物聯網技術在促進高校圖書館信息化中的應用

徐盛

摘 要：基于條形碼的特性，圖書館一般需要大量人工進行排架，大大降低了效率。而磁條報警系統的報警范圍較為寬泛，對于符合共振標準的磁性物質都會產生警報，誤報率相對較高。從讀者的角度來看，無論是圖書的檢索、查找或是借閱，都需要采用手工的方式，還需要到固定地點還書，這亦花費了讀者一部分時間。為了滿足借閱雙方對工作效率不斷提升的要求，需要采用智能化更高的圖書館管理系統。隨著物聯網及相關技術的成熟，開發出更加智能的圖書館管理系統，代替傳統的基于條形碼讀取和磁條報警的圖書館管理系統成為可能，而借助于物聯網相關技術開發的管理模式也勢在必行。該文對利用物聯網技術促進高校圖書館信息化進行了研究，并提供相關智能化服務的系統架構進行設計，以期望改善高校圖書館的工作效率，為讀者提供更加便捷的服務。

關鍵詞：物聯網 高校圖書館 智能化服務 射頻識別技術

中圖分類號：G258.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0186-03

隨著計算機技術的快速發展，圖書館管理工作的信息化進程也在不斷加快。特別是高校圖書館的讀者量較大，借書還書較為頻繁，使得高校圖書館對管理工作信息化的需要尤為迫切。當前，大部分高校圖書館的信息化管理系統有兩部分組成，條形碼讀取系統和磁條報警系統，這種管理系統大大簡化了圖書借閱流程，提高管理效率的同時，也不需要過高的系統建設成本。[1]然而，這種感覺管理系統的最大問題在于智能化程度不高。從圖書館管理的角度來看，易破損的圖書條形碼為系統讀取帶來不必要的麻煩，而且基于條形碼的系統也不支持多目標的識別。

2005年11月，國際電信聯盟（ITU）正式確定了物聯網這一概念，與基于射頻識別技術（RFID）的物聯網雛形相比，物聯網不僅以射頻識別技術為基礎構建，更引入了紅外感應器和極光掃描儀等信息傳功設備，按照特定的通訊協議將物體與網絡進行信息交換，實現了對物體的智能識別、定位、跟蹤、監控和管理的多重功能[2]。總的來說，物聯網是由包括傳感器設備、信息通訊網絡和應用控制網絡三部分共同組成的。首先，物聯網通過射頻識別技術、傳感器、二維碼，能夠隨時隨地獲得物體的信息，完成對物體的識別功能，進而利用可靠的信息通訊網絡將物體的信息準確快速地上傳至網絡當中；最后，應用控制網絡利用模糊識別、云計算等技術，分析并處理海量數據，完成物體的智能化控制和管理。這樣充分體現出了物聯網的三個主要特征，即全面感知特性、穩定可靠的傳遞能力和強大的智能處理能力[3]。

1 物聯網關鍵技術

利用物聯網管理圖書館的實現需要四個步驟：物體的識別、物體的感知、信息傳遞和信息處理[4]。為了實現以上環節，幾項關鍵技術的實現尤為重要，包括射頻識別技術、傳感器、智能芯片和無線傳輸網絡。

1.1 射頻識別技術

一般來說，視頻識別技術需要依托射頻電子標簽、閱讀器、天線和應用系統四個部分實現。通過無線射頻的方式，視頻識別技術能夠完成非接觸式的雙向數據通信，在獲取相關數據后對物體進行識別[5]。在利用物聯網技術實現高校圖書館信息化的過程中，需要將條形碼替換為包含有相關數據的射頻電子標簽，其中所包含的互用性信息將在應用系統的控制下采集，并通過無線網絡傳遞至中央信息系統。通過相關智能分析功能模塊，中央信息系統完成圖書的識別，并完成圖書實時信息的傳遞和共享，最終完成圖書的透明化智能管理。用作圖書“身份證”的射頻電子標簽，不僅成本低廉，而且可批量生產加工，尺寸也較小，方便在圖書內安裝，即不影響正常閱讀，也能夠保證電子標簽讀寫器讀取圖書的相關信息。

1.2 傳感器

傳感器令物體擁有了觸覺器官，是系統智能化的重要保障。傳感器在物聯網中被用作檢測裝置，通過感受被測量的信號，并按照一定規律轉換為其他形式的信息，完成物聯網對信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的要求。作為圖書信息自動識別過程的首要環節，傳感器以其智能化、網絡化和多功能化的特點，實現了將物體轉化為物聯網可用信息的功能。

