基于物聯網技術的音樂院校智能圖書館建設

楊立志

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基于物聯網技術的音樂院校智能圖書館建設

楊立志

浙江音樂學院圖書館技術部，浙江 杭州 310000

為解決圖書館服務結構中存在書庫位置分散、館藏圖書種類及數量繁多，師生很難快速找到圖書的位置等問題，且圖書信息也不斷的變化中。利用先進的RFID無線射頻識別技術，針對音樂類院校師生需要快速查找音樂類樂譜的需求，通過PC終端，音樂學院師生首先可以獲得此書在圖書館書庫中的位置信息，并可以查找圖書的相關書目的具體信息。通過自主研發的實踐途徑，能夠更深刻地認清當前RFID 技術在音樂類圖書館的應用。通過在同行間更開放、全方位地展示研究成果，以共建共知共享的形式，促進深層次的學習交流。

物聯網；音樂學院；智能圖書館

在圖書館服務結構中，存在書庫位置分散、館藏圖書種類及數量繁多，師生很難快速找到圖書的位置等問題。特別對于新生來說，更是無從下手。因此，過去常用的圖書管理方法現在來看確實很難做到非常全面、準確地管理圖書館里面的各類圖書資源。[1］在此基礎上我們提出基于物聯網技術的音樂院校智能圖書館建設方案，并給出重要部分的實施方案，例如信息的讀取與傳輸。引入基于物聯網技術的建設方案后，不僅能夠實現對圖書館圖書的信息資源的高效、便捷管理，而且還能為師生的服務內容和服務模式提供一種全新的理念。[2]物聯網已成為當今世界新一輪經濟和科技發展戰略制高點之一，發展物聯網對于促進經濟發展和社會進步具有重要的現實意義，國家高度重視物聯網的發展，工信部制訂了我國物聯網發展“十二五”規劃，設立并組織實施物聯網的發展專項，對物聯網投入巨大的發展專項基金。[2-3］

RFID無線射頻識別技術中的RFID識別多標簽的能力強，耐久性和搞數據污染能力強，具有可以長距離地讀取、穿透性以及可反復使用的特點。相比于其他技術，數據識別在書庫管理中的應用具有相當大的優勢。針對音樂類院校師生需要快速查找音樂類樂譜的需求，通過手機、電腦等終端，音樂學院師生馬上就可以獲得想要查找的圖書的具體信息，比如書的存放位置。其次通過菜單選擇，音樂學院師生還可以將感興趣的音樂類圖書的方位信息下載到隨身的移動設備上，直接獲取音樂類圖書的書目及方位信息，解決音樂學院師生找不到圖書的困境。音樂學院圖書管理員使用掃描器進行書架掃描，可以發現不屬于這個書架的書籍，方便音樂學院圖書館管理人員調整書架。此外，方便音樂學院圖書館進行資產清查。RFID里有一個盤存設備，在設備旁邊掃描一遍，可根據事先設定的音樂學院圖書分類，自動產生或人工選擇產生盤點任務表。音樂學院圖書館理員使用手持式閱讀器掃描圖書標簽進行圖書的信息和采集，獲取圖書相應的書庫位置信息，清點圖書的具體數量，定位出圖書明確的擺放位置等，上傳數據，與系統庫存列表進行對比，若有誤及時修正，確認一切無誤后生成盤點匯總表，上傳至系統，以供備用查詢。

隨著我國科技的飛速發展，特別是信息技術對圖書館圖書管理具有巨大的促進作用，目前音樂學院圖書館普遍采用了書本中安放條形碼然后經過門禁時發出報警這種方式對圖書進行管理，這種管理方式的優點是成本低，簡化了借閱手續，提高了效率，缺點是對圖書的智能化程度不高，如果書本被亂放就不能快速識別出圖書的具體位置。[4］從音樂學院圖書館管理的方向來看， 條形碼容易被讀者損壞，如果放置的環境潮濕容易受潮，可讀性比較低，不支持多信息的識別，比如圖書的定位信息。受條形碼這樣的特性制約，一般情況下只能采用圖書館理員來手工排架，排架的效率就會很低。[5］

2005年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，正式提出了“物聯網”（Internet of Things）的概念。物聯網已經成為繼計算機、互聯網信息科技與移動通信網絡之后的信息化產業的新方向，是繼互聯網之后的第四代計算模式，代表了下一代信息發展技術，被稱為下一個萬億級產業，其價值在于讓物體也擁有了“智慧”，從而實現人與物、物與物之間的溝通。[6］

國外和國內的圖書館在應用 RFID 技術的實踐和研究過程中，認為其不足之處主要體現在成本、標準、傳輸、定位等方面。針對 RFID 技術在音樂學院圖書館的不足之處，有些學者及機構開展了 RFID 圖書館自主研發方面的研究。[7］上海交通大學的陳嘉懿認為當前國內大多數 RFID 應用局限在傳統“拿來即用”的應用模式，并不算成功，主張圖書館應該以聯盟的創新應用模式來主動選擇 RFID 技術，打破商業的技術壟斷，為將來的智能音樂學院圖書館建設打下堅實的基礎。[8］但是RFID系統在工作的時候會出現多個讀寫器和多個標簽同時發送信號的情況，必須對其進行優化。如何通過融合Wi-Fi傳輸等技術接入網關，最終達到用戶終端是個難點。

