RFID技術在圖書館管理系統(tǒng)的應用分析

武愛林

摘要：為了方便用于保護、識別和資料追蹤，滿足圖書借還、館藏、查找、盤點順架等簡易操作功能，基于RFID技術及相應的RFID硬件設備適時的用于部署在 圖書館管理系統(tǒng)運行環(huán)境中。文章主要介紹RFID技術優(yōu)勢及圖書館應用利弊分析。

關鍵詞：RFID技術；圖書館應用；電子標簽

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）11-2612-02

1 圖書館應用RFID優(yōu)勢

當前，在圖書館管理應用中，主要通過光電掃描設備來完成識別條碼。它是通過將信息進行數(shù)據處理自動識別機器中的資料準確快速錄入信息到計算機中，從而實現(xiàn)讀寫功能。但是常因條碼閱讀器誤讀或拒讀質量問題的發(fā)生等影響借閱效率和服務質量，所以它的局限性在于只能借助人工讀寫設備進行數(shù)據采集。而RFID無線射頻識別技術（Radio Frequency IDentification）是采用射頻信號中的高變磁場和電磁場空間耦合以達到無接觸信息傳遞識別信息目的。是一種利用自動識別的非接觸式射頻信號自動識別追蹤目標對象的相關數(shù)據。RFID技術識別需要的資料是通過特殊編碼寫入電子標簽中。它的優(yōu)點有以下幾點。

1）它防磁、防水、耐高溫、使用壽命長、能夠同時處理多個標簽、能在惡劣環(huán)境下工作、安全性更高、數(shù)據有密碼保護、可以動態(tài)改變標簽內容、可輕易嵌入或附著在不同類型，形狀的產品上追蹤定位、讀取距離更遠的這些優(yōu)點便利開展讀者自助借還書業(yè)務、提升借還書效率。

2）簡化工作必要程序，降低圖書容易丟失率，提升盤點、排架、上架工作速率，減少流通環(huán)節(jié)工作，；

3）簡便亂架圖書查找、改進上架業(yè)務流程，讀取方便快捷，識別速度快，增加工作人員館藏目錄的準確性；

4）統(tǒng)計分析圖書館利用率，還可以為如兒童、盲人群體提供特殊服務。提高圖書防盜系統(tǒng)的安全性。

RFID真正體現(xiàn)了圖書館大眾服務理念，為數(shù)字圖書館建設提供了真正的硬件平臺，加快了圖書館管理自動化進程。

2 RFID 的發(fā)展歷史及應用

二十世紀四十年代：射頻識別技術在1948年奠定了技術理論基礎，由于雷達的改進和應用。

二十世紀五十年代：射頻識別技術處于早期實驗室探索研究的階段。

二十世紀六十年代：射頻識別技術的理論應用開始發(fā)展。

二十世紀七十年代：射頻識別技術得到了一些最初的應用。射頻識別技術與產品測試、處于一個研發(fā)的大發(fā)展時期。

二十世紀八十年代：射頻識別技術及產品的商業(yè)規(guī)模應用進入一個新的階段。

二十世紀九十年代：射頻識別技術產品開始廣泛采用，制定標準化問題日趨得到各方重視，，射頻識別產品開始深入人心。

2000年后：射頻識別技術的理論得到豐富和完善，射頻識別產品更加豐富。有單芯片電子標簽、多電子標簽、有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽等種類產品?，F(xiàn)實產品包括無源電子標簽的遠距離識別、無線可讀可寫、適應高速移動物體的射頻識別技術與產品正在走向應用。電子標簽規(guī)模應用行業(yè)擴大，成本不斷降低。

RFID射頻識別技術已經廣泛應用于眾多領域：用于電子通關，通車車輛驗證與放行的停車場、物流、海關等場所；用于垃圾稱重管理的物流管理；用于瓦斯鋼瓶安檢與記錄、消防器材方面的物流物品標識與管理；用于車牌防偽、識別與管理的公共交通項目；用于調整公路不停車收費系統(tǒng)；用于不需刷卡自動安全門禁系統(tǒng)的門禁安檢；用于安全出入檢查、車輛防盜、倉儲管理、動物管理、工業(yè)自動化、流水線生產自動化、商業(yè)自動化等很多領域。國外射頻產品發(fā)展非常迅速，大洋洲、歐洲、北美、亞太地區(qū)及非洲南有種類繁多射頻識別產品，。而在中國應用的領域不是很廣，射頻識別技術起步較晚。在上海、深圳、北京等地陸續(xù)采用了第二代公民身份證、射頻公交卡和鐵路應用的車號自動識別系統(tǒng)，應用也只局限于校園、公共交通、地鐵、社會保障等方面。我國射頻識別技術應用之路將會在倉儲管理、畜牧管理、生產線自動化、貨運集裝箱的識別、電子物品監(jiān)視系統(tǒng)等方面有很大的發(fā)展。