1.3 智能芯片

智能芯片主要負責處理收集到的感應信號。基于人工設置，智能芯片能夠初步具備人性化思維模式，提供最基本識別和檢測功能。同時，智能芯片的小型化為其更加靈活地安裝在圖書館提供了便利，其不僅能夠處理來自傳感器的信號并產生相應動作，還能夠根據應用控制網絡的信息執行相應命令，提高了為圖書館管理系統的安裝和運行的便利性和高效性[6]。

1.4 無線傳輸網絡

基于無線技術，無線傳輸網絡實現了數據隨時隨地的傳輸。隨著無線傳輸網絡技術的日益成熟，其穩定性和高效性已經能夠滿足物聯網的信息傳遞需求。同時，無線傳輸網絡安裝方便、靈活性強，更是物聯網信息進行隨時隨地傳輸的基本保障。當前，大多數高校都建立起了高校無線網絡，利用已有的硬件設備，能夠方便快捷地建立起物聯網所使用的無線傳輸網絡，保障信息的高效傳輸[7]。

2 系統設計

2.1 功能設計

按照圖書館工作人員和讀者對圖書館管理系統的功能需求，可以將基于物聯網的圖書館管理系統分為前臺和后臺兩個部分。系統的后臺主要面向圖書館工作人員，需要完成電子標簽的加工、圖書的盤點、整理、分類、加工、流通和典藏等功能，以及借書證的辦理。同時，為了將現有管理系統順利過渡到基于物聯網的圖書管理系統，系統后臺還要完成與當前系統的無縫對接和標簽轉換。相對而言，系統的前臺主要面向讀者，需要完成自助借書、還書流程，為讀者提供多種模式的圖書檢索功能，以及電子閱覽室管理、報刊閱覽室管理和門禁檢測等其他功能。

2.2 系統后臺架構設計

系統后臺架構包括標簽轉化子系統、借書證管理子系統、圖書盤點子系統和圖書分揀子系統。

2.2.1 標簽轉化子系統

該系統由控制主機和標簽轉換裝置兩部分組成。其中，控制主機負責兩部分的工作，條形碼信息的轉換和多種用途的電子標簽信息生成。裝有標簽轉換系統的控制主機將現有系統中條形碼中所儲存的信息轉化為射頻電子標簽中的信息格式，通過該功能完成原有系統與基于物聯網的圖書館管理信息的無縫對接。同時，控制主機還需要負責三類電子標簽信息的生成：新入庫圖書的電子標簽信息生成、書架的電子標簽信息生成和讀者借書證的電子標簽信息生成。根據控制主機生成的電子標簽信息，標簽轉換裝置會根據預設指令將相關信息寫入電子標簽實體中，完成存儲有規范信息的電子標簽與具體實體之間的綁定。

2.2.2 借書證管理子系統

該子系統由借書證管理工作站、射頻讀寫器等部分組成。其中，借書證管理工作站中管理著具有借閱權限讀者及其借書證的相關信息，便于標簽轉化其他子系統對讀者信息的檢索。具體而言，借書證管理子系統實現了借書證辦理、管理和激活的功能。射頻讀寫器則是借書證管理子系統的讀寫設備，用于子系統對借書證的電子標簽中信息進行相應的處理。

2.2.3 圖書盤點子系統

該系統由控制主機和手持無線射頻讀寫器組成。利用無線射頻手持讀寫器，能夠對圖書的射頻電子標簽完成快速和準確的讀取，進而完成圖書的批量盤點，節省了傳統圖書盤點中的大量人力，極大地提高了盤點效率。為了凸顯物聯網高效便捷的特點，在圖書館中每個書架各層的側面安裝電子射頻天線，并利用多路復用器與電子射頻讀寫器相連。圖書館工作人員在進行圖書盤點時，只需要利用無線射頻手持讀寫器讀取書架每一層的數據，通過無線網絡將數據傳送至控制主機，由控制主機對數據進行匯總整理，即可完成實時的數據更新，并由無線網絡將更新數據出送至中央數據管理工作站。

2.2.4 圖書分揀子系統

該系統的功能由智能圖書分揀機完成。傳統的圖書管理系統中，一般采用人工分揀的方式實現圖書的整理分揀，作為消耗人力最多的工作環節之一，人工分揀不僅大大降低了圖書館管理工作的效率，更由于人為錯誤導致分揀不夠準確。而智能圖書分揀機能夠自動讀取圖書的電子標簽，并按照標簽中存儲的相關信息對圖書的類別進行自動識別和分類，完成了圖書分揀、歸還全過程的自動化，極大提升了圖書整理分揀的工作效率。

