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1、 教育資料與圖書館學 : 1 (Fall 200) : 3-13 : 1 (Fall 200) : 3-13圖書館應用無線射頻識別技術之 實務性研究余顯強副教授兼圖書館館長 世新大學資訊傳播學系 E-mail：ysccc.shu.edu.tw摘要RFID具有條碼無法提供的整批讀取、可讀寫資料、即時性反應的 特性，包括讀者與館藏的資料均可結合RFID的混合應用方式， 提供圖書館內各種非接觸式的管理。近年來圖書館的應用是利用 RFID取代條碼識別的功能，再配合RFID快速反應與非接觸的特 性提高作業效率與精確度，但服務型態本質則並未改變。本文主 要描述世新大學圖書館實驗RFID於館藏資料的定位與取
2、閱率計量 的創新應用模式。透過實作過程的說明，分析標籤頻率與型式的 選定，多重收發器建置，結合TCP/IP網路橋接等解決方案，並提 出實際技術標準與設備可靠度仍未完備的現況，提供圖書館導入 的參考。關鍵詞：無線射頻識別，自動化識別，圖書館，創新應用模式，實作前 言自動化識別 （Auto-ID） 系統由於低成本條碼的問世，大量普及應用在生活中的各項事物。不過條碼由於儲存的資訊量過低，以及無法程序化 （reprogram）的限制，也造成了許多應用的障礙。因此，比較好的解決方案是利用晶片儲存識別資訊與資料，也就是使用IC記憶卡或智慧卡 （smart card） 做為電子式資料傳送的裝置，例如IC信用
3、卡或健保卡。不過這一類接觸式的IC卡必須透過讀卡機的接點提供電源與傳輸資料，在使用上有處理速度較慢、接觸點磨損等缺點。而非接觸式的IC卡則可提供卡片與讀卡機之間無線的訊號傳送，卡片所需的電源亦可透過無線的技術由讀卡機傳送或使用內建電池的供電方式。因為電2006/10/21投稿; 2006/11/29修訂; 2006/12/05接受003-014-余顯強：圖書倌.indd 32006/12/27 11:39:08 AM教育資料與圖書館學 : 1 (Fall 200) : 1 (Fall 200)源與資訊的傳送程序是透過無線方式，因此非接觸式識別系統亦稱為無線射頻識別 （Radio Frequen
4、cy Identification，RFID） 系統。RFID標籤多是製作成薄且可彎曲的平滑狀，藉由非接觸式的感應方式，應用在圖書館館藏管理與安全，例如，惠普科技與本地廠商鉑特資訊合作協助台北市東門國小圖書館建置RFID，提供取代條碼的流通借還作業（註1）。 此外，國內許多圖書館亦正規劃引進RFID，搭配自助借書機、數位式館員工作站及數位助理等設備，取代條碼識別系統，包括國立台中圖書館及數位內容學院圖資中心等（註2）。其採用目的多侷限在取代條碼的應用，執行在圖書管理、流通服務、盤點作業等作業項目（註3）。但是，上述管理的應用模式是利用RFID識別的功能，再配合RFID處理反應速度與耐用的特性，
5、以提高作業效率與精確度。但若以圖書館動輒數十萬筆實體館藏而言，必須花費大筆經費與前置作業時間才能全面實施，然而獲得的服務型態本質卻並未改變，無法成為圖書館立即導入RFID相關設備的誘因。因此，本研究依據RFID特性，研擬圖書館創新性的應用與服務模式，探討RFID應用於圖書館館藏資料的定位與取閱次數的計量，透過實作與測試的過程，分析實務上遭遇的問題與解決方法，藉以提供圖書館界在導入RFID設備的參考。二、RFID基本組成元件由於科技的發展與應用的普及，RFID系統可簡化為讀寫器與一個透過無線電能夠被讀取資料的標籤 （tag） ，如圖一所示。一個RFID系統包含三個主要部分：RFID標籤 （tag
