RFID技术在图书馆应用中的中国专利分析

赵展一 孙雯熙

摘要：专利分析可以提供某一领域的最新技术发展状况和趋势，促进寻找发展方向。RFID技术辅助图书馆自动化的趋势愈加明显，RFID技术在图书馆应用的专利情况值得关注。在文献调查法的基础上利用Incopat数据库平台对国内相关专利采用描述性统计、因果和比较分析的方法来实现三个目的：得出当前图书馆RFID专利技术概况、主要申请人特征和找出解决当前图书馆RFID产品使用问题的技术方案。

关键词：图书馆；RFID；无线射频识别；专利分析

中图分类号：G258.94；TP391.45文献标识码：A

DOI：10.13897/j.cnki.hbkjty.2018.0016

1引言

RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频识别技术或称电子标签技术，是从20世纪90年代兴起的一项非接触式自动识别技术。图书馆是RFID技术应用的一大领域，随着RFID技术在图书馆应用越来越普及，图书馆RFID的专利申请情况也值得关注。

在之前RFID技术在图书馆应用的研究中，大多数都是论述RFID产品在图书馆的应用历史和现状，专利分析方面的内容比较少，最近一篇是2011年发表的《基于专利数据的RFID技术趋势分析》，该文分析了图书馆RFID技术的集中度、技术发展方向、潜在技术发展点，指出了RFID技术的发展方向。本文在前人研究的基础上从专利申请的角度对该领域的专利现象进行描述并分析未来发展方向。

本次专利分析主要有三个目的，一是通过对国内图书馆RFID技术的专利从申请趋势、申请地域、申请人、专利价值度等多个角度进行分析来了解该领域的专利概况；二是通过对主要专利申请人的专利技术构成、申请量、申请类型、申请方向等进行对比分析来评价主要专利申请人的特点，从专利角度发现主要企业和高校的技术优势和发展方向；三是通过对专利价值度进行分析并阅读关键专利，找出解决当前图书馆RFID技术使用的方案。本文的意义在于为图书馆和情报工作人员提供图书馆RFID技术信息和专利分析的参考。

2图书馆RFID技术应用情况

从应用频段上分类，图书馆RFID主要分为RFID高频（HF）和超高频（UHF）两个种类。高频标签技术比较成熟，价格较低，占主要市场份额；超高频标签在同时读取多个标签的时候，标签之间的重叠影响小、实施成本低，市场份额较小。目前国内图书馆主要使用高频RFID，较少使用超高频RFID。使用高频RFID的图书馆主要有厦门集美大学诚毅学院图书馆、深圳市图书馆、国家图书馆等；使用超高频RFID的图书馆主要有汕头大学图书馆、宜昌图书馆、北京石油化工学院图书馆等[1]。

从功能上分类，RFID技术在图书馆领域主要应用在自助借还、自动分拣、图书查找与定位、图书上架倒架、图书盘点、安全防盗、自助图书馆、全自动闭架书库[2-3]等方面。

通过查阅资料可知，国内图书馆RFID系统主要供应商有深圳市海恒智能技术有限公司（以下简称“海恒智能”）、上海阿法迪智能标签系统技术有限公司（以下简称“阿法迪”）、深圳市远望谷信息技术有限公司（以下简称“远望谷”）、美国3M创新公司。

3数据检索

本次专利分析使用Incopat数据库，采用块检索的方式进行逻辑检索，检索时间截至2017年2月11日，检索过程分成初步检索、查全补充、查准去噪三部分。

（1）初步检索：为了使检索概念逻辑更加清晰，检索主题细分为两个模块：图书馆块和RFID块。并分别对两个检索块做同位和上下位概念的扩展，以提高查全率。通过多次检索试验后，梳理出有检索意义的关键词。如表1所示。块1和块2的关键词在做字面上的合并后进行AND运算。检索字段为专利全文。检索范围限定在我国大陆境内专利。具体检索式为：FULL=（（（图书or文献or藏书or期刊）and馆）and（管理or查找or盘点or分拣or上架or借还or阅览or读者））and（RFID or电子标签or（射频and（识别or辨识））or UHF or HF or标签读取））。（2）查全补充：通过主要IPC分类号和申请人对初步检索得到的数据库进行查全检索，补充漏检专利。（3）查准去噪：通过筛选不相关IPC分类号、申请人以及人工阅览去除检索噪音，最终形成专利数量为694件的图书馆RFID专利数据库。

