基于情景感知的智慧圖書館服務(wù)探析

王 苑 ，徐莉莉

(1.合肥工業(yè)大學(xué)圖書館，安徽 合肥 230009；2.合肥師范學(xué)院圖書館，安徽 合肥 230601)

在泛在知識環(huán)境下，作為信息資源的龐大載體，高校圖書館的服務(wù)理念、服務(wù)模式、服務(wù)載體形態(tài)應(yīng)不斷創(chuàng)新。隨著物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)的日漸成熟，以此技術(shù)為支撐的智慧圖書館建設(shè)提上日程。

1 智慧圖書館的核心和實現(xiàn)形式

目前，對智慧圖書館的核心表述，著重在感知的智慧化和智慧化的服務(wù)模式。相對于傳統(tǒng)的數(shù)字圖書館來說，智慧圖書館有更透徹的全方位感知功能，有更便捷的互聯(lián)互通和更人性化、智能化的管理與服務(wù)的優(yōu)勢。宏觀上，智慧圖書館是建筑智能化在圖書館建設(shè)上的體現(xiàn)，是智能建筑與自動化系統(tǒng)圖書館的有機結(jié)合；微觀上，智慧圖書館是依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算和無線網(wǎng)絡(luò)集成和分析感應(yīng)數(shù)據(jù)，完成資源與服務(wù)的無縫銜接。在泛在知識環(huán)境下，智慧圖書館實現(xiàn)了圖書館用戶所追求的5A目標(biāo)(任何圖書館在任何時間空間為任何用戶提供任何服務(wù))。圖書館要在泛在知識環(huán)境下尋求長期的可持續(xù)化發(fā)展，必須以用戶的個性化需求為導(dǎo)向，通過感知的智能環(huán)境設(shè)施及數(shù)據(jù)傳輸，依托專業(yè)館員的深層信息數(shù)據(jù)挖掘和技術(shù)分析，構(gòu)建一個智能化的服務(wù)平臺，為用戶提供多元化、增值型信息服務(wù)。按目前的發(fā)展前景，智慧圖書館可以呈現(xiàn)為三個維度：

（1）突破時空限制的全方位、高滲透性感知圖書館的環(huán)境和變化。情景感知技術(shù)源于普適計算的研究，最早是由Schilit于1994年提出的。他將感知的語境分為三類：計算系統(tǒng)環(huán)境(包括網(wǎng)絡(luò)連接、溝通成本、通信寬帶)；用戶上下文信息（包括人機交互歷史，用戶概要、位置等）；物理背景信息（包括照明、噪音程度和交通條件等）。

情景感知的過程就是通過傳感器的數(shù)據(jù)采集，識別用戶的信息和所處的環(huán)境，分析用戶的情景信息，并根據(jù)需要提供適當(dāng)?shù)挠嗅槍π缘臉I(yè)務(wù)服務(wù)。對于智慧圖書館而言，情景感知技術(shù)有更人性化的用戶體驗方式，為用戶提供信息推送服務(wù)。

情景信息的感知和獲取在于多樣化和多類型的物理傳感器的數(shù)據(jù)采集，包括動態(tài)傳感器、溫度傳感器、光傳感器、頻率濕度傳感器等，以及通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的其他采集終端包括智能手機、電腦、RFID閱讀器、紅外感應(yīng)器、藍(lán)牙、GPS定位系統(tǒng)、激光掃描儀等。這種多觸點的數(shù)據(jù)采集，相當(dāng)于圖書館增添了一層靈敏感應(yīng)的皮膚表層，可以在圖書館的安全預(yù)警、場景管控和日常業(yè)務(wù)工作方面實現(xiàn)預(yù)見性的調(diào)控，實現(xiàn)監(jiān)控和管理一體化的智慧圖書館架構(gòu)。

（2）暢通高速的信息傳輸層面，將實時采集到的多源異構(gòu)的動態(tài)信息和數(shù)據(jù)流，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綀D書館的數(shù)據(jù)處理中心。

（3）智能化的管理服務(wù)平臺。由傳感器網(wǎng)絡(luò)、Internet互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理中心、云計算平臺等構(gòu)成智慧圖書館的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，在對情景感知數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析、邏輯計算和智能推理和預(yù)測后，獲得高級的情景信息，實現(xiàn)圖書館各個系統(tǒng)的連動和反饋運作。智慧圖書館還能通過移動情景感知的自適應(yīng)機制，動態(tài)地調(diào)整系統(tǒng)模式，根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則自動觸發(fā)相應(yīng)功能，調(diào)用相應(yīng)服務(wù)。

