基于云平臺的智慧圖書館系統的設計與實現*

王 茜 張 黎 ,2

（1.北京郵電大學圖書館 北京 100876；2.中國人民大學信息資源管理學院 北京 100872）

科技革命在經歷了工業化、電氣化、信息化之后，又進入了全新的突破階段——智慧化階段。利用智慧感知技術，把虛擬技術、全方位地球信息系統和網絡技術與全社會的需要聯系在一起，是全球科技發展的趨勢和特征。在以智慧化、物聯網等為代表的新一代信息技術以及知識社會環境下逐步形成的開放的創新知識生態的影響下，“智慧圖書館”也隨之產生了。智慧圖書館是基于泛在化的信息網絡、智能的感知技術和信息安全基礎設施，透明、充分的獲取圖書館資源、用戶海量數據，為讀者提供共享信息，打造知識共享、服務高效、使用便利的圖書館信息化應用。

1 云平臺的概念及特點

云計算平臺（以下簡稱云平臺）是云計算的重要組成部分，也是云服務的核心所在，可以說沒有云平臺，就沒有云計算和云服務。目前業界有四種有影響力的主流開源軟件平臺，分別是OpenStack、CloudStack、Eucalyptus、OpenNebula[1]。

隨著物聯網、大數據、云計算等新技術的廣泛應用，如何有效利用云平臺來匯集及交叉比對來自不同解決方案的數據，是塑造未來圖書館的關鍵。當我們把方方面面的數據集中到云平臺，便彷佛在云端打造了一個圖書館，數據的跳動，代表了圖書館的脈動。大數據技術能精確地掌握數據資源，讓圖書館更智能，運作更有效率。

運用云平臺技術構建起的智慧圖書館，是以數字化、網絡化、智能化等為基礎，以深刻的感知、更廣泛的互聯互通、智慧化的管理與服務為主要特征的發展新模式[2]，是信息技術在圖書館信息化中的綜合應用，是數字空間向物理空間延伸的必然發展趨勢，并通過館藏虛擬映像到實體圖書館的映射，實現圖書館的智慧管理。它以數據多樣化和集中為基礎，將資源、管理和服務充分融合，實現無處不在的網絡學習、融合創新的網絡科研、透明高效的管理、豐富多彩以及獲取方便的資源，實現圖書館“精細化管理、協同化支撐、個性化服務”的發展目標。

2 基于云平臺的智慧圖書館系統的優勢

智慧圖書館的終極目標是圖書館的管理和服務可以智慧化地完成，達到“智慧”狀態[3]。智慧圖書館最大的特點是互聯、高效、便利[4]，而云平臺能為智慧圖書館目標的實現和特點的發揮提供有力的支撐。云平臺以數據的整合與利用為核心，能夠對數據資源進行優化整合。通過云平臺充分挖掘、整合圖書館現有的各種資源，提高資源的使用效率。云平臺的整合，可以將分散的軟硬件資源合理優化，達到統一數據標準、統一數據管理與維護的目的。從而實現各個獨立應用系統的數據之間及時地、動態地互聯互動；實現實時動態采集、管理集中安全、智能應用共享。

云平臺需要具備五個基本特征：資源化整合、泛在網絡訪問、可量化的服務、快速彈性部署、按需服務。這五個基本特征，目前已經得到業內的廣泛認同。在這五個基本特征中，泛在網絡訪問、資源化整合是云平臺應用的基礎條件，相當于蓋房子的地基；可量化的服務、快速彈性部署、按需服務三方面，決定的是云平臺管理和應用的水平。隨著智能化技術的發展以及大數據、物聯網、云計算等技術的廣泛應用，在智慧化理念的支持下，圖書館可以依靠先進的云平臺技術構建智慧管理系統，提高服務效率，提升服務質量。