表1图书馆RFID技术检索关键词

主题模块关键词块1：图书馆图书馆、图书馆管理、文献、图书、借阅、阅览、借书、还书、借还、借阅者、读者、图书管理员、查找、盘点、上架、分拣、藏书、期刊；块2：RFIDRFID、电子标签、无线射频识别、无线射频辨识、无线射频、射频识别、UHF、HF、应答器、阅读器、标签读取器、标签读取

4结果分析

检索结果采用描述性统计、因果和比较分析的方法从专利申请趋势、技术构成、申请地域、价值度、申请人、关键专利六个方面进行分析。

4.1国内专利申请趋势分析

通过对国内专利申请趋势进行分析，可以得知国内图书馆RFID技术的发展过程及各阶段特点。

从图1可知，总体来说，专利申请数量是波动上升的，根据不同时期专利申请量折线走向可以将中国专利申請趋势划分为三个阶段。

第一阶段是起步阶段（1998-2006年），这个阶段年均专利申请数在5件以下，申请量较少。1998年中国开始出现图书馆领域RFID技术应用方面的专利，专利数量为2件，均是由美国检验点系统有限公司（Checkpoint systems， Inc）申请的关于无线射频识别标签在图书编目、流通方面的技术专利。同年，国际上将RFID技术首先应用在图书馆领域，其标志为1998年新加坡图书馆开始测试RFID技术在图书馆流通、分拣与流通方面的应用效果。3M创新公司、上海阿法迪公司、中科院自动化所、中山大学是这一阶段的主要专利申请人，专利申请主要在标签转换与识别、图书定位与查找、编目、防盗方面。国内图书馆也在这一阶段开始使用RFID技术，但较国际相比晚约8年，其标志为2006年厦门集美大学诚毅学院图书馆率先实施RFID技术。

第二阶段是中速发展阶段（2007-2012年），五年内中国专利申请数量不断增长，高达100件左右。2006 年6 月，中国发布了《中国RFID技术政策白皮书》，标志着RFID 的发展已经提高到国家产业发展战略层面[2]。在国家政策的支持下，RFID技术在图书馆领域得到了广泛重视。深圳市海恒智能公司、上海阿法迪智能标签系统技术有限公司、北京理工大学、深圳市远望谷信息技术有限公司、艾迪讯公司是这一阶段的主要专利申请人，研究重点在图书自助借还、图书分拣、智能书库管理、身份识别、座位管理以及校园一卡通方面。

第三阶段是快速发展阶段（2013-2016年），图书馆RFID领域专利申请速度加快，年平均专利数量保持在100件左右，专利申请数量在2015年达到了峰值。专利技术集中在在图书自助借还、手持扫描设备、智能移动终端、智能图书管理机器人、移动图书馆、门禁系统方面，说明RFID技术已经在图书馆领域中得到了规模开发，国内图书馆的现代化程度也大大提高。

4.2国内专利技术构成分析

在Incopat数据库中对相关专利进行IPC小类汇总，用于分析技术构成及其趋势。

RFID技术应用在图书馆领域的相关专利技术构成主要集中在G06K、G07G、G06Q、G07C和A47B五个IPC小类上，主要为物理类专利。G06K包含了数据识别与表示和记录载体技术，G07G包含了图书、现金等物品的登记技术，G06Q包含了数据处理技术，G07C包含了登记或指示机器的运行技术，A47B包含了桌子、柜橱、抽屉方便的技术。见图2。

相关专利以G07G1/00（现金登记器）和G06K17/00（与读数操作相结合的记录载体）为主，专利分类号种类随时间变化不断增加，说明RFID技术在图书馆领域的应用交叉越来越明显，应用越来越多样。中国专利技术构成趋势见图3。

