图书馆RFID技术应用现状与发展趋势

●管永昌（郑州大学 图书馆，郑州 450001）

RFID技术作为一种自动识别和数据采集技术，被认为是目前最有应用前景的信息化应用技术之一。RFID技术于1948年发明，最早被英军应用于敌我飞机的识别。[1]在我国，2006年《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》的发布大大推动了RFID技术在我国许多领域如高速公路、零售业、安全防伪、图书馆的应用。2009年《中国射频识别（RFID）技术发展与应用报告》成为中国RFID产业发展的一个新的里程碑。据《中国RFID与物联网2009年度发展报告》表明：2009年，中国射频识别技术（RFID）市场规模已达85.1亿元人民币，同比增长29.3%，仅次于英国、美国，在全球居第3位。

RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即无线射频识别。图书馆RFID的基本组成部分有标签（由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象）、读写器（读取标签信息的设备，可设计为手持式或固定式）、服务器（用于管理和处理所收集到的大量信息）。自动识别技术的原始状态是条码技术，而最高状态则是无线射频技术。射频标签最大的优点就在于非接触性。RFID具有非同寻常的特点：RFID标签中有一个具有全球唯一编码标识且可进行数据存储的芯片；此外，以射频的方式在标签与读写器之间进行数据传输及交换。与条码技术相比较，RFID技术除抗污染能力强之外，RFID技术存储容量大且资料可更新，可同时读取多个移动中的RFID标签信息。

1 国内外图书馆RFID技术应用概况

当今社会是以物联网技术为代表的新技术引领发展的时代，而RFID是物联网的核心技术。把RFID技术引入图书馆是社会发展的必然，也是图书馆自身发展的要求。传统图书馆的技术就是条码加磁条，而RFID技术在图书的自助借还、图书的快速盘点和查找、乱架图书的整理以及防盗门禁等方面的优势，解决了开架借阅中的“老大难”问题（比如找书难、归架难、整架难等问题）。图书馆应用RFID技术规模迅猛发展，至2009年6月，全球大约有1500个图书馆和2500个机构采用RFID技术。[2]

目前，国外如新加坡、美国、英国、澳大利亚、比利时、瑞士、奥地利、韩国、新西兰、印度、荷兰、马来西亚等国家在图书馆采用了这项技术。新加坡的武吉巴督社区图书馆于1998年采用了RFID技术，是第一个采用RFID技术的图书馆。2002年，新加坡国家图书馆发布世界上首个全面部署RFID的图书管理系统，成为世界上第一个全面应用RFID系统的图书馆。新加坡公民能用其身份证或驾驶证来图书馆自助借书和还书，能用现金卡自动支付超期罚款等的费用，也可自己查看借书记录。[3]

国内福建集美大学诚毅学院图书馆于2006年2月率先使用“RFID（无线射频识别）智能馆藏管理系统”，成为国内第一家建成具有完善功能模块并进入实用阶段的RFID智能馆藏管理系统的图书馆。[4]深圳图书馆是目前中国最大的RFID项目和国内第一家全面使用RFID标签的图书馆，国家图书馆也有部分应用。另外，北京石油化工学院图书馆、厦门市少年儿童图书馆、上海市长宁区图书馆、武汉市图书馆、汕头大学图书馆、浙江省图书馆、杭州市图书馆等也采用了RFID技术。

图书馆RFID提供商国内的有宁波远望谷、上海阿法迪、武汉飞天，国外的有3M公司、Sybis公司、VTLS公司等。典型的图书馆RFID管理系统包括：流通标签转换系统、读者自助借书系统、读者自助还书系统、智能查找系统、可移动式盘点系统、智能安全检测系统。其优势在于：（1）RFID可以允许一次读取多个标签；（2）基于RFID的流通系统甚至能在没有工作人员干预的情况下在较短的时间处理多本书籍；（3）与条形码比较，RFID提供批的访问、存储海量数据以及提供重新编程功能；（4）可大大降低人工成本。

2 RFID技术面临的挑战

2.1 缺乏统一的针对数据交换的射频协议标准

全球标准组织有很多，如ISO、IATA、CEN、ETSI、ANSI和AIAG，有117个针对数据交换的射频协议标准，严重制约了RFID的发展。其中，国际标准组织（ISO）有两个与图书馆RFID标签和读取器有关的标准：ISO/IEC15693andISO/IEC18000-3 模式。[5]尽管美国国家信息标准组织的《RFID在美国图书馆——国家信息标准组织建议的实践指导》为世界图书馆界RFID标准提供了新思路，但是有一部分投资者有顾虑不敢投资，担心标准一变整个RFID系统的投资打水漂。

