基于无线传感器网络定位技术的图书馆智能管理创新

罗　桦，陈　勇，张　清，赵　滟，黄　猛

(重庆三峡学院，万州 404100)



基于无线传感器网络定位技术的图书馆智能管理创新

罗桦，陈勇，张清，赵滟，黄猛

(重庆三峡学院，万州 404100)

摘要：“互联网+”时代，信息技术的发展对图书馆的智能化管理工作提出了更高的要求。文章概述了无线传感器网络与定位技术，重点讨论了如何将WSN定位技术运用到图书智能管理，通过定位技术与大数据、云计算等信息技术的结合，推动图书馆智能系统建设和智能化发展。

关键词：图书馆；智能管理；无线传感器网络；定位技术；互联网+

1引言

信息技术的发展推动了高校图书馆由数字化管理向智能化管理的发展和创新。当前，图书馆的数字化和网络化管理并没有改变传统管理的本质，即以人为中心进行管理，只是加上了现代信息管理手段。在此前提下，管理工作没有发生根本性的变化。例如，图书的分类标识和存放位置都固定，每本图书都具有规定位置和实际位置等信息有序排放。一旦发生错架，图书的实际位置信息将丢失，图书定位无法实现，直接导致图书难以找到并降低工作效率。

“互联网+”时代背景下，物联网/无线传感器网络技术、大数据和云计算等作为新一代信息技术，推动着图书管理工作的智能化发展。管理智能化区别于以前的管理方式的本质在于：智能化管理以用户为本，以知识为中心，能够给用户提供高质量个性化的推送服务。利用无线传感器网络定位技术，可以改变图书管理方式，实现图书等资料实时定位，实现管理人员和部分借阅者的定位，提高图书管理的安全性和实效性。

随着无线传感器网络技术的发展和广泛应用，结合RFID技术，基于无线传感器网络的智能图书馆的研究逐步开展，为图书馆智能化和精确化管理提供技术支持。无线传感器网络与RFID技术相集成，不仅能自动感知并获取馆藏图书信息，还能对图书、人员进行定位，实时了解图书方位信息，同时还可以对图书环境进行监测。在“互联网+”时代，在图书馆或校园内建立基于无线传感器网络的图书馆智能感知系统，并运用到图书管理工作中，将推动图书管理工作的创新，使图书管理工作由信息化和网络化向智能化和精细化转变，为打造结合互联网、大数据和智能终端的大系统奠定基础。无线传感器网络技术对于推动图书馆管理创新，推进图书管理智能化和精细化管理具有重要意义，对这一系统的架构与设计具有学术意义和参考价值[1]。

2无线传感器网络及定位技术

2.1 概述

无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)[2]是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，最终传送到需要这些信息的用户手中。传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能，目的是感知、采集和处理网络覆盖围内感知对象的信息。无线传感器网络是新一代的传感器网络，是信息技术的新领域，在军事和民用领域均有非常广阔的应用前景，其发展和应用将会给人类生活和生产的各个领域带来深远影响。

2.2 WSN定位技术

WSN定位一般指传感器节点自身定位，即根据少数已知位置的节点，按照某种定位机制确定自身的位置。只有在传感器节点自身正确定位之后，才能确定传感器节点之间相互协作，并利用它们自身的位置信息，使用特定定位机制确定事件发生的位置。对于大多数应用，不知道传感器位置而感知的数据是没有意义的。传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置或区域发生了特定事件”，实现对外部目标的定位和追踪。对于这些问题，传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息，这是进一步采取措施和做出决策的基础。节点定位是WSN的关键技术之一，WSN的定位技术克服了GPS定位只适应于无遮挡的室外环境，室内不能精确定位的问题，用户节点通常能耗高体积大，成本也比较高，需要固定的基础设施等缺点，这使得它不适用于低成本自组织的无线传感器网络。

