台灣UHF RFID圖書館管理系統規劃的迷思

張貼者:2012年11月21日 上午4:35Ray Kao   [ 已更新 2012年11月24日 上午5:34 ]
去年(2011年)我們幫台北市立教育大學(市教大)撰寫了UHF RFID(超高頻無線射頻識別)圖書館管理系統的計劃書,協助市教大順利通過計劃審核,並取得台北市政府的經費,從事圖書館管理系統的更新。熟料後來招標規格書出來,卻是完全依照台灣清華大學的UHF RFID圖書館系統規格,加入許多原本市教大圖書館資料庫的許多規格進去。原本得標呼聲最高的廠商,應該是完成清華大學UHF RFID圖書館管理系統的廠商,最後卻出人意料地沒參加標案。最後當然是原來承包市教大這家之前沒有任何從事UHF RIFD經驗與技術能力的公司得標。雖然說市立教育大學標書規格制訂和招標過程沒有不法,卻顯得不合常理。

因此,市立教育大學除了承擔用非專業(UHF RFID)公司承包整個系統的風險外,同時也承襲了清華大學UHF RFID圖書館管理系統規劃的若干缺點,這樣的UHF RFID圖書館管理系統雖然可用,但並沒把UHF RFID的主要特色充份發揮,著實可惜。在此,我們重申本文僅針對技術的部份作探討,不對標案的過程、利益和內幕作臆測與討論

何謂UHF RFID(超高頻無線射頻識別)圖書館管理系統?可以想像將ETCeTag貼在書上,而不是貼在車上。這樣就可以對書本的追蹤,盤點和查找作管理。是相當好用的管理方式。自從台灣清華大學圖書館管理系統改成UHF RFID電子標籤系統後,台灣各大學圖書館管理系統,就從原本條碼(bar code)系統,直接跳過悠遊卡頻段的HF RFID圖書館管理系統。當然有些圖書館仍然導入HF RFID系統。但是大多數學校就直接使用UHF RFID系統。我們在此,針對UHF RFID圖書館管理系統規劃作一個探討,並且針對目前台灣導入UHF RFID圖書館管理系統的缺失做出說明,期盼作為圖書館館方規劃UHF RFID圖書管理系統 的參考,以免花了預算,卻導入一套有點落伍的UHF RIFD系統。

台灣現在的UHF RFID圖書館管理系統規劃有幾個迷思,導致無法充分發揮UHF RFID在圖書館管理的效能,這些問題說明如下︰

UHF RFID圖書館管理系統規劃的幾個迷思】   
  • 依循3M防盜磁條(EAS)的模式,來規劃UHF RFID系統。因此,將電子標籤設計成長條形,而且張貼在書頁當中,貼的方式和防盜磁條相同。希望電子標籤也能隱藏在書中,不被讀者發現而撕掉。結果為了標籤的隱蔽性,犧牲了UHF RFID特有的功能」。貼這個位置有什麼問題呢?
    1.  降低讀取距離甚至無法讀取,UHF RIFD標籤有一個位置是無法讀到訊號的,就是當標籤貼於書頁內後,放在書架上,讀取器讀取角度,讀到標籤側邊這面時,是無法讀到訊號的。圖示如右。
       
    2. 由於上述的原因,當圖書上架時,利用手持或是固定讀寫器讀取標籤資料時正好在上述圖面角度時,是讀不到訊號的。當讀寫器和圖書電子標籤有個角度,不是在同一平面上,那麼就可以讀到訊號,但是訊號的強度會比原來在正向(上述圖,讀寫器正好位於眼睛處,或是與上述圖形平面垂直位置)的距離,來得小很多,因此,讀取距離可能由原來的6-10公尺距離,變成只有0.3-1公尺左右。喪失了UHF RFID長距離讀取資料的特色。
    3. 正因為第二點因素,導致讀取效果不是很好,所以無法做架上盤點圖書。所以有些系統整合商,無法克服這樣的技術因素,所以開出招標規格,竟然是使用每次取下幾本書來放到讀寫器上讀取資料來做盤點圖書。這樣的方式和使用HF RFID系統盤點沒有兩樣,實在看不出為何需要使用UHF RIFD系統?
       