2.2 RFID标签问题

2008年“只读”RFID标签尽管仅0.1美元，但是价格还稍高。更好的制造技术，内存会便宜；粘接技术更高效；微处理器设计更低功耗，这些均会推动标签价格下降，标签的价格又将推动RFID的总体成本价格降低。值得一提的是，在一个统一的RFID标准下，大量的需求会大大降低其成本。此外，今天大多数RFID天线是由金属蚀刻而成的；而印制RFID天线使用的导电油墨是危险废物，并且会产生额外的费用。

2.3 隐私权和安全的问题

读取tag中的数据不用接触，这引起人们担忧RFID技术会侵犯个人隐私权。再者，RFID技术可能会威胁图书馆的馆藏，如盗窃图书馆资料、数字破坏及病毒破坏。具体来讲，RFID威胁主要来自3个层面：物理层面（Physical Layer）、通信层面（Communication layer）和应用层面 （Application Layer）。物理层面是射频窃听 （RF eavesdropping）、干扰 （Jamming）和复制 （Cloning）；冲突 （Collision）是在通信层面的主要威胁；欺骗（Spoofing）、追踪（Tracking）、去同步 （Desynchronization）、病毒 （Virus）是应用层面的主要威胁。[6]此外，现有的系统怎么与之整合或者兼容？RFID系统产生的电子辐射对人类有否影响，目前还不清楚。

3 RFID发展趋势

尽管目前还存在种种不足，但是新技术的步伐是无人能阻挡的。目前，图书馆能够使用非专有的系统，这是由于已经造出新一代RFID芯片（其标准为ISO 15693，并将整合成ISO 18000-3）。有了这项技术，图书馆不必依赖于某一个供应商的RFID标签了。[7]另外，全球产品电子代码组织（EPCglobal）预测2010年后RFID标签将采用天线印刷技术和新的标签芯片技术，标签价格（一次性只读型）会低至1美分。可以预测，未来RFID发展趋势主要有以下方面。

3.1 RFID投资回报率分析

西班牙的 Rod rí guez-Silva等人在欧盟 3个国家（罗马尼亚、意大利、西班牙）的3个图书馆进行跨欧洲研究，定量评估RFID技术对图书馆的好处。按照适合性、可移植性、精度、可理解性、可操作性、可比性、透明性等原则，从效率（时间和费用）和用户的认可（包括馆员与终端用户）两个方面进行评估RFID的绩效。[8]中山大学资讯管理系的蔡孟欣参考LauraSmart的回报测算，以5年为测算的年限给出了图书馆RFID投资回报 （ROI）测算模型。图书馆RFID投资包括一次性投资和5年总共的系统维护费。而图书馆引进RFID的回报估算范围主要包括RFID对图书馆运营成本的影响以及图书馆服务质量的变化（包括图书馆员工及用户对服务质量的评价）。[9]

3.2 RFID系统的评估

运用恰当的评价指标，对RFID系统进行定性化或者定量化的评估。如用平衡计分卡利用调查的数据从财务、顾客、企业内部流程、学习与成长4项观点组成的绩效指标实证研究以评价引入RFID后的绩效效果。

3.3 隐私、安全和标准体系研究

RFID标签面临着诸多威胁，如截获RFID标签信息、破解RFID标签、复制RFID标签。RFID技术要得到广泛的应用和推广，必须首先解决RFID的隐私、安全问题。用户的借阅历史被记录在电子标签上，其阅读行为和偏好随时可以暴露在读写器识别的范围内。针对RFID标签的隐私和安全，人们从技术角度想出多种办法[10]：① Kill标签。商品交付给最终用户时，通过Kill指令杀死标签，使标签无法再次被激活，彻底防止用户隐私被跟踪。② 法拉第网罩。将贴有RFID标签的商品放入由金属网罩或金属箔片组成的容器中，从而阻止标签和读写器的通信。③ 主动干扰。用户使用能够主动广播干扰信号的设备，干扰对受保护标签的读取。④ 智能标签。增加标签的处理能力，利用加密技术进行访问控制，保护用户隐私。⑤ 阻止标签。使用一个特殊的标签（称为阻止标签）对读写器的读取命令总应答相同的数据，从而保护用户标签。⑥ Hash锁。通过简单的hash函数，增加闭锁和开锁状态，对标签与读写器之间的通信进行访问控制。针对RFID标签隐私和安全，人们从政策角度想出多种解决方案[10]：① 顾客有权知道一个产品是否包含RFID标签。② 当购买产品时有权对嵌入的RFID标签移除、停用、或销毁。③ 如果他们选择退出RFID，消费者不应丧失其他权利（如归还产品）。④ 有权知道哪些信息是在他们的RFID标签中。如果此信息是不正确的，必须有正确的手段修改。⑤有权知道何时、何地以及为什么RFID标签能被读取。因此，应在RFID标签上加个标识，读取时应发出铃声或闪一下光；配有记忆的标签可以算出它已被阅读的次数；开发消费者关注的RFID读卡器探测器等等。

