一、RFID與XPM-RFID概念及特點(diǎn) 

      RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即無(wú)線射頻識(shí)別。 

      RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它能對(duì)幾厘米到幾十米范圍內(nèi)的物體進(jìn)行識(shí)別，而且可以批量讀取、可以識(shí)別各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的物品、設(shè)備、車輛和人員等，從而成為了自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域一顆耀眼的新星，是繼互聯(lián)網(wǎng)之后帶來(lái)的又一次新的技術(shù)革命。 

      XPM，即Super Permanent Memory（超級(jí)永久性存儲(chǔ)器）。是一種新型不揮發(fā)存儲(chǔ)器（NVM， Non-Volatile Memory）技術(shù)。它采用100%的深亞微米標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，與制造邏輯電路（CPU，DSP等）相同，不需增加浮置柵工藝。 

      XPM-RFID芯片示意框圖 
  
      天線端子  

      XPM-RFID則是采用將XPM專利技術(shù)，應(yīng)用于RFID芯片中，用XPM存儲(chǔ)器替代傳統(tǒng)的EEPROM作為ID碼存儲(chǔ)器件，從而使XPM存儲(chǔ)器的優(yōu)勢(shì)得到集中的體現(xiàn)?？蓮V泛應(yīng)用于證件防偽，票務(wù)管理，出入控制，電子支付，生產(chǎn)制造，單品識(shí)別，物流和供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域，具有成本低，工藝兼容性高，保密性高，物理不可擦除等特點(diǎn)。 

     注：來(lái)源于《A Novel Embedded OTP NVM Using Standard Foundry CMOS Logic Technology>>,
 Jack Zezhong Peng, ect.   NVSMW  2006, Monetary, CA, USA 

      二、XPM-RFID的工作原理 

     （一）XPM-RFID系統(tǒng)的組成 

      最基本的XPM-RFID系統(tǒng)基本上由三部分組成：電子標(biāo)簽、閱讀器和天線(Antenna)。 

      電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心，又稱為射頻標(biāo)簽，其英文名為TAG，也有稱為L(zhǎng)ABEL的。電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。一般情況下，射頻標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；當(dāng)受無(wú)線電射頻信號(hào)照射時(shí)，能反射回?cái)y帶有數(shù)字字母編碼信息的無(wú)線電射頻信號(hào)，供閱讀器處理識(shí)別。依據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為有源（Active Tag）和無(wú)源（Passive Tag），有源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無(wú)源標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池。 

      閱讀器是讀或讀/寫電子標(biāo)簽的電子裝置，有時(shí)也被稱為讀寫器（Reading Device）、查詢器（Interrogator）、通訊器或稱為讀出裝置，用以產(chǎn)生發(fā)射無(wú)線電射頻信號(hào)并接收由電子標(biāo)簽反射回的無(wú)線電射頻信號(hào)，經(jīng)處理后獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息，有時(shí)還可以寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)，讀寫器的天線可以內(nèi)置也可以外置。 

      （二）XPM-RFID的工作原理 

       讀寫器是信號(hào)產(chǎn)生、發(fā)射、接收的設(shè)備。它產(chǎn)生的射頻信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大，通過天線發(fā)射出去，同時(shí)接收由標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)，經(jīng)射頻接收器進(jìn)行收發(fā)分離，然后進(jìn)行檢波、解調(diào)、通過前置放大器放大，送至讀出計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。電子標(biāo)簽將內(nèi)存數(shù)據(jù)反射調(diào)制微波載波信號(hào)。當(dāng)載有標(biāo)簽的物體經(jīng)過通信器時(shí)，標(biāo)簽接收到天線發(fā)出的微波，對(duì)微波信號(hào)進(jìn)行反射調(diào)制，通信器接收到標(biāo)簽調(diào)制后的信息，還原標(biāo)簽中的“物體信息”，從而達(dá)到識(shí)別物體的目的。 

      閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后送至電腦主機(jī)進(jìn)行有關(guān)處理。讀寫器向標(biāo)簽發(fā)一組固定頻率的電磁波，卡片內(nèi)有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵(lì)下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內(nèi)有了電荷，在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí)，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓，將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接取讀寫器的數(shù)據(jù)。 

     （三）XPM-RFID的工作頻段 

     對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說，最主要的頻率是0~135kHz，以及ISM頻率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz 、869.0MHz、915.0MHz（在歐洲不使用）、2.45GMHz、5.8GHz以及24.125GHz。典型的射頻標(biāo)簽（射頻識(shí)別系統(tǒng)）工作頻率如圖所示。 

