RFID技術在圖書館應用中的中國專利分析

趙展一 孫雯熙

摘要：專利分析可以提供某一領域的最新技術發(fā)展狀況和趨勢，促進尋找發(fā)展方向。RFID技術輔助圖書館自動化的趨勢愈加明顯，RFID技術在圖書館應用的專利情況值得關注。在文獻調查法的基礎上利用Incopat數據庫平臺對國內相關專利采用描述性統(tǒng)計、因果和比較分析的方法來實現三個目的：得出當前圖書館RFID專利技術概況、主要申請人特征和找出解決當前圖書館RFID產品使用問題的技術方案。

關鍵詞：圖書館；RFID；無線射頻識別；專利分析

中圖分類號：G258.94；TP391.45文獻標識碼：A

DOI：10.13897/j.cnki.hbkjty.2018.0016

1引言

RFID（Radio Frequency Identification），即無線射頻識別技術或稱電子標簽技術，是從20世紀90年代興起的一項非接觸式自動識別技術。圖書館是RFID技術應用的一大領域，隨著RFID技術在圖書館應用越來越普及，圖書館RFID的專利申請情況也值得關注。

在之前RFID技術在圖書館應用的研究中，大多數都是論述RFID產品在圖書館的應用歷史和現狀，專利分析方面的內容比較少，最近一篇是2011年發(fā)表的《基于專利數據的RFID技術趨勢分析》，該文分析了圖書館RFID技術的集中度、技術發(fā)展方向、潛在技術發(fā)展點，指出了RFID技術的發(fā)展方向。本文在前人研究的基礎上從專利申請的角度對該領域的專利現象進行描述并分析未來發(fā)展方向。

本次專利分析主要有三個目的，一是通過對國內圖書館RFID技術的專利從申請趨勢、申請地域、申請人、專利價值度等多個角度進行分析來了解該領域的專利概況；二是通過對主要專利申請人的專利技術構成、申請量、申請類型、申請方向等進行對比分析來評價主要專利申請人的特點，從專利角度發(fā)現主要企業(yè)和高校的技術優(yōu)勢和發(fā)展方向；三是通過對專利價值度進行分析并閱讀關鍵專利，找出解決當前圖書館RFID技術使用的方案。本文的意義在于為圖書館和情報工作人員提供圖書館RFID技術信息和專利分析的參考。

2圖書館RFID技術應用情況

從應用頻段上分類，圖書館RFID主要分為RFID高頻（HF）和超高頻（UHF）兩個種類。高頻標簽技術比較成熟，價格較低，占主要市場份額；超高頻標簽在同時讀取多個標簽的時候，標簽之間的重疊影響小、實施成本低，市場份額較小。目前國內圖書館主要使用高頻RFID，較少使用超高頻RFID。使用高頻RFID的圖書館主要有廈門集美大學誠毅學院圖書館、深圳市圖書館、國家圖書館等；使用超高頻RFID的圖書館主要有汕頭大學圖書館、宜昌圖書館、北京石油化工學院圖書館等[1]。

從功能上分類，RFID技術在圖書館領域主要應用在自助借還、自動分揀、圖書查找與定位、圖書上架倒架、圖書盤點、安全防盜、自助圖書館、全自動閉架書庫[2-3]等方面。

通過查閱資料可知，國內圖書館RFID系統(tǒng)主要供應商有深圳市海恒智能技術有限公司（以下簡稱“海恒智能”）、上海阿法迪智能標簽系統(tǒng)技術有限公司（以下簡稱“阿法迪”）、深圳市遠望谷信息技術有限公司（以下簡稱“遠望谷”）、美國3M創(chuàng)新公司。

3數據檢索

本次專利分析使用Incopat數據庫，采用塊檢索的方式進行邏輯檢索，檢索時間截至2017年2月11日，檢索過程分成初步檢索、查全補充、查準去噪三部分。

（1）初步檢索：為了使檢索概念邏輯更加清晰，檢索主題細分為兩個模塊：圖書館塊和RFID塊。并分別對兩個檢索塊做同位和上下位概念的擴展，以提高查全率。通過多次檢索試驗后，梳理出有檢索意義的關鍵詞。如表1所示。塊1和塊2的關鍵詞在做字面上的合并后進行AND運算。檢索字段為專利全文。檢索范圍限定在我國大陸境內專利。具體檢索式為：FULL=（（（圖書or文獻or藏書or期刊）and館）and（管理or查找or盤點or分揀or上架or借還or閱覽or讀者））and（RFID or電子標簽or（射頻and（識別or辨識））or UHF or HF or標簽讀取））。（2）查全補充：通過主要IPC分類號和申請人對初步檢索得到的數據庫進行查全檢索，補充漏檢專利。（3）查準去噪：通過篩選不相關IPC分類號、申請人以及人工閱覽去除檢索噪音，最終形成專利數量為694件的圖書館RFID專利數據庫。

