我国图书馆领域有效专利主题分析与综述

周 卫

（南京中医药大学，江苏南京210023）

0 引言

专利作为知识产权的一部分，是非常重要的情报源。据世界知识产权组织（WIPO）报道，世界上每年的发明成果90%～95%在专利文献中可以查到，在应用技术领域，经常査阅专利文献可以缩短60%的研究时间，节省40%的研究费用［1］。我国自1985 年专利法实施以来，图书馆领域累积产生了大量专利，截至2019 年年底，国家知识产权局专利检索系统图书馆相关领域专利数据已经超过5 000 条，本文从图书馆从业者的角度，对图书馆近20 年专利文献数据进行分析和整理，探讨图书馆领域专利发展趋势，并对该领域有效专利进行综合评述，为图书馆领域理论研究和实践发展提供参考和借鉴。

1 检索方法及策略

本文以国家知识产权局专利检索数据库（http：//www.sipo.gov.cn/zljs/）作为数据来源，利用IncoPat 专利检索数据库进行整理和辅助分析。本文前期研究内容表明，专利申请量在1985—2000 年间变化不大且总量较小，2000 年之后申请量逐年增高，因此本文统计申请时间在2000年1月1日—2019年12月30日图书馆领域的专利文献，并进行主题分析与整理。

2 图书馆领域专利总体发展趋势

通过研究图书馆领域专利的申请趋势从宏观层面把握图书馆领域专利在研究时间范围内的专利申请热度变化，申请数量的统计范围是目前已公开的专利。按照上述检索方法，检索后剔除不相关专利后，共得到4 517 条图书馆领域专利文献信息，其中有效专利达到1 603 件，已失效专利为2 111 件，失效专利中因为年费等原因权力终止专利为1 580 件，实质审查中专利为803件。从专利申请类型来看，发明申请占35.15%，实用新型专利占54.68%，外观设计占10.17%。从专利申请趋势及公开趋势来看，2010 年前专利申请量增长较为缓慢，2010 年后专利申请量增长速度较快，到2018 年专利申请量达到863 件，2019年专利申请量有所降低只有258件，表明国内对图书馆领域创新研究大致保持在持续增长状态，到2019 年创新研究有所波动，可能与2019 年全国专利申请环境以及国家政策相关。

3 图书馆领域有效专利主题分析与综述

有效专利是指专利申请被授权后，仍处于有效状态的专利，没有因为时间推进、技术更新或者年费等问题终止保护的专利，所以有效专利代表技术领域更前沿，技术含量更高和具有商业价值的创新技术。

3.1 数字图书馆

数字图书馆是利用信息技术处理和存储各种文献的图书馆，可以实现图书馆的智慧管理和运行，国内有效专利将大数据、物联网、云计算、RFID、SoLoMo、虚拟现实等信息技术应用于图书馆，促进了数字图书馆的快速发展。

3.1.1 虚拟图书馆

深圳职业技术学院［2-3］从新加坡国立大学图书馆应用Google Earth技术制作出用于图书馆内部漫游的虚拟现实图书馆得到启发，发明一种虚拟现实图书馆自动排架系统，集成图书可视化管理功能，实现图书定位和浏览以及图书动态同步排架。该学校还发明一种虚拟图书馆海量图书三维立体建模方法，通过建立图书目录数据库数据增长模型、虚拟现实场景模型、单册图书模型结合图书排架信息、典藏信息、图书状态和图书基本属性，利用虚拟现实技术展示出包括图书馆图书、物理典藏地点及书架等图书馆总体的虚拟现实场景。

