基植於
RFID 技術之圖書館館藏搜尋系統
RFID Assistant System for Mobile Book Searching in Libraries
祖善明
* 郭羽玲** 紀昆良* 林崇民*
大仁科技大學資訊工程系
* 國立屏東教育大學圖書館**
tsm@mail.tajen.edu.tw* ylk@mail.npue.edu.tw** liang911012@yahoo.com.tw*
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摘要
本文探討RFID 在各種產業之應用狀況，尤其 是在圖書館自動化系統方面的發展，並且提出一種 以 RFID 技術為基礎，結合手持式裝置(如 PDA 或 Smart Phone)之館藏搜尋系統，協助讀者之館藏搜 尋速度及改善典藏歸架定位作業之效率。 關鍵字：RFID、館藏搜尋、圖書館自動化。1.前言
本文以介紹RFID 系統為起源，說明 RFID 應 用系統的基本組成，同時探討 RFID 在各種產業之 應用狀況，尤其是在圖書館自動化系統方面的發 展。傳統圖書館流通櫃台的作業多利用手握型感光 性條碼讀取機來讀取館藏條碼標籤，每當接近寒暑 假開始或是考試期間，總會見到許多讀者抱了又厚 又高的書籍在流通櫃台大排長龍的景像，因為館員 必須逐本掃瞄條碼，而且還要上/退磁處理，就像傳 統高速公路收費站一樣容易造成塞車的結果而引 起讀者抱怨。在 RFID 系統導入後確實可有效提升 流通櫃檯服務效率[4]，本文提出以 RFID 技術為基 礎之館藏搜尋定位系統，以進一步加速讀者在圖書 館館藏搜尋時間及改善館藏典藏作業之效率。2.文獻探討
自從全美百貨零售業龍頭 Wal-Mart 與美國國 防部宣布在 2005 年 1 月開始引進 RFID 系統後， RFID 的應用便如雨後春筍般發展，許多業者爭相 投入RFID 產品鏈的研發，預期每年會使用超過 10 億個 RFID 標籤，將成為改變人類消費及生活方式 的新興科技之一。 國內經濟部商業司及工業局從 2003 年起便針 對 RFID 應用與研發訂定研發計畫，並且結合了產 業界及學術界等 65 個單位於 2004 年成立「RFID 研發及產業應用聯盟」積極發展 RFID 技術。美國 零售業龍頭Wal-Mart 公司於 2005 年 1 月起即要求 旗下前 100 大供應商開始採用 RFID 物流管理系 統，2006 年更擴及至所有供應商全面適用[15]； RFID 之所以被重視，主要關鍵在於可以真正實現 物品的自動化管理。2.1 RFID 無線射頻辨識技術
RFID 系統主要包含以下三個元件： (1)RFID 讀寫設備(reader/interrogator)：包含無線通 信以及控制兩個模組，透過微波感應可提供被動 式RFID 標籤所需要電力。 圖一 手套型RFID 讀取器 (2)RFID 標籤(tag/transponder)：嵌有可發射無線訊 號晶片的標籤，通常以電池的有無區分為主動式 (active)和被動式(passive)兩種標籤；當 RFID 被 動式RFID 標籤進入 RFID 讀取設備的天線磁場 (antenna field) 時 ， 標 籤 中 的 晶 片 便 會 被 啟 動 (activated)並發射預先設定之訊號。由於其體積很 小、價格低廉、型態多樣性及可儲存大量資料等 特性，因而廣為圖書館RFID 系統使用。 圖二 各式RFID 標籤 (3)RFID 中介系統(middleware)：提供圖書館自動化 系統與RFID 讀寫設備、RFID 標籤溝通之管道。 (a)(b)
圖三 (a) RFID 系統元件 (b)RFID 讀取器運作
2.2 RFID 無線射頻辨識技術之應用