表1圖書館RFID技術檢索關鍵詞

主題模塊關鍵詞塊1：圖書館圖書館、圖書館管理、文獻、圖書、借閱、閱覽、借書、還書、借還、借閱者、讀者、圖書管理員、查找、盤點、上架、分揀、藏書、期刊；塊2：RFIDRFID、電子標簽、無線射頻識別、無線射頻辨識、無線射頻、射頻識別、UHF、HF、應答器、閱讀器、標簽讀取器、標簽讀取

4結果分析

檢索結果采用描述性統(tǒng)計、因果和比較分析的方法從專利申請趨勢、技術構成、申請地域、價值度、申請人、關鍵專利六個方面進行分析。

4.1國內專利申請趨勢分析

通過對國內專利申請趨勢進行分析，可以得知國內圖書館RFID技術的發(fā)展過程及各階段特點。

從圖1可知，總體來說，專利申請數量是波動上升的，根據不同時期專利申請量折線走向可以將中國專利申請趨勢劃分為三個階段。

第一階段是起步階段（1998-2006年），這個階段年均專利申請數在5件以下，申請量較少。1998年中國開始出現圖書館領域RFID技術應用方面的專利，專利數量為2件，均是由美國檢驗點系統(tǒng)有限公司（Checkpoint systems， Inc）申請的關于無線射頻識別標簽在圖書編目、流通方面的技術專利。同年，國際上將RFID技術首先應用在圖書館領域，其標志為1998年新加坡圖書館開始測試RFID技術在圖書館流通、分揀與流通方面的應用效果。3M創(chuàng)新公司、上海阿法迪公司、中科院自動化所、中山大學是這一階段的主要專利申請人，專利申請主要在標簽轉換與識別、圖書定位與查找、編目、防盜方面。國內圖書館也在這一階段開始使用RFID技術，但較國際相比晚約8年，其標志為2006年廈門集美大學誠毅學院圖書館率先實施RFID技術。

第二階段是中速發(fā)展階段（2007-2012年），五年內中國專利申請數量不斷增長，高達100件左右。2006 年6 月，中國發(fā)布了《中國RFID技術政策白皮書》，標志著RFID 的發(fā)展已經提高到國家產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面[2]。在國家政策的支持下，RFID技術在圖書館領域得到了廣泛重視。深圳市海恒智能公司、上海阿法迪智能標簽系統(tǒng)技術有限公司、北京理工大學、深圳市遠望谷信息技術有限公司、艾迪訊公司是這一階段的主要專利申請人，研究重點在圖書自助借還、圖書分揀、智能書庫管理、身份識別、座位管理以及校園一卡通方面。

第三階段是快速發(fā)展階段（2013-2016年），圖書館RFID領域專利申請速度加快，年平均專利數量保持在100件左右，專利申請數量在2015年達到了峰值。專利技術集中在在圖書自助借還、手持掃描設備、智能移動終端、智能圖書管理機器人、移動圖書館、門禁系統(tǒng)方面，說明RFID技術已經在圖書館領域中得到了規(guī)模開發(fā)，國內圖書館的現代化程度也大大提高。

4.2國內專利技術構成分析

在Incopat數據庫中對相關專利進行IPC小類匯總，用于分析技術構成及其趨勢。

RFID技術應用在圖書館領域的相關專利技術構成主要集中在G06K、G07G、G06Q、G07C和A47B五個IPC小類上，主要為物理類專利。G06K包含了數據識別與表示和記錄載體技術，G07G包含了圖書、現金等物品的登記技術，G06Q包含了數據處理技術，G07C包含了登記或指示機器的運行技術，A47B包含了桌子、柜櫥、抽屜方便的技術。見圖2。

