基于情景感知的智慧圖書館服務探析

王 苑 ，徐莉莉

(1.合肥工業(yè)大學圖書館，安徽 合肥 230009；2.合肥師范學院圖書館，安徽 合肥 230601)

在泛在知識環(huán)境下，作為信息資源的龐大載體，高校圖書館的服務理念、服務模式、服務載體形態(tài)應不斷創(chuàng)新。隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術的日漸成熟，以此技術為支撐的智慧圖書館建設提上日程。

1 智慧圖書館的核心和實現(xiàn)形式

目前，對智慧圖書館的核心表述，著重在感知的智慧化和智慧化的服務模式。相對于傳統(tǒng)的數(shù)字圖書館來說，智慧圖書館有更透徹的全方位感知功能，有更便捷的互聯(lián)互通和更人性化、智能化的管理與服務的優(yōu)勢。宏觀上，智慧圖書館是建筑智能化在圖書館建設上的體現(xiàn)，是智能建筑與自動化系統(tǒng)圖書館的有機結合；微觀上，智慧圖書館是依托物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算和無線網(wǎng)絡集成和分析感應數(shù)據(jù)，完成資源與服務的無縫銜接。在泛在知識環(huán)境下，智慧圖書館實現(xiàn)了圖書館用戶所追求的5A目標(任何圖書館在任何時間空間為任何用戶提供任何服務)。圖書館要在泛在知識環(huán)境下尋求長期的可持續(xù)化發(fā)展，必須以用戶的個性化需求為導向，通過感知的智能環(huán)境設施及數(shù)據(jù)傳輸，依托專業(yè)館員的深層信息數(shù)據(jù)挖掘和技術分析，構建一個智能化的服務平臺，為用戶提供多元化、增值型信息服務。按目前的發(fā)展前景，智慧圖書館可以呈現(xiàn)為三個維度：

（1）突破時空限制的全方位、高滲透性感知圖書館的環(huán)境和變化。情景感知技術源于普適計算的研究，最早是由Schilit于1994年提出的。他將感知的語境分為三類：計算系統(tǒng)環(huán)境(包括網(wǎng)絡連接、溝通成本、通信寬帶)；用戶上下文信息（包括人機交互歷史，用戶概要、位置等）；物理背景信息（包括照明、噪音程度和交通條件等）。

情景感知的過程就是通過傳感器的數(shù)據(jù)采集，識別用戶的信息和所處的環(huán)境，分析用戶的情景信息，并根據(jù)需要提供適當?shù)挠嗅槍π缘臉I(yè)務服務。對于智慧圖書館而言，情景感知技術有更人性化的用戶體驗方式，為用戶提供信息推送服務。

情景信息的感知和獲取在于多樣化和多類型的物理傳感器的數(shù)據(jù)采集，包括動態(tài)傳感器、溫度傳感器、光傳感器、頻率濕度傳感器等，以及通過物聯(lián)網(wǎng)技術的其他采集終端包括智能手機、電腦、RFID閱讀器、紅外感應器、藍牙、GPS定位系統(tǒng)、激光掃描儀等。這種多觸點的數(shù)據(jù)采集，相當于圖書館增添了一層靈敏感應的皮膚表層，可以在圖書館的安全預警、場景管控和日常業(yè)務工作方面實現(xiàn)預見性的調控，實現(xiàn)監(jiān)控和管理一體化的智慧圖書館架構。

（2）暢通高速的信息傳輸層面，將實時采集到的多源異構的動態(tài)信息和數(shù)據(jù)流，轉化為相應的數(shù)據(jù)格式，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)綀D書館的數(shù)據(jù)處理中心。

（3）智能化的管理服務平臺。由傳感器網(wǎng)絡、Internet互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡管理中心、云計算平臺等構成智慧圖書館的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在對情景感知數(shù)據(jù)進行存儲、分析、邏輯計算和智能推理和預測后，獲得高級的情景信息，實現(xiàn)圖書館各個系統(tǒng)的連動和反饋運作。智慧圖書館還能通過移動情景感知的自適應機制，動態(tài)地調整系統(tǒng)模式，根據(jù)預設的規(guī)則自動觸發(fā)相應功能，調用相應服務。

