RFID干货专栏概述

经过20多年的努力发展，超高频RFID技术已经成为物联网的核心技术之一，每年的出货量达到了200亿的级别。在这个过程中，中国逐步成为超高频RFID标签产品的主要生产国，在国家对物联网发展的大力支持下，行业应用和整个生态的发展十分迅猛。然而，至今国内还没有一本全面介绍超高频RFID技术的书籍。

为了填补这方面的空缺，甘泉老师花费数年之功，撰写的新书《物联网UHF RFID技术、产品及应用》正式出版发布，本书对UHF RFID最新的技术、产品与市场应用进行了系统性的阐述，干货满满！RFID世界网得到了甘泉老师独家授权，在RFID世界网公众号特设专栏，陆续发布本书内容。

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01、测试环境介绍——微波暗室

8.2 智能图书/档案管理

与服装类似，书籍和档案等纸质物品对超高频RFID无线电磁波影响很小（自身介电常数很小，贴标后电子标签的性能变化也很小），且原有的行业管理类中已经使用条码技术，使用电子标签可以直接替代并提升管理效果。再加上图书管理和档案管理的市场规模也不小，成为超高频RFID最重要的市场之一。

8.2.1图书馆应用

中国图书馆市场藏书量保守估计在50亿册以上。图书馆标签属于消耗品，每年按照10%的新增与损耗，一年消耗标签的潜力约5亿个左右。随着近10年超高频RFID技术成熟，尤其是价格成本的降低，在图书馆市场发展很快，现在已经成为智能图书馆应用的主流技术。

01、方案概述

超高频RFID技术出现之前，我国图书馆传统的图书流通管理采用磁条和条码系统，磁条为安全防盗功能，条码为馆藏标识功能。磁条（EM）管理系统存在的主要问题有：

自动化程度低，借阅或归还均需人工处理；

图书查找、分类排架困难；

馆藏清点繁琐耗时，劳动强度高；

服务时间受限，不能充分发挥图书馆功能。

超高频RFID技术的出现极大地提高了采集数据的速度，特别是在运动过程中实现了快速、高效、安全的信息识读和存储，而且具有信息载体身份的唯一性，这些特性决定了超高频RFID技术在图书馆领域具有广泛的应用前景。

图书馆在应用超高频RFID后，对比条形码具有如下一些优势：

简化借还书流程，提高流通效率：条码的借还书流程仍然需要人工打开图书扉页并找到条码位置后才能扫描条码。这样的操作流程繁琐，效率很低。同时，由于条码容易磨损或脱落，更影响借还书的效率，同时也会影响读者对图书馆的满意程度。使用超高频RFID电子标签后可以将多本书随意放置在阅读器读写范围一次性实现借阅或归还操作，是条码操作效率的几倍，效率大大提高。

兼容复合磁条和永久磁条：无论原先是复合磁条还是永久磁条，超高频RFID均可与之兼容工作，直接将电子标签粘贴在图书中即可，无须去除书中的磁条，可以大幅降低更换工作量，减少对图书的损坏。

大幅降低图书盘点和查找工作量：依靠人工的图书盘点工作，特别是书架图书的盘点工作量太大而且效率很低。图书管理员盘点书架图书要凭自身的记忆对图书进行分类放置和记录，费时劳神又很难达到目的。引入先进的超高频RFID图书馆盘点工具和方法，可以实现图书盘点的自动化。利用超高频RFID非接触、远距离、快速读取多个标签的特点，结合盘点车和层架标签，可以很方便地实现书籍盘点、顺架、查错架、缺架清查工作；同时上架时还可根据书库图形化路线指示按正确位置摆放馆藏。

改变借阅管理和安全遗漏流程脱节的情况：图书馆防盗系统只是孤立的防盗系统，图书归还和上架之前要经过充磁处理，图书借出时要进行消磁处理，工作量较大，直接影响了图书流通及图书管理的效率。发现丢书时无法记录图书的信息，对图书的日常盘点、补缺工作影响较大。超高频RFID系统对现有的管理系统进行改进，将防遗漏系统与图书流通管理系统联系起来，记录每本书的进出库历史记录，从而与借还书的历史记录进行匹配。