3WSN定位技术与图书管理创新

3.1 图书位置定位

无线传感器网络节点与图书RFID结合进行图书定位。图书动态位置信息的实时性能够提高图书管理效率，从根本上改变图书的管理模式，对图书的智能管理具有重要意义[3]。图书馆的每层楼关键位置都布置有传感器节点，为传感器节点中继，起着信息的接力传输作用。在每个馆室内部都安置有一定数量的微型集成传感器节点。节点与节点之间通过自组织网络相互通信，并根据相互信息按照一定的算法进行定位，即每个节点的位置已知，每本图书的位置就可以根据植入在书中的RFID芯片与最靠近它的无线传感器网络进行通信，节点读取射频卡信息并确定其所在方位。

运用图书定位技术可以实现：(1)对图书位置的定位，改进图书管理模式，提高工作效率。传统图书管理方式上需要将图书置于指定位置，以便于后来的查找。运用无线传感器网络定位技术后，归还或新上架的图书就可以放在任意一处位置。无线传感器网络节点读取图书信息并更新数据库中的相应信息。当需要进行借阅时，通过查阅数据库便能找出图书所在的位置。(2)管理人员或借阅人员可以根据移动计算终端或图书馆内置终端，快速查找所需图书并能实时获取图书的位置。如果是整个校园内都建成了物联网，则可以定位图书在校内的位置。

3.2 图书信息跟踪

可对借阅图书进行实时定位和管理。假设有一种情况，图书只能在图书馆里借阅，可以将微型无线传感器网络节点嵌入到书中，此时图书便依附于无线传感器网络一个微型终端，在图书馆里的任一位置，都能与其它网络节点进行通信并确定其精确的物理位置。因此，只要通过数据库系统查询，就可以得到该图书的坐标信息。在校园网里实施了物联网——传感网工程后，就可以对图书在校园内任意位置进行定位。

这对于某些特殊要求比如安全性要求的馆藏资源，需要固定在某处借阅或阅读时，可以借助无线传感器网络定位技术。当这类资源超出一定的区域时，马上发出预警信息，图书管理人员能实时监控处理，提高了这类资源的安全性和可靠性。

3.3 图书管理人员与借阅者定位

WSN定位技术可对图书管理人员进行实时定位并为科学管理提供依据。图书馆管理人员通过佩戴上可穿戴的无线传感器网络终端节点，根据无线传感器网络室内定位技术，就可以判定其在图书馆的位置。这样对于管理人员是否在岗、离岗等信息能比较全面掌控。通过数据库生成的数据进行统计，相关指标作为图书管理人员工作绩效考评依据。这也避免了指纹打卡登记的弊端。指纹打卡登记只能记录管理人员是否按时进入或出入图书馆，但无法确保都在各自岗位上。无线传感器网络定位技术可以在终端形成整个图书馆的所有管理人员定位的空间位置示意，可以根据管理人员ID号查询起具体位置，也可以根据图书馆房间ID号进行查询，以监视此房间人员的基本信息。同时也可以对进入图书馆的借阅人员进行定位。携带上WSN-RFID的借阅人员，在室内的行动路线或位置信息等都能实时记录在图书定位系统里面供实时查询。

3.4 图书关键设施定位

对图书馆馆内关键设施定位并实时监控，提高管理安全性。对于图书馆重要的图书资料、重要设施设备进行实时无死角全方位监控。基于无线传感器网络室内定位技术，若一旦被监控对象发生了位置移动，通过控制系统，以声音报警、灯光报警和发送短信到移动终端的方式，节点就会产生预警信息。

4定位技术与其它信息技术相结合

定位技术可以与大数据和云计算等技术相结合，将系统智能化发挥到极致，并提供给用户个性化和高质量的智能推送服务。

4.1 定位技术与大数据技术相结合

利用大数据技术可以根据借阅人员的借阅历史和现在输入的即时信息，通过逻辑推理，找出用户感兴趣的或需要的相应资料，将其信息连同物理地理位置信息一并发送给用户[4]。通过移动终端，用户除了可以得知所要查找图书的基本信息和位置信息外，还可以了解所在位置附近有哪些自己感兴趣的图书资料和它们的具体方位，可以就近择优选择借阅。

基于大数据的主动服务、定位技术和移动计算相结合，能够提高借阅者的借阅效率和满意度，并将最新的图书资料实时呈现给借阅者。这体现了以用户为本、智能主动的推送服务，改变了传统数字或网络图书馆的精细化管理模式，增加了人工智能的图书管理功能，对图书智能化管理的改进和创新具有重要意义。

