普適環(huán)境下射頻識(shí)別技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用*

許 強(qiáng)

（曲阜師范大學(xué)圖書(shū)館，山東 曲阜 273165）

基于普適計(jì)算的圖書(shū)館是建立在數(shù)字資源、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和特色技術(shù)三大特征基礎(chǔ)之上的。在基于普適計(jì)算的圖書(shū)館智能空間中，計(jì)算與信息融入了人們的生活空間，在任何時(shí)間、任何場(chǎng)所，人們都能像呼吸一樣自如地訪問(wèn)信息和得到計(jì)算服務(wù)。在普適環(huán)境下的圖書(shū)館中，傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們不斷增長(zhǎng)的信息需求，一種不需要接觸，通過(guò)磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)來(lái)完成應(yīng)答器與閱讀器之間的數(shù)據(jù)交換的技術(shù)——射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)出現(xiàn)在圖書(shū)館的工作中，并逐漸得到推廣。

1 基于普適計(jì)算的圖書(shū)館

普適計(jì)算是一種區(qū)別于主機(jī)計(jì)算和桌面計(jì)算的全新的計(jì)算模式。Mark Weiser先生1991年在《The computer for the 21st century》一文中指出：普適計(jì)算的目的在于使計(jì)算機(jī)在整個(gè)物理環(huán)境中都是可獲取的，而用戶則覺(jué)察不到計(jì)算機(jī)的存在，也就是說(shuō)，普適計(jì)算不是開(kāi)發(fā)新的計(jì)算設(shè)備，而是開(kāi)發(fā)一種新的計(jì)算模式以及與之相適應(yīng)的人機(jī)交互方式。在這種交互方式下計(jì)算設(shè)備和技術(shù)“消失”在用戶日常生活和工作任務(wù)的背景中，保證用戶在得到計(jì)算服務(wù)的同時(shí)無(wú)需覺(jué)察計(jì)算機(jī)的存在，并以致為此分心，從而使其注意力回歸到任務(wù)要身。[1]

普適計(jì)算有兩個(gè)本質(zhì)特點(diǎn)：①信息空間與物理空間融合。普適計(jì)算模式下信息空間與物理空間將融為一體。[2]一方面物理空間中的實(shí)體與信息空間中的對(duì)象將以各種形式發(fā)生綁定。另一方面，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將充分地識(shí)別和利用物理空間中各種上下文信息，進(jìn)而展現(xiàn)不同的行為。②計(jì)算對(duì)人透明。也就是說(shuō)，首先人無(wú)需特意去尋找計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的交互點(diǎn)應(yīng)是嵌入或移動(dòng)的；其次計(jì)算機(jī)應(yīng)有主動(dòng)提供服務(wù)的能力，而不只是被動(dòng)等待命令；最后在提供對(duì)人的服務(wù)時(shí)所需的諸模塊的組織、協(xié)調(diào)過(guò)程應(yīng)該更自主化。

圖書(shū)館與普適計(jì)算相結(jié)合形成新型的智能型的數(shù)字圖書(shū)館。這種智能型的圖書(shū)館既具有傳統(tǒng)圖書(shū)館的功能，又具有其鮮明的特征。在智能圖書(shū)館的智能空間中，計(jì)算與信息融入人們的生活空間，從根本上改變了人們對(duì)圖書(shū)館的認(rèn)識(shí)。圖書(shū)館要成為智能型的數(shù)字圖書(shū)館，很顯然現(xiàn)有的基于條形碼技術(shù)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足普適計(jì)算的需求，因此我們需要一種新型的、非接觸、無(wú)需人工干預(yù)的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。RFID技術(shù)很好地滿足了這些需求，因此它逐漸出現(xiàn)在圖書(shū)館的自動(dòng)化管理中。

2 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在圖書(shū)館中的應(yīng)用

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過(guò)被識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)從20世紀(jì)40年代開(kāi)始進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，近30年來(lái)，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)廣泛使用在許多服務(wù)領(lǐng)域。

