物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能圖書館構建與應用

梅成安

（珠海市斗門區(qū)圖書館，廣東 珠海 519100）

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能圖書館構建與應用

梅成安

（珠海市斗門區(qū)圖書館，廣東 珠海 519100）

介紹了物聯(lián)網(wǎng)的起源和特點，闡述了基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能圖書館概念及特征，并對系統(tǒng)架構及具體應用，如建筑管理、資源建設、智能服務與安全防護等進行初步的探索研究。同時對現(xiàn)階段面臨的問題和挑戰(zhàn)做了相應的分析，為打造物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能圖書館提供一定的理論和實踐借鑒。

物聯(lián)網(wǎng) 智能圖書館 系統(tǒng)構架 具體應用 問題挑戰(zhàn)

21世紀是智能革命的時代，隨著現(xiàn)代通信技術的不斷革新，我國圖書館正逐步向信息化、自動化和智能化方向發(fā)展。但作為信息資源的重要樞紐和集散地，仍有不少問題困擾著圖書館。信息查詢獲取日益便捷，而圖書采購分類、借還、盤點和整架等傳統(tǒng)工作仍停留在原始狀態(tài)，人工效率低下，還有圖書和建筑設備等資產(chǎn)的后續(xù)管理，難以安全監(jiān)控和節(jié)能減排等。當前物聯(lián)網(wǎng)成為繼計算機和互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次浪潮。以物理層編碼、射頻識別及近距無線通信等技術，實現(xiàn)各種末端聯(lián)網(wǎng)設施的直接管理控制，形成一個泛在網(wǎng)絡下的統(tǒng)一系統(tǒng)[1]。其在圖書館中的應用可有效降低監(jiān)管風險，節(jié)約人力資源，進一步推動圖書館的智能化發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things），即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。源起于1995年比爾·蓋茨在《未來之路》中的構想。而作為一個概念正式提出，則是國際電信聯(lián)盟（ITU）2005年11月的突尼斯峰會。把物品及物品的相關信息連接并傳遞到互聯(lián)網(wǎng)，從建筑到花木，從牙刷到紙巾，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息的交換與管理。2009年IBM紐約理事會更推出“智慧地球”設想。目前比較公認的定義是，通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理[2]。

物聯(lián)網(wǎng)特點，①全面感知。用RFID和傳感器等設備，即時感知，并采集信息。②可靠傳遞。通過無線通信與互聯(lián)網(wǎng)絡準確傳遞信息。③智能處理。以云計算及模糊識別類技術，對收集的龐大數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析處理及智能化管控。

2 智能圖書館概念和特點

智能圖書館，簡而言之，即圖書館+物聯(lián)網(wǎng)+云計算+智慧化設備。利用先進的計算機技術，通過物聯(lián)網(wǎng)芯片、RFID傳感器及控制技術、無線和有線網(wǎng)絡、防火墻與相關軟件平臺系統(tǒng)等，及全立體、多層次拓撲結(jié)構，集成構建一個智能化管理服務系統(tǒng)。讓圖書館的建筑環(huán)境、設備資產(chǎn)、文獻資源以及讀者等因素“說話”，實時感知，獲取數(shù)據(jù)，分析和處理，實現(xiàn)圖書館的一體化監(jiān)控管理。為讀者和圖書館員提供一個無處不在的智能化服務與管理平臺環(huán)境。

智能圖書館具有3個特征：①溝通智能化。既可在互聯(lián)網(wǎng)提供相關服務，亦可于物聯(lián)網(wǎng)進行信息資源的互通與共享。②建筑智能化。館內(nèi)建筑、環(huán)境及附屬機器設備等應用智能程序優(yōu)化管控。如消防與安保、機房和閱覽室的環(huán)境監(jiān)測等。③服務智能化。具有管理和決策功能，可獨立處理事務。

2006年7月，深圳圖書館新館成為國內(nèi)第一家采用RFID設備的圖書館。從文獻采訪、分編，到加工流通、典藏和讀者證卡等流程中，RFID標簽和閱讀器取代原條碼、磁條等傳統(tǒng)設備[3]。其后國家圖書館、湖北圖書館和武漢大學圖書館等也相繼使用。當然這種應用僅屬初始階段，離真正的智能圖書館尚有差距。