4.2 定位技术与云计算技术相结合

在无线传感器网络定位技术应用过程中，必然会产生大量的数据，这些数据的存储和数据处理是放在本地还是云端，是一个重要的问题。数据放在本地，增加了本地数据存储的负担，加大了数据处理的难度，数据的安全性和数据的共享性得不到保证。在云计算技术的推动下，如何从事实、数据和信息中提取对决策有直接作用的知识是图书馆的发展方向。云计算将大幅提升网络的性能和信息服务工作效率。

云计算的图书管理平台是当前研究的重点，其具有动态管理、系统自适应能力和数据存储集成机制等优点，能够充分实现分布式数字图书馆系统服务的虚拟化操作，有效促使文献信息资源集中化处理的实现，可在一定程度上满足图书馆文献资源的共享和使用，是进入云时代智能图书馆的标志[5]。

4.3 基于无线传感器网络定位技术系统的整体架构

系统总分为三级架构，处于系统顶层的为云端，是云计算和大数据处理的范围。它由一定数量的服务器组成，集成有云计算和大数据处理的应用，包括数据存储和共享，供下层应用共享和访问，为系统最重要、最核心的组成部分。第二级为布置在计算机终端上的无线传感器网络定位系统，这一级是连接系统第一级和第三级之间的组成部分，主要功能为接收来自终端节点传输过来的数据，并进行初步的数据处理，处理完毕后将结果返回给用户，并将结果存储云端，供其它系统共享和使用。第二级实现与图书馆各项业务开展和应用相结合的功能。第三级系统即最底层系统，为无线传感器网络定位节点或与RFID相集成的智能终端，定位于文献资料中，或图书馆一定的空间位置上，具有数据采集和数据传输的功能。

5总结

“互联网+”时代对图书馆的智能化管理工作提出了更高的要求，业界由此提出基于无线传感器网络定位技术的高校图书智能化管理创新。本文首先对无线传感器网络与定位技术进行了概述，重点讨论将WSN定位技术运用到图书智能管理创新，如：图书位置定位、图书信息跟踪、图书管理人员与借阅者定位、图书关键设施定位。同时，阐述定位技术与大数据和云计算等新一代信息技术相结合，推动图书智能化管理创新和发展，提供以用户为本的智能的个性化和高质量的推送服务。建设基于无线传感器网络定位技术的现代图书智能系统，对推进图书管理智能化管理具有重要意义。

参考文献：

[1] 郭秀梅.基于物联网的图书馆图书动态指示系统构建探讨[J].图书馆论坛,2012,32(5)：21-25.

[2] 李成大,张京,龚茗茗.无线传感器网络及其应用综述[J].成都电子机械高等专科学校学报,2007,(3):10-14.

[3] 张敏.基于物联网技术下的图书管理系统构建[J].河南理工大学学报( 自然科学版),2012,31(3)：326-329.

[4] 丁鑫.大数据环境下图书全息数据存储管理研究[J].图书馆学刊,2014,(10)：118-120.

[5] 张艳.云计算如何在图书信息管理上“化云为雨”[J].宝鸡文理学院学报(社会科学版),2014,34(5)：148-151.

(责任编辑：王靖雯)

Intelligent Management Innovation of Library on Wireless Sensor Network Location Technology

LUO Hua, CHEN Yong, ZHANG Qing, ZHAO Yan, HUANG Meng

(Chongqing Three Gorges University, Wanzhou404100, China)

Abstract：Development of information technology puts forward higher requirements to the intelligent management of the library work in the era of Internet Plus. Based on an overview of wireless sensor network and location technology, focusing on the discussion of the WSN localization technology applied to intelligent management of books, through a combination of positioning technology with big data, cloud computing and other information technologies, promote intelligent system construction and intelligent development.

Key words：library; intelligent management; wireless sensor network; location technology; Internet Plus

中图分类号：G250.7

文献标识码：A

文章编号：1006-1525(2016)02-0050-03

作者简介：罗桦，女，助理馆员。

收稿日期：2015-09-14