提高图书馆工作人员的工作满意度：图书馆工作人员由于积年累月的重复性劳动，加上图书馆工作本就很繁重，很容易让图书馆工作人员对图书馆工作产生一定的消极思想；由于管理上存在缺陷，图书馆管理者对图书馆的管理也大伤脑筋，加上读者也对图书馆表示不满，导致图书馆人员对图书馆工作满意度有所下降。通过对图书馆超高频RFID系统的应用，可以弥补管理上的缺陷，同时把工作人员从图书馆日常繁重的重复劳动中解放出来，其主要体现在以下几个方面：1）超高频RFID技术大大减少了流通工作量，剩余的流通工作也是配合超高频RFID技术的自动化工作，这样大大提高了图书馆工作人员的工作积极性和精神面貌；2）超高频RFID技术也解放了大批图书馆工作人员，使他们可以从事其它更高级的咨询工作，如流动服务、举办讲座、展览、培训等；3）图书馆人员主要工作从流通转向咨询，有助于图书馆提升人员素质，会有更多的专业人才加入，有助于图书馆其它服务工作的提高。

提高读者满意度：读者经常会对图书馆产生不满，产生的原因主要是以下几点：由于图书馆没有有效的手段对图书进行盘点，管理系统没有准确的记录，结果导致了读者系统里能够查到图书，但是实际上却找不到；由于借还书的效率较低，借还书排队等候时间太长，读者无谓的浪费时间，导致不满意；借还书中出现信息读取错误，条码无法读出，增加读者等待时间，导致读者不满意；随着全社会对服务意识的不断增强，读者对图书馆的服务要求也越来越高，图书馆需要迫切提升服务水平，提高读者满意度。图书馆采用超高频RFID系统可以给读者带来的影响有：避免排队等候，更方便更快捷；更长的图书馆开放时间；隐私性、选择性和独立性；高科技带来的全新感受。

改变图书馆的服务模式：1）可以实现无人图书馆：超高频RFID技术的应用，使无人图书馆成为可能，图书馆可以实现真正意义上的24小时全开放；2）图书馆业务流程和重组：超高频RFID解放了流通部门占有的大量人员，使图书馆的业务流程重组变得必要和可行；图书馆将从以馆藏为中心转向以读者为中心，提供给读者的服务将迈向多元化、高级化和人性化；3）参考咨询性工作的重要性越发突出：图书馆的参考咨询工作是读者与信息资料之间的中介，从而使图书馆区别于一般的信息工具或网络。图书馆流通工作淡化后，参考咨询工作会成为图书馆的主要工作；4）不满足于开展阵地服务、传统服务，而是充分利用各种设施和技术条件，为社会公众提供多样化、个性化服务，使图书馆的服务广度和深度都得到延伸，提高公共文化服务能力。

图书馆通过超高频RFID技术，全面数字化管理：除了图书、光盘、馆藏珍品外，图书馆对其它方面的管理也需要数字化。例如：对读者的管理、行政管理、小额消费等，传统的管理费时费力，缺乏效率，对读者、馆员都很不方便。通过超高频RFID技术，能够有效将这些环节都数字化起来。通过使用超高频RFID技术，可以在图书馆中实现快速馆藏清点功能，借/还书时即时资料识别和安全防盗功能、快速准确的数据库检查和更新功能，这使得图书馆管理员的工作变得更加轻松、简便。超高频RFID标签系统可以和传统的安全系统同时使用，可以与现存的图书馆基础设备和集成图书馆系统进行无缝连接。

随着科技的发展，RFID技术应用到图书馆已经成为现实。为了提高图书馆的智能化管理水平，提升读者服务，图书馆采取了分步实施方案。第一期：为实现一站式管理和实现全面智能化管理，智能化的实施通过传统借还方式与RFID自助相结合的形式来解决从传统借还转变至完全自助借还的过渡性障碍。同时也让读者体验到自助借还的方便。第二期：在第一期的方案已经完全成熟后，进行全面实施智能化管理，包括馆藏智能化管理，读者借阅，图书结构智能化分析。

超高频RFID 硬件不会对现有的保安系统、个人计算机、电话或其它电子设备带来任何干扰。系统对人体也没有害处，不会影响助听器或心脏起搏器等的正常工作。超高频RFID 硬件也不会影响任何磁性介质的物体，包括图书证、信用卡、录像带等。

02、系统组成

如图8-8所示，超高频RFID智能图书馆系统主要由超高频RFID管理系统平台、馆员工作站、标签转换工作站、自助借还书机、24小时自助还书机、图书安全监测系统、馆藏资料管理系统（盘点车）、Web查询定位系统组成。