6、或稱transponder詢答器） 、RFID讀寫器 （reader或稱interrogator） 、運用於管理兩者之間傳送資料的資訊應用系統（註）。圖1 RFID系統組成元件圖整個無線電頻譜 （spectrum） 有許多頻率範圍是屬於公用頻帶，依用途而有不同的限制，每一個國家所開放的公用頻帶範圍也不盡相同，由國際電訊聯盟無線電小組 （International Telecommunication Union Radio Communication Sector，ITU-R） 所規範給工業、科學與醫療的ISM （Industrial, Scientific, and Medical） 頻帶免申
7、請即可使用（註）。因此，RFID使用的頻帶範圍主要便是涵蓋工業與科學的頻帶範圍，使用各頻帶的優缺點如表1所示（註）。其中13KHz以下頻帶是RFID發展最久以及產品數量最多者；13.MHz則運用在許003-014-余顯強：圖書倌.indd 42006/12/27 11:39:09 AM余顯強：圖書館應用無線射頻識別技術之實務性研究多不同的領域，此一頻帶的產品主要是以管理物品為主；2.GHz與UHF頻帶的產品特性大致相同，但UHF具有通信距離較長的優點。表1 RFID使用頻帶與優缺點頻 率優 點缺 點低頻 1213KHz部署廣泛、金屬干擾低讀取範圍小 （1.m內）高頻 13.MHz部署廣泛、溼氣
8、影響低讀取範圍小 （1.m內） 、易受金 屬干擾 超高頻 （UHF） 00MHz部署廣泛、通信範圍高於 其他標準易受溼氣影響，標籤之間太靠 近時，易產生頻差 （detuning） 微波 2.GHz讀取範圍高普及率不高，實作複雜，未完 全標準化RFID另一項重要特徵是依據標籤電源供應的方式，分為被動式 （passive）與主動式 （active） 兩種型態。被動式標籤本身並沒有內建電源，運作時所需的電力必須透過讀寫器提供的電波轉換而成，如果不在讀寫器的感應範圍便無法運作；反之，主動式標籤則內含晶片運作所需電力的電池，可以提供遠高於被動式標籤的感應距離，但標籤的壽命會受限於電池的壽命（註）。另一種
9、標籤的型態稱為半被動式 （Semi-passive） 標籤，具備被動式標籤體積小、重量輕等特性，並內建電池以增加感應的距離。此外，被動式標籤還可依據是否具讀寫資料的能力，細分成可讀寫、寫入一次多次讀取 （Write Once Read Many，WORM） 、唯讀等形態。茲比較各種標籤的優缺點與應用，如表2所示（註）。表2 各種標籤型態的比較標籤型態 優 點 缺 點 主動式較大感應範圍、具備記憶體容 量、持續性信號電池需要維護、尺寸較大半被動式較大感應範圍、較長電池壽命受電池耐用度影響、價格昂貴被動式 可讀寫使用壽命長、可重複讀寫資料 可程式化價格昂貴WORM適用於識別、標籤晶片包裝來 源的控
10、制寫入次數受限唯讀識別使用、價格低廉僅能用於識別資料來源：Robert A. Kleist, et al., RFID Labeling （Irvine, Calif.: Printronix, 200） , p.2.三、應用應用現況RFID最早發展的歷史可追溯至130年代美國的海軍研究實驗室 （Naval 003-014-余顯強：圖書倌.indd 52006/12/27 11:39:09 AM教育資料與圖書館學 : 1 (Fall 200) : 1 (Fall 200)Research Laboratory，NRL） 所發展的敵我識別 （Identification Friend-or-Fo
11、e，IFF） 系統（註）。學術方面，在1年Harry Stockman首先於無線電工程師協會 （Institute of Radio Engineers，IRE） 研討會發表一篇透過反射電波信號來辨識遠端物體的文章，開啟了反射無線電波的應用（註10）。不過直到積體電路（IC） 、可程式記憶體等體積小、價格便宜的晶片問世後，RFID才開始普遍應用於各種產業界，也使得RFID原本使用於 偵測（detection） 的目的轉為 識別（identification） 的用途。產業導入RFID實施在商品電子防盜 （Electronic Article Surveillance，EAS） 、文件認證授權、