2 目前國內(nèi)外智慧圖書館的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，基于情景感知的智慧圖書館的服務(wù)模式在歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)應(yīng)用較為廣泛。其中，射頻識別（RFID）技術(shù)的應(yīng)用更為普遍和有成效。自2002年新加坡國立圖書館實行RFID系統(tǒng)以來，全球各地的公共圖書館和高校圖書館采用RFID技術(shù)實現(xiàn)了圖書的流通、分揀與物流應(yīng)用，RFID應(yīng)用已成為圖書館的主流趨勢，并以每年30%的速度在遞增。截至2013年，我國已有百余家圖書館實現(xiàn)RFID技術(shù)的應(yīng)用，其中高校館20家，包括集美大學(xué)圖書館、合肥工業(yè)大學(xué)圖書館（以下簡稱我館）等。RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用極大緩解了信息資源獲取與人工管理方式之間的矛盾，實現(xiàn)自助借還、自動順架和盤點、定位查找、安全防盜，使圖書館從自動化向智能化跨越成為可能。

美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)CMU開發(fā)和實驗的一個基于情景感知的移動服務(wù)項目—Campus項目，是在語義Web環(huán)境下開發(fā)而成的，通過自主發(fā)現(xiàn)和訪問代理服務(wù)器不間斷搜集用戶信息（包括定位追蹤、日程安排、喜好習(xí)慣等），針對性地提供情景感知的web服務(wù)信息。韓國的LG上南圖書館則通過NFC（Near Field Communication，近距離無線通信技術(shù)），實現(xiàn)語音數(shù)字圖書館的自動識別和認(rèn)證。設(shè)備只需經(jīng)過用戶手感觸摸，通過ID驗證后，就自動鏈接到圖書館的主頁面。用戶可自行在手機等移動設(shè)備上安裝NFC閱讀器，收聽所選的語音圖書，或以文本形式下載到手機等終端上。美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的Gaia項目，則將計算機系統(tǒng)延伸至環(huán)繞各種設(shè)備和機器的物理空間，建立一種虛實交互的新型物理空間環(huán)境，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的功能也會拓展到語境和針對性活動空間的多種功能上。Gaia項目還設(shè)計了智能化空間的模型，配備情景感知的現(xiàn)代化設(shè)備，包括可編程環(huán)繞音響系統(tǒng)、投影儀、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、HDTV(高清電視)、IR信標(biāo)(Beacon)、虹膜掃描儀、X10設(shè)備、藍(lán)牙功能、無線以太網(wǎng)、智能手機、射頻設(shè)備和Ubisense定位技術(shù)等。Gaia的目標(biāo)是用中間件操作系統(tǒng)來管理物理空間中的資源。

3 基于情景感知的智慧圖書館架構(gòu)設(shè)計

基于情景感知的高校圖書館系統(tǒng)構(gòu)建的宗旨，在于以高校師生的科研和信息需求為導(dǎo)向和驅(qū)動，通過對圖書館用戶角色的聚類和量化分析，靈敏感知多源異構(gòu)的動態(tài)信息并給出相關(guān)反應(yīng)，為圖書館個性化服務(wù)的實現(xiàn)提供有效的技術(shù)支撐，實現(xiàn)了高校圖書館以人為本的服務(wù)導(dǎo)向(見圖1)。

（1）自動感知層。該層是智能圖書館感應(yīng)外界的“皮膚”表層，通過各種方式和手段包括條形碼、電子TAG、紅外線、攝像頭、各種傳感器感應(yīng)和識別外界事物，隨時隨地采集、獲取信息。一般感知的信息分為三個方面：①對圖書的感知。通過RFID系統(tǒng)的電子TAG感應(yīng)裝置來實現(xiàn)，無方向性，無接觸式，高效讀取是其最大特點；②對到訪讀者的感知。以讀者隨身攜帶的智能手機為信息感知對象，通過接入圖書館局域網(wǎng)的手機定位系統(tǒng)來識別讀者的動態(tài)和需求；③對圖書館物理環(huán)境的感知。前端采用智能傳感器控制節(jié)點采集各種數(shù)據(jù)并調(diào)節(jié)各種被控對象，實現(xiàn)物理環(huán)境的可協(xié)調(diào)性。

圖1智慧圖書館設(shè)計架構(gòu)

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層。該層是智能圖書館的“神經(jīng)中樞”。通過ZIGBEE、WIFI、3G網(wǎng)絡(luò)接入智能網(wǎng)關(guān)，以通信網(wǎng)絡(luò)為傳輸載體，實現(xiàn)跨越時空的信息交互和共享，并且將采集和獲取到的各種信息數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)分析和處理并反饋給控制器，實現(xiàn)智能化的決策和調(diào)節(jié)。