4.3国内专利申请地域分析

我国RFID技术应用在图书馆领域专利申请数量较多的省市包括广东、北京、上海、浙江、江苏、山东、广西等地， RFID专利的分布密度与地区的经济发展分布基本吻合，说明经济水平对图书馆RFID专利布局的影响是非常大的。其中广东省专利数量最高（110件），这一地区集中了图书馆RFID产品的主要供应商和使用者，包括深圳市海恒智能公司、深圳市远望谷公司、广州图书馆、深圳图书馆、东莞图书馆、中山大学等。深圳图书馆最早引入了RFID技术，广州图书馆、上海浦东图书馆、国家图书馆等图书馆则紧随其后，强大的经济实力为这些图书馆引入先进技术提供了物质基础。北京市的主要申请人包括北京理工大学、中科院自动化所、北京邮电大学、北京中子航智能信息技术有限公司等，高等院校占了多数，说明北京市这几所高校在RFID技术领域的科研实力较强。上海市的主要申请包括阿法迪公司、上海智定公司、上海交通大学、上海理工大学等，较高的经济发展水平也推动了文化事业的发展，在一定程度上决定了RFID技术应用在图书馆领域的专利市场范围。国内专利申请地域分布见图4。

4.4专利价值度分析

专利价值度主要基于Incopat数据库自主研发的专利价值模型实现，该专利价值模型融合了专利分析行业内最常见和最重要的技术指标（如技术稳定性、技术先进性、保护范围层面的20多个技术指标）并通过设定指标权重、计算顺序等参数，对每篇专利进行专利强度自动评价。专利价值度由01至10依次提升。

从图5可知，图书馆RFID技术的相关专利价值度集中在4到6之间，高价值度的专利时间分布比较靠前，近年的专利价值度有所降低。如上文所述，合享专利价值度由多项指标组合确定，近两年的专利申请量高而价值度有所降低，这些专利申请时间较晚也可能造成引用和同族数量较少，导致整体价值度偏低。

北京理工大学的相关专利分布较为均衡，价值度从01-10均有涉及，06和09程度的专利较多，实力较强；上海阿法迪的相关专利价值度集中在07、08，海恒智能集中在08、09，两家的相关专利价值都很大，但总体来说海恒的相关专利价值度更高；柳州网中网络策划中心的相关专利价值度集中在03、04，價值较低但占比很大；远望谷04-09均有涉及，但总体数量很少，见图6。

将Incopat数据库中的专利按合享价值度进行排序，筛选出价值度为10分的专利。10分专利都是有效、稳定的发明专利，专利及其同族专利在全球被引用多次，较为权威先进。并且，专利无诉讼行为、质押保全等情况发生，申请人未提出过复审请求。

如图7所示，专利价值度为10分的申请人共有9位，共11条专利。其中有4家为国外企业，并且这些国外企业的专利基本在全球十多个国家进行了专利布局。这些国外高价值度专利多为该领域早期基础技术，主要是3M创新公司和检验点系统有限公司（Checkpoint systems ，Inc）。

4.5国内专利申请人分析

在Incopat平台中对主要申请人进行分析，可以了解该领域的申请人类型及主要申请人的专利特点。由图8可知，RFID技术应用在图书馆领域的中国专利申请人包括企业、大专院校、个人、科研单位等众多类型，占比较大的是企业（47.38%）和高校（30.41%）。

主要企业包括上海阿法迪智能标签系统技术有限公司、深圳市海恒智能技术有限公司、柳州市网中网络策划中心、深圳远望谷信息技术有限公司，主要高校包括北京理工大学和南京大学。主要申请人专利申请量见图9。

通常来说，四种专利公开类型按技术含量排序为发明授权>发明申请>实用新型>外观设计，发明授权专利技术含量最高。通过筛选出发明授权专利，并对发明授权专利量前十名的申请人进行分析，从而体现出申请人的技术水平。从图10中可以看出，这些发明授权专利申请人的技术水平相差较大。高校方面北京理工大学比较有技术优势，企业方面深圳市海恒智能技术有限公司比较有技术优势，其发明授权专利数量分别为11个和7个。

4.5.1主要企业申请人分析

柳州市网中网络策划中心的申请量集中在2015年，推动专利申请总量达到峰值，但该企业是一家网站策划方面的企业，图书馆RFID技术的产品较少，对比意义不大，因此不作为主要企业申请人进行分析。上海阿法迪、海恒智能、远望谷均是RFID技術应用在图书馆领域专利的主要产品供应商。在Incopat数据库中对三家企业的相关专利进行关键词标引，并进行聚类分析。