      三、XPM-RFID與傳統(tǒng)技術(shù)RFID和條碼的優(yōu)勢(shì)比較 

      圖書館的日常服務(wù)中，通常涉及到人流、物流的管理，需要進(jìn)行大量的讀者和書刊的識(shí)別、訪問控制、統(tǒng)計(jì)等工作，在自動(dòng)化系統(tǒng)普及的今天，圖書館基本上都采用了條形碼技術(shù)作為識(shí)別方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。然而，條形碼雖然有價(jià)格便宜、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些先天的難以克服的缺點(diǎn)，如因?yàn)槿菀啄p，必須貼在書內(nèi)，給使用帶來(lái)不便等，并不完全適合圖書館。而RFID 一方面完全具備條形碼的功能，另一方面則有著許多條形碼無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新功能，開發(fā)、利用這些新功能將給圖書館的傳統(tǒng)服務(wù)工作帶來(lái)革命性的改變。 

      而采用RFID技術(shù)進(jìn)行圖書館業(yè)務(wù)的自動(dòng)化，就必須要求RFID標(biāo)簽對(duì)數(shù)據(jù)保存的期限、成本的承受能力、數(shù)據(jù)的安全性等方面都有著極高的要求，而按照目前最通用的基于EEPROM技術(shù)的RFID標(biāo)簽，則存在著數(shù)據(jù)保存時(shí)較短、安全性不高、成本較高、數(shù)據(jù)容易丟失等缺陷。 

      所以，在各種RFID技術(shù)中，采用XPM技術(shù)是最適合用于RFID圖書館管理系統(tǒng)中的。這不僅有效地解決了數(shù)據(jù)保存時(shí)期和安全性，也相對(duì)降低了RFID圖書館管理系統(tǒng)的運(yùn)行和實(shí)施成本，同時(shí)也為RFID在圖書館行業(yè)的廣泛應(yīng)用提供了充分條件。 

      從上述RFID 的特點(diǎn)可以看出，采用XPM技術(shù)的RFID系統(tǒng)與其他RFID技術(shù)和條形碼相比具有更多優(yōu)越性( 可參見表1和表2) 。 

表1 XPM-RFID與條碼功能比較

注：來(lái)源于《河南圖書館學(xué)刊》，楊向明，2006年12月，中國(guó)河南鄭州

表2 XPM-RFID與其他RFID技術(shù)的比較

      第一，快速掃描。條形碼一次只能有一個(gè)條形碼受到掃描，RFID讀寫器可同時(shí)讀取數(shù)個(gè)XPM-RFID標(biāo)簽，而且可以寫入和存取數(shù)據(jù)，寫入時(shí)間相比打印條碼更少。 

      第二，體積小型化、形狀多樣化。XPM-RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，XPM-RFID標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。 

      第三，抗污染能力和耐久性。傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但XPM-RFID對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；XPM-RFID標(biāo)簽是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因而可以免受污損。其使用壽命長(zhǎng)，而且可以在惡劣環(huán)境下工作。 

      第四，可重復(fù)使用?，F(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無(wú)法更改，XPM-RFID標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除RFID標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。 

      第五，穿透性和無(wú)屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，XPM-RFID能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描機(jī)必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀信息。 

      第六，數(shù)據(jù)的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2至3000字符，XPM-RFID最大的容量則有256M Bytes。隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。未來(lái)物品所需攜帶的資料量會(huì)越來(lái)越大，對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。 

      第七，安全性高。由于XPM-RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)和物理特性改變，使其內(nèi)容不會(huì)被偽造及變?cè)臁?nbsp;

      四、XPM-RFID在圖書館中的應(yīng)用 

      近年來(lái)，凱路微電子（KILOWAY）致力于在圖書館領(lǐng)域應(yīng)用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的XPM-RFID 技術(shù)， 推出了基于XPM-RFID 技術(shù)的圖書館管理系統(tǒng)。XPM-RFID 技術(shù)在圖書館主要應(yīng)用于自助借書站、自助還書箱、柜臺(tái)工作站、館藏分檢系統(tǒng)、機(jī)檢服務(wù)站、電子安全門、書架管理系統(tǒng)等方面。 