浙江音樂學院圖書館的智能化建設雖正在起步階段，但是距離浙江杭州云棲小鎮只有6?km。2015年阿里云開發者大會正式更名為“云棲大會”，并且永久落戶西湖區云棲小鎮。其云棲小鎮已累計引進包括阿里云、富士康科技、Intel、中航工業、銀杏谷資本、華通云數據、數夢工場、洛可可設計集團在內的各類企業433家，智能化氛圍比較好。在好的環境下，我校圖書館智能化建設已經有了一定的基礎，建設成了自助借還機、智能化圖書感應設備、智能學習空間，在浙音講堂的基礎上，引進優秀音樂類慕課欄目。與各系部建立聯系，鼓勵系部教師與學生參與到圖書館慕課欄目的建設，提供更多高品質的教學素材。不斷加強圖書館利用先進技術的國際化視野。但是音樂學院圖書館書架個性化的管理服務還有待進一步提升，對音樂學院圖書館信息化系統進一步的二次開發和服務還有待加強，例如通過簡單的分類排架設定以及自定義的地圖來對圖書進行圖形定位。

本項目利用感知層的關鍵技術，主要是無線傳輸技術融合技術。感知層利用了傳感器技術、無線通信技術等，能夠通過各種各樣的集成化的微型的傳感器的協作實時監測、感知和采集各種書庫環境中的圖書的具體信息，并通過嵌入式的系統對獲知的圖書信息進行處理，通過學校的無線通信網絡將得到的圖書信息傳送到接收服務器后臺和接入網關，最終到達用戶的手機、計算機等終端，從而真正實現“無處不在”的物聯網的理念。在圖書信息傳遞過程中，防碰撞算法是RFID的核心技術之一，也是難點之一。 RFID系統在工作的時候會出現多個讀寫器和多個標簽同時發送信號的情況，這樣就會使讀寫器間或電子標簽間出現信號干擾，我們把這種干擾叫著碰撞或沖突。本項目著重對RFID防碰撞算法進行研究，對其進行優化并提出一種新的算法，并進行實際的智能系統的測試。現在的RFID主要是用來識別，定位很難。尤其在圖書是如此密集存放的情況下，信號源干擾很強，基本上是不知道書的位置的。這需要手工去一層一層地掃描，才能知道書所屬的層號。有的學校買自動車來代替人工掃描，但意義不大。因為圖書館是流動的，不可能關著門盤點。有一種書架其實就是把“掃碼”設置裝在，可以不用人工掃描，書架自動收集圖書信息，但這種書架造架貴。掃描器裝在書架上是可以的，但是由于感應距離限制，要裝很多[9］

基于物聯網技術的音樂院校智能系統由三部分組成：第一個是師生的查詢終端，可以是音樂學院校園網內的任何一臺 PC，也可是師生的移動通信設備。通過融合學校的Wi-Fi傳輸技術，音樂學院師生利用查詢終端可以查找并獲得圖書的相關書目的具體信息，比如圖書的名稱、編號、圖書在書庫中的具體位置。其次，音樂學院師生還可以將自己特別感興趣圖書的具體方位信息下載到手機或者iPad上。第二個是圖書信息管理數據庫，就是傳統的圖書管理數據庫。比如一般圖書館對接的是匯文的管理系統，其主要功能是從管理系統中讀出館藏圖書及師生的相關信息，并對師生的身份信息進行認證等。第三個是定位服務器，具體存放圖書的定位信息[10]。管理圖書的定位跟蹤系統包括RFID 閱讀器、RFID 標簽和定位服務器。為了試驗，先把書庫范圍縮小，針對浙江音樂音樂圖書館的一個書庫，例如藝術書庫中抽取幾本樣書都貼上一個 RFID 標簽。在圖書館的館藏范圍設置幾個固定式的閱讀器，以此確定圖書館中的圖書的位置信息。每個固定的閱讀器按照時間序列查找本范圍中的圖書，并將獲得的圖書標簽信息傳送給定位服務器。此外，定位服務器還要負責對每個固定閱讀器的工作情況進行監控和管理，如果發現工作異常等問題及時發出警報。[11]根據感知層，即以射頻識別（RFID）、傳感器為主，融合Wi-Fi傳輸等技術，在算法、安全性等方面開拓出創新點，并在C/S架構系統管理軟件中對該算法及安全性進行實現。音樂學院圖書館的圖書數據的采集主要通過優選感知層關鍵技術并設計框架結構研究方案而獲取信息數據，為下一步的數據處理和平臺計算提供數據；RFID最新優化防碰撞算法及安全加密方法可以結合各種數學模型及圖書數據進行加密，從而加強數據安全管理。融合Wi-Fi傳輸技術，由音樂學院現成的學校網絡建立一個Wi-Fi熱點。Wi-Fi是一種基于IEEE 802.11標準的無線網絡技術，具有傳輸速度快。抗數據干擾能力強的特點，而且為了保證通信的安全，網絡采用WPA2加密方式，將Wi-Fi網絡結構分成數據層、服務層和用戶層。數據層能更精確地傳遞各類圖書的信息數據；服務層作為中心層，聯接數據層和用戶層，并提供各類需求信息請求相關的圖書數據；用戶層采用一個無線終端接收設備，以便接收信號。三層結構保證數據的完整性、準確性和速度性。通過嵌入式系統對信息進行處理，并通過融合Wi-Fi傳輸等技術接入網關，最終到達用戶終端，在C/S架構系統管理軟件中對算法進行比較研究并實現圖書館數字化建設。音樂學院圖書管理員根據音樂學院圖書館入庫清單檢查圖書清單，將圖書裝入手推車中，用RFID手持式閱讀器修改圖書標簽信息，記錄圖書入庫產品的名稱、種類、入庫時間、入庫批次、質量狀況、入庫數量、入庫經辦人和圖書代碼等信息，以便查詢。利用先進的RFID無線射頻識別技術，方便師生借閱、查找圖書，師生還可以通過手機、iPad等各種移動端，將師生通過認證過的個人信息和想要查找的圖書信息直接發送給圖書查詢服務器，從而直接獲取圖書的書目及具體的方位信息，圖書管理員使用掃描器進行書架掃描，可以發現哪本圖書不屬于這個書架，從而方便圖書管理人員調整各個書庫的書架[11]。

