基于近距离无线通讯技术与无线射频识别技术融合的图书馆创新服务

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RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别技术)在国内外图书馆界已得到较为广泛的认同和应用，并已日趋成熟，使图书馆业务管理和读者服务便捷和高效。美国、奥地利、韩国、日本图书馆已引入NFC(Near Field Communication，近距离无线通讯技术)，作为虚拟移动阅读图书馆解决方案的重要手段，并应用于服务视觉障碍者、身份识别和小额支付等功能中[1]。2013年我国才正式启动NFC技术应用于移动支付商用，在国内图书馆的应用NFC技术更是处在起步阶段[2]。

NFC与RFID有着密切的“血缘”关系，NFC可以看作是RFID技术的补充和升级，这种相似性和兼容性为两种技术的对接应用带来了便利。但NFC又具有很多RFID技术不具备的特性，如果应用合理可以充分发挥其优势。很多图书馆已经运行使用RFID系统，相当于已实施了NFC系统功能的一部分，即标签识别功能。这为NFC的推广和应用提供了优越的先决条件，在部署NFC时避免了重复标签建设的浪费，可最大限度地节约材料成本。同时NFC设备较之RFID终端设备成本低，环节简单，其推广具有很大的可行性。

本文旨在讨论如何通过NFC技术与图书馆现有RFID技术的融合，拓展图书馆服务形式、丰富服务内容，提升读者、馆员的体验感，为建构“智慧图书馆”提供一些思路。

1 NFC技术概述

1.1 NFC基本特性

NFC技术在单一芯片上集成了感应式读卡器、感应式卡片和点对点通讯功能，能够在短距离内与其他兼容设备通讯，进行识别与数据交换。通讯方式私密性好，安全性高[3]，传输距离为10-20cm，工作频率为13.56MHz，传输速率有3种，分别为106kb/s、212kb/s和424kb/s，其符合的技术标准有ISO 18092、ISO 21481、ECMA(340-352、356)及ETSI TS 102标准[4]。另外NFC还与Felica标准非接触式智能卡的基础架构和非接触式智能卡市场标准ISO 14443 Type A和Type B标准相兼容[5]。

1.2 NFC工作模式

1.2.1 卡模式

卡模式是被动的工作模式，它将NFC芯片或终端模拟成一个卡被读，类似于内部存储信息的RFID标签，只在其他设备发出的射频场中被动响应，可大幅降低功耗，在寄主设备断电情况下仍可被读取，被当作电子门票用于支付、身份识别或物品标识。

1.2.2 读卡器模式

把装有NFC芯片的设备作为读卡器使用，是一种主动工作模式，通过主动发出射频场去识别和读取别的NFC设备、NFC标签及RFID标签的信息。

1.2.3 点对点模式

点对点模式是一种双向工作模式，即两台装有NFC芯片设备之间建立连接，进行通讯，点对点交换数据[6]。

2 NFC与RFID技术融合的必要性和可行性

2.1 理论依据

NFC与RFID有密切联系，但又各有特点。通过联合能够取长补短，充分发挥各自优势。而两种技术间的联系为技术联合提供了可行性基础。

第一，NFC在一块芯片中整合了非接触读卡器、非接触卡和点对点功能，可通过单一设备实现读写、被读和数据交换。较普遍的做法是将手机作为NFC终端设备，将NFC芯片与SIM卡进行整合，形成NFC-SIM卡。带有这种卡的手机即具有了NFC卡及NFC读卡器的功能，使用者可将设备随意携带，简单便捷。RFID必须由读卡器和标签组成，需要规模较大的专用读卡设备，便携性不强，但RFID能实现信息的读判，而读取设备的便携和写入环节的简单使NFC信息交互性更强。因此，NFC可看作RFID的高阶版本，是RFID的子集[7]。

第二，NFC的带宽高且传输快，从设备搜寻、身份确认到数据存取只需要约0.1S[8]。它采用信号衰减技术，传输距离比RFID短，仅在10-20cm，能够充分在个人识别方面和消费类电子设备相互通讯方面发挥优势，信息安全性高；而RFID传输距离从几厘米到几十米不等，适用于生产、物流等管理。由于NFC传输距离近、射频范围小、能耗低，当设备没电时，NFC芯片仍可正常工作；RFID标签必须借助能源支持的设备才能读取，断电情况下无法工作。