傳統物品管理多採用條碼(barcode)來儲存物品 相關資訊，相較於傳統條碼，RFID 具有以下突破 條碼限制之特點： (1)重覆使用率高：RFID 標籤中資料可重複讀寫。 (2)資料儲存容量大：RFID 標籤最大可儲存 MegaByte 容量，遠超過條碼(400-3000 Bytes)所 能表示範圍[1]。 (3)保存安全性高：可針對儲存資料進行加密處理， 提高資料保存之私密性(privacy)。 (4)辨識速率快(Rapidness)：RFID 讀取設備可以同 時讀取多個RFID 標籤資料，不像條碼須逐一掃 瞄才能完成讀取作業。 (5)讀取距離遠：RFID 不需要貼近物件掃瞄，也不 必以視線(Line of Sight)方式進行讀取，即使有物 體障礙亦能順利執行資料讀取工作。 (6)環境抵抗性強：在嚴酷、骯髒的惡劣環境下仍然 可執行資料讀取工作。 (7)型態多樣性：RFID 標嵌可以根據其用途開發出 適合其應用之外型(如上圖二)。 由於 RFID 的應用範圍相當廣泛[10]，根據 Kathryn[5]等人調查，有 75%的製造業將會在 2006 年底前開始進行導入 RFID 系統。茲列舉常見應用 [2,8,9,11-14,16-19]如下： (1)自動導覽：博物館物品感應自動導覽應用。 (2)教學評量：利用 RFID 與教具結合來提高教學效 率之應用。 (3)犯罪監控：電子監控性侵害、暴力假釋犯等對象 的作法，在美、加、英等國行之有年，我國亦於民 國94 年引進監控出獄性犯罪者之活動。 (4)遊戲製作：結合 RFID 與傳統棋類遊戲以提高遊 戲之互動性。 (5)人事管理：人事上下班簽到及早退管理。 (6)資產回收：貨櫃等可回收容器管理。 (7)物流管理：運輸行李及進貨存貨管理。 (8)物件處理：工廠物料清點及掌控管理。 (9)廢物回收：危險廢棄物監控管理。 (10)醫療應用：危險醫療器具、管制用藥之監控管 理[16,19]以及高傳染性病換追蹤[11]等應用上。最 近史丹佛大學醫學院[18]將 RFID 技術應用在手術 後器械追蹤，提醒醫師在縫合傷口前取出止血海 綿，並方便醫護人員在手術前後點算手術器械，減 少醫療疏失。 (11)聯合票證：例如悠遊卡等智慧型儲值卡之使用。 (12)自動控制：電子、汽車等產業。 (13)生態追蹤：海洋、土石流、地震及火山活動監 控。 (14)防竊應用：超市、圖書館的防竊管理。 (15)交通運輸：道路電子收費系統。 (16)門禁管制：人員及車輛出入門禁掌控。 RFID 技術提供了物品唯一性(Uniqueness)及自 動辨識(Automation)方便性，根據 Allied Business Intelligence (ABI)調查顯示 2008 年全球無線射頻辨 識產品之產值將高達 3,843 億美元，隨著無線網路 的普及和資訊技術的日新月異，RFID 應用對人類 消費及生活習慣之影響將指日可待。2.3 無線射頻技術於圖書館之應用
傳統圖書館流通櫃台的作業多利用手握型感 光性條碼讀取機來讀取館藏條碼標籤，每當接近寒 暑假開始或是考試期間，總會見到許多讀者抱了又 厚又高的書籍在流通櫃台大排長龍的景像，因為館 員必需逐本掃瞄條碼，而且還要上/退磁處理，就像 傳統高速公路收費站一樣容易造成塞車的結果而 引起讀者抱怨。目前許多圖書館都設置自助借還書 機，畢竟僧多粥少，對於尖峰借還書時段助益不 大。美國洛克斐勒大學(Rockefeller University)圖書 館於1999 年開始應用 RFID 無線射頻技術於館藏自 動化管理作業上，目前美國已有超過300 間圖書館 [ 4]已經在使用或正在安裝 RFID 圖書管理系統，並 且有80%的圖書館打算引入 RFID 系統。 RFID 在圖書館的應用上，具有以下優點： (1)提高資料安全性：傳統圖書館 EAS 安全系統端 賴於館藏媒體(書籍、視聽資料等)中貼附安全磁 條，成本高且容易被破壞。RFID 標籤中的安全 位元(security bit)設定除了可提供相同的安全保 障外，目前產業界Procter & Gamble[7]已經著手 研發一種如有人惡意想移除標籤的話，便會發出 訊號啟動附近監視器或是警報器的RFID 標籤。 (2)減少工作重複性：可減少館員在重複性質高之工 作量，例如借還書、盤點等。 (3)改善流通服務效率：根據 Jay[4]等人的調查， RFID 系統可以節省 75%借還圖書時間；紐約 Mastics-Moriches 社區圖書館亦指出 RFID 系統 可以節省高達85%的人力及成本需求。 (4)提高圖書整架工作效率：使用 RFID 技術利用無 線電波感應裝置可以尋找放錯架位的圖書。 圖書館自動化與RFID 系統之結合是未來圖書 館發展之趨勢[1]，歸納而言，圖書館採行 RFID 系 統應具備以下設備及環境：供系統館員撰寫RFID 相關應用服務。 (2)自助式借書還書機(Self-checkout and check-in
environment)：提供讀者自動借還書環境。 (3)館員流通服務櫃檯(Staff circulation desk)：提供
手持式裝置借閱及安裝服務。
(4)還書自動分類機(Sorting stations)：透過 RFID 標 籤讀取進行還書分類，提升歸還館藏上架速度。 (5)安全門禁 (Security gates)系統：透過 RFID 標籤
安全位元之檢查來監督借書作業是否完成，並且 維護黑名單資料(例如逾期未歸還記錄)。 (6)流動式讀者服務(Portable readers)：提供讀者可在 館內任何地點進行館藏搜尋及流通服務。 如何善用RFID 技術提昇圖書館服務品質將是 未來圖書館發展的重要課題之一。
3. 館藏搜尋系統
在 RFID 系統漸漸導入圖書館自動化系統過程 中，除了提高流通服務效率外，如何加速讀者搜尋 館藏速度的能力是另外一個重要的課題；傳統館藏 搜尋方式都必須先到資料檢索區電腦中輸入待借 閱資料相關的關鍵字來查詢館藏索書號，不過提供 讀者使用的電腦數目有限，而且位置是座落於固定 區域，一旦讀者找到一本館藏後，發現其參考文獻 中還有另外值得借閱的參考書籍時，還必須再走回 資料檢索區去進行查詢是否有此館藏，在搜尋館藏 往往耗費許多寶貴時間；本文提出一種新的館藏搜 尋定位機制，除了藉由 RFID 技術來達到輔助讀者 尋找館藏的功能外，亦能有效提升館藏整架定位速 度，減低館藏錯架之機率，藉此提高讀者在圖書館 館藏搜尋服務之滿意度及典藏作業之效率。3.1 手持式搜尋裝置
本系統採用Nokia 6600 Smart Phone 智慧手機 作為操作平台，採用Symbian 作業系統，並以 C++ 程式語言作為 RFID 標籤讀取應用程式開發之主要 工具，後端資料庫採用MySQL 伺服器，並以 JAVA 程式語言開發RFID 中介應用系統。RFID 讀取器（如 圖四）就像手機電池蓋般安裝在手機上，其電源可 由手機本身供應。RFID 讀取器與手機間是以藍芽 通訊來溝通，在 RFID 讀取器上蓋有一按鈕可以開 啟或關閉與手機間之藍芽連線，以防止非必要手機 電源之消耗。當 RFID 讀取器被開啟後，透過藍芽 連線即可使用手機來進行RFID 標籤掃瞄工作。
圖四 Nokia 6600 Smart Phone 及其 RFID 讀取器
3.2 系統架構
系統由以下三個部份組成： (1)流通管理系統：讀者在借出館藏時會在標籤內寫 入相關訊息，並且將安全位元關閉(off)，透過無線 網路將所借館藏記錄寫流通資料庫中完成借閱程 序；館藏歸還時則可透過RFID 門禁系統將安全位 元開啟(on)，並透過網路將此筆歸還記錄寫入流通 資料庫中。歸還系統會檢查是否逾期，如果沒有逾 期歸還，便可由此系統功能自助還書。 (2)館藏搜尋系統：透過手持式裝置輸入關鍵字來搜 尋所要借閱館藏之架位。 (3)館藏定位/盤點系統：館員或讀者可以輸入架位編 號，透過手持式裝置開啟RFID 讀取器進行整架掃 描，如果發現不屬於此架位之館藏便會顯示該筆錯 置館藏之正確架位，減輕館員整架負擔。圖五 系統架構圖
4.
