射频技术简单介绍及其在图书馆的应用探讨

条码技术作为一种自动识别技术， 具有成本低、操作简单的特点， 在图书馆及其它行业中工作得到广泛的应用， 但其也存在局限性， 如必须人工借助读写设备进行数据的采集， 常因条码、阅读器质量发生误读和拒读。近年迅速发展的射频识别（RFID） 技术， 不仅具备条码技术的功能， 还克服了其局限性， 用于图书资料的识别更加简单高效。本文对射频技术进行简单介绍， 并对其在图书馆工作中的应用进行探讨。

一 　RFID 概述

1 　射频识别原理

射频技术 （radio Frequency Identification） 是一种非接触自动识别技术， 它可实现对静止的或移动中的物体的自动识别并获取相关数据， 识别工作无须人工干预， 并可工作于恶劣环境。

图1 　射频识别系统构成图

射频识别系统一般由电子标签（tag） 、读写器（ read2er） 、天线（Antenna） 三部分组成， 如图1 所示。其中电子标签又称为射频标签、应答器， 由标签芯片和耦合组成。每个标签具有惟一的电子编码， 是数据载体。电子标签附着或嵌在待识别物体上， 用于标识目标对象。天线是标签与阅读器之间数据传输的发射、接收装置。天线与读写器可集成为一个整体， 也分立存在， 不同制造商有各自的集成方法。任何一个RFID 系统至少应包含一根天线， 可为内置天线也可为外置天线， 用以发射和接收射频信号。阅读器又称为读出装置、扫描器， 当电子标签可以无线改写数据时双称为读写器， 典型的阅读器由高频模块（发送器和接收器） 、控制单元以及天线组成。此外许多读写器还有附加的接口（RS232、RS485、以太网接口等） ， 以便将所获得的数据传向应用系统或从应用系统接收命令。阅读器与应用系统之间的接口 API （Application Programm Interface） 通常用一组可由开发工具（如VC + + ， VB ， PB 等） 调用的标准接口函数来表示。标准接口函数的功能大致包括以下四个方面：

1）　应用系统根据需要可能向阅读器发出阅读器配置命令。

2 ）　阅读器向应用系统可能返回的所有可能的阅读器当前的配置状态。

3 ）　应用系统向阅读器可能发送的各种命令。

4 ）　阅读器向应用系统可能返回的所有可能命令的执行结果。

射频系统工作时， 阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号， 标签进入磁场时， 通过空间耦合获得能量， 发送出自身编码信息。阅读器获取数据并解码后送至电脑主机进行相关的处理， 这样在耦合通道内根据时序关系实现能量传递和数据交换， 并可通过计算机及计算机网络对识别信息采集处理及远程传送， 从而实现物品的自动识别或物品信息的自动收集。

2 　射频系统的分类

通常读写器发送信号时使用的电磁频率称为RFID 系统的工作频率， 射频系统依工作频率分为低频（ 30kHz2300kHz） 、高频（3MHz230MHz） 和超高频（300MHz23GHz）三种类型。常见的工作频率有低频 125kHz、13412kHz 及高频13156MHz 等。低频电子标签成本较低， 但标签保存的数据量较少， 阅读距离较短， 外形多样， 阅读天线方向性不强。高频系统标签保存的数据量较大， 阅读距离可达几米至十几米， 能适应物体高速运动， 外形一般为卡状， 阅读天线及电子标签天线有极强的方向性， 成本较高。按电子标签的供电方式， 射频系统可分为有源系统和无源系统。

有源系统的电子标签内装有电池， 标签电池供应的能量部分地转换为电子标签与阅读器通讯所需的射频能量， 阅读距离较远， 但电池寿命有限， 一般为3～5 年。无源系统的电子标签没有内装电池， 在阅读器的读出范围之外时， 电子标签处于无源状态， 在阅读器的读出范围之内， 电子标签从空间耦合获得的射频能中提取其工作所需的电能。无源电子标签一般采用反射调制方式实现电子标签信息向阅读器的传送。

3 　射频技术的特点

由于射频识别的信息传播媒介是电磁波， 可以透过外部材料读写数据， 而且信息读写过程中， 对于读写器与被识别的电子标签之间的距离方位没有精确的要求。电子标签能在恶劣环境下工作， 使用寿命长， 能够轻易嵌入或附着在不同形状、类型的产品上。电子标签可以写入及读取数据， 标签的内容可以动态改变， 信息存储量大。由于使用防冲撞突技术， 能防止标签之间数据干扰， 因此RFID 系统可以同时处理多个标签， 例如TI 公司推出的 13156MHz系统， 每秒钟能处理大约50 张标签。电子标签的数据存取有密码保护且需要专门的设备进行读写， 因此不容易伪造