2.3 系統給前臺架構設計

系統前臺架構包括圖書檢索子系統、自助借書子系統、自助還書子系統、電子閱覽室管理子系統和門禁檢測子系統。

2.3.1 圖書檢索子系統

對于藏有大量文獻的高校圖書館而言，高效快捷的圖書檢索系統是提高圖書借閱效率的重要保障。基于射頻識別系統、計算機工作站和無線局域網構成的圖書檢索子系統，能夠提供便捷的檢索方式。例如，通過將待查詢的圖書信息錄入手持式射頻識別終端，以此可以檢索多本圖書的館藏信息，而通過計算機工作站、無線局域網和射頻識別系統也能夠查找到圖書的館藏信息。通過圖書電子標簽的實時反饋，能夠快速地定位圖書所在位置，節省讀者獲取圖書的時間。同時，圖書檢索系統提供了包括模糊檢索在內的多種檢索模式，極大提升了檢索系統的智能程度。

2.3.2 自助借書子系統

該子系統由控制主機、觸摸顯示器、多功能電子標簽閱讀器、嵌入式打印機等部分組成。首先，讀者將借書證放置在多功能電子標簽閱讀器上，就能完成讀者權限的獲取，自主借書子系統也能夠根據讀者的信息，向讀者反饋其當前借書權限等信息。進而，讀者將期望借閱的圖書放置在多功能電子標簽閱讀器上，控制主機能夠根據電子標簽閱讀器讀取的圖書信息，將借閱信息更新至后臺的圖書管理數據庫中，并向讀者反饋借書注意事項和歸還日期等數據。最后，讀者注銷權限，完成整個自助式的結束過程。

2.3.3 自助還書子系統

該子系統同樣由控制主機、觸摸顯示器、多功能電子標簽閱讀器、嵌入式打印機等部分組成。首先，讀者將期望歸還的圖書放置在多功能電子標簽閱讀器上，圖書的相關信息將會被讀取出來，并檢查借閱時間是否超期，并返回相應提示。進而，讀者可將圖書放在還書口處，當還書裝置檢測到圖書已經被回收至設備內，便會將歸還圖書的信息傳遞至后臺的圖書管理數據庫中，更新圖書借閱信息，該圖書的電子標簽也將會在還書過程中被重新設置。為了方便讀者還書，自主還書設備可以安裝在圖書館外部，進而由工作人員定時收取，簡化還書流程。

2.3.4 電子閱覽室管理子系統

該子系統能夠通過讀取讀者借書證中的相應信息，記錄并更新每位讀者在電子閱覽室的時間，并對當前電子閱覽室中的讀者規模進行控制，避免人員擁擠的情況發生。于此同時，通過長期記錄電子閱覽室讀者情況，通過統計分析，便于圖書館對電子閱覽室的管理策略進行更新，以及對電子閱覽室規模的調整，為圖書館管理提供真實具體的數據支持。

2.3.5 門禁檢測子系統

該子系統有射頻識別電路、聲光報警器、攝像系統和安全門型天線共同組成。門禁處一般采用多通道設計，對于入口通道，射頻識別電路通過讀取讀者借書證的電子標簽，識別是否為擁有借閱權限的讀者，并根據讀取的數據利用安全門型天線系統控制門禁。而對于出口通道，射頻識別電路通過監測圖書館藏書中的電子標簽，與圖書管理工作站進行數據交互，一旦識別到未辦理借閱手續的圖書被帶離圖書館時，將進行報警，同時觸發攝像系統，記錄門禁出人的情況。門禁檢測系統不僅提高了讀者進出的便利性，更重要的是增強了館藏圖書的安全性。

3 結語

逐漸成熟的物聯網技術大大提高了圖書館管理工作的效率，為改善原有圖書管理系統效率提供了可能性。基于物聯網的圖書管理系統，高校圖書館能夠節省大量人力、高效便捷的完成圖書的盤點、上架和相關的管理工作。而讀者通過圖書館提供的圖書檢索設備，能夠快速地查詢到相關圖書的館藏信息，而借助自助借書、還書系統，讀者能夠輕松完成借書、還書流程，節省大量時間。物聯網技術為高校圖書館的圖書管理工作帶來便利，也為未來開發更多的智能化服務帶來可能。利用物聯網技術，高校圖書館能夠在未來不斷提升工作效率和服務水平。

參考文獻

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