     （一）   XPM-RFID圖書館管理系統(tǒng)概述 

      用XPM-RFID技術(shù)，不是簡(jiǎn)單的取代條形碼，是以創(chuàng)建全新的服務(wù)理念和業(yè)務(wù)模式為先導(dǎo)，從內(nèi)容和形式上帶動(dòng)讀者服務(wù)質(zhì)量和文獻(xiàn)管理水平的提高，使現(xiàn)代圖書館的內(nèi)涵在數(shù)字圖書館的基礎(chǔ)上賦予智能化的意義?；赬PM-RFID的智能型圖書館管理系統(tǒng)，可以管理圖書館內(nèi)各書籍與對(duì)象的位置、分布、流通及流向，可增強(qiáng)書籍分類、標(biāo)碼、定位及數(shù)據(jù)收集，進(jìn)而大大提高圖書館效率，讓圖書館人員有更多的時(shí)間協(xié)助閱讀人士。 

      （二）系統(tǒng)組成 

      XPM-RFID標(biāo)簽可提供便捷的資料管理，又具有防竊保護(hù)功能；天線主要提供出入口的保安工作，它能準(zhǔn)確地識(shí)別出觸發(fā)警報(bào)的每一本書的書名，真正做到?jīng)]有誤報(bào)警；柜臺(tái)工作站是供管理員在辦理借還書手續(xù)時(shí)讀取書本的RFID 碼，方便圖書館管理員隨時(shí)攜帶手持讀碼器來(lái)捕捉書上的智能標(biāo)簽的信息，快速搜索圖書，將書架上放亂的書管理歸類；自助借還書機(jī)能讓讀者自己辦理借閱手續(xù)，它由借書卡讀寫器、RFID讀寫器、觸控式熒幕以及一臺(tái)收據(jù)打印機(jī)所組成；自動(dòng)分揀系統(tǒng)，運(yùn)用讀寫器識(shí)別標(biāo)簽，達(dá)到自動(dòng)分揀的目的；應(yīng)用軟件以SIP2 的界面，通過以太網(wǎng)絡(luò)的接口與LAS 以及其它的部件連接，將智能圖書館管理系統(tǒng)與圖書館的流通自動(dòng)化系統(tǒng)連接起來(lái)，給讀者和圖書館管理員帶來(lái)便利。 

     （三）使用XPM-RFID系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 

      1、加快了流通作業(yè)的速度 

      XPM-RFID系統(tǒng)在圖書館的應(yīng)用，縮短了流通服務(wù)的所需花費(fèi)的時(shí)間。依靠RFID射頻識(shí)別技術(shù)的支持，借書過程變得十分簡(jiǎn)單。當(dāng)用戶挑選了幾種館藏資料來(lái)到閱讀器面前借書時(shí)，不再需要象條形碼系統(tǒng)那樣進(jìn)行一一掃描，而只需要進(jìn)行批處理操作，借出狀況一下子就清清楚楚地顯示在屏幕上。同樣，還書過程也是如此。另外，目前大多RFID系統(tǒng)還能夠把條形碼、磁條、書目信息和流通記錄全部整合存儲(chǔ)在一起，提供系統(tǒng)識(shí)別利用。這樣，利用RFID電子標(biāo)簽不僅可以查詢書目信息和借閱信息，更可以追尋特定館藏資料在圖書館中的準(zhǔn)確位置，從而加快了流通作業(yè)的速度。 

      2、  減輕了出納臺(tái)人員的工作量 

      XPM-RFID系統(tǒng)的用戶界面非常簡(jiǎn)單友好，只需跟隨屏幕提示進(jìn)行操作即可輕松完成。用戶進(jìn)行自助借還操作，大大減輕了出納臺(tái)人員的工作強(qiáng)度，把他們從重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來(lái)，可以充實(shí)到圖書館其他方面的服務(wù)工作中去。 

      3、  增加了防盜監(jiān)控的功能 

      由于RFID電子標(biāo)簽中包含了條形碼和磁條的信息，大多圖書館RFID系統(tǒng) 都具有防盜監(jiān)控的功能，能夠替代圖書館多年以來(lái)一直使用的電機(jī)防盜監(jiān)控系統(tǒng)（Electro-Mechanical，簡(jiǎn)稱EM）和射頻防盜監(jiān)控系統(tǒng)（Radio Frequency，簡(jiǎn)稱RF）。 

      4、  提高了典藏管理的效率 

      XPM-RFID系統(tǒng)在書庫(kù)典藏管理方面所發(fā)揮出來(lái)的獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)，是條形碼系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。當(dāng)書庫(kù)管理人員在進(jìn)行圖書盤點(diǎn)或順架作業(yè)時(shí)，利用RFID遠(yuǎn)距離讀取、批次處理的特點(diǎn)，無(wú)須將書一一從架上拿出，只要手持閱讀器掠過書架，即可全自動(dòng)瞬間讀取大量標(biāo)簽的信息，并對(duì)亂架及丟失的情況了然于胸。XPM-RFID系統(tǒng)大幅度減少了追蹤查找館藏資料的時(shí)間，提高了查詢和盤點(diǎn)的精確度，節(jié)省了對(duì)人力資源的消耗。 