3 系統(tǒng)架構及應用解析

3.1 系統(tǒng)架構

智能圖書館的系統(tǒng)架構具有“感、聯(lián)、知、控”特點（見圖1），分3個層次。

感知層。仿佛智能圖書館的皮膚和五官，全方位感知度量。通過數(shù)據(jù)采集端，如RFID、智能手機和電腦、GPS、紅外或激光掃描器等，給圖書館增加一層有“感覺”的皮膚。如溫濕度傳感器用于機房監(jiān)控、RFID用于感知圖書資源等，實現(xiàn)對物體對象的感知。

網(wǎng)絡層。即智能圖書館的神經(jīng)中樞和大腦，廣泛互聯(lián)互通。由互聯(lián)網(wǎng)、公共無線或有線通信、各種私有網(wǎng)絡、云計算及管理系統(tǒng)平臺等組成。將采集的外部動態(tài)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，傳到圖書館的數(shù)據(jù)處理中心，提供相應服務。

應用層。智能圖書館的實際應用，包括服務和管理。是網(wǎng)絡層與用戶（人、組織或其他系統(tǒng)）的接口。通過信息分析處理，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物的對話，為讀者和館員構建一個智能化的服務管理平臺。如館藏文獻的智能定位、地圖導航、基于位置的信息推送、圖書自助借閱、自動順架和盤點、無人值守的安防及溫濕度預警等。

圖1 智能圖書館的系統(tǒng)結(jié)構

軟件平臺環(huán)境包括Java EE或.NET平臺。系統(tǒng)模塊分布于應用服務器、Web服務器和視頻服務器。應用服務器的軟件模塊是系統(tǒng)核心，與RFID閱讀器、服務平臺、數(shù)據(jù)庫等進行通信。Web服務器的軟件模塊提供用戶具體服務，如Web提供PC訪問、WAP提供手機訪問。視頻服務器主要是視頻采集處理、存儲播放、流媒體服務等。各服務器之間通過不同接口協(xié)同完成。

根據(jù)現(xiàn)有圖書館的業(yè)務流程，參考國內(nèi)外類似系統(tǒng)的結(jié)構，基于物聯(lián)網(wǎng)智能圖書館的應用管理應設計以下8個子系統(tǒng)：標簽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、自主借還系統(tǒng)、快速查詢系統(tǒng)、智能盤點系統(tǒng)、智能分揀系統(tǒng)、安全門禁系統(tǒng)、樓宇環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和全天候自動還書系統(tǒng)等（見圖2）。通過物聯(lián)網(wǎng)高度融合，構建智能圖書館的應用管理及服務體系。

圖2 智能圖書館應用管理子系統(tǒng)

3.2 具體應用解析

歸納體現(xiàn)在建筑管理、資源建設、智能服務及安全防護4個方面。

3.2.1 建筑管理

通過物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器，使傳感網(wǎng)絡與移動通信網(wǎng)絡結(jié)合，對館內(nèi)樓宇建筑及各種機器設備實時遠程監(jiān)控，實現(xiàn)智能化管理。一是消防安全，工作人員看不到的安全隱患，通過RFID射頻技術采集反饋信息，及時發(fā)現(xiàn)解決。二是環(huán)境監(jiān)測，傳感器與近距通訊相結(jié)合，監(jiān)測空氣中的有害物含量，如甲醛和CO2濃度等，自動通風消毒。調(diào)節(jié)溫、濕、亮度及背景噪音，保障閱讀環(huán)境的健康和舒適。三是館內(nèi)附屬機器設備等，依智能優(yōu)化程序運行保養(yǎng)和維護，節(jié)能減排。四是燈光控制。圖書館照明可以說是展示自身形象的名片，由系統(tǒng)控制中心通過GPRS發(fā)出信號，子網(wǎng)控制器接收，轉(zhuǎn)為Zig-Bee信號傳至每盞燈。這樣可以進行整體或單燈控制，如定時、調(diào)光、亮滅及故障報警等操作。

