射頻識別(RFID)是一種無線通信技術,可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。許多行業都運用了射頻識別技術。
RFID類似于條碼掃描,對于條碼技術而言,它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器;而 RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽,利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器。射頻識別系統最重要的優點是非接觸識別,它能穿透雪、霧、冰、涂料、塵垢和條形碼無法使用的惡劣環境閱讀標簽,并且閱讀速度極快,大多數情況下不到100毫秒。
顯然,RFID技術的飛速發展對于物聯網領域的進步具有重要的意義。
如今,圖書館利用RFID技術設置了嚴密的管理防盜控制系統,極大地保障了圖書資源安全,提高了圖書館管理效率以及管理水平。
RFID技術原理及應用范圍
RFID(射頻識別)技術基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性,實現對被識別物體的自動識別。作為條形碼的無線版本,RFID 技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、智能卡上數據可以加密、存儲數據容量更大、存儲信息更加自如等優點,已經被世界公認為本世紀十大重要技術之一,它是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。
作為圖書館安全系統應用的RFID系統一個最基本的RFID系統,一般包括以下幾個部份:一個載有目標物相關信息的智能卡即RFID智能卡、在讀寫器及RFID單元間傳輸RF信號的天線、一個接收從 RFID智能卡返回的RF信號并將解碼的數據傳輸到主機系統以供處理的RFID讀寫器。目前,RFID系統已在交通管理、倉儲管理、物流管理、生產線追蹤等領域大展身手,將傳輸功能的優勢體現在現代企業管理的對接系統中來。
圖書館RFID技術應用
除了在交通管理、倉儲管理、物流管理、生產線追蹤領域的應用外,RFID技術憑其特有的特點已經引起國內外圖書館界的關注。其中亞洲國家新加坡國立圖書館在1998年后期開始使用RFID技術,成為世界上第一個應用此技術的圖書館。隨后,美國、澳大利亞、中國等也相繼采用了RFID技術。
隨著RFID技術在世界大范圍的普及,2006年我國第一家RFID智能圖書館集美大學誠毅學院圖書館建成并投入使用。之后深圳圖書館新館、國家圖書館、上海市長寧區圖書館等多家圖書館都紛紛應用了RFID技術。
RFID技術在圖書光應用中的作用
◎自助借還書系統:為讀者提供自助借書、還書操作,無需圖書館管理人員干預;
◎圖書整理:實現對館藏資料的自動盤點、排架、順架,從而達到通借通還的目的;
◎RFID安全檢測:對未辦理完借出手續或禁止借出的圖書,在出門時安檢裝置會報警,提醒管理人員及時阻止。
圖書館系統通過RFID技術,圖書館在有效提高管理精度、改善服務形象、拓展延伸服務等方面為圖書館行業做出了重大貢獻,提升了了圖書館的安全系統的能力。
RFID技術的其他擴展應用
RFID技術的另一項應用是智能卡應用,智能卡又稱集成電路卡即IC卡,它是將一個集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中,封裝成卡的形式。RFID智能卡是一種非接觸式的IC卡。具有體積小、容量大、壽命長、可重復使用等特點,可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。
IC卡是在1977年由Motorola與它的一個計算機客戶合作開發了世界上第一張智能卡,自此,智能卡就以其薄且小的體積、先進的集成電路芯片技術、無法被破譯和仿造的特點受到普遍歡迎,并在世界范圍內得到了空前的發展。目前,各種智能卡正越來越多地應用在國民經濟的各個領域并深入到居民的日常生活當中。
IC卡的結構和功能介紹
RFID智能卡主要由天線、射頻接口、微控制單元組成。各組成部分包括的模塊及其功能如下:
天線:用來接收RFID讀寫器發送的信號,并把數據信息回傳給RFID讀寫器。
射頻接口電路:主要包括有波形變換器、調制/解調器、整流器、電壓調節器、振蕩器等。波形變換器接收讀寫器上的無線電調制信號,一方面送調制/解調模塊,另一方面進行波形轉換,將正弦波轉換為方波,然后對其整流濾波,由電壓調節模塊對電壓進行進一步的處理,如穩壓等,最終輸出供給卡片上的各工作電路。振蕩器產生用于調制/解調的高頻信號和微控制單元的時鐘信號。
微控制單元:實現智能卡的識別和執行讀寫器的指令。包括邏輯控制單元、請求應答單元、防碰撞單元、數據加密單元、存儲單元(包括E2PROM與ROM)等。
請求應答單元:當有RFID智能卡處在讀寫器天線的工作范圍之內時,讀寫器向RFID智能卡發出命令后,請求應答單元將被啟動,將智能卡的卡號傳送給讀寫器,建立智能卡與讀寫器的第一步通信聯絡。否則,讀寫器對智能卡的其他讀寫操作將不會進行。
數據加密單元:完成對數據的加密處理及密碼保護。
存儲單元:包括E2PROM與ROM,主要用于存儲數據,用戶所要存儲的數據(讀者個人信息,如姓名、專業、愛好、借還書記錄等,還可以存儲個人賬戶)被存放在該單元中。E2PROM中的數據在智能卡失掉電源后、智能卡離開讀寫器天線的有效工作范圍時仍將被保持。
防碰撞單元:當有多張RFID智能卡進入讀寫器操作范圍時,防碰撞單元會從其中選擇一張進行操作,未選中的則處于空閑模式等待下一次選卡,該過程會返回被選卡的序列號。
邏輯控制單元:用來譯碼RFID讀寫器送來的信號,并按要求回送數據給RFID讀寫器。
IC卡的讀寫原理
RFID讀寫器向RFID智能卡發射一組固定頻率的電磁波,在電磁波的激勵下,RFID智能卡內的LC諧振電路產生共振,從而使電容內有了電荷,在這個電容的另一端,接有一個單向導通的電子泵,將電容內的電荷送到另一個電容內存儲,當所積累的電荷達到2V時,此電容可作為電源為其他電路提供工作電壓,將卡內的數據發射出去或接收RFID讀寫器的數據。通過提供的電壓然后發射數據以及接受數據的實現成為RFID技術在現代生活中最為貼近生活,改變生活的應用。
RFID技術不僅可以幫助一個企業大幅提高貨物、信息管理的效率,還可以讓銷售企業和制造企業互聯,從而更加準確地接收反饋信息,控制需求信息,優化整個供應鏈。RFID技術未來將更多地應用于生活的各個領域。