基于室内LBS的公共图书馆架位导航系统研究

刘冠阳

关键词：公共图书馆;架位导航系统;LBS;RFID

摘 要：随着纸质馆藏文献资源的增加和館舍空间的扩大，公共图书馆亟须实现对馆藏资源的精准定位和查找。文章研究和分析了日益成熟的室内定位技术，根据公共图书馆的场景特征，将室内LBS技术与RFID技术相结合，以期构建新型公共图书馆精准架位导航系统。

中图分类号：G258.2文献标识码：A文章编号：1003-1588（2021）05-0028-04

1 我国公共图书馆图书架位导航建设现状

随着社会的发展和科技的进步，我国公共图书馆的服务越来越人性化、精准化、均等化，但馆藏文献资源的精准查找和导航仍然是困扰公共图书馆的难题。公共图书馆做过多次尝试，从闭架借阅时期的纸质索书卡，到OPAC（联机公共目录检索系统），再到基于RFID技术的图书架位导航系统及智能书架，馆员和读者查找图书的效率不断得到提高。但是，随着移动互联网和社会经济的快速发展，公共图书馆现有的图书架位导航系统已无法满足读者对文献信息资源的精准化、便捷化检索需求。

1.1 公共图书馆资源建设与读者需求之间的矛盾日益突出

1.1.1 公共图书馆馆藏文献资源的增加及馆舍面积的扩大。随着我国经济水平的不断提升，我国政府在文化方面的投入不断加大，公共图书馆的馆藏文献资源数量、文献借阅量和读者数量都有所增加，馆舍面积不断扩大。图1为2015—2020年郑州市县（市）区公共图书馆馆藏变化趋势图，可以看出，郑州市县（市）区公共图书馆的馆藏资源总量增速较快，增长率约为20%。另外，截至2020年年底，郑州市共有7个县级以上的公共图书馆完成或正在进行新馆建设。馆藏文献资源的增加及馆舍面积的扩大虽然有利于公共图书馆资源建设，但却大大增加了精准查找馆藏文献资源的难度。

1.1.2 读者对于文献资源需求的变化。目前，移动互联网、大数据、人工智能等新技术正在快速改变人们的生产生活方式，网络资源的获取更加便捷和及时，读者对于文献资源的需求不断变化，需要公共图书馆提供精准化、便捷化的资源查找服务。

1.2 OPAC图书架位导航及智能书架的局限性

随着公共图书馆资源建设与读者需求之间的矛盾日益突出，基于RFID技术的OPAC图书架位导航系统及智能书架的局限性开始凸显。OPAC图书架位导航系统的应用比较广泛，一般被嵌入OPAC页面中，虽然电脑端的可视化界面效果较好，但移动端的呈现效果不佳，且移植性较差。智能书架能够实现图书架位信息的实时更新，但局限性较为明显，除移植性较差外，成本较高，价格偏贵。

2 我国室内定位技术综述

近年来，LBS（基于位置的服务）技术被广泛应用于人们的生产生活，如热门的全球卫星导航系统（RNSS）。根据应用环境的不同，LBS技术分为室外定位技术和室内定位技术。世界各国对室外定位技术的研究较早且成熟，应用广泛的全球卫星导航系统就属于室外LBS技术，目前已经可以达到米级甚至厘米级的精度，完全可以满足人们日常室外定位的需求。但是，由于室内环境、定位精度需求和场景变化等因素的影响，与室外定位技术相比，室内定位技术的发展较慢。室内定位技术的难点一是需要使信号突破墙壁的遮挡，二是需要准确识别室内障碍物，三是需要更高的定位精度，传统的室外定位技术显然无法满足室内定位需求。近年来，面对复杂多变的室内环境和人们迫切的室内定位服务需求，工业界和学术界对室内定位技术的研究取得了长足的进步，能够达到更高的精度，且稳定可靠。目前，我国较主流的室内定位技术有超声波、蓝牙、Wi-Fi、超宽带（UWB）、蜂窝移动通信、惯性导航和地球磁场定位技术。笔者对这些主流室内定位技术的原理、定位精度、成本、信源类型及局限性等进行了研究分析。从表1所示结果可以看出，室内定位技术仍不成熟，易用性较差。目前，我国主流的室内定位方案大多是根据不同的室内场景特点及用户需求，将两种及以上的定位技术相结合制订的。