  • 視聽器材規劃的方式不合理且效率較差。例如DVD等的多媒體視聽器材的管理,使用和圖書相同的長條形電子標籤,這樣的設計是有問題的。
    1. 這裡就產生一個 邏輯上的矛盾,學校原本 使用條型UHF RFID標籤,貼在圖書夾頁處,是希望達到他們所謂隱藏 標籤,免去被學生撕掉標籤的風險,但是在視聽器材這方面,卻無所謂隱藏性標籤的需求。主要原因是現有很多廠商不會製作環形的標籤,所以就草草使用和圖書相同的「條形」標籤 ,其實環形的UHF RFID標籤是有的,價格比條形標籤貴一點點而已。
    2. 即便使用環形電子標籤,比較具有隱蔽性,這個防盜措施是規劃將標籤貼在DVD片上面。但仍然有可能標籤被識破遭到撕下。因此,我們提供了另外一種解決方案,就是使用「可鎖CD/DVD光碟盒解決方案」,說明如下。   
                                                             
    3. 「可鎖CD/DVD光碟盒解決方案」現代圖書館中 CD/DVD 光碟的數量日益增加,也越來越普及。這就要求圖書館必須考慮如何有效保護這些光碟,同時要求能便於借閱人開啟光碟盒。可鎖CD/DVD 光碟盒解決方案可以整合(1)光碟盒系統加鎖(2) 前臺工作人員手工加鎖/解鎖(3)系統能自動解鎖。最終為完整的圖書館光碟盒保護與可迴圈使用的解決方案。 CD/DVD 光碟盒自動解鎖功能是應用於自助借/還工作站「館員工作臺」,用戶可以通過自助借/還工作站進行 CD/DVD 光碟盒的自助借閱。需要注意特殊規則就是自助借/還工作站必須在光碟盒已經完成借閱之後才可以打開光碟盒。
  • 過度強調UHF RFID的防盜性能,規劃單一UHF RFI防盜監控門系統,造成防盜效率不彰,比原本的EAS磁條系統來得差-依據國外的測試,防盜效果最靈敏(high sensitivity) 的方式依次為︰EAS(Electronic Article Surveillance,磁條),其次才是UHF RFID標籤。因此,台灣現行的UHF RFID系統都僅僅規劃UHF RFID標籤作為防盜。單單使用UHF RFID做防盜會有幾個無線電波的死角會發生錯誤,降低防盜成功率,說明如下︰
  1. 任何使用電磁波(包含 RF波微波等等 )做防盜,EAS磁條/磁環,UHF RFID的方式,均無法克服電磁波對金屬物的遮蔽效應,也就是說任何大賣場或是圖書館現行使用的防盜系統,均無法防止顧客使用金屬袋,包裹在圖書或物品外,突破現行的防盜系統。因此,使用UHF RFID系統,真正的好處與重點並不是防盜,而是圖書管理的部份,例如︰用雷達找圖書(UHF RFID Reader其實就是一台短距離的雷達),架上盤點,一次多本同時借還書等等。
  2. 有些廠商因為對於UHF RFID讀寫器特性不熟悉,為了計數入館人數。額外加了紅外線裝置。這是化蛇添足。基本上UHF RFID 固定式讀寫器就是一台短距離的雷達,較好的讀寫器本身就具備方向性偵測的功能,有辦法判斷讀者是入館還是出館,因此,在計數人數時自然就不會重複計數。
  3. 從UHF 的電波場形(右圖UHF wave pattern)來看,圖中黑色區域是無法感應到的區域,近處電場範圍讀不到的區域叫作「Field-hole」;遠處無電場區域稱作「super-range」。黑色區域通稱UHF RFID的死角。因此,如果防盜門的位置如果碰巧放置在黑色區域,那麼就無法感應圖書的標籤。這個部份可以多加一支天線,放置適當位置,減少死角區域。
  4. 另外一個不是因為無線電波場形造成的原因,而是使用時造成的防盜失效。      (1) 讀者使用金屬袋裝圖書這個方式,目前並沒有任何的方式可以解決。只能靠攝影機錄影存證,類似ETC RFID失效時,就是使用錄影來辨識舉證了。      (2) 人體血液影響-如右圖,當讀者將未解除防盜碼的圖書,手臂將圖書夾在腋下或是用手掌握住書(右圖讀取距離0mm那個握法),因為現行圖書電子標籤都貼在書的夾頁內,由於人的身體有血液(液體),而UHF無
