吳寶珍趙 軒

（1.南京信息工程大學(xué)圖書館；2.南京南信大影像技術(shù)工程有限公司，江蘇 南京 210044）

1 RFID無線射頻技術(shù)

RFID無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification）是利用無線電波進行通訊的一種非接觸式自動識別技術(shù)。它的基本工作原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合），實現(xiàn)對被識別物體的自動識別，也可以通過雷達反射的傳輸特性來達到同樣的目的。

RFID系統(tǒng)需要包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩個基本部分。電子標(biāo)簽承載著射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽專用芯片組成。根據(jù)不同供電方式，電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽（Active tag）、無源電子標(biāo)簽（Passive tag）和半無源電子標(biāo)簽（Semi-passive tag）。有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無源射頻標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，半無源電子標(biāo)簽（Semi-passive tag）部分依靠電池工作。根據(jù)不同頻率，電子標(biāo)簽可以分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽、超高頻電子標(biāo)簽和微波電子標(biāo)簽。根據(jù)不同的封裝形式，電子標(biāo)簽可分為信用卡標(biāo)簽、線形標(biāo)簽、紙狀標(biāo)簽、玻璃管標(biāo)簽、圓形標(biāo)簽及特殊用途的異形標(biāo)簽等。

圖1 RFID電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽的大小、形狀如同我們現(xiàn)在使用的條形碼，很適合粘貼在商品、證件、器件上，更便于粘貼在圖書資料上。如圖1 中（a）、（b）、（c）為不同規(guī)格的 RFID 電子標(biāo)簽。

RFID閱讀器的工作原理是通過天線與RFID電子標(biāo)簽進行無線通信，可以準(zhǔn)確地讀出標(biāo)簽識別碼和內(nèi)存的數(shù)據(jù)，也可以實現(xiàn)寫入操作。典型的閱讀器包含有高頻模塊（發(fā)送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線。

RFID無線射頻識別技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊技術(shù)相結(jié)合可以廣泛地應(yīng)用于物流、制造、公共信息服務(wù)等多個行業(yè)，而圖書館將是RFID技術(shù)應(yīng)用的一個重要的領(lǐng)域。目前全國大多數(shù)圖書館已經(jīng)從純手工管理方式過渡到了采用條形碼識別、計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機軟件技術(shù)的數(shù)字化管理模式，然而還有許多問題困擾著圖書館的管理及工作人員。例如，圖書的自助借還、圖書的快速盤點、查找、亂架圖書的整理等問題還是沒有得到很好的解決，阻礙了圖書館更好地服務(wù)于讀者，圖書館界一直以來不斷地努力尋找一種更為先進的技術(shù)。而RFID無線射頻技術(shù)在圖書館的應(yīng)用將為今后圖書館的發(fā)展提供廣泛的前景。

RFID無線射頻技術(shù)可以針對圖書館的庫架管理需要提供基于RFID的圖書館智能庫架管理系統(tǒng)。其應(yīng)用方法是將射頻卡貼在書刊上，所有的書刊信息都被存儲在圖書館的中央計算機里，在計算機里能夠查到與該書刊有關(guān)的相應(yīng)信息。在圖書館的進出口安放閱讀器和天線，無線中繼終端按照需要布置，組成一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)書刊進出庫架時，安放在進出口的閱讀器就會讀出貼在書刊上射頻卡的信息并將此信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送至管理中心，管理中心由此可以及時地了解到書刊進出庫架的信息，及時掌握書刊的流通狀況，適時科學(xué)地調(diào)整所購圖書的種類和復(fù)本量。由此可見，采用RFID無線射頻技術(shù)不但可以有效地解決圖書流通過程中的兩個最大的難題：讀者對書刊的需求和損耗。同時也給讀者帶來更大的方便，讀者可以不必在出納臺前排隊，直接背著裝滿書刊的書包出門，門口的計算機自動打印所借圖書的清單，從而改善借書環(huán)境，大大提高借還書的效率。由于出納臺的退出，減少了圖書館流通部的人員配置，使人力資源在館內(nèi)得到合理重組，節(jié)省人員開支，降低工作人員的勞動強度。

