基于近距離無線通訊技術與無線射頻識別技術融合的圖書館創新服務

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RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別技術)在國內外圖書館界已得到較為廣泛的認同和應用，并已日趨成熟，使圖書館業務管理和讀者服務便捷和高效。美國、奧地利、韓國、日本圖書館已引入NFC(Near Field Communication，近距離無線通訊技術)，作為虛擬移動閱讀圖書館解決方案的重要手段，并應用于服務視覺障礙者、身份識別和小額支付等功能中[1]。2013年我國才正式啟動NFC技術應用于移動支付商用，在國內圖書館的應用NFC技術更是處在起步階段[2]。

NFC與RFID有著密切的“血緣”關系，NFC可以看作是RFID技術的補充和升級，這種相似性和兼容性為兩種技術的對接應用帶來了便利。但NFC又具有很多RFID技術不具備的特性，如果應用合理可以充分發揮其優勢。很多圖書館已經運行使用RFID系統，相當于已實施了NFC系統功能的一部分，即標簽識別功能。這為NFC的推廣和應用提供了優越的先決條件，在部署NFC時避免了重復標簽建設的浪費，可最大限度地節約材料成本。同時NFC設備較之RFID終端設備成本低，環節簡單，其推廣具有很大的可行性。

本文旨在討論如何通過NFC技術與圖書館現有RFID技術的融合，拓展圖書館服務形式、豐富服務內容，提升讀者、館員的體驗感，為建構“智慧圖書館”提供一些思路。

1 NFC技術概述

1.1 NFC基本特性

NFC技術在單一芯片上集成了感應式讀卡器、感應式卡片和點對點通訊功能，能夠在短距離內與其他兼容設備通訊，進行識別與數據交換。通訊方式私密性好，安全性高[3]，傳輸距離為10-20cm，工作頻率為13.56MHz，傳輸速率有3種，分別為106kb/s、212kb/s和424kb/s，其符合的技術標準有ISO 18092、ISO 21481、ECMA(340-352、356)及ETSI TS 102標準[4]。另外NFC還與Felica標準非接觸式智能卡的基礎架構和非接觸式智能卡市場標準ISO 14443 Type A和Type B標準相兼容[5]。

1.2 NFC工作模式

1.2.1 卡模式

卡模式是被動的工作模式，它將NFC芯片或終端模擬成一個卡被讀，類似于內部存儲信息的RFID標簽，只在其他設備發出的射頻場中被動響應，可大幅降低功耗，在寄主設備斷電情況下仍可被讀取，被當作電子門票用于支付、身份識別或物品標識。

1.2.2 讀卡器模式

把裝有NFC芯片的設備作為讀卡器使用，是一種主動工作模式，通過主動發出射頻場去識別和讀取別的NFC設備、NFC標簽及RFID標簽的信息。

1.2.3 點對點模式

點對點模式是一種雙向工作模式，即兩臺裝有NFC芯片設備之間建立連接，進行通訊，點對點交換數據[6]。

2 NFC與RFID技術融合的必要性和可行性

2.1 理論依據

NFC與RFID有密切聯系，但又各有特點。通過聯合能夠取長補短，充分發揮各自優勢。而兩種技術間的聯系為技術聯合提供了可行性基礎。

第一，NFC在一塊芯片中整合了非接觸讀卡器、非接觸卡和點對點功能，可通過單一設備實現讀寫、被讀和數據交換。較普遍的做法是將手機作為NFC終端設備，將NFC芯片與SIM卡進行整合，形成NFC-SIM卡。帶有這種卡的手機即具有了NFC卡及NFC讀卡器的功能，使用者可將設備隨意攜帶，簡單便捷。RFID必須由讀卡器和標簽組成，需要規模較大的專用讀卡設備，便攜性不強，但RFID能實現信息的讀判，而讀取設備的便攜和寫入環節的簡單使NFC信息交互性更強。因此，NFC可看作RFID的高階版本，是RFID的子集[7]。

第二，NFC的帶寬高且傳輸快，從設備搜尋、身份確認到數據存取只需要約0.1S[8]。它采用信號衰減技術，傳輸距離比RFID短，僅在10-20cm，能夠充分在個人識別方面和消費類電子設備相互通訊方面發揮優勢，信息安全性高；而RFID傳輸距離從幾厘米到幾十米不等，適用于生產、物流等管理。由于NFC傳輸距離近、射頻范圍小、能耗低，當設備沒電時，NFC芯片仍可正常工作；RFID標簽必須借助能源支持的設備才能讀取，斷電情況下無法工作。