第三，RFID建立于主从关系下，芯片以被动方式通过专用设备读取；NFC能被设置为主动和被动两种模式，采取双向的识别和连接，点对点双方是对等的。NFC的工作频率为13.56MHz，RFID的频段有低频(125-135KHz)、高频(13.56MHz)和超高频(860-960MHz)，图书馆应用最多的恰是13.56MHz，说明二者的工作频率具有相容性。另外，NFC在主动模式下可与RFID设备通信，即作为读卡器读取RFID标签信息，进行数据交换与采集。由于NFC符合非接触式智能卡市场标准，能与现有非接触智能卡技术兼容，因此为NFC与RFID在图书馆内结合拓展服务新模式提供了技术基础。

2.2 现实依据

读者随身携带的智能手机可作为NFC设备，对RFID进行读写，具有实时、便携的特点，极大程度上缓解了RFID读写设备缺乏的问题。目前，越来越多的智能手机支持NFC技术，Android系统、IOS 8系统均已支持NFC功能，而具有这两种系统智能手机的人群非常广泛。因此从保有度上看，NFC和RFID融合，拓展、深化图书馆服务模式和内涵具有极大可能性。相信随着NFC在小额支付功能领域的广泛应用，各大移动运营商会加快推动NFC手机市场份额。不仅是手机可作为NFC设备，各种手持设备、个人电脑以及数码相机等移动互联产品均可以作为NFC设备进行数据交换，整体部署应用成本低，且方便易用，建立连接和程序设置简单，更富直观性。图书馆应用NFC技术在某种程度上可以看成是对现有RFID技术的延伸，二者融合可以以最少的投入实现对RFID技术的升级改造。

3 基于NFC与RFID技术融合的图书馆创新服务

由于读写设备易获得，部署NFC技术成本较RFID成本低。目前图书馆RFID的应用已经实现了NFC的标签识别功能、智能书架功能，提供了NFC推广的基础环境。RFID已实现了自助借还、辅助采访分编、批量数据加工、库藏管理、门禁管理、数据统计、OPAC导航、“24小时自助图书馆”等功能，但这些应用大都基于以馆员为中心的文献智能化管理，出发点都是管理便捷和节省成本，距离以读者为中心的“智慧图书馆”还相差甚远。

构建“智慧图书馆”需要整合自动识别、超介质、目标定位、专家系统和数据挖掘等技术[9]。RFID系统实现文献智能化管理的三大基本要素分别是[10]资源实体即文献、服务链终端即读者、物理位置的载体即书架。在此基础上融合NFC技术，发挥其主动读写、双向通讯和设备便携的技术优势，能够实现自动识别、目标定位、实时交互等要素，避免重复建设。充分利用智能手机、平板电脑等移动互联产品市场成熟的优越条件，最大程度节省成本，同时增强用户体验，是构建“智慧图书馆”、实现人与环境良好交互最行之有效的方法。

3.1 手机图书证

一是身份识别，将NFC手机作为读者证，进入图书馆时在门控系统读卡器刷卡，后台数据库获取读者身份信息并校验无误后即可进入图书馆，NFC手机自动将手机调为震动模式；二是手机借还，利用NFC手机“扫一扫”图书上的RFID标签进行信息读取和数据改写，更改标签内的在馆状态和防盗位以及手机系统中的借还书目列表，即可完成图书的借还，方便快捷，减少读者排队等候时间，减轻馆员工作量，降低购买设备成本。

3.2 发布与预约

图书馆数据库宣传材料、新生入馆培训材料、电子图书、多媒体资料、活动公告或新书推荐等内容可以制作成NFC标签或RFID标签。由于体积小巧、信息存储量大，可以张贴在图书馆或校园任意角落，读者使用NFC手机读取标签后获得详细信息，实现泛在阅读。还可通过手机上网预约、参与活动，也可进行远程研习室预约和选座预约。

3.3 小额支付

对于图书馆内的一些消费项目，如打印、复印、休闲娱乐设施消费，可以采用NFC小额支付功能完成；也可以将NFC手机与校园一卡通系统对接，将手机充当一卡通；还可以将NFC手机与图书管理系统的积分功能融合，使用积分抵扣消费金额。

3.4 读者行为分析实现个性化定制

可在书架上安装NFC读写器，将NFC手机作为读者证或RFID芯片读者证。当读者步行至某一书架前时，芯片被书架上的读写器读取，并将信息反馈给后台系统，系统通过该读者的历史借阅信息，分析读者借阅行为及其关注点和需求，同时根据层架标信息解析本架位典藏图书情况，与读者行为信息进行结合和解析比对，得出“此处可能会有你感兴趣的书”或“你感兴趣的书位于周围的哪个架位”或“你可能对XXX书感兴趣，它被放在哪里”等信息，并通过读者随身携带的NFC手机推送解析出的图书题名、封面、作者、提要、历史借阅者信息、还有谁借过这本书、同类资源等。此外，系统还能根据架位定位和读者定位，通过RFID、NFC的信息通讯，实现馆内定位、手机实时导航。