相關專利以G07G1/00（現金登記器）和G06K17/00（與讀數操作相結合的記錄載體）為主，專利分類號種類隨時間變化不斷增加，說明RFID技術在圖書館領域的應用交叉越來越明顯，應用越來越多樣。中國專利技術構成趨勢見圖3。

4.3國內專利申請地域分析

我國RFID技術應用在圖書館領域專利申請數量較多的省市包括廣東、北京、上海、浙江、江蘇、山東、廣西等地， RFID專利的分布密度與地區(qū)的經濟發(fā)展分布基本吻合，說明經濟水平對圖書館RFID專利布局的影響是非常大的。其中廣東省專利數量最高（110件），這一地區(qū)集中了圖書館RFID產品的主要供應商和使用者，包括深圳市海恒智能公司、深圳市遠望谷公司、廣州圖書館、深圳圖書館、東莞圖書館、中山大學等。深圳圖書館最早引入了RFID技術，廣州圖書館、上海浦東圖書館、國家圖書館等圖書館則緊隨其后，強大的經濟實力為這些圖書館引入先進技術提供了物質基礎。北京市的主要申請人包括北京理工大學、中科院自動化所、北京郵電大學、北京中子航智能信息技術有限公司等，高等院校占了多數，說明北京市這幾所高校在RFID技術領域的科研實力較強。上海市的主要申請包括阿法迪公司、上海智定公司、上海交通大學、上海理工大學等，較高的經濟發(fā)展水平也推動了文化事業(yè)的發(fā)展，在一定程度上決定了RFID技術應用在圖書館領域的專利市場范圍。國內專利申請地域分布見圖4。

4.4專利價值度分析

專利價值度主要基于Incopat數據庫自主研發(fā)的專利價值模型實現，該專利價值模型融合了專利分析行業(yè)內最常見和最重要的技術指標（如技術穩(wěn)定性、技術先進性、保護范圍層面的20多個技術指標）并通過設定指標權重、計算順序等參數，對每篇專利進行專利強度自動評價。專利價值度由01至10依次提升。

從圖5可知，圖書館RFID技術的相關專利價值度集中在4到6之間，高價值度的專利時間分布比較靠前，近年的專利價值度有所降低。如上文所述，合享專利價值度由多項指標組合確定，近兩年的專利申請量高而價值度有所降低，這些專利申請時間較晚也可能造成引用和同族數量較少，導致整體價值度偏低。

北京理工大學的相關專利分布較為均衡，價值度從01-10均有涉及，06和09程度的專利較多，實力較強；上海阿法迪的相關專利價值度集中在07、08，海恒智能集中在08、09，兩家的相關專利價值都很大，但總體來說海恒的相關專利價值度更高；柳州網中網絡策劃中心的相關專利價值度集中在03、04，價值較低但占比很大；遠望谷04-09均有涉及，但總體數量很少，見圖6。

將Incopat數據庫中的專利按合享價值度進行排序，篩選出價值度為10分的專利。10分專利都是有效、穩(wěn)定的發(fā)明專利，專利及其同族專利在全球被引用多次，較為權威先進。并且，專利無訴訟行為、質押保全等情況發(fā)生，申請人未提出過復審請求。

如圖7所示，專利價值度為10分的申請人共有9位，共11條專利。其中有4家為國外企業(yè)，并且這些國外企業(yè)的專利基本在全球十多個國家進行了專利布局。這些國外高價值度專利多為該領域早期基礎技術，主要是3M創(chuàng)新公司和檢驗點系統(tǒng)有限公司（Checkpoint systems ，Inc）。

4.5國內專利申請人分析

在Incopat平臺中對主要申請人進行分析，可以了解該領域的申請人類型及主要申請人的專利特點。由圖8可知，RFID技術應用在圖書館領域的中國專利申請人包括企業(yè)、大專院校、個人、科研單位等眾多類型，占比較大的是企業(yè)（47.38%）和高校（30.41%）。

主要企業(yè)包括上海阿法迪智能標簽系統(tǒng)技術有限公司、深圳市海恒智能技術有限公司、柳州市網中網絡策劃中心、深圳遠望谷信息技術有限公司，主要高校包括北京理工大學和南京大學。主要申請人專利申請量見圖9。