3 基于室内LBS的公共图书馆架位导航系统研究

3.1 公共图书馆图书架位导航场景特征分析

公共图书馆图书架位导航的场景特征有以下六点：一是室内空间开阔通透。我国近年来建成或投入建设的公共图书馆，馆舍面积大多在一万平方米以上，与很多公共图书馆的旧馆相比，更加开阔通透。二是随着馆藏资源总量和读者数量的不断增加，公共图书馆图书借阅区域的书架日益密集，自习座椅等障碍物不断增多。三是随着RFID技术的成熟及RFID标签成本的下降，很多公共图书馆开始提供RFID图书自助借还服务，其借阅区域的RFID标签射频干扰较严重。四是公共图书馆阅览区域的书架为了兼顾承重、稳定和美观，大多选用钢板为主体材料，并增加密度板进行装饰，会造成严重的金属干扰。五是根据公共文化服务体系建设的要求，图书馆、文化馆、博物馆等公共文化服务场所都实现了免费的Wi-Fi信号覆盖，导致公共图书馆内的无线AP数量较多。六是读者在公共图书馆查找图书时，对移动定位精度的要求较高。

3.2 室内LBS技术与RFID技术相结合的图书架位导航原理分析

RFID技术在公共图书馆的应用较广泛，但仅能够实现馆藏资源的精准定位，不能满足读者的实时定位及导航需求。而室内LBS技术能够使公共图书馆通过读者的手持设备，准确定位读者在馆内的具体位置，继而提供路线规划及导航服务。因此，公共图书馆可在传统RFID架位导航系统的基础上，运用室内LBS技术，整合读者与馆藏资源的位置信息，以满足读者对馆藏资源的精准查找需求。具体实现流程如图2所示。

3.3 室内LBS技术与RFID技术相结合实现图书架位导航的可行性

笔者根据公共图书馆图书架位导航系统的应用场景，并考虑智能手机的普及程度，制订了两种室内LBS技术与RFID技术相结合的图书架位精准导航方案。

3.3.1 基于智能手机的室内地球磁场定位系统与RFID技术相结合的图书架位导航系统。公共图书馆可利用地球磁场导航和惯性导航技术，将智能手机内陀螺仪等传感器采集到的数据与地球磁场信息通过一定的算法进行自适应权重混合，构建地球磁场指纹数据库。图书架位导航系统能够通过智能手机的传感器获取读者所在位置的磁场数据，并与地球磁场指纹数据库进行比对，使定位更加精准，公共图书馆可利用RFID技术，精准定位读者所需的图书位置，帮助读者规划准确的导航路线。例如，南沙区新图书馆利用基于智能手机的地球磁场导航系统与RFID技术实现图书查找路线规划功能，定位精度达到米级，解决了公共图书馆找书难的问题。

3.3.2 基于5G智能手机的室内定位系统与RFID技术相结合的图书架位导航系统。随着5G通信技术的快速发展，5G智能手机逐渐普及，基于智能手机的“Wi-Fi+5G+惯性导航”的室内定位技术方案将成为公共图书馆实现精准图书架位导航的主流方案，原因有以下两点：一是5G基站的建站密度较大，公共图书馆在部署图书架位导航系统时，无须额外配置其他的专业设备。二是5G蜂窝通信技术的定位精度较高，通过Wi-Fi和惯性导航技术的加持，可进一步提高定位精度，且读者仅需一部5G智能手机就能享受精准定位导航服务，性能与成本优势明显。

4 研究意义

笔者针对室内LBS技术与RFID技术相结合实现公共图书馆架位导航的研究，具有以下意义：一是有助于公共图书馆提升服务效能。图书精准架位导航系统能够使馆藏资源的查找和定位更加便捷高效，在方便读者的同时，减轻馆员的工作负担，提升公共图书馆的服务效能。二是能够体现出公共图书馆的精准化服务。图书精准导航系统解决了公共图书馆找书难的问题，精准地满足了读者的需求。三是能够补充和完善公共图书馆的服务模式。公共图书馆可将图书架位导航系统应用于展览、讲座等馆内其他业务，为读者提供个性化服务。

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（编校：冯 耕）