（3）應(yīng)用服務(wù)層。該層是智能圖書館的實際操作應(yīng)用，體現(xiàn)在圖書館的業(yè)務(wù)管理（包括自助借還、自動清點等）和讀者的信息推送個性化服務(wù)、感知的OPAC系統(tǒng)和圖書館危機管控系統(tǒng)等方面。

4 智慧圖書館的集成功能模塊分析

4.1 基于RFID技術(shù)的智慧圖書館流通管理

目前，高校圖書館的RFID技術(shù)由探索走向?qū)嵺`應(yīng)用，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)條形碼掃描到電子標(biāo)簽感應(yīng)的大轉(zhuǎn)變。將RFID技術(shù)應(yīng)用于圖書館可大幅提高圖書館的管理水平與工作效率。RFID技術(shù)被認(rèn)為是構(gòu)建智慧型圖書館服務(wù)的基石。我館在2013年度實現(xiàn)了南區(qū)圖書館的RFID系統(tǒng)構(gòu)建和數(shù)據(jù)遷移，運行至今，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明流通部的圖書借閱率提升了15%。在高峰時段，借還書的時間較以往縮短了32%，圖書館的業(yè)務(wù)工作更加高效。

目前，我館的藏書量為250.94萬冊，與之相匹配的使用了UHF的超高頻電子標(biāo)簽。它兼具識別距離遠(yuǎn)、識讀率高、抗干擾性強、可擴展性好等特性，讀卡距離可達(dá)3 m～10m，每秒可讀100張卡.電子標(biāo)簽的識別流程如圖2所示。

圖2 RFID系統(tǒng)響應(yīng)流程

通過RFID技術(shù)的應(yīng)用，高校圖書館流通管理領(lǐng)域服務(wù)品質(zhì)極大提升，實現(xiàn)了以下多方面的高效服務(wù)管理：(1)讀者自助借還書。尤其在假期前后的借還高峰期，在圖書館有限的人力資源情況下，自助借還書大大簡化了借閱流程，增進(jìn)流通速率。（2）快速盤點清架。RFID的批量讀取標(biāo)簽和無線實時傳輸數(shù)據(jù)的特性，使盤點工作真正做到高效、準(zhǔn)確，避免圖書錯架和漏放情況的出現(xiàn)。(3)防盜門禁系統(tǒng)。RFID的EAS(電子防盜)系統(tǒng)將防盜信息存儲在電子標(biāo)簽中，通過安全門禁不間斷地感應(yīng)檢測標(biāo)簽狀態(tài)，實現(xiàn)對異常標(biāo)簽的監(jiān)控，達(dá)到防竊目的。

4.2 圖書館環(huán)境監(jiān)測與危機管理

高校圖書館是服務(wù)教學(xué)科研的信息交匯與共享平臺。作為一個人員密集、知識密集和設(shè)備設(shè)施密集的地方，高校圖書館的環(huán)境監(jiān)測和危害預(yù)警尤為重要。

(1)館藏紙質(zhì)文獻(xiàn)的保護(hù)。館藏紙質(zhì)文獻(xiàn)的保護(hù)環(huán)境對溫度、濕度和光線、灰塵、空氣都有一定的要求。目前，在圖書文獻(xiàn)資料保護(hù)方面，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，簡稱WSN)節(jié)點(見圖3)采集書庫內(nèi)的溫濕度和光照強度等實時數(shù)據(jù)，通過智能化判斷，自動控制通風(fēng)系統(tǒng)的開關(guān)、窗簾的開合等，能保證存書環(huán)境的最優(yōu)化設(shè)置。

圖3傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

2011年底，美國國家儀器有限公司(National Instrument，簡稱NI)與上海交通大學(xué)新圖書館合作，構(gòu)建了國內(nèi)首個高校圖書館室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與節(jié)能系統(tǒng)。借助NI的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品自行搭建系統(tǒng)，實現(xiàn)了對該館三層樓環(huán)境整體的三維聯(lián)動顯示模型，通過數(shù)據(jù)采集和三維建模分析，實現(xiàn)對圖書館空間內(nèi)溫濕度和空氣質(zhì)量的監(jiān)測以及火災(zāi)的預(yù)警。

（2）應(yīng)用環(huán)境敏感的安全服務(wù)。通過提供安全服務(wù)位置感知的傳感器，可識別用戶的位置、行為和活動。位置感知的傳感器可以幫助用戶應(yīng)對危險情況下通過檢測人，以確定他們的運動智能空間。如圖4所示，假設(shè)用戶無意識地倒在地板上角落里，圖書館系統(tǒng)通過使用位置感知的傳感器和紅外傳感器收集信息如用戶的位置、運動和體溫，如果圖書館系統(tǒng)檢測到的任何用戶臥躺在地板上超過30秒鐘后,系統(tǒng)會發(fā)送一條信息來緊急提示圖書館工作人員。