目前，欧美等发达国家在RFID芯片、终端设备、系统应用方面，尤其是在标准制定和技术开发方面处于领先水平。我国需要政府主管部门牵头，联合科研机构、企业等部门制定RFID国家标准，大力开展隐私、安全研究，这会大大增强产业竞争力。

3.4 RFID技术的融合趋势

3.4.1 RFID技术与互联网技术的融合

RFID技术与互联网技术的融合是物联网得以实现的基础。射频识别（RFID）技术能够自动识别物品并获取相关数据，通过互联网就能够实现物与物之间的信息交互，从而形成一个无所不在的“物联网”。

3.4.2 RFID技术和WSN技术的融合

目前RFID的抗干扰性较差，而且有效距离较短。如果把采用ZigBee协议的WSN（无线传感网络）与RFID进行有机结合，利用WSN高达100m的有效半径，构成WSID网络，恰如为RFID插上飞翔的“翅膀”，应用前景十分广阔。WSN获取物理世界的数据，RFID搭建起物理世界与信息世界的桥梁。两种技术的有机结合，可将物理世界与信息世界进行沟通，从根本上改变现有的IT系统。[11,12]

3.4.3 RFID技术和3G技术的融合

3G是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。RFID和移动通信技术的优势分别在于认证能力与随时随地的信息交互能力。二者相结合最终形成一个结构更加复杂、功能更加强大的通信系统，可实现非接触式移动支付等功能。RFID技术和3G技术的融合，[13,14]在图书馆资产管理、门禁、物流、手机支付等领域有其独特的作用。

3.4.4 RFID技术和GIS技术的融合

RFID提供图书馆资源基本信息（如图书、人员的基本信息和位置信息），GIS技术对这些信息进行管理并提供更加优良的服务。[15]RFID技术与其他技术的融合将形成更大的产业集群，并会应用更广泛。

总之，随着RFID技术的持续发展，硬件制造技术、中间件技术、系统集成应用等所构成的RFID产业链将变得更加成熟，产品将更加多样化，价格将更加实惠。我们相信，RFID技术不仅会在越来越多的图书馆被应用，而且应用范围也会越来越广。不过，需要说明的是，读者必须接受关于如何使用RFID的操作培训，建立借书还书的新习惯。工作人员也必须接受相关的培训，培训的内容包括了解该项技术工作的原理，掌握这项技术的操作，以及解决可能出现的故障的办法等等。

[1]Shien-Chiang Yu.RFID implementation and benefits inlibraries[J].TheElectronicLibrary，2007，25（1）：54－64.

[2]RichardWBoss.RFID technologyfor libraries[EB/OL].[2010－09－26].http://www.ala.org/ala/mgrps/divs/pla/plapublications/platechnotes/rfid2009.pdf.

[3]游战清，等.无线射频识别技术（RFID）理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

[4]刘白秋.无线射频识别技术在国内图书馆中的首次应用实践 [J].图书馆学研究，2007（4）：10－12.

[5]NISO RFID Working Group.RFID in U.S.Libraries（NISO－RP－6－2008）[EB/OL].[2010－10－26].http://www.niso.org/publications/rp/RP-6-2008.pdf.

[6]DingZhenhua，etal.ATaxonomyModelofRFIDSecurity Threats.[EB/OL].[2010－10－26].http://ieeexplore.ieee.org/iel5/4700821/4716080/04716242.pdf?arnumber=4716242.

[7]SShahid.Use ofRFIDTechnologyin Libraries:a New Approach to Circulation，Tracking，Inventorying，and SecurityofLibraryMaterials[EB/OL].[2010－09－21].http://www.webpages.uidaho.edu/～mbolin/shahid.htm.

[8]D A Rodriguez-Silva，et al.Quantitative assessment ofthebenefitsofRFIDtechnologyfor libraries：a trans-European study[C]//Automatic Identification Advanced Technologies，2007IEEEWorkshopon，2007：128－133.

[9]蔡孟欣.图书馆RFID的投资回报研究[J].图书情报工作，2007（9）：105－108.

[10]S L Garfinkel，et al.RFID Privacy：An Overviewof Problems and Proposed Solutions[J].Security and Privacy，IEEE，2005，3（3）：34－43.

[11]李斌，李文锋.WSN与RFID技术的融合研究[J].计算机工程，2008（9）：127－129.

[12]Lei Zhang，ZhiWang.IntegrationofRFIDintoWireless Sensor Networks:Architectures,Opportunities and Challenging Problems[C]//Proceedings of the Fifth InternationalConferenceonGridandCooperativeComputingWorkshops，2006：463－469.

[13]李为.WIMAX、RFID与3G融合已是大势所趋[J].金卡工程，2008（3）：55－56.

[14] 晓晨.RFID与 3G手机 [J].中国电子商情（RFID技术与应用），2009（5）：8－10.

[15]周文芳.图书馆数字化管理——GIS和RFID的融合 [J].情报科学，2010（7）：1016－1019.