2 目前國內(nèi)外智慧圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，基于情景感知的智慧圖書館的服務模式在歐美等發(fā)達國家和地區(qū)應用較為廣泛。其中，射頻識別（RFID）技術的應用更為普遍和有成效。自2002年新加坡國立圖書館實行RFID系統(tǒng)以來，全球各地的公共圖書館和高校圖書館采用RFID技術實現(xiàn)了圖書的流通、分揀與物流應用，RFID應用已成為圖書館的主流趨勢，并以每年30%的速度在遞增。截至2013年，我國已有百余家圖書館實現(xiàn)RFID技術的應用，其中高校館20家，包括集美大學圖書館、合肥工業(yè)大學圖書館（以下簡稱我館）等。RFID技術在圖書館的應用極大緩解了信息資源獲取與人工管理方式之間的矛盾，實現(xiàn)自助借還、自動順架和盤點、定位查找、安全防盜，使圖書館從自動化向智能化跨越成為可能。

美國卡內(nèi)基梅隆大學CMU開發(fā)和實驗的一個基于情景感知的移動服務項目—Campus項目，是在語義Web環(huán)境下開發(fā)而成的，通過自主發(fā)現(xiàn)和訪問代理服務器不間斷搜集用戶信息（包括定位追蹤、日程安排、喜好習慣等），針對性地提供情景感知的web服務信息。韓國的LG上南圖書館則通過NFC（Near Field Communication，近距離無線通信技術），實現(xiàn)語音數(shù)字圖書館的自動識別和認證。設備只需經(jīng)過用戶手感觸摸，通過ID驗證后，就自動鏈接到圖書館的主頁面。用戶可自行在手機等移動設備上安裝NFC閱讀器，收聽所選的語音圖書，或以文本形式下載到手機等終端上。美國伊利諾伊大學香檳分校的Gaia項目，則將計算機系統(tǒng)延伸至環(huán)繞各種設備和機器的物理空間，建立一種虛實交互的新型物理空間環(huán)境，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能也會拓展到語境和針對性活動空間的多種功能上。Gaia項目還設計了智能化空間的模型，配備情景感知的現(xiàn)代化設備，包括可編程環(huán)繞音響系統(tǒng)、投影儀、網(wǎng)絡攝像頭、HDTV(高清電視)、IR信標(Beacon)、虹膜掃描儀、X10設備、藍牙功能、無線以太網(wǎng)、智能手機、射頻設備和Ubisense定位技術等。Gaia的目標是用中間件操作系統(tǒng)來管理物理空間中的資源。

3 基于情景感知的智慧圖書館架構設計

基于情景感知的高校圖書館系統(tǒng)構建的宗旨，在于以高校師生的科研和信息需求為導向和驅動，通過對圖書館用戶角色的聚類和量化分析，靈敏感知多源異構的動態(tài)信息并給出相關反應，為圖書館個性化服務的實現(xiàn)提供有效的技術支撐，實現(xiàn)了高校圖書館以人為本的服務導向(見圖1)。

（1）自動感知層。該層是智能圖書館感應外界的“皮膚”表層，通過各種方式和手段包括條形碼、電子TAG、紅外線、攝像頭、各種傳感器感應和識別外界事物，隨時隨地采集、獲取信息。一般感知的信息分為三個方面：①對圖書的感知。通過RFID系統(tǒng)的電子TAG感應裝置來實現(xiàn)，無方向性，無接觸式，高效讀取是其最大特點；②對到訪讀者的感知。以讀者隨身攜帶的智能手機為信息感知對象，通過接入圖書館局域網(wǎng)的手機定位系統(tǒng)來識別讀者的動態(tài)和需求；③對圖書館物理環(huán)境的感知。前端采用智能傳感器控制節(jié)點采集各種數(shù)據(jù)并調節(jié)各種被控對象，實現(xiàn)物理環(huán)境的可協(xié)調性。

圖1智慧圖書館設計架構

（2）網(wǎng)絡傳輸層。該層是智能圖書館的“神經(jīng)中樞”。通過ZIGBEE、WIFI、3G網(wǎng)絡接入智能網(wǎng)關，以通信網(wǎng)絡為傳輸載體，實現(xiàn)跨越時空的信息交互和共享，并且將采集和獲取到的各種信息數(shù)據(jù)傳輸至云端服務器，進行海量數(shù)據(jù)分析和處理并反饋給控制器，實現(xiàn)智能化的決策和調節(jié)。