通常來說，四種專利公開類型按技術含量排序為發(fā)明授權>發(fā)明申請>實用新型>外觀設計，發(fā)明授權專利技術含量最高。通過篩選出發(fā)明授權專利，并對發(fā)明授權專利量前十名的申請人進行分析，從而體現出申請人的技術水平。從圖10中可以看出，這些發(fā)明授權專利申請人的技術水平相差較大。高校方面北京理工大學比較有技術優(yōu)勢，企業(yè)方面深圳市海恒智能技術有限公司比較有技術優(yōu)勢，其發(fā)明授權專利數量分別為11個和7個。

4.5.1主要企業(yè)申請人分析

柳州市網中網絡策劃中心的申請量集中在2015年，推動專利申請總量達到峰值，但該企業(yè)是一家網站策劃方面的企業(yè)，圖書館RFID技術的產品較少，對比意義不大，因此不作為主要企業(yè)申請人進行分析。上海阿法迪、海恒智能、遠望谷均是RFID技術應用在圖書館領域專利的主要產品供應商。在Incopat數據庫中對三家企業(yè)的相關專利進行關鍵詞標引，并進行聚類分析。

如圖11所示，三家企業(yè)專利申請都集中在圖書盤點、借還書、自助圖書館、圖書分揀四個方面，專利技術應用領域差別不大。圖中三家企業(yè)之外的申請人均是與這三家企業(yè)合作申請專利的機構。

海恒智能在這四個方面專利申請最具優(yōu)勢，證件辦理是其特色專利領域，深圳市海恒智能技術有限公司創(chuàng)建了國內第一個在圖書館領域使用自助辦證系統(tǒng)，通過專利閱讀和氣泡圖可以看出該類型專利與國家圖書館合作申請，說明自助辦證系統(tǒng)率先在國家圖書館使用。根據圖10可知深圳市海恒智能技術有限公司的發(fā)明專利授權比較多，技術優(yōu)勢在這三家企業(yè)中最為明顯，是集科研、設計、生產、維護銷售和系統(tǒng)集成于一體的圖書館RFID應用系統(tǒng)方案提供商[4]。

阿法迪專利申請量共36條。通過在標題摘要權利要求中二次檢索“UHF”或“超高頻”，得知阿法迪在新興的圖書館超高頻RFID領域專利申請量最多，其次是遠望谷。阿法迪是中國第一家致力于將RFID應用于圖書、文化和教育等多個領域的高新技術公司，電子標簽材料是其特色專利領域。

遠望谷應用于圖書館領域的專利為14條，數量相對較少，主要集中在RFID讀寫器、圖書盤點與分揀方面。遠望谷公司是利用RFID技術提供產品和系統(tǒng)解決方案的供應商，聚焦鐵路、圖書、零售三大行業(yè)[5]，圖書館RFID技術是該公司的業(yè)務分支之一，電子標簽材料是其特色專利領域。

4.5.2主要高校申請人分析

圖書館領域RFID技術專利申請高校，占比較高的是北京理工大學、南京大學、天津工業(yè)大學。

對上述三所高校的專利進行標引和聚類分析，如圖12所示，可知三所主要高校申請人在圖書館RFID領域專利涉及范圍比上述企業(yè)更加豐富。結合圖10和圖12可知，在三所高校中，北京理工大學的技術優(yōu)勢最明顯，專利數量最多；南京大學的專利涉及方面多但數量較少；天津工業(yè)大學的專利數量最少，技術基礎較薄弱。北京理工大學的專利集中在閉架書庫的圖書存儲系統(tǒng)研究，通過閱讀專利內容得知北京理工大學的專利圍繞全自動閉架書庫方面，旨在實現自動化無人管理。筆者通過利用與主要企業(yè)申請人相同的方法進行二次檢索，發(fā)現南京大學的專利申請側重在超高頻RFID方面。

4.6國內關鍵專利分析

隨著RFID技術在圖書館領域的逐漸普及，也出現了一系列的問題。通過逐篇閱讀并結合專利價值度分析，其中有幾件促進解決RFID圖書館管理系統(tǒng)出現問題的相應專利。存在的具體問題和專利對應如下表2所示。表2圖書館RFID應用存在問題與相應專利對照表