3.2.2 資源建設

文獻資源：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，圖書、報刊及光碟等出版時加貼RFID標簽，記錄書名、作者、出版社和價格信息。智能圖書館通過標簽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將RFID標簽轉(zhuǎn)成數(shù)據(jù)文件，轉(zhuǎn)入本館數(shù)據(jù)庫，加上館藏地點，即可流通。通過讀寫器掃描區(qū)，修改標簽館藏信息，便能入庫上架。

架位管理：一體化RFID標識有6大功能：架位采集、整理、圖書裝車、上架、統(tǒng)計、架位庫管理。標簽自動讀寫、識別、記錄，配備圖書分揀機和上架機，實現(xiàn)機械化裝車上架，流通圖書精準統(tǒng)計，并及時更新架位信息。同時避免錯置，提高館員工作效率。

館藏盤點：使用傳統(tǒng)條形碼閱讀機需近距且無物阻擋。盤點要閉館，將書刊取下逐本掃描，耗時費力。而RFID盤點的優(yōu)勢在于遠距非接觸、快速多標簽。只需手持閱讀器，將書架文獻資源橫掃一遍，即可輕松讀取。無需閉館，時間靈活，準確無誤。還可回傳盤點記錄，建立日志。

3.2.3 智能服務

圖書定位導航：傳統(tǒng)的文獻定位只能精確到某個閱覽室、專題文獻庫或類目。文獻RFID標簽與讀者移動終端的GPS芯片和指南針相連，則可引尋館藏精確到某個書架的某一層，并確定圖書位置信息，測算距離和路線。如同車載GPS一樣，將讀者實時引領到書架前。

表1 RFID標簽與條形碼比較

位置推送服務：感知讀者手機的所在位置，推送其感興趣的信息。如在圖書館附近，能接收圖書館近期新書通報、館內(nèi)活動等服務信息。當走到某一書架范圍時，會收到該架上的新書信息等。

快速自助借還：目前館藏文獻除光學條形碼，還加貼安全磁條。RFID標簽非接觸自動識別，讀者可自助借還，免去消磁和充磁麻煩。只需將借閱證和圖書放在設備感應區(qū)，便可自動掃描識別讀者和文獻信息，確認完成，打印借閱清單，解除電子標簽的安全偵測位元，圖書即順利通過檢測門。讀者還書亦然，系統(tǒng)會自動更新館藏信息。實現(xiàn)人性化操作，一次可借還多本圖書，不必排隊，快捷方便。

深圳圖書館新館自采用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術后，服務從“柜臺”式轉(zhuǎn)為“超市”式，實行24小時自助一站式全天候服務。讀者到館人數(shù)年均增加8倍，外借數(shù)量增加6倍。讀者年均流量約360萬人次，日均借還量1萬本左右。

圖書分類查找：將圖書放在分類站，其類別、架位及館藏地點等信息在系統(tǒng)中即可顯示，效率大為提高。且可對特殊狀況的圖書區(qū)別標記，如已被預定等。不影響正常業(yè)務的情況下，還能輕易找到架上的圖書，包括放置錯誤的文獻。

讀者需求采集：利用RFID標簽及無線技術能對圖書進行準確查重，了解圖書借閱頻率，實時動態(tài)獲取和處理館藏信息。通過對讀者借閱圖書的種類、位置、分布、流通及流向等的管理，有助于圖書館了解讀者的知識階構、閱讀習慣、行為心理及需求情況，及時調(diào)整，開展個性化、多元化的服務，為圖書館采編、信息咨詢和學科服務提供有效的決策信息。3.2.4 安全防護

遠距門禁檢測。圖書館原磁條防盜，但準確性低，容易消磁。RFID安全檢測門可對電子標簽文獻自動掃描識別，采用聲、光提示報警，同時拍照和影像提取，避免糾紛，達到監(jiān)控防盜的目的，借閱管理和安全防遺漏流程不再脫節(jié)。

應急安全系統(tǒng)。前端監(jiān)控，通過以太網(wǎng)接入。配置現(xiàn)場緊急告警按鈕、語音廣播點和LED。告警信號傳入監(jiān)控室，管理平臺間集成聯(lián)動，提供警點定位、視頻彈出、錄像與檢索等。通過語音廣播、LED及讀者手機終端實時發(fā)布最新安防信息。