無線射頻識別技術在圖書館的應用，國外主要局限在經濟發(fā)達國家如新西蘭、韓國、北美、新加坡等國家就有超過100家的圖書館使用RFID技術。國內目前很多家圖書館也在規(guī)劃系統(tǒng)性地采用RFID技術。

3 RFID工作原理

RFID是由識讀器、天線、電子標簽、組成。根據電子標簽內是否裝有電池為通信提供能量 ，可將其分為有源系統(tǒng)與無源系統(tǒng)。有源系統(tǒng)是在標簽進入識讀器工作后，由自身內嵌電池為芯片供電來源以完成與識讀器的相應通信過程。無源系統(tǒng)是當標簽進入磁場，識讀器通過耦合元件天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，從中獲得能量以驅動芯片與識讀器進行通信。識讀器讀取標簽自身編碼等信息并解碼后發(fā)至管理計算機數(shù)據交換的系統(tǒng)進行處理的過程。

RFID按采用的頻率不同可分為低頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)、高頻系統(tǒng)三大類。低頻系統(tǒng)，一般工作頻率在100-500KHz之間。主要工作頻率有：125KHz、134.2KHz、225KHz等典型用于低成本、短距離的應用中，如多數(shù)的校園卡、門禁控制、資產管理、家畜識別、水電煤氣表等場合；中頻系統(tǒng)，一般工作頻率在10-15MHz之間。典型工作頻率有：13.56MHz.主要用于成本較高、標簽內保存數(shù)據量較大、閱讀距離較遠且具有中等閱讀速度、外形一般為卡狀、閱讀天線方向性不強的應用中，如門禁系統(tǒng)和智能卡的場合；高頻系統(tǒng)，一般工作頻率在850-950MHz和2.4-5.8GHz之間。典型工作頻率有：915MHz、2.45GHz、5.08GHz等.主要用于需傳送大量數(shù)據的、閱讀距離遠且具有高速閱讀速度、適應物體高速運性能好、標簽及閱讀器成本較高且閱讀器與標簽工作時多為視距讀取時的應用系統(tǒng)中，如火車皮監(jiān)視和零售系統(tǒng)、高速公路收費系統(tǒng)等場合。endprint

4 RFID在應用中存在問題與解決方法

安全方案與技術方案的兼容問題。最初的RFID設計和開發(fā)過程中沒有考慮技術與安全問題，現(xiàn)在已經成為制約RFID應用的因素。雖然有如HASH-LOCK協(xié)議、隨機化HASH-LOCK協(xié)議、分布式RFID詢問-響應認證協(xié)議 、DAVID的數(shù)字圖書館RFID協(xié)議、、再加密機制等已經被提出，但還是缺乏針對這些協(xié)議進行的在技術與安全上的融合，如RFID電子標簽在通信能力和存儲空間非常有限、計算速度慢情況下可以使用設計安全機制，避免偽造的標簽干擾正常的系統(tǒng)，滿足隱私性保護和安全性保護，為RFID系統(tǒng)創(chuàng)造一個相對安全的工作環(huán)境。數(shù)據安全方面，通過使多路存取無故障運行，也就是防碰撞法，如ALOHA算法可進行身份驗證和數(shù)據訪問控制。還可采取雙標簽聯(lián)合認證、停止標簽服務、物理隔離等方法在安全與技術上很好融合。

標準統(tǒng)一問題。目前RFID推廣倍受標準問題困擾RFID技術存在著多重標準和多個標準化組織。世界部分知名公司分別推出了自己互不兼容很多標準。RFID系統(tǒng)只有解決RFID產品各制造商及配套系統(tǒng)在數(shù)據格式上和頻段上差異的互連問題，尤其是ISO/IEC和EPCGLOBAL兩大標準體系的整合問題，才能真正走向實用。這就給RFID的大范圍應用帶來了困難。當前中國正在積極考慮制定適合我們情況的一套既兼容國際標準，又有自己特色的RFID標準，縮小與國際技術的差距，在RFID領域爭取更多的支持和主動權。