（3）應用服務層。該層是智能圖書館的實際操作應用，體現(xiàn)在圖書館的業(yè)務管理（包括自助借還、自動清點等）和讀者的信息推送個性化服務、感知的OPAC系統(tǒng)和圖書館危機管控系統(tǒng)等方面。

4 智慧圖書館的集成功能模塊分析

4.1 基于RFID技術的智慧圖書館流通管理

目前，高校圖書館的RFID技術由探索走向實踐應用，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)條形碼掃描到電子標簽感應的大轉變。將RFID技術應用于圖書館可大幅提高圖書館的管理水平與工作效率。RFID技術被認為是構建智慧型圖書館服務的基石。我館在2013年度實現(xiàn)了南區(qū)圖書館的RFID系統(tǒng)構建和數(shù)據(jù)遷移，運行至今，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明流通部的圖書借閱率提升了15%。在高峰時段，借還書的時間較以往縮短了32%，圖書館的業(yè)務工作更加高效。

目前，我館的藏書量為250.94萬冊，與之相匹配的使用了UHF的超高頻電子標簽。它兼具識別距離遠、識讀率高、抗干擾性強、可擴展性好等特性，讀卡距離可達3 m～10m，每秒可讀100張卡.電子標簽的識別流程如圖2所示。

圖2 RFID系統(tǒng)響應流程

通過RFID技術的應用，高校圖書館流通管理領域服務品質極大提升，實現(xiàn)了以下多方面的高效服務管理：(1)讀者自助借還書。尤其在假期前后的借還高峰期，在圖書館有限的人力資源情況下，自助借還書大大簡化了借閱流程，增進流通速率。（2）快速盤點清架。RFID的批量讀取標簽和無線實時傳輸數(shù)據(jù)的特性，使盤點工作真正做到高效、準確，避免圖書錯架和漏放情況的出現(xiàn)。(3)防盜門禁系統(tǒng)。RFID的EAS(電子防盜)系統(tǒng)將防盜信息存儲在電子標簽中，通過安全門禁不間斷地感應檢測標簽狀態(tài)，實現(xiàn)對異常標簽的監(jiān)控，達到防竊目的。

4.2 圖書館環(huán)境監(jiān)測與危機管理

高校圖書館是服務教學科研的信息交匯與共享平臺。作為一個人員密集、知識密集和設備設施密集的地方，高校圖書館的環(huán)境監(jiān)測和危害預警尤為重要。

(1)館藏紙質文獻的保護。館藏紙質文獻的保護環(huán)境對溫度、濕度和光線、灰塵、空氣都有一定的要求。目前，在圖書文獻資料保護方面，利用無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，簡稱WSN)節(jié)點(見圖3)采集書庫內(nèi)的溫濕度和光照強度等實時數(shù)據(jù)，通過智能化判斷，自動控制通風系統(tǒng)的開關、窗簾的開合等，能保證存書環(huán)境的最優(yōu)化設置。

圖3傳感器網(wǎng)絡體系結構

2011年底，美國國家儀器有限公司(National Instrument，簡稱NI)與上海交通大學新圖書館合作，構建了國內(nèi)首個高校圖書館室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與節(jié)能系統(tǒng)。借助NI的無線傳感器網(wǎng)絡產(chǎn)品自行搭建系統(tǒng)，實現(xiàn)了對該館三層樓環(huán)境整體的三維聯(lián)動顯示模型，通過數(shù)據(jù)采集和三維建模分析，實現(xiàn)對圖書館空間內(nèi)溫濕度和空氣質量的監(jiān)測以及火災的預警。

（2）應用環(huán)境敏感的安全服務。通過提供安全服務位置感知的傳感器，可識別用戶的位置、行為和活動。位置感知的傳感器可以幫助用戶應對危險情況下通過檢測人，以確定他們的運動智能空間。如圖4所示，假設用戶無意識地倒在地板上角落里，圖書館系統(tǒng)通過使用位置感知的傳感器和紅外傳感器收集信息如用戶的位置、運動和體溫，如果圖書館系統(tǒng)檢測到的任何用戶臥躺在地板上超過30秒鐘后,系統(tǒng)會發(fā)送一條信息來緊急提示圖書館工作人員。