2.1 實現智慧化服務管理

智慧圖書館系統中，運用云平臺技術，通過構建統一的大數據云基礎平臺靈活統計圖書館內的各種數據、整合各類資源，并及時利用數據信息云輔助圖書館的服務。同時，圖書館管理部門可以通過該平臺的數據驅動實現讀者需求挖掘，從而使圖書館的服務更加貼近讀者的需求，讓讀者成為圖書館創新服務的主體、參與創新服務的過程，方便讀者對圖書館數據的使用。實現以讀者創新、服務創新為特征的創新知識社會環境下的圖書館可持續發展。

2.2 提供多元化館舍服務

基于云平臺的智慧圖書館系統可以使智慧服務無盲區，為讀者提供高效、穩定的智慧圖書館服務。在智慧圖書館系統中，管理員可以隨時查看圖書館內的各個區域，以便能夠及時、準確、快速的處理各種問題。此外，在云平臺支持下，智慧圖書館系統能夠實現“數字圖書定位，按需求服務”，利用云技術在系統中快速發送服務信息，節省服務時間，提高服務效率。

2.3 構建圖書館量化服務體系

對于讀者來說圖書館的服務是無形的，評估其服務質量是比較困難的。智慧圖書館系統為圖書館服務質量的評估提供了更多的支持和保障。利用大數據、云計算、可視化等技術，系統能夠在對服務內容、服務范圍、服務效率、響應時限等進行清晰的界定后，將無形的服務用可量化的指標展現在讀者面前，讀者可以通過系統中的服務內容和相應的承諾選擇適合自己需要的服務[5]。

3 基于云平臺的智慧圖書館系統的設計

采用云平臺技術，提升智慧圖書館信息化應用成效，以信息化、智能化服務平臺為支撐，有效整合環境、設備、資源、讀者，建立完善的智慧圖書館管理系統。通過云平臺實現智慧圖書館系統的服務支持，包括數據支持、信息系統支持、統一身份認證、信息檢索、信息安全的傳遞等。同時，通過數據交換門戶為讀者提供數據及應用服務。讀者可以通過該門戶申請利用圖書館的各種資源，并可以按需要對資源進行下載、展現和重新整合；可以通過該門戶上載資源到智慧圖書館的大數據云基礎平臺上。智慧圖書館管理系統包括數據采集、數據管理、業務分析、服務管理、信息傳播。基于云平臺的智慧圖書館系統總體構架如下圖所示：

圖1 智慧圖書館系統總體構架

3.1 數據采集

智慧圖書館系統的數據采集是基于大容量消息和事件的數據導入解決方案。不僅采集圖書的信息，讀者身份信息、讀者賬戶數據、多種設備信息、圖書館的空間和環境信息，甚至第三方數據庫的數據等各種異構數據都是采集的對象。系統面向不同格式的結構化、非結構化數據，提供多種數據源管理和格式轉換以及原始數據的臨時存儲服務；其核心能力包括數據通道管理、數據源管理、數據格式轉換。

3.2 數據管理

基于云平臺的智慧圖書館系統可以將館藏信息、流通信息、書目數據、事務數據等最新資源信息、環境信息、服務信息通過系統進行內容管理。各種異構系統遵照統一的標準進行審核，只有通過審核的數據才能顯示。數據管理功能不僅可以存儲各類數據，還能豐富日常操作數據的數據庫系統，并集中整合不同的歷史數據和當前數據的數據倉庫。同時該模塊也提供數據訪問的安全策略執行，并在OData協議下通過“圖書館服務管理”和“信息發布”發布和更新相應的數據作為信息服務的基礎，使館藏物理位置的智能調度、圖書狀態跟蹤以及網絡安全監控功能得以輕松實現。書目、館藏、流通、事務等數據可通過云平臺實時采集，再通過網絡上傳至智慧圖書館的相應平臺中，最后實現數據的優化和跟蹤處理。此外，系統對數據進行實時監控，最大范圍內保證了數據的安全性和私密性。