第三，RFID建立于主從關系下，芯片以被動方式通過專用設備讀取；NFC能被設置為主動和被動兩種模式，采取雙向的識別和連接，點對點雙方是對等的。NFC的工作頻率為13.56MHz，RFID的頻段有低頻(125-135KHz)、高頻(13.56MHz)和超高頻(860-960MHz)，圖書館應用最多的恰是13.56MHz，說明二者的工作頻率具有相容性。另外，NFC在主動模式下可與RFID設備通信，即作為讀卡器讀取RFID標簽信息，進行數據交換與采集。由于NFC符合非接觸式智能卡市場標準，能與現有非接觸智能卡技術兼容，因此為NFC與RFID在圖書館內結合拓展服務新模式提供了技術基礎。

2.2 現實依據

讀者隨身攜帶的智能手機可作為NFC設備，對RFID進行讀寫，具有實時、便攜的特點，極大程度上緩解了RFID讀寫設備缺乏的問題。目前，越來越多的智能手機支持NFC技術，Android系統、IOS 8系統均已支持NFC功能，而具有這兩種系統智能手機的人群非常廣泛。因此從保有度上看，NFC和RFID融合，拓展、深化圖書館服務模式和內涵具有極大可能性。相信隨著NFC在小額支付功能領域的廣泛應用，各大移動運營商會加快推動NFC手機市場份額。不僅是手機可作為NFC設備，各種手持設備、個人電腦以及數碼相機等移動互聯產品均可以作為NFC設備進行數據交換，整體部署應用成本低，且方便易用，建立連接和程序設置簡單，更富直觀性。圖書館應用NFC技術在某種程度上可以看成是對現有RFID技術的延伸，二者融合可以以最少的投入實現對RFID技術的升級改造。

3 基于NFC與RFID技術融合的圖書館創新服務

由于讀寫設備易獲得，部署NFC技術成本較RFID成本低。目前圖書館RFID的應用已經實現了NFC的標簽識別功能、智能書架功能，提供了NFC推廣的基礎環境。RFID已實現了自助借還、輔助采訪分編、批量數據加工、庫藏管理、門禁管理、數據統計、OPAC導航、“24小時自助圖書館”等功能，但這些應用大都基于以館員為中心的文獻智能化管理，出發點都是管理便捷和節省成本，距離以讀者為中心的“智慧圖書館”還相差甚遠。

構建“智慧圖書館”需要整合自動識別、超介質、目標定位、專家系統和數據挖掘等技術[9]。RFID系統實現文獻智能化管理的三大基本要素分別是[10]資源實體即文獻、服務鏈終端即讀者、物理位置的載體即書架。在此基礎上融合NFC技術，發揮其主動讀寫、雙向通訊和設備便攜的技術優勢，能夠實現自動識別、目標定位、實時交互等要素，避免重復建設。充分利用智能手機、平板電腦等移動互聯產品市場成熟的優越條件，最大程度節省成本，同時增強用戶體驗，是構建“智慧圖書館”、實現人與環境良好交互最行之有效的方法。

3.1 手機圖書證

一是身份識別，將NFC手機作為讀者證，進入圖書館時在門控系統讀卡器刷卡，后臺數據庫獲取讀者身份信息并校驗無誤后即可進入圖書館，NFC手機自動將手機調為震動模式；二是手機借還，利用NFC手機“掃一掃”圖書上的RFID標簽進行信息讀取和數據改寫，更改標簽內的在館狀態和防盜位以及手機系統中的借還書目列表，即可完成圖書的借還，方便快捷，減少讀者排隊等候時間，減輕館員工作量，降低購買設備成本。

3.2 發布與預約

圖書館數據庫宣傳材料、新生入館培訓材料、電子圖書、多媒體資料、活動公告或新書推薦等內容可以制作成NFC標簽或RFID標簽。由于體積小巧、信息存儲量大，可以張貼在圖書館或校園任意角落，讀者使用NFC手機讀取標簽后獲得詳細信息，實現泛在閱讀。還可通過手機上網預約、參與活動，也可進行遠程研習室預約和選座預約。

3.3 小額支付

對于圖書館內的一些消費項目，如打印、復印、休閑娛樂設施消費，可以采用NFC小額支付功能完成；也可以將NFC手機與校園一卡通系統對接，將手機充當一卡通；還可以將NFC手機與圖書管理系統的積分功能融合，使用積分抵扣消費金額。

3.4 讀者行為分析實現個性化定制

可在書架上安裝NFC讀寫器，將NFC手機作為讀者證或RFID芯片讀者證。當讀者步行至某一書架前時，芯片被書架上的讀寫器讀取，并將信息反饋給后臺系統，系統通過該讀者的歷史借閱信息，分析讀者借閱行為及其關注點和需求，同時根據層架標信息解析本架位典藏圖書情況，與讀者行為信息進行結合和解析比對，得出“此處可能會有你感興趣的書”或“你感興趣的書位于周圍的哪個架位”或“你可能對XXX書感興趣，它被放在哪里”等信息，并通過讀者隨身攜帶的NFC手機推送解析出的圖書題名、封面、作者、提要、歷史借閱者信息、還有誰借過這本書、同類資源等。此外，系統還能根據架位定位和讀者定位，通過RFID、NFC的信息通訊，實現館內定位、手機實時導航。

