书馆正式投入运行，2007年9月该学院图书馆新馆落成，RFID系统全面升级扩容，该套系统由上海阿法迪智能标签系统技术有限公司承建，由此标志着RFID在国内图书馆的应用迈出了鼓舞人心的一步。系统运行至今，各项RFID应用一切正常，系统的可靠性和建设质量得到了充分验证，这也意味着国产RFID系统完全能够满足图书馆的业务运作要求。 
相较国外的RFID系统，国产RFID系统有如下优势： 
（1）成本优势：在设备生产、软件开发和系统集成方面，国内的成本优势是毋庸置疑的。 
（2）技术优势：国内RFID企业在技术上已取得了巨大的突破。以国内首家RFID图书馆实施者——上海阿法迪智能标签系统技术公司为例，该公司在图书馆RFID产品的研发中已授权、申请的专利及著作权有： 
Ø 《无线射频自动识别智能馆藏管理系统》（专利号-ZL：200620041036.5） 
Ø 《RFID馆员操作台》（专利号-ZL：200620041035.0） 
Ø 《RFID标签转换台》（专利号-ZL：200620041037.X） 
Ø《RFID自助借阅台》（专利号-ZL：200620041038.4） 
Ø 《RFID自助还书箱》（专利号-ZL：200620041039.9） 
Ø《微型无线射频识别多协议读写器》（专利号-ZL：200520045743.7） 
Ø 《RFID智能图书馆藏系统V1.0》（登记号：2006SR03363）  
（3）服务优势： 
    通过与国内图书馆业界保持紧密合作，紧紧把握业界需求，不断对产品进行创新，针对用户的特定要求可以定制化设计、定制化生产；通过软件模块化设计，可与图书馆内部管理系统可无缝链接。 
  
5 结语 
    图书馆RFID系统给馆员和读者带来了耳目一新的图书借阅模式，也简化了图书借阅流程，大大提升了图书馆管理及服务的水平，让馆员和读者都能从中亲身体验人文的关怀。“技术一流，管理先进，以人为本，服务至上”是现代图书馆提倡的办馆理念，图书馆RFID智能馆藏管理系统正是该办馆理念的有力贯彻。 
截止至2007年9月，国内先后已有集美大学诚毅学院图书馆、深圳图书馆、厦门市少年儿童图书馆、上海市长宁区图书馆纷纷采用了RFID技术，国家图书馆、上海图书馆、南京图书馆等也在规划实施中，越来越多的图书馆已认识到RFID技术所带来的伟大变革，不久的将来，会有更多的图书馆开始应用RFID技术。 
同时，从国内信息化进程来看，国产化程度已越来越高，图书馆RFID系统国产化将是大势所趋。