图8-8 智能图书馆系统主要组成

超高频RFID管理系统平台：实现综合管理，功能包括超高频RFID设备管理、标签管理、层架标签管理、与图书馆文献管理系统之间SIP2标准接口等。

馆员工作站：实现图书流通工作站、标签转换和图书检索工作站等功能。馆员工作站实现对粘贴有超高频RFID标签或贴有条码的图书进行快速的借还和续借操作，提高工作人员日常图书借还操作的工作效率；标签转换实现对图书标签、借书证标签、架标和层标标签的信息读写，可将图书条码、馆藏地等信息识别转换后写入标签；图书检索工作站实现图书信息的快速检索与定位。

标签转换工作站：主要完成对图书馆电子标签的注册、转换、注销等功能。电子标签通过转换，与图书信息进行绑定，完成流通前的处理操作。系统还有对架标标签、层标标签、借书卡标签的注册与注销功能。标签转换系统支持SIP2协议，实现系统无缝连接，同时兼容图书馆条码系统。

自助借还书机：是一种可对粘贴有超高频RFID标签的流通资料进行扫描、识别和借还处理的设备系统，方便读者和工作人员对流通资料进行借出和归还处理，配备触摸显示屏，提供简单易操作的人机交互界面、图形界面，可以通过SIP2协议与应用系统无缝连接，快速准确地完成自助借阅和归还，设备安全可靠，美观大方。

24小时自助还书机：是一种可对粘贴有超高频RFID标签的流通资料进行读取、识别和归还处理的设备系统，它对读者提供24小时自助还书服务，设备配备触摸显示屏，提供简单易操作的人机交互界面、图形界面，可以通过SIP2协议与应用系统无缝连接，快速准确地完成归还，设备安全可靠，美观大方。

图书安全监测系统：是可对粘贴有超高频RFID标签或粘贴有磁条的流通资料进行扫描、安全识别的系统，用于流通部门对流通资料进行安全控制，以达到防盗和监控的目的。该设备系统通过对书籍借阅状态的判断来确定报警提示信息是否鸣响。设备安全可靠，坚固耐用，美观大方。

馆藏资料管理系统：以图书标签为馆藏资料管理介质，多功能移动盘点车为主要工具，通过架标与层标，构筑基于数字化的智能图书馆环境，从而实现图书馆新书入藏、架位变更、层位变更、图书剔除和文献清点工作，实现馆藏的图形化、精确化、实时化和高效率。系统具有操作界面友好，数据处理能力强等特点。

Web查询定位管理系统：为读者提供快捷、方便的查询方式。读者可按书名、责任者、主题词、出版社、ISBN、中图分类法等进行模糊查询与多结查询，不但能够查询到图书的详细信息，还能图形化显示、定位图书所在的书架位置。Web查询定位系统为读者提供更为个性化的图书检索查询方式，提高图书馆人性化服务水平。网页界面美观，布局合理大方。

图书标签：应采用符合图书馆规范的超高频芯片，且标签尺寸为细长条型，可以隐秘的粘贴在书脊内。

标签读写标准：完全按照高校图书馆UHF RFID技术：数据模型规范标准。目的是让客户可以多选择，而且在将来的馆际互借中得到应用。

借书证：借书证可以使用原有借书证系统或校园一卡通，也可以使用微信或其他认证手段。

03、项目实施方案

项目实施方案中有许多内容，本节主要针对于超高频RFID相关的内容进行介绍。

（1）图书标签安装

图书标签运至现场拆封检查标签外观和数量。抽样测试标签读写性能及差错率。检查项目：采用不同厚度图书（100页、300页、500页）进行标签读写能力测试；采用多本图书（3、5、8、10）进行多本防冲突读写能力测试；标签粘贴隐秘性测试（不同厚度图书：100页、300页、500页）；标签粘贴位置测试（书脊：上部、中部、下部）；标签屏蔽测试（手握携带、挎包携带）。

标签粘贴培训：依照测试结果，对标签粘贴方法和位置进行现场培训，保证标签的灵敏度和隐蔽性。

上下架规则培训：根据图书馆现有排架规则，对施工人员进行标签转换流程培训，保证做到上下架有序，图书排列符合图书馆规则和要求。

标签转换质量检测：每本图书标签必须按照标签转换规则进行操作（标签转换-标签检测-完成），保证标签读写能力和读取率达到100%。

每个借阅室标签转换完成，采用移动盘点设备对所有图书进行顺架检测，保证所有图书达到100%读取率。

（2）层架标签安装

层架标签检查：层架标签运至现场拆封检查标签外观和数量。抽样测试标签读写性能及差错率。检查项目：层架标签架号检查，保证层架标签无漏号；层架标签条码读取检查，保证条码100%可读；层架标签RFID读写检测，保证100%读写能力；层架标签安装：按照图书馆书架规则进行有序安装，保证无差错；每个借阅室层架标签安装完成，结合图书标签盘点检查，同时对层架标签进行复查，保证读写能力和准确率达到100%。