3.5 圍繞館內各類資源進行社交網絡互動

讀者可利用NFC移動終端對RFID標簽的讀取功能，對圖書資源、位置進行“簽到”。具體做法是：讀者在館內可將手機貼近任意貼有RFID或NFC標簽的物品，可以是代表所處位置的標識，如書架、沙發或一本書，即可取得相關地理信息或圖書信息，再通過手機連接到圖書館或個人社交網絡進行圖書收藏、分享、評論、交流。當時間較緊或借書證上可借圖書剩余冊數不充足時，可以利用碎片化的時間提前預覽“簽到”資源，即類似于“收藏資源”，待下次入館后再辦理手續或通過OPAC預約圖書。系統可以自動匹配，通過電子圖書網站為其推送所需資源電子版，在館外進行訪問。用戶可以共享“簽到”的資源，和好友交流“你正在看什么，這本書怎么樣”；還可以通過位置簽到尋找周圍的好友，或與收藏了同類圖書的有共同興趣點的讀者成為朋友進行更深入的交流，使讀者體驗浸入式的服務，節省時間。

3.6 根據讀者活動范圍科學設置服務點

書架NFC讀寫器可根據讀取的讀者NFC手機的位置信息，結合架位信息繪制出讀者動態路線圖，由此判斷讀者群在物理空間上是如何利用圖書館的和有哪些人群密集的區域。通過客觀數據分析，可以幫助館員更合理地設置服務點。

3.7 館內不同角色的跨時空交流

讀者可利用NFC手機在可控字段范圍內對某本圖書的RFID標簽進行數據讀寫，即實現讀者添加評論和推薦信息的功能。當其他讀者預借閱此本書時，查看評論即可經驗共享，方便讀者選擇和學術交流。通過系統連接同一本書的其他借閱者的借閱信息和社交網絡聯系方式，可以做到對同一需求讀者群的聚類分析，如“借了這本書的人還看了什么書”、“和你有共同關注的人交朋友”、“某某回復了你的評論”等，幫助有共同關注點的讀者交流和選擇。這種方式的關鍵在于便攜性，可實現人、資源與物理感知層之間的實時交互，即讀者漫步于圖書館的任何一個角落都可以隨時隨地獲得重要信息。同時，將虛擬參考咨詢系統綁定RFID系統，讀者還可以給咨詢館員留言并提出建議，如“增加副本量”、“圖書信息有誤”等，幫助館員改進。

3.8 增值物理資源信息，讓讀者成為知識貢獻者

基于RFID標簽的大存儲量特性，可在圖書標簽中添加出版社書評、作者動態等信息，讓讀者采用NFC移動終端讀取大量增值信息。讀者還可以直接通過手機對信息進行補充完善，使讀者在圖書館中的角色從傳統的知識獲取者轉變為知識貢獻者。

3.9 館內實時虛擬導航

國內一些高校已經開始運用虛擬圖書館系統進行新生培訓，新生入館時可在電腦上自行操作3D虛擬館內漫游。需要將館內公共設施及館內各個區域進行定位，如流通服務臺、館藏分區、休閑區、影音區等，以及固定公共設施如自助復印機、自助借還書機、洗手間、飲水機等，通過收集、定位目標位置信息，確定坐標點，將圖標映射在3D圖書館地圖中，進行標注，使實物和虛擬圖形疊加。圖書館可利用虛擬圖書館與NFC移動設備、讀者RFID芯片、WiFi定位、所需圖書的RFID標簽等實現館內實時虛擬導航。具體做法是：系統內搜索一本圖書，系統定位架位，NFC手機作為RFID讀寫器實時讀取讀者RFID芯片當前位置；手機利用WiFi定位，將圖書層位信息、讀者當前位置與建立的虛擬圖書館系統結合，規劃出取書路線，并動態調整路線，在手機上引導讀者通過指定路徑更方便地找到所需圖書。

4 結語

圖書館應充分利用NFC、RFID信息存儲量大、交互性強、射頻信號輔助定位等功能，通過NFC移動終端設備與RFID標簽、智能書架相配合，不斷積累用戶行為數據，并通過大數據的手段及理念，增強用戶體驗感。雖然NFC終端設備和RFID之間的數據交換存在一定的信息安全問題，但隨著RFID標簽規范化程度的不斷提高，通過技術手段限定特定字段，在可讀寫字段范圍內允許讀者與圖書館的深層次及自主化的溝通和交流；通過與手機等移動設備和微信、微博等新媒體協作，可實現用戶行為分析、物理資源增值、讀者館員交流等功能，挖掘人性化的主動服務，為建構“智慧圖書館”提供了思路。