图书馆RFID标签应用数据模型标准化的研究

张蔷　王昌　刘亮

摘 要：分析了RFID技术在图书馆应用中的优势，对比了各组织的数据模型元素的选取和编码方式，对于RFID应用的数据模型的标准化提出了一些建议和意见。

关键词：RFID；图书馆；数据模型；标准化

中图分类号：TP316 文献标识码：B 文章编号：2095-1302（2015）03-00-03

0 引 言

RFID（Radio Frequency Identification，射频识别技术）也叫无线射频识别，俗称电子标签。通常以微小的无线收发器为标签来标志某个物体，利用无线电信号和空间耦合（电感或电磁耦合）识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触[1]。RFID是目前普遍认为的物联网产业核心技术，非常适宜于图书馆标签系统使用。

1 RFID系统在图书馆应用中的技术优势

自20世纪90年代以来，RFID技术逐渐走进图书馆，开始成为图书馆馆藏识别的方式，由于RFID技术打破了原有的传统束缚，以先进的文献服务理念和馆藏管理模式为先导，RFID技术为图书流通管理、自助借还、图书安全、排架等方面提供更好的服务，能够提升图书馆的工作效率。RFID技术在图书馆应用中的取得了巨大的技术成效。

读取信息快，标签可重复使用。RFID电子标签有别于传统的条形码，RFID电子标签将图书信息存储在芯片中，RFID标签不需要接触，只需要在有效地距离范围内，设备均可以读出RFID内存储的图书信息，比较于传统的条形码，RFID读取信息的速度变快。而传统的条形码容易受到损坏和污染，不易长期使用，但是RFID标签对水、油和化学药品等物质具有较强的抵抗性，并且可以反复对标签里存放的数据进行更改和删除，有效地节约了成本。

节省借还书的时间。采用RFID技术以后，图书馆的操作人员不需要对书籍进行逐一的扫描操作，借还书人员只需要将所借还的书籍放到自助借还书设备上，就可以自行办理图书借还手续，而且，一次可以借还几本甚至十几本书籍，大大降低了借还书的时间。

提高图书馆工作人员的效率。以前的清点图书工作以及图书整架归位工作都是由图书馆的工作人员每一本书每一本书地核对，在进行归架整理，不仅耽误时间，还耗费工作人员体力，采用RFID技术以后，工作人员只需要手持配备的相关设备，在书架上移动，就可以利用设备判别书籍是否错架等问题，有效地提高了工作人员的效率。

具有良好的穿透性，对图书防盗具有更好的安全保障。应用RFID技术后，书库的图书物理特性可以通过RFID标签来记录，只要是在读取器可识别的范围内，RFID标签都可以穿透纸质、木材等非金属或透明的材质进行数据信息的交流传递。

2 图书馆 RFID应用结构

早期的图书馆RFID应用系统结构示意图如图1所示。

图1 早期的图书馆RFID应用系统结构示意图

这样的图书馆RFID应用系统，由于满足ISO15693（射频标签的惟一识别）和ISO18000-3（13.56 MHz空中接口协议），因而可以解决图书馆在采购RFID标签及设备方面的问题，可以从多家满足图中ISO标准的供应商选择标签和设备，但是，依然有些问题难以得到解决：

厂家在生产RFID电子标签时，通常根据自己公司的情况或者用户的需求设计标签中的数据项以及编码方式，因此在更换标签时，难以保证标签和原有设备的通用性。由于不同的图书馆采用不同厂家、不同编码方式的标签，导致各图书馆之间无法实现馆际互通，能够解决上面的问题唯有将图书馆RFID数据模型标准化。

3 图书馆RFID标签数据模型标准化

标准化是指对产品、过程或服务中的问题做出规定，提供可共同遵守的工作语言，以利于技术合作，同时防止贸易壁垒。通过制定、发布和实施RFID标准，可以解决编码通信、空中接口和数据共享等问题，以最大程度地促进RFID技术及相关系统的应用。