3.1.2 数字图书馆数据检索、存储及安全

为了解决数字图书馆数据规模和用户并发查询请求量高速增长，索引规模庞大，简单的关键词查找造成漏检，扩展关键词查找又会引入大量的噪声等问题，牡丹江医学院［4］发明一种数字化图书馆内容分析方法和系统，能够方便用户多样化的输入，快速提取信息，以及基于不同的内容特点进行二度建模和分析，从而提高内容分析的速度和准确度。中国科学院计算技术研究所［5］发明的在数字图书馆中所采用的检索系统和检索方法，能够高效地进行检索且易于扩展，并且能应用于具有海量数据和大规模并发访问的数字图书馆。浙江大学［6］利用谱聚类对用户的检索词信息进行聚类，使用众包技术优化聚类结果形成图书标签应用于推荐系统，来提高图书标签的推荐效果。

存储系统是数字图书馆体系架构的核心部分，传统的数字图书馆常采用NAS，SAN 等商业解决方案，但数字图书馆具有其自身特点，不能直接采用类似于Google File System 的分布式文件系统，所以一些科研企业单位针对数字图书馆存储方法公开了一系列系统及方法。浙江大学［7］克服现有架构中的不足，提供一种能支持海量小文件和动态备份数的数字图书馆存储系统的构建方法，将普通服务器构成的分布式文件系统与高可靠性存储结合起来提供数据的存储服务，同时其动态备份管理策略较均衡备份管理策略缩减系统响应时间。南京邮电大学［8］发明一种基于混合结构的数字图书馆云存储系统，能够解决数字图书馆场景中文件的分布式存储问题，设计基于Hadoop技术的混合结构，同时支持HBase数据库技术和传统关系数据库SQL Server 技术。美国国际商业机器公司［9］发明一种数字图书馆的代码生成器系统和方法，使用搜索引擎存储或检索传统数字图书馆或数据库中的数据，该方法不用生成新的代码、修改已有代码或对数据库重新作标引。西安电子科技大学［10］发明基于属性加密的云存储数字图书馆的访问控制系统，可以解决数据资源安全性、重复性以及共享度差等问题。

3.2 自助图书馆

3.2.1 24小时自助图书馆

小型的24小时自助图书馆是大型公共图书馆的延伸，是集数字化、人性化为一体的新型图书馆，可以最大程度的扫除公众阅读障碍，可以进一步完善公共文化服务体系。深圳市盐田区图书馆［11］基于RFID技术发明一款便捷快速图书馆还书自助设备，该设备具有占地面积小、集成监控设备、可满足3 天的文献漂流点储存需求等优点。辽宁科技学院［12］发明的自助图书馆利用指纹采集器设置指纹锁取书，当书籍长时间不归还，工作人员可通过指纹找到该书借阅人，避免书籍丢失。为了节约能源，江苏海事职业技术学院［13］发明的自助图书馆带有人体红外传感器，当有人在时照明灯亮起，没有人的时候照明灯熄灭。

3.2.2 读者身份认证系统

为保证图书馆自助服务的安全性，读者身份认证至关重要，江苏海事职业技术学院［14］发明带有面部识别功能的自助图书馆，可以对人脸进行识别登记，同时还装有EAS 报警系统。当借书人在佩戴口罩或容貌发生改变时，为了更准确识别读者身份，广州万升信息科技有限公司［15］发明基于人脸识别、扫码认证、人体感应的借书系统，将不同角度借书人的照片上传到真实性验证模块中进行对比，从而有效地避免冒名顶替借书导致的书籍丢失的状况发生。长江大学［16］的借书装置采用声纹识别技术进行读者身份认证，认为根据语音波形反映说话人生理和行为特征的语音参数有更准确的识别精度。大连交通大学［17］设置读者信用系统，利用信用记录模块累积读者信用，给出信用积分和信用等级。

3.2.3 电子标签

为了更好地实现图书馆的自助服务，RFID 技术被研究者广泛使用于自助图书馆的研究当中，电子标签又称为射频标签，与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。上海阿法迪智能标签系统技术有限公司［18］早在2012 年提出EMUHF 系统，结合EM 磁条、HF 以及UHF 超高频标签应用，结合了RFID 标签的数据存储和读取性质及磁条的充消磁特性，很好地克服了两者的不足之处，实现了图书管理与安全性的有效结合。云南国土资源职业学院［19］发明的电子标签具有可防水的优点，通过设置防水层、玻璃纤维层、聚脲层、丙烯酸酯层、聚氨酯层和树脂基层的配合使用，提高了电子标签的使用寿命。深圳市天俊智能卡有限公司［20］发明的电子标签带有提示功能，内置蜂鸣器和LED提示灯，当RFID芯片接收信号动作后，实现提示功能。