如图11所示，三家企业专利申请都集中在图书盘点、借还书、自助图书馆、图书分拣四个方面，专利技术应用领域差别不大。图中三家企业之外的申请人均是与这三家企业合作申请专利的机构。

海恒智能在这四个方面专利申请最具优势，证件办理是其特色专利领域，深圳市海恒智能技术有限公司创建了国内第一个在图书馆领域使用自助办证系统，通过专利阅读和气泡图可以看出该类型专利与国家图书馆合作申请，说明自助办证系统率先在国家图书馆使用。根据图10可知深圳市海恒智能技术有限公司的发明专利授权比较多，技术优势在这三家企业中最为明显，是集科研、设计、生产、维护销售和系统集成于一体的图书馆RFID应用系统方案提供商[4]。

阿法迪专利申请量共36条。通过在标题摘要权利要求中二次检索“UHF”或“超高频”，得知阿法迪在新兴的图书馆超高频RFID领域专利申请量最多，其次是远望谷。阿法迪是中国第一家致力于将RFID应用于图书、文化和教育等多个领域的高新技术公司，电子标签材料是其特色专利领域。

远望谷应用于图书馆领域的专利为14条，数量相对较少，主要集中在RFID读写器、图书盘点与分拣方面。远望谷公司是利用RFID技术提供产品和系统解决方案的供应商，聚焦铁路、图书、零售三大行业[5]，图书馆RFID技术是该公司的业务分支之一，电子标签材料是其特色专利领域。

4.5.2主要高校申请人分析

图书馆领域RFID技术专利申请高校，占比较高的是北京理工大学、南京大学、天津工业大学。

对上述三所高校的专利进行标引和聚类分析，如图12所示，可知三所主要高校申请人在图书馆RFID领域专利涉及范围比上述企业更加丰富。结合图10和图12可知，在三所高校中，北京理工大学的技术优势最明显，专利数量最多；南京大学的专利涉及方面多但数量较少；天津工业大学的专利数量最少，技术基础较薄弱。北京理工大学的专利集中在闭架书库的图书存储系统研究，通过阅读专利内容得知北京理工大学的专利围绕全自动闭架书库方面，旨在实现自动化无人管理。笔者通过利用与主要企业申请人相同的方法进行二次检索，发现南京大学的专利申请侧重在超高频RFID方面。

4.6国内关键专利分析

随着RFID技术在图书馆领域的逐渐普及，也出现了一系列的问题。通过逐篇阅读并结合专利价值度分析，其中有几件促进解决RFID图书馆管理系统出现问题的相应专利。存在的具体问题和专利对应如下表2所示。表2图书馆RFID应用存在问题与相应专利对照表

存在问题对应专利申请人公开号难以检测图书破损、被偷换的情况具有图像分析和识别功能的图书管理系统柳州网中网络策划中心CN104778559A图书自检系统和方法深圳市海恒智能技术有限公司CN103295033A基于计算机视觉及射频识别技术的书本登记管理装置上海阿艾依智控系统有限公司CN102110332B无法调整大范围错序书籍应用在图书馆中的RFID系统大连大学CN103679229A难以对图书精准定位智能书架管理方法及系统深圳市海恒智能技术有限公司CN103136608B一种图书馆室内导航装置华北电力大学CN204142259U使用无源RFID标签定位对象的方法和系统国际商业机器公司（IBM）CN101416201B第一，针对自助借还系统难以检测图书破损或被偷换情况[6]的专利。 从专利角度来看该问题主要有两种解决方法，分别是图像分析和称重对比。图像分析是指自助借还设备对图书借还时的图像进行比对，来发现图书破损或偷换情况；称重对比指自助借还设备对图书精确称重，通过借还两次重量对比来发现图书是否缺损或偷换。柳州网中网络策划中心申请的专利《具有图像分析和识别功能的图书管理系统》、海恒智能申请的《图书自检系统和方法》和上海阿艾依申请的《基于计算机视觉及射频识别技术的书本登记管理装置》能够有效地检测图书破损或偷换的情况，有利于实现图书自检和登记。