電子巡更系統(tǒng)。大型圖書館通常都配備一定數(shù)量的安保人員，定期巡更排查。將巡檢信息鈕安裝在巡邏點位置，安保人員日常巡更時，手持巡檢器逐點采集信息，然后回傳給管理系統(tǒng)，從而記錄整個巡更流程，便于規(guī)范管理。

4 智能圖書館構建關鍵及前景展望

4.1 成本和人力資源

首先是成本問題，即使局部物聯(lián)網(wǎng)，也需較大投入。目前RFID標簽價格在0.6～0.8美元之間，對于動輒數(shù)十萬甚至上百萬館藏的圖書館是一筆不小的數(shù)目。再加上組建龐大的網(wǎng)絡系統(tǒng)及設備，如RFID智能館藏系統(tǒng)、讀者自助借閱及還書設備、館藏點檢設備、智能檢測系統(tǒng)、外圍相關應用軟件及讀寫器等[4]，成本投入將十分巨大。對于經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的圖書館，將是現(xiàn)階段面臨的最大問題。

其次是人力資源方面。圖書館應用物聯(lián)網(wǎng)技術之后，原業(yè)務內(nèi)容和流程的革新，使一些部門將失去存在價值，新的部門將應運而生。服務內(nèi)容和方式將更加豐富和多樣化。圖書館員須轉(zhuǎn)變觀念，不斷培訓學習，提升自我綜合技能。不僅對流通各項工作要更深入了解，還需具有良好的網(wǎng)絡和計算機知識，如對數(shù)據(jù)的深度挖掘、讀者需求分析及服務內(nèi)容拓展等[5]。這些需要一個循序漸進的過程，方能適應發(fā)展要求。

4.2 標準與技術問題

當前的物聯(lián)網(wǎng)尚無統(tǒng)一標準。異構系統(tǒng)間的信息交換成本與質(zhì)量均難以盡如人意。作為物聯(lián)網(wǎng)基礎，RFID和Zig-Bee關鍵技術、中間件及應用方案等還需完善。目前國內(nèi)RFID以低頻為主，超高頻方始起步。云計算的公共智能服務也存在一些問題。此外，物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有圖書館自動集成系統(tǒng)之間，前者是RFID電子標簽，后者則為條形碼和磁條。二者需在通信協(xié)議、接口和數(shù)據(jù)格式等方面進一步協(xié)調(diào)整合。

4.3 安全及隱私困擾

物聯(lián)網(wǎng)的射頻識別系統(tǒng)使得任一標簽的標識或識別碼都能在遠程被掃描，并且不加區(qū)別地回應指令，自動將信息回傳。跟蹤讀者行動，勢必涉及生活習慣及偏好等隱私問題。用戶隱私保護與信任管理是一個發(fā)展悖論。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，圖書館文獻、讀者、資產(chǎn)和建筑環(huán)境等對象互聯(lián)互通，其安全隱患難以避免。加之RFID的無線傳播，信號可攔截擷取，必須信息加密，方可確保安全。

另外，RFID射頻信號易受干擾，讀寫器與門禁系統(tǒng)的靈敏度降低。其波段屬高頻范圍，對讀者健康是否有一定影響尚不可知。電子標簽被破壞后，對于破損的圖書，館員若不在第一時間接觸，則難以判定是誰所為，自助還書系統(tǒng)也無法檢驗。

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，引入先進的前端感知等技術，將實現(xiàn)圖書館的又一次新的飛躍，推動圖書館走向智能化時代。雖然現(xiàn)階段面臨一些問題和挑戰(zhàn)，但隨著4G網(wǎng)絡的普用，物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷革新，智能圖書館乃必然之發(fā)展趨勢。

[1]姚軍.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧圖書館服務與管理[J].移動通信，2012（11）：48-51.

[2]韓麗.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智慧圖書館發(fā)展與前景[J].現(xiàn)代情報，2012（5）：47-50.

[3]嚴棟.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧圖書館[J].圖書館學刊，2010（7）：8-10.

[4]楊穎.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的圖書館研究[J].情報探索，2012（10）：106-109.

[5]董曉霞,龔向陽.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能圖書館設計與實現(xiàn)[J].圖書館雜志，2011（3）：65-68.

梅成安男，1977年生。本科學歷，館員。研究方向：圖書館管理、讀者服務。

G258.95

2013-12-20；責編：張欣。）