3.3 图书信息管理

3.3.1 图书定位及导航

传统的图书定位是通过图书的编号，找到编号对应的书架从而找到目标图书，这种形式相对烦琐且不利于图书馆智能化的发展，为了实现更智能的图书定位管理，企业科研单位利用射频、蓝牙、可视化等技术对图书进行室内定位与路径导航。如南京邮电大学［21］利用高频无源RFID 阅读器读取图书信息，通过系统服务器发送至客户查询终端，查询者可随时随地获得图书准确位置信息以及路线图。浙江大学［22］发明了一种智能眼镜进行图书定位智能路径指引，可以实现路线监测及实时更新以及目标图书定位，通过启动内侧摄像头识别借书者的眼动情况判断注视方向与目标书籍的偏差方位，具有很高的可移植性。针对图书在馆不在架的问题，德州职业技术学院［23］研究通过称重传感器检测书架上所发生的放书动作和取书动作，通过高清摄像头采集书籍上的二维码或条形码，得到相关书籍信息，通过WiFi芯片实现数据的无线传输，将书籍位置变化信息发送到云端，提高了书籍位置的查找精度。西安邮电大学［24］利用RFID、压力传感、ZigBee 无线通信等技术发明一种借还书导航系统，指引读者提高借还书效率。

图书定位功能除了满足读者能够快速找到目标图书外，还可以辅助实现图书管理的智能上架功能。如南京大学［25］发明一种基于RFID技术的图书馆机器人智能3D 导航上架系统，该系统可以快速识别上架图书信息，并生成上架路径，建立3D模型实时显示当前位置，机器人自动行进到上架位置并提示上架信息。南昌航空大学［26］应用无源射频芯片记录图书的内外部特征识别码，通过RFID 读取器对图书编号进行采集，通过上位机对智能书架的图书实行在线分类，实现图书智能上架。

3.3.2 图书盘点

图书盘点是图书馆的一项基础性工作，目前国内主要的盘点方式有传统盘点，条形码盘点和RFID 盘点等，自动盘点技术有大量的有效专利公开。如重庆工业职业技术学院［27］设置移动轨道以及无线标签感应装置，利用无线标签感应装置检测书架上的图书信息，在远程自动获取当前图书馆的图书信息，从而进行图书清点。南京大学［28-29］发明的图书智能盘点机器人能够对图书进行自动盘点操作，通过可控式升降装置和RFID 天线，盘点位于不同高度书架层的图书。该校还发明了基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法，利用射频相位的变化率来识别出书架上摆放错误的图书，并基于以射频相位随时间的变化规律进行图书排序的方法。中国人民解放军海军航空工程学院［30］提出一种基于图像分割和随机hough 变换的架上图书清点方法，通过图像分割技术将图像分割成多个子图像，然后对每个子图像进行图书清点。西安电子科技大学［31］提出书脊图像特征和空域滤波的自动图书清点方法，结合了数字图像处理中的Hough 变换和空域滤波技术，以拍摄到书库中在架图书的书脊图像为基础，给出了一种自动的图书册数清点的算法。

3.4 图书馆空间管理

图书馆领域空间管理的有效专利主要涉及门禁系统，座位管理系统，噪音控制系统，消防系统等方面，其中门禁系统，座位管理系统的有效专利对图书馆领域针对性比较强，可移植性较高。

