基于物联网技术的智能图书馆管理模式研究

孙皓月 王剑雄 赵翊君

（河北建筑工程学院，河北 张家口075000）

1 引 言

飞速发展的物联网技术对数字化图书馆的管理模式提供了一个全新的平台.利用物联网的超高射频识别技术，可以实现图书馆图书资料的快速识别和数字化跟踪，从而实现现代图书馆真正意义上的智能化、数字化、自动化、人性化管理.利用物联网技术，把物理上的图书馆和数字化的网络图书馆完美地结合在一起产生的“第三代图书馆”，可以改变传统图书馆以往因时间、空间、技术等方面的限制造成的海量资源开发不畅和重复购置的问题，真正实现的全网络的资源共享，这是对传统图书馆管理模式的全方位突破，必将对传统图书馆的管理模式和内容带来巨大变革.

2 物联网下的智慧图书馆发展现状

近几年来，物联网技术在图书馆智能化管理中的优势越来越突出，呈现出快速增长的态势.目前，已经有新加坡、澳大利亚、印度、荷兰和马来西亚等10余个国家的近100家机构在图书馆自动管理系统中采用了物联网技术.应用领域主要包括基于物联网技术的自助借还、馆藏清点、图书排架、智能化查找、智能化清点功能和图书馆各种信息和资源的安全检测等各种图书馆物联网解决方案.

截至2014年上半年，全球约有千余家图书馆应用了物联网图书馆系统，2014年图书馆物联网应用的年度增长率超过50%.新加坡国家图书馆是世界上第一家将物联网技术应用到图书馆管理上的图书馆，此外、美国、德国、新西兰、日本、等国家的许多图书馆已经实现了物联网技术在图书馆系统中的应用，如马来西亚槟榔山公共图书馆、澳大利亚瑞福利纳地区图书馆、美国亚拉巴马州公立图书馆等.

我国虽然在物联网技术领域的应用起步较晚，但发展很快，近年来，基于物联网技术的智慧图书馆在我国发展很快，并取得了不错的效果.深圳图书馆是国内第一家全面使用物联网技术标签的图书馆，利用物联网技术，极大的提高了图书馆管理的工作效率.目前应用物联网技术的图书馆比较典型的有浙江图书馆、江苏无锡新区数字图书馆、北京理工大学图书馆、首都图书馆、上海市普陀区图书馆、厦门市图书馆等.

3 物联网下的智慧图书馆技术应用要点.

相对传统的互联网络，物联网是通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，其最大的特色就是具有“感、知、联、控”.物联网技术通过各种信息数据传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个更为广泛的网络.其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制.

将物联网技术应用于图书馆系统当中，可以让图书馆实现自动化、数字化、智能化的管理，能够大大地提高图书馆的管理效率、简化流程，并为读者提供自助便捷的图书借还书、查询和个性化推送等服务，从而实现自动排架、自动清点馆藏、安防监控等一系列功能.从而从根本上改变图书馆的应用架构和管理模式.

4 物联网环境下的图书馆管理解决方案

4.1 总体设计思路

物联网环境下的图书馆管理系统是把物联网技术作为技术基石，广泛采用物联网中间件技术，把先进的物联网技术和图书馆管理有机结合在一起.能够实现图书馆管理和服务的智能化、自动化、数字化，从而大大提升图书馆工作效率，构架起网络数字化信息系统和馆藏图书资料、工作人员管理和读者服务之间的桥梁.

4.2 物联网图书馆系统功能模块构成

根据物联网图书馆系统的实际应用情况，物联网图书馆系统总由以下几个部分构成：智能电子标签信息处理系统、智能借还系统、智能清点图书系统、图书安全检测识别系统、智能图书读者证管理系统、24小时智能还书系统，以及应用于图书馆各个子系统的各类专用服务器，所有子系统构成一个有机的完善的体系，从而实现对图书馆的全方位的自动化、智能化、网络化和数字化的管理.

4.3 物联网图书馆系统的软硬件构成

物联网图书馆系统采用基于物联网技术的无线射频识别技术，根据图书馆图书管理的实际需求，在图书上安放电子信息标签，从图书的采购、编目、流通、检索、期刊管理、读者管理、统计等各个环节都进行数字化优化处理.所需要的软硬件主要包括以下几个方面：

（1）智能电子标签信息处理系统.

该设备主要用于文献加工部门对图书电子标标签和智能图书借阅证进行信息的读写，可通过对条形码进行识别转换后写入图书电子标签.图书馆系统中的电子标签，主要包括粘贴在图书上的图书电子标签、图书书架层标、架标等多种类型，同时设置电子标签录入设备.图书电子标签主要存储一本图书的检索ID、书目信息、甚至是图书简介等信息；层标用于存储一个书架的单层图书信息；架标采用有源标签，用于存储一个书架的数据信息等，同时要满足远距离的信息传输和分区域信息管理的需求.要求采用防电磁屏蔽专用标签，用于图书精确定位.