隱私性問題。RFID系統(tǒng)在多種應用中存在脆弱性。在現(xiàn)有讀寫器和標簽之間的無線通信認證機制中在目前僅僅是以明文方式出現(xiàn)的。攻擊者可以在未采用任何加密機制的漏洞下能夠輕易獲取并利用RFID電子標簽上的內容。消息加密算法的安全需求和認證協(xié)議實現(xiàn)，如果處理不當，可能會成為RFID系統(tǒng)商用化進程的瓶頸問題。應該立法或規(guī)范相關管理對使用模式做出規(guī)定。RFID標簽也要做好失效追蹤和回收再利用以解決隱私性問題。

在互聯(lián)網技術不斷進步、知識經濟信息量快速增長，圖書館館藏數(shù)量不斷增多的今天，讀者需求不斷提升，就要求傳統(tǒng)的以文獻為中心的模式為滿足讀者的各方面需求而轉變?yōu)橐宰x者為中心的模式。RFID技術已經在圖書館管理領域大有發(fā)展，能夠更有效管理大量圖書；能夠真正把為讀者服務作為圖書館首要關注點；能夠為圖書館管理自動化提供便利。無線射頻技術的特點和發(fā)展，進一步推動了RFID圖書館發(fā)展速度，在圖書館管理歷史上實現(xiàn)了高度的簡約化、自動化、集成化、高效化的方向變革。促進了圖書館在館藏整理、書刊借閱、流通等管理方面向著更人性化邁進。提升圖書事業(yè)及相關產業(yè)的發(fā)展，扭轉了國家的公共文化事業(yè)發(fā)展趨勢。endprint

4 RFID在應用中存在問題與解決方法

安全方案與技術方案的兼容問題。最初的RFID設計和開發(fā)過程中沒有考慮技術與安全問題，現(xiàn)在已經成為制約RFID應用的因素。雖然有如HASH-LOCK協(xié)議、隨機化HASH-LOCK協(xié)議、分布式RFID詢問-響應認證協(xié)議 、DAVID的數(shù)字圖書館RFID協(xié)議、、再加密機制等已經被提出，但還是缺乏針對這些協(xié)議進行的在技術與安全上的融合，如RFID電子標簽在通信能力和存儲空間非常有限、計算速度慢情況下可以使用設計安全機制，避免偽造的標簽干擾正常的系統(tǒng)，滿足隱私性保護和安全性保護，為RFID系統(tǒng)創(chuàng)造一個相對安全的工作環(huán)境。數(shù)據安全方面，通過使多路存取無故障運行，也就是防碰撞法，如ALOHA算法可進行身份驗證和數(shù)據訪問控制。還可采取雙標簽聯(lián)合認證、停止標簽服務、物理隔離等方法在安全與技術上很好融合。

標準統(tǒng)一問題。目前RFID推廣倍受標準問題困擾RFID技術存在著多重標準和多個標準化組織。世界部分知名公司分別推出了自己互不兼容很多標準。RFID系統(tǒng)只有解決RFID產品各制造商及配套系統(tǒng)在數(shù)據格式上和頻段上差異的互連問題，尤其是ISO/IEC和EPCGLOBAL兩大標準體系的整合問題，才能真正走向實用。這就給RFID的大范圍應用帶來了困難。當前中國正在積極考慮制定適合我們情況的一套既兼容國際標準，又有自己特色的RFID標準，縮小與國際技術的差距，在RFID領域爭取更多的支持和主動權。

隱私性問題。RFID系統(tǒng)在多種應用中存在脆弱性。在現(xiàn)有讀寫器和標簽之間的無線通信認證機制中在目前僅僅是以明文方式出現(xiàn)的。攻擊者可以在未采用任何加密機制的漏洞下能夠輕易獲取并利用RFID電子標簽上的內容。消息加密算法的安全需求和認證協(xié)議實現(xiàn)，如果處理不當，可能會成為RFID系統(tǒng)商用化進程的瓶頸問題。應該立法或規(guī)范相關管理對使用模式做出規(guī)定。RFID標簽也要做好失效追蹤和回收再利用以解決隱私性問題。