2.1 圖書(shū)館管理中條形碼技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

目前在圖書(shū)館使用最廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是條形碼技術(shù)。條形碼是一種二進(jìn)制代碼，它在一個(gè)區(qū)域內(nèi)以平行的線條和分隔間隙排列著。這些條形碼按照事先規(guī)定的圖序排列，并表示相關(guān)字符的數(shù)據(jù)元素。由寬窄不同的線條和間隙組成的序列就可以描述數(shù)字或字母。一般是通過(guò)激光掃描的方式進(jìn)行讀取，或者說(shuō)是通過(guò)照射在黑色線條和白色間隙上的激光的不同反射來(lái)讀取信息。[3]

條形碼是迄今為止最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。條形碼技術(shù)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。首先，輸入速度快。與鍵盤輸入相比，條形碼輸入的速度是鍵盤輸入的5倍，并且能實(shí)現(xiàn)“即時(shí)數(shù)據(jù)輸入”。其次，可靠性高。鍵盤輸入數(shù)據(jù)出錯(cuò)率為1/300，利用光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)出錯(cuò)率為1/10000，而采用條形碼技術(shù)誤碼率低于1/1000000。第三，采集信息量大。利用傳統(tǒng)的一維條形碼一次可采集幾十位字符的信息，二維條形碼更可以攜帶數(shù)千個(gè)字符的信息，并有一定的自動(dòng)糾錯(cuò)能力。第四，靈活實(shí)用。條形碼標(biāo)識(shí)既可以作為一種識(shí)別手段單獨(dú)使用，也可以和有關(guān)識(shí)別設(shè)備組成一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化識(shí)別，還可以和其他控制設(shè)備聯(lián)接起來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。第五，投入成本低。條形碼標(biāo)簽易于制作，對(duì)設(shè)備和材料沒(méi)有特殊要求，識(shí)別設(shè)備操作容易，不需要特殊培訓(xùn)，且設(shè)備也相對(duì)便宜。

在圖書(shū)館管理中條形碼技術(shù)還有下列缺點(diǎn)：首先，條碼的使用效率低。條形碼印刷之后就無(wú)法更改。其次，條碼閱讀器要使掃描光源照射在條碼上才能辨讀，在現(xiàn)有的圖書(shū)借還流程中需要人工打開(kāi)圖書(shū)扉頁(yè)并找到條碼位置才能掃描條碼，這樣的操作流程繁瑣，工作效率低下，且條碼容易損壞，不僅會(huì)影響借還書(shū)的效率，同時(shí)還會(huì)影響讀者對(duì)圖書(shū)館的滿意程度。[4]

2.2 射頻識(shí)別技術(shù)與圖書(shū)館中的智能空間

2.2.1 射頻識(shí)別技術(shù)

RFID——射頻識(shí)別技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。射頻識(shí)別技術(shù)具有不需要人工干預(yù)，不需要直接接觸、不需要光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，快捷方便，實(shí)現(xiàn)了無(wú)源和免接觸操作，應(yīng)用便利，壽命長(zhǎng)，安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

在普適計(jì)算的模式下，圖書(shū)館傳統(tǒng)的管理和服務(wù)方式已不能適應(yīng)讀者對(duì)日益增長(zhǎng)的文獻(xiàn)信息的需求。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)管理方式已經(jīng)不能滿足人們對(duì)圖書(shū)資料的收錄和查詢的要求，提高圖書(shū)館管理和服務(wù)的科技水平，成為我們面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)。采用RFID技術(shù)不是簡(jiǎn)單地取代條形碼，而是改變現(xiàn)有的管理模式，以創(chuàng)建全新的服務(wù)理念和業(yè)務(wù)模式為先導(dǎo)，從內(nèi)容和形式上帶動(dòng)讀者服務(wù)質(zhì)量和文獻(xiàn)管理水平的提高，使現(xiàn)代圖書(shū)館的內(nèi)涵在數(shù)字圖書(shū)館的基礎(chǔ)上賦予智能化的意義。基于RFID的智能型圖書(shū)館管理系統(tǒng)，可以管理圖書(shū)館內(nèi)各書(shū)籍與對(duì)象的位置、分布、流通及流向，可增強(qiáng)書(shū)籍分類、標(biāo)碼、定位及數(shù)據(jù)收集，進(jìn)而大大提高圖書(shū)館效率。[5]