3.4.1 门禁系统

随着图书馆门禁系统的研究越来越深入，一些相关有效专利不但能够呈现安保功能，还能实现读者身份识别及图书信息识别等功能，替代固定借还设备发挥自助借还作用。如北京掌图科技有限公司［32］研究利用射频识别技术获取图书信息的RFID门禁单元通信连接存储图书信息的图书馆公共运行库和移动设备就可以完成图书的借还操作。广州华宇维视电子技术有限公司［33］发明的门禁设备，通过人体出口和借书出口实现人和书分流，两个出口都设有RFID 解读器，若读者携带书籍出馆，借书出口的RFID解读器收集信息后，门禁才会打开，实现借书操作。

3.4.2 座位管理系统

高校图书馆普遍面临座位资源短缺的问题，特别是备考时期尤为明显，现有的图书馆座位管理系统中大多数使用网络服务器进行管理，但是也会存在一些管理缺陷，如二维码长期使用图像不清晰，读者离座但不释放座位等问题。针对上述问题，湖北大学［34］研究通过人体检测传感器检测是否有人入座，并将入座信息通过LORA 无线传输的方式传输至远程管理服务器，读者可通过用户终端访问远程管理服务器及时了解图书馆的座位入座情况。江南大学［35］发明的图书馆智能座位检测系统是基于RFID 技术检测带有RFID标签的磁卡，实现对读者的数据采集，经过信号预处理器和AD 转换器的处理以及编码处理后，由RFID 发射器通过WiFi 将信号发送给RFID 接收器，触发计时系统，最终PC 机能够获取到该读者在图书馆的具体停留位置，反应图书馆整体实时座位情况。河南星云慧通信技术有限公司［36］研究的座位预定系统通过红外感应器检测座位的实时使用状态并触发计时器。电子科技大学［37］发明的图书馆空座查询系统的定位模块是通过扫描到移动RFID标签的信号强度值和部署在图书馆内的参考定位标签的信号强度值，利用landmarc 算法计算出该移动RFID 标签的坐标位置。

4 结语

随着图书馆领域信息技术的发展，专利文献作为反应该领域科技发展趋势的重要情报来源，在确定行业研究发展方向中发挥着举足轻重的作用［38］。

本文以图书馆领域相关专利为数据源，对该技术领域专利的申请、公开趋势、法律状态、申请人排名及技术构成、申请人类型及地域分布、专利转让趋势及受让人排名、图书馆领域有效专利申请人分布进行宏观分析。从图书馆领域专利总体发展趋势来看，专利申请、公开数量总体在持续增长，说明图书馆领域一直保持持续的科技创新能力，从2000 年不足百件的专利申请量，发展到2018年达到了800多件，2019年申请量有所降低，可能与全国专利申请大环境相关，2019年上半年，我国发明专利申请总量为64.9万件，同比下降9.4%［39］。从专利法率状态来看，4 517条图书馆领域专利文献信息，其中有效专利1 603件，占总量的36%，失效专利中除了一部分到期的专利外，大量的专利未到期就被放弃、撤销或者宣告无效，说明该领域专利总体质量有待提高。从申请人排名和申请人类型来看，高校和企业申请占总量的75.4%，个人申请占总量的23.3%，说明图书馆领域专利多为职务发明，且自主创新能力较强。

有效专利的数量和内容可以衡量专业技术领域专利总体质量，对有效专利主题进行综述，可以有效反应该领域的研究发展动态，本文从数字图书馆、自助图书馆、图书管理、空间管理等几个方面对图书馆领域有效专利进行综合评述。随着现代化信息技术的更新和发展，图书馆领域的专利技术更新也逐渐加快，由早期对馆内桌椅、书架、推车等进行一些简单智能化改进，到现在将大数据、物联网、云计算、射频等技术频繁应用于数字图书馆，自助图书馆、图书管理、空间管理等各个方面，已经实现了图书馆技术领域的巨大飞跃。但图书馆领域的软件和硬件技术更新应该只能是新一代图书馆用户服务的辅助和手段，更应该把研究的重点和目标放在图书馆增值服务工作中，让图书馆固有的海量资源发挥更加有效的作用。