（3）自助借还设备安装

设备到达现场，拆箱检查外观和配件是否无损和遗漏。

安装、开机进行各部件性能检查：各部件安装情况检查：检查各部件是否安装牢固，无松动现象；超高频RFID阅读器读写能力检查：读写性能检查（单本图书、多本图书3-10册），保证100%读写率；超高频RFID阅读器读写范围检查：保证读写范围控制在半径25cm；软件各项功能检查：借书、还书、续借、查询等功能符合馆方要求。

（4）RFID馆员工作站安装

安装完成后开机进行各部件性能检查；各部件安装情况检查：检查各部件是否安装牢固，无松动现象；主机启动检查：读写设备连接主机，安装设备驱动，检查读写设备启动运行状况，保证做到即插即用；超高频RFID阅读器读写能力检查：读写性能检查（单本图书、多本图书3-10册），保证100%读写率；超高频RFID阅读器读写范围检查：保证读写范围控制在半径20cm；

（5）超高频RFID移动盘点车设备安装

安装、开机进行各部件性能检查；各部件安装情况检查：检查各部件是否安装牢固，无松动现象；手持设备读写范围检查：保证读写范围控制在半径7.5cm，无漏读或误读现象；桌面机设备读写范围检查：保证读写范围控制在半径20cm，无漏读或误读现象；桌面机设备读写能力检查：读写性能检查（单本图书、多本图书3-10册），保证100%读写率。

（6）24小时还书及分拣设备安装

设备读写范围检查：外天线保证读写范围控制在半径10cm，无漏读或误读现象。内天线保证读写范围控制在半径25cm，无漏读或误读现象；机械运行检查：保证机械设备正反运行，还书、退书成功率达到99%。

04、发展和展望

随着图书馆行业的发展，城市和校园部署了多种业态的自助借阅设备，如图8-9所示，自助阅览室、自助图书馆、预约取书柜等自助借阅设备被开发出来。其中教室楼下部署自助图书馆设备，人流密集处部署自助阅览室，学生公寓等区域部署预约取书柜，最终实现图书馆+的拓展部署模式。

图8-9图书馆行业的发展

8.2.2档案管理应用

人们总是希望在需要一份资料的时候，能快速的查找到它，但在档案管理馆、企事业单位档案管理处，经常可以看到管理人员为找到需要的资料焦急而忙碌。长久以来这个问题一直使档案资料管理人员费劲了脑筋。目前国内档案馆主要运用档号和条形码标记形式用于内部的排架和定位。在实物档案的物流过程中，起着重要作用的是档号和条形码。传统的档案管理方式存在档案数量冗余、查询、盘点困难、处理时间长等低效率现象，而信息技术手段的应用则是解决问题的关键。超高频RFID技术的引入将彻底改变人们对档案管理活动的认识。

01、档案管理的现状与问题

近年来，我国档案事业取得了长足的发展，档案事业的规模扩大了，数量也逐日增多，档案的种类日趋多样化，信息量迅速膨胀。但传统档案管理手段与技术所导致的问题日益突显：

档案编目流程繁琐低效、整理时间冗长。传统方式下，档案入馆后需先进行分类、排序，并装钉，然后由人工撰写档案盒的相关信息，最后手工抄写档案目录，并将目录连同档案一起封装入档案盒内。这种操作方式耗费大量劳动和时间，导致较多档案入馆后被长期堆放、得不到及时整理归档。此外，档案编目与档案盒誊写多为简单、重复性劳动，手工处理方式使得整个流程既繁琐又低效。

档案存放次序较易被打乱。虽然档案一般都分类存放，但是在档案存取过程中，由于人工操作的随意性和一些不可避免的错误，档案存放的次序难免被打乱，造成档案存放无序，查找困难。

档案查阅耗时长。随着档案规模与种类越来越庞大，要查找某一档案时，先由管理员找到存放该类型档案的档案架，再根据档案的编目信息在档案架的每一格进行查找。一旦档案存取时没有按规定存放在指定的位置，查找起来就好比海底捞针，需要将所有的档案筛选一遍。

档案的盘点操作不科学。由于档案数量众多，且档案材料都封装在档案盒内，因此在盘点档案时一般只清点档案盒的数量。但在每个档案盒内存放的档案种类、数量均不相同，这种盘点方式并不能真正反映档案储存的真实信息。如果要拆开每个档案盒进行盘点，那将是一项十分庞大的工程。