12、存取控制、生產履歷、人員監視、環境檢測、電子金融、群眾管控、運動計時、物品傳輸路線、工業自動化、供應鏈整合等各種不同領域的應用，提供了包括保全鑑別 （security and authentication） 、安全（safety） 、便利 （convenience） 與效率 （process efficiency） 的優點（註11）。圖書館應用規劃RFID標籤相較於磁條，其體積較大，不容易隱藏，保護館藏安全的等級並不比傳統磁條有效，常見的的應用模式是利用RFID取代條碼識別的功能，提升流通與盤點整架的效率。3M公司採用同時包含保護館藏安全的磁條 （tattle-tape） 技術與RFID識別的
13、雙標籤 （2-tag） 解決方案（註12）。此種方案能兼顧出納流通與館藏安全的考量。對圖書館而言，主要是改善現有作業的效率，但服務型態本質仍未有所改變。因此本研究嘗試應用RFID無線識別的特性，規劃並實驗圖書館導入下列RFID的創新應用模式，藉以提供圖書館界在導入RFID設備的參考。產業導入RFID的各種應用模式，主要基於RFID標籤具備了遠距感應、識別與資料儲存的能力，配合讀寫器與標籤之間及時性的反應速度，而能夠在極短時間內感應並處理大量標籤的特性。透過標籤被感應到的有無可以達到人員或物品的監控；透過標籤被感應到的先後次序可以追蹤人員或物品的動向；透過資訊儲存的功能可以累積人員或物品的過往歷
14、程。而這些應用的對象，若將其由人員或物品轉換成圖書館的館藏資料，配合圖書館服務與作業的特性，即可規劃出如下所示的應用與服務模式。1. 協尋與定位參考產業界應用RFID的模式，除了提供類似於圖書館流通作業的物流管理功能之外，協尋與定位則是基於RFID特性所發展出的全新服務。開架式圖書館的缺點之一便是館藏資料置放錯架或下落不明，自動化系統僅能提供是否外借的查詢，並無法提供該館藏現在館內實體所在的位置。基於圖書館內讀寫器隨時可偵測感應範圍內所有RFID訊號的特性，自動化系統進行檢索時，除了顯示館藏相關描述、借閱狀況，亦可依據感應該筆館藏之讀寫器所在位置，003-014-余顯強：圖書倌.indd 62
15、006/12/27 11:39:10 AM余顯強：圖書館應用無線射頻識別技術之實務性研究判斷出館藏現在實際所在位置，提供協尋與定位的功能。此一服務功能能夠提供不外借之特色館藏更便利的管理模式，改善同類圖書但不同典藏位置 （參考書、展覽圖書、特色館藏等） 錯置或下落不明的後續處理作業，但須考量讀寫器與RFID標籤之間感應的距離。2. 取閱率計量陳列於書架上不外借的期刊或圖書等館藏資料，一直沒有較精確的方法統計其被閱覽使用的次數。因為採用開架方式提供讀者於館內自由閱覽的模式，使用狀況並無法記錄於自動化系統；採用隨期刊附加表單填寫方式，讀者不一定會有填寫的意願。應用RFID的感應距離限制，館藏資料陳
16、列架配合讀寫器的設置，當無法感應到某一本館藏資料時便可視為該本館藏資料被讀者取下閱讀使用，直到再次感應為止。為避免讀者只是短暫取下該館藏資料瀏覽，可透過自動化系統設定時間的間隔，當讀寫器讀取不到該館藏資料之RFID標籤的時間超過設定時間，即可視為被使用而累計於自動化系統內，如此即可有效統計館藏資料的取閱率。四、實務問題與解決方案依據前述規劃之應用模式與圖書館環境的特性，在實作驗證效能之前，必須先選定實驗所需的設備與規格。本實作採用設備的相關組件與規格的因素分析如下。感應頻率採用00MHz考量RFID頻率感應的範圍，雖然13.MHz以下頻帶是最主要使用的RFID頻率，但其讀取範圍過小的缺點，並不適合作為長距離的應用。2.GHz則因尚未完全標準化，且相關設備不易購置，因此採用UHF頻帶的產品，利用其較長感應距離的特性，作為本研究實驗所需的RFID標籤規格。採用被動式標籤主動式標籤因為內含供應晶片運作
