引 言

上世紀(jì) 20 年代在 Westinghouse 實(shí)驗(yàn)室， 發(fā)明家 John Kermode“異想天開”地想對(duì)郵政單據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分檢，最后， 一個(gè)當(dāng)時(shí)令所有人感到新奇的條形碼識(shí)別技術(shù)誕生了，并在之后的半個(gè)世紀(jì)在全球掀起了一場(chǎng)技術(shù)革命。時(shí)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(jìn)入 21 世紀(jì)， 工業(yè)化、自動(dòng)化快速發(fā)展，條形碼已經(jīng)不再滿足諸多情況中的實(shí)際需求，于是人們開始思考一項(xiàng)更加自動(dòng)化、智能化的新型技術(shù)——RFID 非接觸射頻識(shí)別技術(shù)。這又是一場(chǎng)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(cè)、交通運(yùn)輸、設(shè)備管理等多個(gè)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(guó)家圖書館率先將RFID 技術(shù)應(yīng)用于圖書館后，美國(guó)、日本、澳大利亞等多國(guó)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(guó)廈門集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院圖書館率先應(yīng)用RFID 技術(shù)，拉開了國(guó)內(nèi)智能圖書館建設(shè)的序幕 ；2008 年國(guó)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(guó)內(nèi)迅速蔓延的拐點(diǎn)。天津理工大學(xué)陳志輝等人在研究報(bào)告中提到，截止 2014 年，我國(guó)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(zhǎng)，館員的工作強(qiáng)度大幅減少，讀者滿意度也得到了極大的提高。但具體實(shí)施 RFID 項(xiàng)目是個(gè)復(fù)雜的工程，制約因素頗多，其中最重要的一項(xiàng)便是項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)問題。2012 年深圳圖書館在RFID 建設(shè)項(xiàng)目上的經(jīng)費(fèi)高達(dá) 1 124.8 萬元，這對(duì)一般圖書館來說是難以接受的。2006 年時(shí)，美國(guó)市場(chǎng)最低的電子標(biāo)簽價(jià)格是 20 美分/ 個(gè)，標(biāo)簽和設(shè)備昂貴的價(jià)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(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一批 RFID 圖書館設(shè)備供應(yīng)商如深圳遠(yuǎn)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)的價(jià)格不斷下降。目前市場(chǎng)上UHF 標(biāo)簽的市場(chǎng)價(jià)格已經(jīng)降到1元 / 個(gè)，HF 的價(jià)格為 1.4 元 / 個(gè)，這樣的價(jià)格讓更多的圖書館對(duì)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(guó)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 13.56MHz，該頻率的波長(zhǎng)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(chǎng)獲取能量，該頻率的波長(zhǎng)可以穿過大多數(shù)材料， 能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域。它具有防碰撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)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 ～ 960MHz，頻率波長(zhǎng)約為 30 cm。通過電磁耦合方式同閱讀器通信，識(shí)別速度可以達(dá)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(shí)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(diǎn)

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(gè)標(biāo)簽內(nèi)部存有唯一的電子編碼，用來表示目標(biāo)對(duì)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(diǎn)，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(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽，具有免接觸操作、應(yīng)用便捷、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)[2]。因此高頻和超高頻段的無源 RFID 標(biāo)簽在國(guó)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(shí)際應(yīng)用中RFID 標(biāo)簽附著在待識(shí)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(chǔ)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(jìn)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(xì)長(zhǎng)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(shí)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(shí)現(xiàn)時(shí)稍有區(qū)別。高頻標(biāo)簽在實(shí)現(xiàn)自助借還時(shí)， 受到讀取距離的限制，一次借書冊(cè)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(huì)設(shè)定一次允許外借冊(cè)數(shù)，只要不是超厚圖書，一次性能成功讀取 6 冊(cè)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(duì)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(yuǎn)，往往會(huì)把機(jī)器周圍其他讀者攜帶的圖書誤讀到正在操作的讀者賬號(hào)上。如果調(diào)節(jié)讀取距離，也就減少了它的優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)在的圖書館不會(huì)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(cè)數(shù)的情況下都能滿足實(shí)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(zhǎng)方形、圓形、細(xì)長(zhǎng)條形。考慮到安全性、隱秘性等諸多因素， 圖書加工時(shí)，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(shí)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(duì)于高頻標(biāo)簽影響不大，但卻對(duì)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(huì)增加很多， 對(duì)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(shí)現(xiàn)圖書上架、倒架、清點(diǎn)

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(diǎn)，不僅可對(duì)書庫館藏進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，找出需要倒架、剔舊的圖書，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)亂架、錯(cuò)架問題，館員真正從繁雜的、耗力又耗時(shí)的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來，工作效率得到幾何級(jí)數(shù)增加。但實(shí)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(diǎn)。高頻標(biāo)簽是近距離識(shí)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(jiǎn)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(yuǎn)，范圍比較大，這往往會(huì)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(cè)儀通過修改電子標(biāo)簽中的EPC 編碼實(shí)現(xiàn)防盜監(jiān)測(cè)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(shí)，防盜系統(tǒng)對(duì)圖書進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)未正常辦理借閱手續(xù)的圖書經(jīng)過通道時(shí)，防盜儀會(huì)及時(shí)報(bào)警，并且后臺(tái)系統(tǒng)能提供完整的監(jiān)控日志。在脫機(jī)狀態(tài)下，圖書如果是在館狀態(tài)， 即使被攜帶過監(jiān)測(cè)儀并通過監(jiān)測(cè)EPC 編碼，圖書過通道時(shí)防盜儀也會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)離線報(bào)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(shí)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(shí)現(xiàn) 100% 的防盜功能。當(dāng)HF 標(biāo)簽的圖書、手機(jī)、電子手表貼在一起過安全通道時(shí)，系統(tǒng)就有可能無法識(shí)別，不報(bào)警；UHF 標(biāo)簽具有親水性，水對(duì)RFID 信號(hào)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(shí)，感應(yīng)器就無法識(shí)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(huì)大大降低防盜系統(tǒng)的靈敏度， 甚至不會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。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(shí)現(xiàn)智慧圖書館的基本要求，是圖書館實(shí)現(xiàn)智能化管理的又一次技術(shù)革命。不僅各有優(yōu)缺點(diǎn)，其在實(shí)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,