及更改， 安全性更高。

二　RFID 在图书馆工作中的应用

RFID 以其技术优势在交通、物流等许多行业得到广泛的应用。在图书馆领域， 目前已有美国、新加坡等多个国家的图书馆采用了这项技术。在我国图书馆领域中， 射频技术还未广泛应用， 其应用仅限于射频卡的使用。图书馆使用射频卡标识读者身份， 并与管理软件相配合， 实现电子阅览室的“无人管理”和自动计费， 但对图书资料的标识依然使用条形码。如果使用射频技术， 采用电子标签标识图书， 则可以解决由于条码技术自身局限性在图书馆工作中出现的问题。

1 　RFID 技术对图书馆工作的作用

1）简化工作程序， 降低图书丢失率目前图书馆工作中， 用条形码标识图书资料， 同时为防止图书的丢失， 需在图书上粘贴磁条， 如果使用电子标签， 则可不必粘贴磁条， 省去一道图书加工工序， 在流通工作中也可省去充磁、消磁工作。电子标签不仅存储图书资料的标识信息， 也可包含安全信息， 经过正常借阅图书的标签安全信息可自动写为正常状态， 否则为另一种状态，当阅读器在特定的出口处检测到非借阅状态的图书时，RFID 系统就自动报警。

2）提高工作效率

由于条码必须在一定距离且没有遮挡的情况下， 通过条码阅读器读入数据， 清点图书时， 需要逐册一一扫描。电子标签则是通过无线电波传递信号， 并可一次读取数个记录， 能极大提高清点效率。因RFID 系统可同时处理多个标签， 可减少或避免在借阅高峰时读者的等候时间， 提高工作效率和服务水平。条码技术会由于条码、条码读写器的质量问题产生误读或拒读， 使用电子标签， 识别准确率会大大提高。对于乱架的图书只要附有电子标签， 在RFID阅读器覆盖的区域能够非常容易地找到， 并由馆员将其归位。

3）使用射频识别技术， 图书馆的一些场馆可以实现真正意义上的“开架”

在特定的区域， 使用专用设备， 读者可以自行借书还书; 读者还可以使用一卡通系统， 选择RFID 结帐， 即由系统自动扣除超期、丢失图书罚款等。此外， 装有RFID 读写器的智能书架， 随着图书流通， 会自动显示图书的流通情况， 帮助馆员进一步了解图书的使用情况。

2 　图书馆使用RFID 所面临的问题

1） 成本问题

射频识别系统的成本是制约其推广应用的首要因素。当前电子标签的价格还较高， 无源和有源电子标签的价格分别在30 美分和1 美元左右， 这对于拥有数十万乃至上百万册图书的图书馆来说就显得过于昂贵了。另外射频阅读器的价格大都在1 000美元以上， 而一个一般规模的图书馆就需要安装多台， 使用射频识别系统的费用偏高。

2 ）标准化问题

到目前为止， 包括ISO （国际标准组织） 和CEN （欧洲标准委员会） 在内的10 多个国家或国际机构颁发了有关RFID 的技术标准， 彼此并不完全兼容。在物流领域， RFID技术存在两种编码体系———日本UID 标准和欧美的EPC 标准， 这两个标准使用的无线频段、信息位数和应用领域等存在着不同程度的差异。由于RFID 在国际上还没有一个成熟的技术标准及行业使用规范， 各个厂家推出的 RFID 产品互不兼容， 这对RFID 产品互通和发展以及在图书馆的应用造成了极大阻碍。

3 ）电子标签的编码与现有图书资料的条码编码的兼容问题

由于对图书资料的编码没有一个统一标准， 使用条码标识图书资料时， 各图书馆根据各自的情况制定不同的编号方法。使用电子标签标识图书资料， 电子标签的编码是否兼容原有图书资料的编码也是RFID 在图书馆应用的一个问题。

4 ）个人隐私权问题

这是RFID 技术所面临的另一个现实问题。由于RFID识别的信息媒介是电磁波， 携带着嵌有电子标签图书的读者有遭到追踪的潜在威胁， 所以在图书流通领域使用RFID有可能涉及个人隐私权遭受侵害问题， 图书馆应用RFID 技术也必须考虑此类问题， 避免不必要的麻烦。

三 　结束语

随着新的制造技术的使用和巨大的市场需求， 电子标签的成本将大大降低， 其价格有望在不远的将来极大地降低， 无源电子标签的价格有望下降到5～10 美分， 该价格是多数图书馆所能承受的。同样的原因， 阅读器及其他硬件设备的价格也会大幅下降。麻省理工学院“自动识别中心”将与众多成员企业共同制订一个统一的、类似于Inter2net 的开放技术标准， 在现有计算机互联网的基础上， 实现商品信息的交换与共享， 有望顺利地解决标准化这一难题。尽管射频技术在图书馆广泛应用还存在着一些问题， 但不断成熟的RFID 技术， 应用领域的不断开发以及走向统一的技术标准， 将推动RFID 发展。RFID 技术应用于图书馆领域， 将会给图书馆的工作方式带来变革。