（2）智能书车和手持式移动设备.

手持式移动设备和智能书车、图书智能上架盘点设备是一种针对电子标签的扫描、统计设备，要求支持读写各种类型的电子标签，包括超高频和有源标签，具有能够辅助图书馆管理员完成图书的上架、盘点、分拣、倒架等智能化功能，在图书馆工作人员寻找丢失资料和盘点书籍时发挥效率.智能书车能够完成图书馆藏架层位管理，可以实现电子触屏、图形化的电子地图导航指引，局域网使用WiFi接入，通过WiFi网络与架设在图书馆各个管理系统服务器上的数据库实时同步更新，利用内置的电子标签阅读器自动识别图书架位层位信息，内置可充电电源，能够满足连续工作12小时以上的储能要求，可完成架位层位信息采集、整理、图书装车、排架、查询、管理等智能化盘点，提高图书流通统计，图书快速返架的效率，降低图书错架率.手持式移动设备可快速移动扫描识别各种图书和层架信息，具有多种类型搜索和多条件组合搜索功能.

（3）智能借还系统设备.

可对带有电子标签的图书进行扫描、识别和借还管理.使用智能借还系统设备，读者可以自助完成图书的借还操作，从而减轻了图书馆管理人员在图书流通领域的借还工作强度，并提高了工作效率.该设备要求配备电子触屏设备，提供方便易操作的图形化人机交互界面，可以通过电子标签读写器完成对相关图书、书架、层架的电子标签和电子读者证的识读，借助于物联网图书馆的自动化集成网络系统，从而实现对图书、书架、工作人员间的借还、归架、典藏的一体化管理.

（4）服务器主机网络设备

物联网图书馆系统包括各个层面的应用管理系统及其相应的数据库管理系统，这些系统均需要部署在服务器上面.利用无线网络和有线网络结合的方式实现在书库内的电子标签数据的回传.在每层书库布设无线路由器和物联网节点协调器，用于智能书车和手持式移动设备的网络信息接入，无线路由器通过有线网络路由器接入核心交换设备，而整个计算机网络通过图书馆建筑本身设计的网络管道进行布设.

（5）智能安防监控设备

物联网本身就是一个先进的EPC系统，能进行声光报警，实现影像识别处理，以及跟踪定位等功能.图书馆物联网安全门禁系统设备可对图书上的电子标签的进行扫描、安全识别，实现对图书进行安全控制管理，以达到防盗和监控的目的.该设备系统通过判断图书借阅状态来确定图书是否安全出馆，并给出报警信号，还可以实现对图书的跟踪定位.

（6）物联网图书馆的软件系统构成

软件主要包括系统软件和用户软件两个部分，前者主要包括操作系统和数据库管理系统、应用中间件管理软件和识别软件.定制软件主要根据图书馆的实际工作需求，研发符合本馆特色的软件系统，可以在已有的系统上进行二次开发，也可以设计全新的软件.比如用于电子标签制作的软件系统，提供智能、快速的图书定位、排架的排架及导航系统，实现图书的借阅管理的图书借还系统，方便读者和图书馆工作人员检索图书信息的文献检索系统等.

5 关键技术

5.1 构建节点三维空间分布模型，实现图书馆物联网节点的综合布线

根据图书馆各个单元的节点分布情况，把每个单元的物联网节点的位置转换到三维立体坐标中，对其进行测量，形成节点分布立体态势图.然后对这些节点的三维坐标进行编码，将其作为参数代入写好的MATLAB算法程序中，通过MATLAB绘制出这些节点组成的最优化布线路径，根据计算出的优化方案进行节点综合布线.

5.2 采用三维分层室内测距定位方式实现图书定位检索技术

利用基于距离的三维分层室内定位技术要求，根据图书馆的图书节点布局情况构建三维立体的空间模型，同时预测静态节点和移动节点的距离参数，绘制态势图，设定合适的算法方案.该方法能够极大提高类节点的定位精度，具有良好的定位效果.

5.3 采用Savant技术和SQLite嵌入式移动数据库对图书信息数据实时存储和转换

在需要获取的信息节点和应用系统之间嵌入Savant模块，然后对海量信息进行读取，过滤，格式转换；将获取到的数据利用移动终端软件进行聚合处理，并存储到基于移动平台的SQLite数据库，再依据整个系统中节点数据信息情况，将其传送到对这些数据感兴趣的各种信息系统平台.

6 结 语

建立基于物联网技术的智能化图书馆管理系统，带来的是图书馆管理模式和服务理念的全方位、根本性的转变，其更加先进的数字化管理模式，更科学合理的人力资源配置，以及更加人性化和智能化的图书管理和服务模式，从而促使图书馆管理和服务从简单的“物的传递”向更高层次的“知识的传递”加速发展，给图书馆的发展形态带来一场新的技术革命，成为图书馆发展历程中新的里程碑.

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