研究数据模型的目的是为图书馆行业RFID的应用提供统一一致的数据模型，为行业的互通和整体效益的提高提供基础。拥有共同的标准可以实现馆际互通等多方面的问题。

3.1 图书馆RFID标签应用数据模型

数据模型其实就是统一标准的一个重要的部分。RFID在图书馆应用中的数据模型是指RFID技术在图书馆中使用以后，为了充分发挥RFID技术在图书流通、自助借还、图书安全、排架顺架等方面的作用，需要哪些数据，这些数据应该如何在系统中存储，这些数据的编码方案又是什么[2]？

在标签的图书惟一标识编码方面，目前已经分化为五大阵营，即美国的EPC、日本的UID、ISO、欧洲的AIM、以及南美的IP-X，其中比较有影响力的是EPC和UID编码。但是目前这些编码体系都是在商品流通体系中的物品编码，不适合于图书馆RFID应用中的图书编码，现有已使用的RFID的图书馆编码体系都是商品流通RFID的编码体系，并没有一个是专门针对于图书馆建立的编码体系。因此有必要建立一套适合于图书馆行业的图书标识编码体系，各个国家对于图书馆RFID数据模型的选择均有不同，因此产生了很多不同的标准。2011年，国际标准化组织发布了ISO28560。ISO28560分三个部分，第一部分ISO28560-1（通用规则），适合高频（HF）和超高频（UHF）频段，共有31个数据元素，其中1个元素“馆藏标识符”是必备项，5个是预留项，25个是可选项。第二部分ISO28560-2和第三部分ISO28560-3只适用于HF频段[1]。数据编码部分还没有适用于UHF频段的国际标准。2009年，文化部成立“图书馆应用无线射频技术数据模型标准”项目组，2012年文化部颁布中华人民共和国文化行业标准，WH/T43-2012图书馆-射频识别-数据模型-第1部分：数据元素设置及应用规则，该规则适用于13.56 MHz（中高频）和800/900 MHz（超高频）频段的用户，共有31个数据元素，其中2个元素“主馆藏标识”和“所属机构代码”是必备项，6个是预留项，23个是可选项。WH/T44-2012 图书馆-射频识别-数据模型-第2部分：基于ISO/IEC15962的数据元素编码方案。共31个数据元素，其中1个数据元素“主馆藏标识”是必备项，6个是预留项，24个是可选项。2013年2月，高校图书馆RFID技术应用联盟工作小组，提出了第四版UHF-RFID数据模型规范（下称规范） [3]。规范定义了19个数据元素，其中必备3项，可选10项，预留6项。规范除了定义19个数据元素外，还对数据内容格式、出处、编码方式等都给予了充分说明解释。

尽管规范考虑了很多因素，但在具体操作层面，由于各家图书馆环境不同，对数据元素的理解不一致，加之规范的可选项太多，同样容易造成混乱。表1列出了一些国家和组织对RFID数据模型元素选取的一些标准。

表1 不同国家RFID应用数据模型

内 容 丹麦标准 联盟标准 远望谷

强制部分 版本号

应用类型

物品主ID

CRC校验

图书馆编码

馆藏部件数量

顺序部件数量

馆藏权属馆国别

版本号

馆藏标识符

内容索引

所属馆标识 行业标识

馆代码

馆藏地代码

标签类型

流通标识

馆藏标识符

标签版本号

EAS防盗位

结构化扩展部分 媒体类型

可选物品ID

扩充权属馆

供应商标识

物品标识

订单编码

发票编码 卷册信息馆藏类别与状态

馆藏位置

馆际互借借入馆

馆际互借事务号

主题

临时馆藏位置

分馆标识

国际际准书/刊号 -

非结构扩展部分 - - -

上述不同国家的图书馆RFID应用数据模型从不同的角度对RFID在图书馆的应用进行了定义。从表中反映所看丹麦标准以及联盟标准对于结构化扩展部分的可选项比较多，各个图书馆同时也会根据自己的实际情况来采用其中的某一项或者某几项，即便强制部分的标准都是一样的，也可能会因为结构化扩展部分的差异而无法实现设备的互通和馆际的互联。

3.2 RFID电子标签的存储结构

EPC Gen2是新一代的超高频 RFID标签，它符合ISO/IEC18000-6C标准，价格便宜。本文选择了EPC Gen2的一种进行研究。标签的存储结构如表2所示[4]。

表2 标签存储区内容

存储区 存储内容

TID（TID存储器） TID[15：0]

TID[31：16]

EPC（EPC存储器） EPC[15：0]

EPC[31：16]

…….