2 RFID無線射頻識別系統(tǒng)簡介

針對圖書館庫架的特點，智能庫架管理系統(tǒng)主要包括：RFID識別系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID識別系統(tǒng)與無線終端的交互。

閱讀器含有射頻模塊、控制單元以及可以與應(yīng)答器相連接的耦合元件。它的基本功能是通過天線對應(yīng)答器進行數(shù)據(jù)讀寫的操作，便可與上位機進行通信，此外，閱讀器通過附加的接口還可將獲得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地傳輸給其他系統(tǒng)。

閱讀器的硬件系統(tǒng)主要由接口電路、控制單元、射頻模塊、天線等部分組成，見圖2。

圖2 硬件系統(tǒng)構(gòu)成

上位機通過接口電路與閱讀器的控制單元連接，就可向控制單元發(fā)送類似讀、寫卡之類的命令，并接收來自控制模塊的數(shù)據(jù)與操作報告?？刂茊卧c射頻模塊連在一起，主程序可根據(jù)具體情況控制射頻模塊的操作并控制單元上的運行。在射頻模塊對數(shù)據(jù)進行調(diào)制后就可以通過天線發(fā)送給應(yīng)答器，與此同時射頻模塊再針對從天線上接收的應(yīng)答器返回的信號進行數(shù)據(jù)解調(diào)，最后對射頻調(diào)制信號進行整流和發(fā)射。而閱讀器射頻模塊完成這一切只需采用非接觸式IC卡芯片即可。

閱讀器控制單元的主要任務(wù)是負責(zé)運行讀寫卡片的程序并提供IC卡芯片的控制信號，一般采用高性能的8位單片機，通過通訊接口即可完成與上位機或網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。

射頻卡片是數(shù)據(jù)的存儲載體，它采用無源的高性能的8位單片機，通過閱讀器的天線完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。

基本操作流程見圖3。

圖3 基本操作流程

將寫有用戶信息的IC卡通過天線發(fā)送至閱讀器，閱讀器就可以將IC卡內(nèi)存儲單元中指定的數(shù)據(jù)通過通訊接口發(fā)送至上位機或者網(wǎng)絡(luò)。

為了有效地將協(xié)作感知、收集和處理傳感器網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息傳遞給觀察者，必須在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部署許多個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通常由4個單元組成，如圖4所示。

圖4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的構(gòu)成

RFID無線射頻識別系統(tǒng)中的閱讀器在讀取信息后發(fā)送給無線終端，無線終端通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)很輕易地傳送給中央計算機。

3 結(jié)束語

根據(jù)RFID無線射頻的技術(shù)特點，設(shè)想將RFID無線射頻應(yīng)用于圖書館的智能庫架管理，并將RFID技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相接合。RFID無線射頻識別系統(tǒng)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個傳感器節(jié)點，加上其他的傳感器節(jié)點，如防火傳感器、防盜傳感器，可以組成一個綜合性的智能圖書館監(jiān)控系統(tǒng)，從而對圖書館的庫架管理起到了積極的作用，更加增強和優(yōu)化了圖書館的功能。RFID無線射頻技術(shù)通過在圖書館智能庫架管理中的應(yīng)用，會在實踐中漸趨完善。隨著單一讀頭所能同時讀取的芯片數(shù)的不斷增多，會使RFID無線射頻技術(shù)應(yīng)用的成本逐漸降低，應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴大。相信通過RFID無線射頻技術(shù)在圖書館管理中的應(yīng)用，將會給圖書資料管理領(lǐng)域的未來開辟出一片嶄新而廣闊的前景。

[1] 深圳市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司.RFID射頻快報，2009-01-09.

[2] 李全圣，劉忠立，吳里江.特高射頻識別技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.