圖4環(huán)境敏感的安全應用服務

(3)支持移動端的OPAC感知系統(tǒng)。為了將圖書館的資源和服務有效進行整合，構建基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智慧圖書館，為讀者提供WAP方式的快捷信息服務，越來越多的高校圖書館都致力于移動圖書館的開發(fā)和實踐。其中，支持手機客戶端訪問的OPAC(Online Public Access Catalogue，聯(lián)機公共檢索目錄 )系統(tǒng)是應用最廣泛的服務模式。

我館的OPAC系統(tǒng)目前已經(jīng)支持不同操作系統(tǒng)手機通過掃描二維碼下載”移動圖書館”客戶端，使讀者無論在任何地點都可以實現(xiàn)快速查詢功能，具有PC機客戶端的大部分功能。通過APP訪問，可以實現(xiàn)基本字段檢索、書目查詢、閱讀全文、新書預約、圖書續(xù)借、新書通報、關注等主要功能，還擁有獨有的提示書籍閱讀期限到期等提醒功能。

智能化的OPAC系統(tǒng)是將自動感知定位功能賦予在傳統(tǒng)形式的OPAC系統(tǒng)中，包括圖書定位和用戶定位。圖書定位是通過RFID的定位技術來實現(xiàn)的，通過閱讀器獲取該層書架上所有書籍的標識信息，包括書目信息和空間位置，上傳到數(shù)據(jù)庫服務器，根據(jù)需要實時調用；用戶定位則通過室外GPS定位和室內(nèi)WIFI+Zigbee定位的無縫結合技術，來實現(xiàn)對到訪讀者所攜智能手機的感知。當讀者通過手機客戶端檢索到相關圖書后，OPAC系統(tǒng)發(fā)起圖書定位請求，繼而利用RFID系統(tǒng)定位圖書，獲取圖書標識后，通過內(nèi)嵌的移動終端地圖系統(tǒng)，即可智能導航到相應的地理存放位置，實現(xiàn)最優(yōu)化的查找。

5 結語

數(shù)字環(huán)境造就的智慧圖書館，其所依托的正是基于情景感知信息的多元化和個性化服務方式。作為教育資源和科研信息的發(fā)布中心，高校圖書館如何通過技術手段和環(huán)境升級，促進用戶進行知識重組和構建，營造以人為本的信息環(huán)境，并使用戶以快捷便利的自然交互的方式獲取信息，是值得探討的課題。

[1]賴群,黃力,劉靜春.借助“物聯(lián)網(wǎng)”與“云計算”技術構建智慧圖書館[J].新世紀圖書館,2012(5):46-49.

[2]時彥艷.從數(shù)字圖書館到智慧圖書館的構建[J].計算機與現(xiàn)代化,2013(6):194-195.

[3]馬駿濤,黃文,宋欣,等.用戶情景感知—移動圖書館發(fā)展新方向[J].中華醫(yī)學圖書情報雜志,2013(5):20-24.

[4]情景感知[EB/OL].[2014-07-12].http://baike.baidu.com/view/4884974.htm.

[5]傳感器技術[EB/OL].[2014-07-12].http://baike.baidu.com/view/2484456.htm.

[6]袁靜.情景感知自適應:圖書館個性化服務新方向[J].圖書情報工作,2012(7):79-82.

[7]吳振新,張智雄,張曉琳,等.用戶驅動的國家科學圖書館網(wǎng)站建設[J].現(xiàn)代圖書情報技術,2008(3):1-6.

[8]張劍.移動時代高校圖書館的情境感知服務系統(tǒng)研究[J].新世紀圖書館,2012(5):42-45.

[9]潘旭偉,李娜,周莉,等.情境感知的自適應個性化信息服務體系框架研究[J].情報學報,2011(5):514-521.

[10]王芳,郭麗杰.基于情境模型的手機圖書館個性化服務研究[J].圖書館學研究,2011(4):93-96.