在互聯(lián)網技術不斷進步、知識經濟信息量快速增長，圖書館館藏數(shù)量不斷增多的今天，讀者需求不斷提升，就要求傳統(tǒng)的以文獻為中心的模式為滿足讀者的各方面需求而轉變?yōu)橐宰x者為中心的模式。RFID技術已經在圖書館管理領域大有發(fā)展，能夠更有效管理大量圖書；能夠真正把為讀者服務作為圖書館首要關注點；能夠為圖書館管理自動化提供便利。無線射頻技術的特點和發(fā)展，進一步推動了RFID圖書館發(fā)展速度，在圖書館管理歷史上實現(xiàn)了高度的簡約化、自動化、集成化、高效化的方向變革。促進了圖書館在館藏整理、書刊借閱、流通等管理方面向著更人性化邁進。提升圖書事業(yè)及相關產業(yè)的發(fā)展，扭轉了國家的公共文化事業(yè)發(fā)展趨勢。endprint

4 RFID在應用中存在問題與解決方法

安全方案與技術方案的兼容問題。最初的RFID設計和開發(fā)過程中沒有考慮技術與安全問題，現(xiàn)在已經成為制約RFID應用的因素。雖然有如HASH-LOCK協(xié)議、隨機化HASH-LOCK協(xié)議、分布式RFID詢問-響應認證協(xié)議 、DAVID的數(shù)字圖書館RFID協(xié)議、、再加密機制等已經被提出，但還是缺乏針對這些協(xié)議進行的在技術與安全上的融合，如RFID電子標簽在通信能力和存儲空間非常有限、計算速度慢情況下可以使用設計安全機制，避免偽造的標簽干擾正常的系統(tǒng)，滿足隱私性保護和安全性保護，為RFID系統(tǒng)創(chuàng)造一個相對安全的工作環(huán)境。數(shù)據安全方面，通過使多路存取無故障運行，也就是防碰撞法，如ALOHA算法可進行身份驗證和數(shù)據訪問控制。還可采取雙標簽聯(lián)合認證、停止標簽服務、物理隔離等方法在安全與技術上很好融合。

標準統(tǒng)一問題。目前RFID推廣倍受標準問題困擾RFID技術存在著多重標準和多個標準化組織。世界部分知名公司分別推出了自己互不兼容很多標準。RFID系統(tǒng)只有解決RFID產品各制造商及配套系統(tǒng)在數(shù)據格式上和頻段上差異的互連問題，尤其是ISO/IEC和EPCGLOBAL兩大標準體系的整合問題，才能真正走向實用。這就給RFID的大范圍應用帶來了困難。當前中國正在積極考慮制定適合我們情況的一套既兼容國際標準，又有自己特色的RFID標準，縮小與國際技術的差距，在RFID領域爭取更多的支持和主動權。

隱私性問題。RFID系統(tǒng)在多種應用中存在脆弱性。在現(xiàn)有讀寫器和標簽之間的無線通信認證機制中在目前僅僅是以明文方式出現(xiàn)的。攻擊者可以在未采用任何加密機制的漏洞下能夠輕易獲取并利用RFID電子標簽上的內容。消息加密算法的安全需求和認證協(xié)議實現(xiàn)，如果處理不當，可能會成為RFID系統(tǒng)商用化進程的瓶頸問題。應該立法或規(guī)范相關管理對使用模式做出規(guī)定。RFID標簽也要做好失效追蹤和回收再利用以解決隱私性問題。

在互聯(lián)網技術不斷進步、知識經濟信息量快速增長，圖書館館藏數(shù)量不斷增多的今天，讀者需求不斷提升，就要求傳統(tǒng)的以文獻為中心的模式為滿足讀者的各方面需求而轉變?yōu)橐宰x者為中心的模式。RFID技術已經在圖書館管理領域大有發(fā)展，能夠更有效管理大量圖書；能夠真正把為讀者服務作為圖書館首要關注點；能夠為圖書館管理自動化提供便利。無線射頻技術的特點和發(fā)展，進一步推動了RFID圖書館發(fā)展速度，在圖書館管理歷史上實現(xiàn)了高度的簡約化、自動化、集成化、高效化的方向變革。促進了圖書館在館藏整理、書刊借閱、流通等管理方面向著更人性化邁進。提升圖書事業(yè)及相關產業(yè)的發(fā)展，扭轉了國家的公共文化事業(yè)發(fā)展趨勢。endprint