2.2.2 基于普適計(jì)算數(shù)字圖書(shū)館的智能空間

智能空間技術(shù)是一種將計(jì)算設(shè)備嵌入到工作、生活空間，并為用戶提供自然的人機(jī)交互接口的普適技術(shù)。它在普適計(jì)算的發(fā)展過(guò)程中具有相當(dāng)重要的地位，并被普遍認(rèn)為是一種能夠集中體現(xiàn)普適計(jì)算思想并能在其上對(duì)普適計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)床。[6]

數(shù)字圖書(shū)館的智能空間是普適計(jì)算的本質(zhì)特征在圖書(shū)館建筑尺度上的集中體現(xiàn)，其表現(xiàn)為：①智能空間的整個(gè)空間即整個(gè)圖書(shū)館成為一個(gè)連續(xù)立體的交互通道，同時(shí)嵌入的計(jì)算系統(tǒng)可以充分地識(shí)別和利用空間中的上下文，體現(xiàn)了信息空間和物理空間的融合。[7]②智能空間的另一個(gè)重要特性是游牧服務(wù)。指用戶攜帶的無(wú)線手持設(shè)備或利用物理空間中的電子設(shè)備可以充分利用其周圍基礎(chǔ)設(shè)施中的資源相對(duì)較豐富的設(shè)備的能力，同時(shí)其上運(yùn)行的模塊也可以與空間中的其他模塊進(jìn)行交互和協(xié)作以使用戶獲得與當(dāng)?shù)乜臻g相關(guān)的各種服務(wù)。③智能空間的第三個(gè)特點(diǎn)是，交互通道是立體的、連續(xù)的，計(jì)算系統(tǒng)是隱藏的，人們可隨時(shí)隨地接受計(jì)算機(jī)服務(wù)而無(wú)需明確意識(shí)空間中計(jì)算系統(tǒng)的存在。

2.3 RFID技術(shù)在圖書(shū)館智能空間中的應(yīng)用

圖書(shū)館的日常服務(wù)中，通常涉及到人流、物流的管理，需要進(jìn)行大量的讀者和書(shū)刊的訪問(wèn)控制、統(tǒng)計(jì)等工作，采用RFID技術(shù)作為識(shí)別方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能，從內(nèi)容和形式上帶動(dòng)讀者服務(wù)質(zhì)量和文獻(xiàn)管理水平的提高，使現(xiàn)代圖書(shū)館的內(nèi)涵在數(shù)字圖書(shū)館的基礎(chǔ)上賦予智能化的意義。基于RFID的智能型圖書(shū)館管理系統(tǒng)，可以管理圖書(shū)館內(nèi)各書(shū)籍與對(duì)象的位置、分布、流通及流向，可增強(qiáng)書(shū)籍分類、標(biāo)碼、定位及數(shù)據(jù)收集，進(jìn)而大大提高圖書(shū)館效率。[8]實(shí)施RFID圖書(shū)管理系統(tǒng)，可以完成很多條形碼無(wú)法完成的功能，為圖書(shū)館管理提供了很多便利。下面簡(jiǎn)單介紹一下RFID技術(shù)在圖書(shū)館系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)的幾點(diǎn)重要功能：

2.3.1 圖書(shū)的自助借還服務(wù)

由于圖書(shū)館借、還書(shū)的人數(shù)非常眾多，常常需要讀者花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)排隊(duì)等候，如果采用RFID設(shè)備，利用RFID電子標(biāo)簽不僅可以查詢書(shū)目信息和借閱信息，更可以追尋特定館藏資料在圖書(shū)館中的準(zhǔn)確位置，從而加快了流通作業(yè)的速度，簡(jiǎn)化借閱環(huán)節(jié)，進(jìn)而提升圖書(shū)館的服務(wù)品質(zhì)。

2.3.2 圖書(shū)館的門禁系統(tǒng)