3.5 围绕馆内各类资源进行社交网络互动

读者可利用NFC移动终端对RFID标签的读取功能，对图书资源、位置进行“签到”。具体做法是：读者在馆内可将手机贴近任意贴有RFID或NFC标签的物品，可以是代表所处位置的标识，如书架、沙发或一本书，即可取得相关地理信息或图书信息，再通过手机连接到图书馆或个人社交网络进行图书收藏、分享、评论、交流。当时间较紧或借书证上可借图书剩余册数不充足时，可以利用碎片化的时间提前预览“签到”资源，即类似于“收藏资源”，待下次入馆后再办理手续或通过OPAC预约图书。系统可以自动匹配，通过电子图书网站为其推送所需资源电子版，在馆外进行访问。用户可以共享“签到”的资源，和好友交流“你正在看什么，这本书怎么样”；还可以通过位置签到寻找周围的好友，或与收藏了同类图书的有共同兴趣点的读者成为朋友进行更深入的交流，使读者体验浸入式的服务，节省时间。

3.6 根据读者活动范围科学设置服务点

书架NFC读写器可根据读取的读者NFC手机的位置信息，结合架位信息绘制出读者动态路线图，由此判断读者群在物理空间上是如何利用图书馆的和有哪些人群密集的区域。通过客观数据分析，可以帮助馆员更合理地设置服务点。

3.7 馆内不同角色的跨时空交流

读者可利用NFC手机在可控字段范围内对某本图书的RFID标签进行数据读写，即实现读者添加评论和推荐信息的功能。当其他读者预借阅此本书时，查看评论即可经验共享，方便读者选择和学术交流。通过系统连接同一本书的其他借阅者的借阅信息和社交网络联系方式，可以做到对同一需求读者群的聚类分析，如“借了这本书的人还看了什么书”、“和你有共同关注的人交朋友”、“某某回复了你的评论”等，帮助有共同关注点的读者交流和选择。这种方式的关键在于便携性，可实现人、资源与物理感知层之间的实时交互，即读者漫步于图书馆的任何一个角落都可以随时随地获得重要信息。同时，将虚拟参考咨询系统绑定RFID系统，读者还可以给咨询馆员留言并提出建议，如“增加副本量”、“图书信息有误”等，帮助馆员改进。

3.8 增值物理资源信息，让读者成为知识贡献者

基于RFID标签的大存储量特性，可在图书标签中添加出版社书评、作者动态等信息，让读者采用NFC移动终端读取大量增值信息。读者还可以直接通过手机对信息进行补充完善，使读者在图书馆中的角色从传统的知识获取者转变为知识贡献者。

3.9 馆内实时虚拟导航

国内一些高校已经开始运用虚拟图书馆系统进行新生培训，新生入馆时可在电脑上自行操作3D虚拟馆内漫游。需要将馆内公共设施及馆内各个区域进行定位，如流通服务台、馆藏分区、休闲区、影音区等，以及固定公共设施如自助复印机、自助借还书机、洗手间、饮水机等，通过收集、定位目标位置信息，确定坐标点，将图标映射在3D图书馆地图中，进行标注，使实物和虚拟图形叠加。图书馆可利用虚拟图书馆与NFC移动设备、读者RFID芯片、WiFi定位、所需图书的RFID标签等实现馆内实时虚拟导航。具体做法是：系统内搜索一本图书，系统定位架位，NFC手机作为RFID读写器实时读取读者RFID芯片当前位置；手机利用WiFi定位，将图书层位信息、读者当前位置与建立的虚拟图书馆系统结合，规划出取书路线，并动态调整路线，在手机上引导读者通过指定路径更方便地找到所需图书。

4 结语

图书馆应充分利用NFC、RFID信息存储量大、交互性强、射频信号辅助定位等功能，通过NFC移动终端设备与RFID标签、智能书架相配合，不断积累用户行为数据，并通过大数据的手段及理念，增强用户体验感。虽然NFC终端设备和RFID之间的数据交换存在一定的信息安全问题，但随着RFID标签规范化程度的不断提高，通过技术手段限定特定字段，在可读写字段范围内允许读者与图书馆的深层次及自主化的沟通和交流；通过与手机等移动设备和微信、微博等新媒体协作，可实现用户行为分析、物理资源增值、读者馆员交流等功能，挖掘人性化的主动服务，为建构“智慧图书馆”提供了思路。