    線電波(頻率860-960 MHz)會被血液(液體)吸收,導致電波能量變小,加上UHF RFID是被動式電子標籤(本身不帶電源),標籤內的資料或訊號,必須藉由讀寫器發射出來的電波,照射到圖書上的標籤,再將電波反射回來讓讀寫器讀取。因此,經由血液吸收電波,再反射回來的電波,勢必能量更小,甚至沒有反射回來的能量了,因此,手臂夾身體這個動作,就會造成UHF RFID防盜失效。      (3)手機干擾- 如果將手機放在圖書上面,位置如右圖0mm那個圖,手機置換手的位置,即便將書疊成一疊,只要將手機放在最上層那本書上面,並且手機較長的尺寸延著貼標籤的位置處置放。由於我們使用的手機電波是900 MHz, 也是屬於「超高頻無線電波(UHF RF)」與UHF RFID的電波波段相近,這樣一來也會干擾到標籤讀寫器發射以及標籤反射回來的UHF 電波。造成防盜的靈敏度下降,甚至無法讀取訊號。
  5. 解決方案-針對非金屬袋造成UHF RFID防盜失效,是可以解決的。一般使用 (EAS+UHF RFID)=(磁條+UHF RFID)就是使用所謂的「二合一電子標籤(Como RFID Tag)」。意思就是將原本用鋁或銅作電子標籤的天線,改成用鐵磁物質作標籤天線,這樣鐵磁天線的材質部份,就相當於一條磁條EAS。整個標籤還是可以作為UHF RFID的標籤使用。有人會說這樣標籤的成本勢必增加很多。其實不然,一般圖書館原本就貼有EAS防盜磁條,那麼這些書,只需要貼一般的UHF RFID標籤即可。至於新書就只要貼一張二合一的Como-Tag就行了。這個解決方案的好處,是可以保留原本圖書館EAS磁條防盜門,防盜效果(靈敏度)優於「單一UHF RFID」。另外又加了一道UHF RFID防盜的功能。
  6. 小結-無線電子式防盜,都無法抵抗金屬袋的遮蔽效應。因此,使用UHF RFID系統的真正優點在於「查找圖書」,「架上盤點」,「還書自動分揀系統」以及「一次多本借還書」等。應該將這些功能列為重點才是。
  • 沒有規劃一次多本借還書-有些系統商技術不佳,無法一次多本更改UHF RFID電子標籤資料狀態,導致每次借閱圖書,無法一次多本圖書完成借閱登記。喪失了UHF RFID一次多本借還的有點。理論上標籤讀寫器(Reader)一次可以同時讀到1千個標籤,在實務上,圖書應用上,目前技術是可以達到一次幾十本同時完成借閱登記與更改防盜狀態。在服裝零售上面一次30件衣服同時讀取的POS結帳,也是可以實現的。
  • 沒有同時規劃還書自動分揀系統」只做了半套自動化系統,貼了標籤的書籍,可以利用簡單輸送帶,作分揀系統,可以很輕鬆的將歸還的圖書,先依大類自動分類放入分類箱
  •  HF(高頻)與UHF(超高頻) RFID 系統混用-不僅造成硬體設備浪費,也降低借閱流程的效率。目前圖書館因為遷就原本的借書證或是學生證,這些證件使用的是HF RFID(悠遊卡頻段大約在13.56 MHz),因此,改成UHF RFID圖書館系統時,仍然保留HF頻段的卡,作為借閱時的身份辨識,以及門禁或是捷運卡使用。      (1) 硬體設備的增加-因為這樣,那麼在「自助借還書機(KIOSK)」館員工作站借還書的時候,就必須多準備一套HF RFID讀寫器,同時在進入圖書館時的防盜門禁系統,就必須在防盜門裝設UHF 和HF RFID讀寫器,HF 作為辨識讀者的身份是否可以進入圖書館,UHF 作為辨識圖書是否完成借閱可以帶出館外。      (2)  解決方案-UHF RFID比HF RFID的優勢,就是標籤的價格比HF電子標籤來得便宜很多。其實圖書館管理系統可以只要UHF RFID系統即可,無須HF RFID系統。只要將舊的借書證或是學生證,貼上一張UHF RFID標籤在上面,就變成HF+UHF兩用的雙頻卡」,如此一來,圖書館管理系統就只需要一套UHF RFID系統即可。雙頻卡的好處,就是要使用捷運卡也可以,使用UHF RFID防盜門禁系統也可以。

以上只是作簡單介紹,UHF RFID圖書館管理系統,在應用上比 ETC來得複雜,加上圖書館內的金屬書架對UHF電波的干擾,提高安裝技術難度,因此,務必尋找真正懂UHF RIFD技術的公司的公司來安裝系統。另外提供國內大學UH F RFID圖書館系統的招標或規格書,提供給正在規劃RFID圖書館系統人士參考。
至於目前世界上UHF RFID圖書館管理系統規劃的主流趨勢,留待下篇文章再討論。如果對文章內容有任何的指教與諮詢,歡迎來郵件賜教︰service@raysuncorp.com
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2012年11月24日 上午5:34
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