对失效档案的管理滞后。有效期限是档案价值体现的重要标志之一。因此，超过有效期限的档案是没有任何价值的，需要经常性销毁以减少对档案库存资源的占用。但是，由于传统管理模式下档案盘点工作的困难，管理人员对档案的储存时间信息掌握很不准切，使得失效档案不能被及时发现和处理。因此，很多已过保存期限的旧档案仍然和有效档案一起储存，形成大量冗余档案，给档案管理工作带来额外负荷和成本。

鉴于这种现状，档案管理的技术升级与改造迫在眉睫。作为新一代物料跟踪与信息识别的超高频RFID技术的快速发展给档案管理的自动化、智能化带来了可能性，具有其它方式无可比拟的优越性。

02、超高频RFID技术档案管理优点

超高频RFID技术引用于档案管理应用中后，带来了长足的进步，具有如下优点：

非接触式数据采集。超高频RFID技术极大地增强了管理者对库区存储物品的信息收集、交换与跟踪能力。管理者无需打开档案盒，只需将粘有电子标签的档案盒在阅读器前经过，就可以在电脑屏幕上显示出盒内档案的具体名目、数量、档案摘要等信息，缩减了管理者的作业环节，提高了作业效率，有助于管理者实施库存档案的动态化管理。

快速扫描，且一次性数据处理量大。超高频RFID阅读器可以同时从多个射频标签中快速读取包括货位信息、档案内容、摘要信息等多项相关数据信息。如一些阅读器可以每秒读取200个标签的数据，这比传统扫描方式要快超过100倍。

标签信息容量大，使用寿命长，可重复使用。和传统的条形码、磁卡等数据存储介质相比，超高频RFID标签可存储的数据量大大增加；标签的内容可以反复被擦写，而不会损害标签的功能，实现标签的重复使用。

安全性高。标签的数据存取具有密码保护，识别码独一无二，无法仿造，这种高度安全性的保护措施使得标签上的数据不易被伪造和篡改。

抗污染性能强和耐久性，传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但超高频RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；超高频RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。

体积小型化、形状多样化，超高频RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，超高频RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同档案。

可重复使用，现今的条形码印刷上去之后就无法更改，超高频RFID标签则可以重复地新增、修改、删除卷标内储存的数据，方便信息的更新。

穿透性和无屏障阅读，在被覆盖的情况下，超高频RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。

标签具有EAS防盗功能，配合门型通道天线，可以很好的防止档案丢失，实现非法取走报警功能。

03、解决方案

档案管理的解决方案与图书馆解决方案类似，如图8-10所示，为智能档案管理的示意图，其中共有8个场景：档案安全、档案借阅登记、档案查询、档案领取、档案盘点、档案整理、档案防撕检测、档案录入。

当新的档案需要放入档案室时，需要进行档案录入，首先将电子标签贴在档案袋上，并通过RFID打印机打印条码信息和超高频RFID数据，录入系统。随后将档案放入档案柜中的指定位置。当有人需要借阅档案时，首先来到档案查询机查询，找到自己所需要的档案和该档案放置的位置。随后来到档案柜取走所需要的档案交到档案借阅登记处，获得授权后方可带走。当带有的档案通过出入口的门型天线时，会检测是否有未授权的档案被带走。档案柜的盘点有两种形式，分别是人工盘点和自动盘点，人工盘点模式与图书馆中的图书盘点类似，由工作人员推着盘点车对档案柜中的档案进行批量盘点。自动盘点为现阶段常见的一种快速的盘点方式，主要针对封闭式的档案柜。档案柜中预置阅读器天线和阅读器，当启动盘点后可以快速的识别档案柜中所有档案的电子标签，并报告给系统。当档案丢失或档案放置的位置错误时，系统可以发出报警。该超高频RFID系统中的难点在于阅读器天线的辐射效果和多标签的算法，由于档案柜中的档案很多，有时候超过200个，必须快速且不出错的识别出来。有的智能档案柜厂商开发了带有定位功能的超高频RFID档案柜，可以精确的识别指定ID号的档案在档案柜中的具体位置，该方案是通过多个天线分区的方式实现的。

图8-10 档案解决方案

类似档案管理的应用非常多，如试卷管理也是采用类似的管理方式，每一份试卷的牛皮纸封口处贴有电子标签，具有批量识别的能力。在整个试卷的运输过程中可以保证试卷不被窃取和丢失。