存在問題對應專利申請人公開號難以檢測圖書破損、被偷換的情況具有圖像分析和識別功能的圖書管理系統(tǒng)柳州網中網絡策劃中心CN104778559A圖書自檢系統(tǒng)和方法深圳市海恒智能技術有限公司CN103295033A基于計算機視覺及射頻識別技術的書本登記管理裝置上海阿艾依智控系統(tǒng)有限公司CN102110332B無法調整大范圍錯序書籍應用在圖書館中的RFID系統(tǒng)大連大學CN103679229A難以對圖書精準定位智能書架管理方法及系統(tǒng)深圳市海恒智能技術有限公司CN103136608B一種圖書館室內導航裝置華北電力大學CN204142259U使用無源RFID標簽定位對象的方法和系統(tǒng)國際商業(yè)機器公司（IBM）CN101416201B第一，針對自助借還系統(tǒng)難以檢測圖書破損或被偷換情況[6]的專利。 從專利角度來看該問題主要有兩種解決方法，分別是圖像分析和稱重對比。圖像分析是指自助借還設備對圖書借還時的圖像進行比對，來發(fā)現圖書破損或偷換情況；稱重對比指自助借還設備對圖書精確稱重，通過借還兩次重量對比來發(fā)現圖書是否缺損或偷換。柳州網中網絡策劃中心申請的專利《具有圖像分析和識別功能的圖書管理系統(tǒng)》、海恒智能申請的《圖書自檢系統(tǒng)和方法》和上海阿艾依申請的《基于計算機視覺及射頻識別技術的書本登記管理裝置》能夠有效地檢測圖書破損或偷換的情況，有利于實現圖書自檢和登記。

第二，針對無法調整大范圍錯序書籍[7]的專利。在使用RFID進行圖書盤點時，館員通過對書的掃描得知書架上的書擺放是否有序。當出現小面積錯放書籍時館員還是比較容易使用RFID進行檢測調整，如果書架上的書大范圍錯序，RFID只能檢測出許多書擺放錯誤，對書的位置調整還需要大量人力來進行。這時RFID的功能就不具有優(yōu)勢。大連大學的專利《應用在圖書館中的RFID系統(tǒng)》可以通過閱讀器讀取RFID標簽信息來對錯架圖書發(fā)出報警信息的方式來防止圖書的無序擺放，減少人工整理書架的工作量。

第三，針對難以對圖書精準定位[8]的專利。一般在查找書籍時可以根據分類號、索書號進行圖書定位，但這種方法需要有熟練的圖書分類知識基礎，對用戶和工作人員要求較高。圖書定位對于大多數人來說還是比較麻煩的。通過閱讀專利發(fā)現，用戶可通過指示燈來為查詢到RFID標簽信息的書籍進行導航，以及通過手持NFC終端查找圖書的RFID信息，在地圖上顯示圖書位置來給用戶指引方向，這兩種方式能有效實現圖書精準定位。華北電力大學的專利“一種圖書館室內導航裝置”、海恒智能的專利“智能書架管理方法及系統(tǒng)”、IBM的專利“使用無源RFID標簽定位對象的方法和系統(tǒng)”有利于解決這一問題。

5結語

通過查閱資料以及對圖書館RFID技術應用的專利分析，發(fā)現圖書館RFID技術的應用涉及自助借還、圖書盤點上架、圖書分揀、座位管理、移動圖書館等多個方面。從申請趨勢來看，中國專利申請呈波動上升趨勢，技術構成逐漸多樣交叉，申請地域集中在經濟發(fā)達的北上廣地區(qū)。高價值度的專利多是國外申請人在早期申請的專利，國內發(fā)展較晚。無論是閉架書庫的RFID管理系統(tǒng)還是各種自助圖書館設備，RFID技術將輔助圖書館朝著自動化，集成化的方向發(fā)展。

圖書館RFID領域的專利主要為企業(yè)和高校申請。企業(yè)與高校等科研單位專利申請各有特點，主要企業(yè)專利申請內容較單一但有廣闊市場。主要高校等科研單位專利申請內容較豐富，創(chuàng)新性強，但專利的續(xù)費維護比較困難。從關鍵專利來看，目前已有多方面解決圖書館RFID技術問題的解決方案，未來圖書館、科研機構和企業(yè)可以取長補短，采用“產學模式”深入合作，促進圖書館RFID技術的完善和發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：趙展一（1997-），女，河北大學管理學院圖書館學本科在讀。

孫雯熙（1995-），女，河北大學管理學院圖書館學本科在讀。

（收稿日期：20170325責任編輯：張靜茹）

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