EPC[N：N-15]

PC[15：0]

CRC-16[15：0]

Reserved（保留内存） 访问密码[15：0]

访问密码[31：16]

灭活密码[15：0]

灭活密码[31：16]

EPC Gen2标签的存储器空间包含保留内存、EPC存储器、TID存储器和用户存储器四个存储体：

（1）保留内存包含32位的灭活口令和访问口令。访问口令保护标签的锁存/解锁操作，32位灭活口令保护标签的灭活操作。

（2）EPC存储器中，地址自低至高依次为CRC-16、协议控制字（PC）和EPC字组。本标签的EPC存储器256比特，其中CRC-16为16位冗余效验码，协议控制字（PC）指示反向散射的物理层信息，EPC字组为写入数据段，容量为比特256比特。EPC区是编写程序时主要的区域，图书的信息也将存储在EPC区。文章使用的EPC区是256位，根据EPC[N：N-15]的顺序由低到高进行排列。

（3）TID存储器保存标签的唯一标识号TID（tag ID），在芯片出厂前设置，只读。

（4）用户存储器可写可读。不同类型标签的用户存储器容量不同，容量越大价格越高。

数据模型的标准化不单单是数据元素的标准化，在数据模型的内容方面，主要关注RFID电子标签中存放数据的类别、编码格式。下面表格是联盟标准的编码格式和远望谷公司为某一高校生产的RFID电子标签的编码格式。

表3 联盟数据编码格式

序号 数据元素 内容

101 版本 2 b编码信息及6 b版本信息

1 馆藏标识符 1～14位变长字符串

2 内容索引 16 b的位映射代码

3 所属馆标识 2字节整型数

4 卷册信息 4字节定长字段

5 馆藏类别与状态 2字节定长字段

6 馆藏位置 变长字符串

11 馆际互借借入馆 变长字符串

12 馆际互借事务号 变长字符串

14 备选的馆藏标识符 预留

15 临时馆藏位置 变长字符串

16 主题 变长字符串

24 分馆标识 变长字符串

26 国际标准书/刊号 变长字符串

27 保留扩展位 /

从联盟的标准和远望谷的标准对比来看，可变字符串占据的空间比较大，同一类数据采用的字符集格式并不是完全一样的，并且数据元素的顺序位置也不尽相同。这里标准化差距还是有一定的距离。

表4 远望谷数据编码格式

存储内容 起始地址 终止地址 长度

行业标识 1 8 8 b

馆代码 9 24 16 b

馆藏地代码 25 32 8 b

标签类型 33 34 2 b

流通标识 35 35 1 b

馆藏标识符 36 80 45 b

保留字段 81 90 10 b

标签格式版本 91 94 4 b

EAS防盗位 95 96 2 b

4 结 语

本文对各组织和联盟的图书馆数据模型的数据和所选元素进行了分析，从分析来看RFID应用数据元素的数量在选择上应尽可能少，数据元素的内容应尽可能短，数据元素的长度应尽可能地使用定长字段，数据元素可选项应尽可能少，编码格式应尽可能地使用非压缩格式。数据元素少、内容短、长度定长，可以提高处理效率；数据元素可选项少，可以提高各个图书馆数据元素的一致性，并且同一类数据元素应该采用统一字符集的格式。并且，RFID电子标签所选择的数据元素在标签的排列顺序应该保持一致。对于流通交换协议也应该选取统一标准，数据元素非压缩存储，可以提高标签通用性，真正实现不同厂家标签相互间无障碍的读写。

RFID标签数据模型要坚持实用、好用、管用的设计理念，为资源联建共享奠定基础。这样RFID数据模型的标准化才有可能得以实现。

参考文献

[1]陈进，邓景康，景祥祜.图书馆RFID技术及应用[M].上海：上海交通大学出版社，2013.

[2]藏传真.图书馆RFID应用中的数据模型研究[J].数据库与信息管理.2008（10）：18.

[3]高校图书馆RFID技术应用联盟工作小组.高校图书馆UHF-RFID技术：第一部分：数据模型规范[S].4版.2013.

[4] 远望谷信息技术股份有限公司.XCRF-800、500系列固定式读写器（.Net版）技术参考手册[R].2012.