第二，针对无法调整大范围错序书籍[7]的专利。在使用RFID进行图书盘点时，馆员通过对书的扫描得知书架上的书摆放是否有序。当出现小面积错放书籍时馆员还是比较容易使用RFID进行检测调整，如果书架上的书大范围错序，RFID只能检测出许多书摆放错误，对书的位置调整还需要大量人力来进行。这时RFID的功能就不具有优势。大连大学的专利《应用在图书馆中的RFID系统》可以通过阅读器读取RFID标签信息来对错架图书发出报警信息的方式来防止图书的无序摆放，减少人工整理书架的工作量。

第三，针对难以对图书精准定位[8]的专利。一般在查找书籍时可以根据分类号、索书号进行图书定位，但这种方法需要有熟练的图书分类知识基础，对用户和工作人员要求较高。图书定位对于大多数人来说还是比较麻烦的。通过阅读专利发现，用户可通过指示灯来为查询到RFID标签信息的书籍进行导航，以及通过手持NFC终端查找图书的RFID信息，在地图上显示图书位置来给用户指引方向，这两种方式能有效实现图书精准定位。华北电力大学的专利“一种图书馆室内导航装置”、海恒智能的专利“智能书架管理方法及系统”、IBM的专利“使用无源RFID标签定位对象的方法和系统”有利于解决这一问题。

5结语

通过查阅资料以及对图书馆RFID技术应用的专利分析，发现图书馆RFID技术的应用涉及自助借还、图书盘点上架、图书分拣、座位管理、移动图书馆等多个方面。从申请趋势来看，中国专利申请呈波动上升趋势，技术构成逐渐多样交叉，申请地域集中在经济发达的北上广地区。高价值度的专利多是国外申请人在早期申请的专利，国内发展较晚。无论是闭架书库的RFID管理系统还是各种自助图书馆设备，RFID技术将辅助图书馆朝着自动化，集成化的方向发展。

圖书馆RFID领域的专利主要为企业和高校申请。企业与高校等科研单位专利申请各有特点，主要企业专利申请内容较单一但有广阔市场。主要高校等科研单位专利申请内容较丰富，创新性强，但专利的续费维护比较困难。从关键专利来看，目前已有多方面解决图书馆RFID技术问题的解决方案，未来图书馆、科研机构和企业可以取长补短，采用“产学模式”深入合作，促进图书馆RFID技术的完善和发展。

参考文献

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[2]陈嘉懿， 孙翌， 金毅， 等.RFID产品在国内图书馆的应用调研与分析[J].图书情报工作， 2012，（1）：107-111.

[3]陈嘉懿， 郭晶， 曲建峰， 等.高校图书馆中的RFID技术应用与展望[J].新世纪图书馆， 2012，（2）：49-52.

[4]海恒智能.关于我们[EB/OL].[2017225].http：//www.seaeverit.com/about.asp？p=news &cid=124 &PID=124&page=1.

[5]远望谷.关于我们[EB/OL].[2017225]. http：//www.invengo.cn/comcontent_detail/FrontComContent_list011333943226939ContId=11&com ContentId=11&comp_stats=comp-FrontComContent_list01-1333943226939.html.

[6]杨爱武.RFID在图书馆的应用现状及存在问题[J]. 现代情报， 2012，（4）：162-164.

[7]吴晞， 马瑞， 李星光. RFID系统及其在图书馆中的应用[J]. 图书馆论坛， 2005，（1）：4-8.

[8]刘绍荣， 杜也力， 张丽娟，等. RFID在图书馆使用现状分析[J].大学图书馆学报， 2011，（1）：83-86.

作者简介：赵展一（1997-），女，河北大学管理学院图书馆学本科在读。

孙雯熙（1995-），女，河北大学管理学院图书馆学本科在读。

（收稿日期：20170325责任编辑：张静茹）

Abstract： Patent analysis can provide the latest development and trend of technology， and promote development orientation. With the trend of RFID technology assisting the library automation is becoming increasingly evident， the patent situation of library RFID technology is worthy of attention. Based on the literature survey， by the methods of descriptive statistics， causal and comparative analysis on the relevant patents in China， this paper uses the Incopat database platform to achieve three purposes： to get an overview of library RFID patent， to know the characteristics of the main applicants and to find out the technical solution of the use problem of library RFID product.

Key words： Library；RFID； Radio Frequency Identification；Patent Analysis