對(duì)于所有的圖書(shū)館來(lái)說(shuō)，圖書(shū)失竊一直是個(gè)不小的問(wèn)題，不僅給圖書(shū)館造成了經(jīng)濟(jì)上的損失，而且，對(duì)于善本書(shū)籍的失竊，則無(wú)法用金錢來(lái)衡量。而RFID技術(shù)本身就是防盜技術(shù)中的一種，使用RFID技術(shù)的門禁系統(tǒng)，讓圖書(shū)館防盜系統(tǒng)更容易處理。未經(jīng)許可的館藏被帶離圖書(shū)館會(huì)自動(dòng)報(bào)警，館員借此提醒讀者回館完成借書(shū)程序。除報(bào)警器外，還可觸發(fā)攝影系統(tǒng)，從而達(dá)到圖書(shū)、檔案防盜的目的。結(jié)合讀者和管理人員的借閱卡和工作卡，還可以實(shí)時(shí)了解人員進(jìn)出的情況，統(tǒng)計(jì)進(jìn)出數(shù)據(jù)，為更好地改進(jìn)工作機(jī)制提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.3.3 簡(jiǎn)化書(shū)庫(kù)管理強(qiáng)度

RFID以無(wú)線電波傳遞訊號(hào)，并可一次讀取數(shù)個(gè)RFID TAG數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化盤點(diǎn)工作。利用無(wú)線電波感應(yīng)使圖書(shū)館尋找工作變得極其容易，亂架、找書(shū)難的問(wèn)題也得到解決。

3 總結(jié)與與展望

運(yùn)用先進(jìn)的RFID技術(shù)，可以對(duì)圖書(shū)館的藏書(shū)資源、管理模式進(jìn)行優(yōu)化與整合，實(shí)現(xiàn)圖書(shū)管理的自動(dòng)化、智能化，使藏書(shū)發(fā)揮最大效用，完善并改進(jìn)圖書(shū)館的現(xiàn)行管理運(yùn)行模式，提升圖書(shū)館的核心競(jìng)爭(zhēng)力，達(dá)到最高的讀者服務(wù)效率。基于普適計(jì)算的智能圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的無(wú)縫移動(dòng)，也就是說(shuō)在整個(gè)智能空間（如整個(gè)圖書(shū)館）中，實(shí)現(xiàn)服務(wù)流的連貫性，將多種服務(wù)順暢地銜接在一起，RFID技術(shù)是圖書(shū)館物理空間與信息空間聯(lián)系的關(guān)鍵點(diǎn)，它是聯(lián)系物理空間與信息空間的紐帶。在基于RFID的普適計(jì)算環(huán)境下，通過(guò)給所有對(duì)象（包括物品和人）附上RFID標(biāo)簽，從而使物理空間中的個(gè)體和信息空間中對(duì)象之間建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系，為構(gòu)建智能信息處理實(shí)體提供了一種切實(shí)可行的途徑。[9]

[1] 岳瑋寧等.普適計(jì)算的人機(jī)交互框架研究.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2004（12）:1657-1664.

[2] Satyanarayanan M.Pervasive Computing:Vision and Challenges.IEEE PCM，2001（4）:10-17.

[3] Klaus Finkenzeller.射頻識(shí)別技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2006：2.

[4] 蔡孟欣.RFID在圖書(shū)館應(yīng)用的可行性[J].大學(xué)圖書(shū)館學(xué)報(bào)，2006（4）：91-96.

[5] Radmanesh，Matthew.Radio frequency and microwave electronics illustrated[J].Pearson Education North Asia Limited，2007（12）.

[6] NIST Smart Space Laboratory.[2005-11-17].http://www.nistgov/smartspace.

[7] Ishii H，Ullmer B.Tangible Bits:Towards Seam less Interface between People.Bits and Atoms.In:Proceedings of CHI’97，March 22-27，1997.

[8] Radmanesh，Matthew.Radio frequency and microwave electronics illustrated[J].Pearson Education North Asia Limited，2007（12）.

[9] 姜麗芬，盧桂章，辛運(yùn)幃.基于RFID普適計(jì)算環(huán)境的形式化上下文模型[J].計(jì)算機(jī)工程，2007（6）.