      5、  電子標(biāo)簽比條形碼壽命長(zhǎng) 

      由于采用了非接觸式的讀取方式，加上具有防水、防磁、耐高溫的特性，RFID電子標(biāo)簽的壽命比條形碼長(zhǎng)得多。每個(gè)電子標(biāo)簽最少能被讀取十萬(wàn)次以上。這樣，電子標(biāo)簽一旦貼上后就可以長(zhǎng)期使用。 

      6、數(shù)據(jù)保持力 
    由于采用物理上不可擦寫的方法，相比采用高壓電盒來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，采用EEPROM技術(shù)的RFID數(shù)據(jù)則最多保存10年，而XPM-RFID的數(shù)據(jù)保持力可達(dá)100年以上。 

      7、成本優(yōu)勢(shì) 

      XPM-RFID芯片是當(dāng)今世界上唯一的可用最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS邏輯工藝（當(dāng)前為0.18μm和0.13μm）制造的RFID芯片。它采用100%的深亞微米標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，不需增加浮置柵工藝。所以，在同樣的工藝檔次上，XPM存儲(chǔ)器比傳統(tǒng)的EEPROM或Flash存儲(chǔ)器成本降低30%。又由于XPM存儲(chǔ)器可應(yīng)用最先進(jìn)的CMOS工藝（0.13um）生產(chǎn)，芯片面積(Die Size) 為0.25umCMOS工藝的1/4，所以產(chǎn)品的最終成本可進(jìn)一步降低。因此XPM-RFID比采用其他技術(shù)的RFID更具成本優(yōu)勢(shì)。在大批量的RFID進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，其標(biāo)簽成本可降低在5美分以下。 

      五、XPM-RFID系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 

      由于目前我國(guó)圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀與XPM-RFID 的實(shí)現(xiàn)存在一定的差距，XPM-RFID 在中國(guó)圖書館領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用受到各種因素的制約，即使少數(shù)有實(shí)力的圖書館在短期內(nèi)能實(shí)現(xiàn)RFID ，但對(duì)于多數(shù)圖書館來(lái)說，實(shí)現(xiàn)RFID 則需要較長(zhǎng)時(shí)間的努力。但是，RFID 可以讓圖書館實(shí)現(xiàn)真正的智能化管理，通過RFID 技術(shù)可以為讀者提供簡(jiǎn)捷迅速的自助式服務(wù)，提高圖書管理員的工作效率，為圖書館節(jié)省人力，為讀者提供安全的環(huán)境。XPM-RFID 所具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是其它識(shí)別技術(shù)無(wú)法比擬的，XPM-RFID 系統(tǒng)是圖書館管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，它將最終取代和淘汰目前廣泛使用的條形碼識(shí)別技術(shù)。 

      我國(guó)一些圖書館已經(jīng)認(rèn)識(shí)到RFID 的先進(jìn)性和優(yōu)越性，正在為逐步實(shí)現(xiàn)RFID 而努力。深圳圖書館經(jīng)過系統(tǒng)的前期論證和實(shí)地應(yīng)用考察，已經(jīng)采用了RFID 系統(tǒng)，這標(biāo)志著深圖率先實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化圖書館向智能化圖書館的轉(zhuǎn)變，也意味著中國(guó)圖書館界向RFID 技術(shù)邁進(jìn)了一步。同時(shí)，武漢圖書館、國(guó)家圖書館、集美大學(xué)誠(chéng)毅圖書館都已經(jīng)實(shí)施了RFID圖書館管理系統(tǒng)。現(xiàn)在國(guó)際上正致力于將標(biāo)簽價(jià)格降至50美分，如果實(shí)現(xiàn)，RFID 將會(huì)大規(guī)模在圖書館使用。我們堅(jiān)信，隨著RFID 技術(shù)的不斷改進(jìn)、RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、RFID 相關(guān)設(shè)備價(jià)格的調(diào)整以及國(guó)內(nèi)圖書館發(fā)展觀念的更新、圖書館適當(dāng)加大經(jīng)費(fèi)投入，通過各方面的共同努力，在不久的將來(lái)，RFID 在中國(guó)圖書館領(lǐng)域會(huì)日益推廣和普及，RFID 技術(shù)的應(yīng)用將推動(dòng)我國(guó)數(shù)字圖書館的建設(shè)與發(fā)展。 

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