面對新技術的不斷更新，音樂學院圖書館如何能適應未來的發展，更加理性地分析思考，不受商家營銷的左右，不淪為商家新品的實驗地，如何重用現有的資源來實現更為合理的漸近式轉變，這很值得音樂學院圖書館界思考。通過自主研發的實踐途徑，能夠更深刻地認清當前RFID技術在音樂學院圖書館的應用。通過在音樂學院同行間更開放、全方位地展示研究成果，以共建共知共享的形式，促進深層次的學習交流。自主研發及深度交流，這對圖書館向 RFID 圖書館轉換的過程中，在商業產品選型、經費預算及業務重組等方面具有指導意義。

[1]張敏.基于物聯網技術下的圖書管理系統構建[J].河南理工大學學報（自然科學版），2012，31（3）：326-329.

[2]吳瑋.物聯網技術的發展和在安防領域的應用研究[J].計算機光盤軟件與應用，2012（16）：112-113.

[3]佚名.2011年中國物聯網的發展：得失相隨喜憂參半[J].金卡工程，2011（11）：24-26.

[4]張榮勤.基于物聯網的圖書館管理系統設計[J].中華醫學圖書情報雜志，2011，20（9）：58-60.

[5]蔣勝山.基于RFID的圖書管理系統的設計與實現[D].大連：大連理工大學，2007.

[6]邵莉娟，葉宏信.物聯網：影響圖書館的第四代技術[J].圖書與情報，2010（2）：90-92.

[7]廖佳杰，張麗.圖書館可應用的射頻識別技術專利介紹[J].圖書情報通信，2010（3）：50-52.

[8]葉龍.RFID技術在圖書館管理系統中的應用[J].上海商學院學報，2010，11（1）：28-30.

[9]基于物聯網的RFID在數字化校園中的智能圖書館的應用[J].發明與創新（教育信息化），2014，11（1）：15.

[10]Dwivedi Y K， Kapoor K K， Williams M D，et al.RFID systems in libraries：An empirical examination of factors affecting system use and user satisfaction[J].International Journal of Information Management，2013，33（2）：367-377.

[11]Coyle K. Management of RFID in Libraries[J]. Journal of Academic Librarianship， 2005， 31（5）：486-489.

本文為浙江音樂學院科研課題，編號：G002A4731669。

The Construction of Intelligent Library in Music Colleges Based on Internet of Things

Yang Lizhi

Zhejiang Conservatory of Music Library Technical Department, Zhejiang Hanzhou 310000

In order to solve the library service system, there are number of readers scattered, a huge number of books and a variety of other factors, and the book also often in the continuous development and change the status of the problem, the use of RFID radio frequency identification technology, aiming at the music college teachers and students need to quickly find the music music demand by PC terminal, detailed information of teachers and students first can obtain the relevant bibliographic query books, but also can get the location information.Through the practice of independent research and development, we can get a deeper understanding of the application of RFID technology in music library. Through a more open and comprehensive display of the results of the study, in order to build a shared understanding of the form of sharing, to promote deep learning exchanges.

Internet of things; music institute; intelligent library

G250.7；TP391.44；TN929.5

A

1009-6434（2017）02-0140-03