圖4環(huán)境敏感的安全應(yīng)用服務(wù)

(3)支持移動端的OPAC感知系統(tǒng)。為了將圖書館的資源和服務(wù)有效進(jìn)行整合，構(gòu)建基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智慧圖書館，為讀者提供WAP方式的快捷信息服務(wù)，越來越多的高校圖書館都致力于移動圖書館的開發(fā)和實踐。其中，支持手機客戶端訪問的OPAC(Online Public Access Catalogue，聯(lián)機公共檢索目錄 )系統(tǒng)是應(yīng)用最廣泛的服務(wù)模式。

我館的OPAC系統(tǒng)目前已經(jīng)支持不同操作系統(tǒng)手機通過掃描二維碼下載”移動圖書館”客戶端，使讀者無論在任何地點都可以實現(xiàn)快速查詢功能，具有PC機客戶端的大部分功能。通過APP訪問，可以實現(xiàn)基本字段檢索、書目查詢、閱讀全文、新書預(yù)約、圖書續(xù)借、新書通報、關(guān)注等主要功能，還擁有獨有的提示書籍閱讀期限到期等提醒功能。

智能化的OPAC系統(tǒng)是將自動感知定位功能賦予在傳統(tǒng)形式的OPAC系統(tǒng)中，包括圖書定位和用戶定位。圖書定位是通過RFID的定位技術(shù)來實現(xiàn)的，通過閱讀器獲取該層書架上所有書籍的標(biāo)識信息，包括書目信息和空間位置，上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，根據(jù)需要實時調(diào)用；用戶定位則通過室外GPS定位和室內(nèi)WIFI+Zigbee定位的無縫結(jié)合技術(shù)，來實現(xiàn)對到訪讀者所攜智能手機的感知。當(dāng)讀者通過手機客戶端檢索到相關(guān)圖書后，OPAC系統(tǒng)發(fā)起圖書定位請求，繼而利用RFID系統(tǒng)定位圖書，獲取圖書標(biāo)識后，通過內(nèi)嵌的移動終端地圖系統(tǒng)，即可智能導(dǎo)航到相應(yīng)的地理存放位置，實現(xiàn)最優(yōu)化的查找。

5 結(jié)語

數(shù)字環(huán)境造就的智慧圖書館，其所依托的正是基于情景感知信息的多元化和個性化服務(wù)方式。作為教育資源和科研信息的發(fā)布中心，高校圖書館如何通過技術(shù)手段和環(huán)境升級，促進(jìn)用戶進(jìn)行知識重組和構(gòu)建，營造以人為本的信息環(huán)境，并使用戶以快捷便利的自然交互的方式獲取信息，是值得探討的課題。

[1]賴群,黃力,劉靜春.借助“物聯(lián)網(wǎng)”與“云計算”技術(shù)構(gòu)建智慧圖書館[J].新世紀(jì)圖書館,2012(5):46-49.

[2]時彥艷.從數(shù)字圖書館到智慧圖書館的構(gòu)建[J].計算機與現(xiàn)代化,2013(6):194-195.

[3]馬駿濤,黃文,宋欣,等.用戶情景感知—移動圖書館發(fā)展新方向[J].中華醫(yī)學(xué)圖書情報雜志,2013(5):20-24.

[4]情景感知[EB/OL].[2014-07-12].http://baike.baidu.com/view/4884974.htm.

[5]傳感器技術(shù)[EB/OL].[2014-07-12].http://baike.baidu.com/view/2484456.htm.

[6]袁靜.情景感知自適應(yīng):圖書館個性化服務(wù)新方向[J].圖書情報工作,2012(7):79-82.

[7]吳振新,張智雄,張曉琳,等.用戶驅(qū)動的國家科學(xué)圖書館網(wǎng)站建設(shè)[J].現(xiàn)代圖書情報技術(shù),2008(3):1-6.

[8]張劍.移動時代高校圖書館的情境感知服務(wù)系統(tǒng)研究[J].新世紀(jì)圖書館,2012(5):42-45.

[9]潘旭偉,李娜,周莉,等.情境感知的自適應(yīng)個性化信息服務(wù)體系框架研究[J].情報學(xué)報,2011(5):514-521.

[10]王芳,郭麗杰.基于情境模型的手機圖書館個性化服務(wù)研究[J].圖書館學(xué)研究,2011(4):93-96.