系統功能設計
本系統是針對圖書館管理提出以 RFID 技術為 基礎的館藏搜尋及定位機制，館藏資料庫設計必須 將館藏所在位置與館藏紀錄結合方能進行館藏搜 尋定位工作，大部分館藏在編目作業時並無輸入館 藏位置(大多只是輸入館藏樓層，而非實際架位)， 因此針對RFID 館藏搜尋功能必須先將館藏架位儲 存於資料庫中。依據書架的結構及排列方式，本文 將館藏架位紀錄表組織如下： ISBN 館藏 樓層 書座 編號 書架 編號 書架 層號 書架 側號 移架 日期 以屏教大圖書館的第6 到第 9 樓為館藏書庫為 例，每個書座有6 排書架，每個書架分左右兩側(左 側=1，右側=2)置放館藏書籍。例如第 8 樓的第 12 個書座，第3 個書架中，第 5 排左側之館藏架號為 8F-12-3-5-1，透過 SQL 資料庫查詢語言與館藏資料 庫進行關聯即可獲知館藏位置。讀者可向流通櫃檯 洽借手持式搜尋裝置使用系統功能描述如下。4.1 館藏搜尋
讀者可以輸入要尋找館藏之關鍵字，例如書 名、作者等，透過手持式裝置可以直接顯示館藏所 在位置，搜尋館藏畫面如下。圖六為讀者使用前之 帳號密碼登入系統畫面。(a) (b) 圖六 身份認證 (a)登入帳號密碼 (b)確認訊息 身分認證之後便可選擇系統功能如下圖。 圖七 系統功能選項 在館藏搜尋功能中，可以依書名、作者、出版 社或國際標準書馬(ISBN)進行查詢，例如圖八及圖 九分別展示輸入查詢書名及查詢結果之顯示畫面。 圖八 輸入查詢館藏關鍵字 圖九 顯示查詢結果
4.2 流通管理
讀者找到館藏之後，可以啟動讀取器掃描館藏 標籤直接執行借出程序(按下借出按鈕)，並將借出 訊息以電子郵件寄給讀者加以確認。 圖十 借出館藏4.3 館藏定位/盤點
如果館員要針對館藏進行順架或是上架作業 時，可以逐架進行操作；首先輸入架號，此時再以手持式裝置針對此架位上館藏進行掃描，手持式裝 置螢幕上會顯示出錯置於此架位的館藏清單，方便 館員順架之進行。另外也可以應用在館藏移架作業 上，當館藏量增加必須增加書架進行移架作業時， 只要將館藏放置妥當，便可以透過手持式裝置逐架 掃描，便可重新儲存館藏位置於資料庫中。 圖十一 定位整架-輸入架號 確認架位後，按下開始 RFID 掃描按紐啟動讀 取標籤資訊與館藏資料庫進行比對。 圖十二 定位整架-開始掃瞄 圖十三 定位整架-顯示掃瞄處理結果 圖十四 系統功能圖
5.結論
不可否認RFID 這項技術已在各種行業帶來一 波新的衝擊，而圖書館所要採購的圖書、視聽等各 類型資料都將成為RFID 物流鏈的一環，雖然圖書館的館藏與一般零售物流產品仍然有使用壽命及 成本上的差異存在，而且圖書館的館藏有些可能不 適用 RFID 標籤的整合(例如厚度比較薄的兒童 書)，這可能使得圖書館仍然必須維持另一套依靠人 工作業的流通系統。不過隨著外部環境的巨大變 化，圖書館必須因應新的資訊技術，新的作業流 程，以提供更便利與快捷的服務來滿足讀者，方能 保持圖書館競爭力。本文提出一套基植於 RFID 技 術的館藏搜尋定位系統，能夠提升圖書館對於讀者 搜尋館藏的速度以及提供館員在館藏定位整架作 業上之便利性，以為圖書館引入 RFID 技術服務之 參考。
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