3.3 業務分析

智慧圖書館系統對不同來源的數據進行統計分類、關聯整合。整合包括采訪數據、咨詢數據、文獻收藏、數據資源檢索、信息參考咨詢、教育培訓、會議展覽、數字化加工等在內的應用系統。智慧圖書館具有面向結構化數據、非結構化數據以及流數據的商業智能搜索引擎。在該引擎上，可以利用預置的分析算法，同時快速構建和部署新的智能分析，并即時發布新的統計、預測和多維分析的結果。智慧圖書館系統的業務分析功能可以對各種不同類型的數據進行分析，如館藏資源數據、館舍空間數據、業務管理數據、館內環境數據、讀者到館數據、讀者賬戶數據、閱讀推廣數據、知識服務數據等。對各類業務數據進行整合和智慧化分析梳理，一方面可以幫助圖書館優化資源配置和業務流程，提升服務質量，提高服務水平；另一方面對于圖書館戰略規劃的制定以及決策計劃的部署提供更大范圍、更有力度的支持。如對館際互借數據的分析，可以及時了解本館館藏存在的問題，從而有針對性的對資源進行增刪處理；對讀者流量數據的分析，可以及時掌握每日各時段的進館人次、每月累計進館人次、每年累計到館人次；對圖書借還量、檢索查新數據的整理和分析，可以提高資源與讀者需求對接的準確率，便于針對讀者開展個性化數據服務；對讀者的咨詢數據和各類活動數據的統計和分析，能夠明確讀者的疑惑點和實際需求，便于圖書館開展有針對性和傾向性的培訓和閱讀推廣活動[6]；對館內辦公區、借閱區、閱覽區、信息共享空間區等各個空間區域數據的實時監控和數據分析，可以使館內空間達到最大限度的利用，便于對空間資源的常規化管理以及遇突發事件的及時響應和處理。

3.4 服務管理

智慧圖書館系統是公共性、綜合性的服務平臺，主要通過數據提供云計算資源管理、多級數據交換、應用支撐平臺（基礎和應用構件）、業務應用集成服務。同時智慧圖書館系統采取集群化管理，實現資源的整合、集約式的展示、更加便捷的獲取等[7]。系統根據數據管理與業務分析的結果進行集中的服務展示。主要的服務內容包括將云圖書館作為所有接入服務的網關，通過集成實體圖書館與網絡圖書館平臺，為整個大數據平臺提供可定制的公共服務、虛擬咨詢服務、一站式檢索服務、借閱基礎服務、信息導航、空間共享、聯合用戶認證等多種服務。

3.5 信息傳播

智慧圖書館系統提供可管理的“大數據平臺”發布通道，根據自身需求通過不同發布通道和不同數據格式獲得信息和智能分析結果，包括推送通道、主動獲取通道、通道管理服務和通道策略、館舍地理信息系統。通常情況下，圖書館通過門戶網站、手機短信、QQ、微信、微博、社區平臺等渠道發布信息，智慧圖書館系統可以將各渠道的信息進行匯集整合，實現各類媒體資源的全面覆蓋。智慧圖書館系統不僅可以將圖書館的各類文獻資源如館藏書刊、館藏報紙、多媒體資源、分館圖書等展示給讀者，還能根據讀者的個性化信息，如歷史借閱信息、性別、所學專業、興趣愛好、借閱時間等，將資源推薦給讀者。系統還能夠通過智能關聯、大數據挖掘、可視化等技術，將熱門圖書和多媒體數字資源生動、清晰、形象的展示給讀者[8]。同時，該系統允許讀者通過平臺提交個人看法和意見，鼓勵讀者參與決策、分享意見、協同創新，實現圖書館與讀者之間的互動、交流、合作。“依靠讀者、為了讀者、服務讀者”，真正做到“集大成、成智慧”。

4 基于云平臺的智慧圖書館系統的實現

面向大數據的智慧圖書館管理系統的利用、分析和決策服務，能夠為圖書館管理提供決策支持和服務保障，為圖書館建設帶來更高效的服務力、更強的創新力。智慧圖書館系統能夠實現統一的信息資源共享基礎架構，為圖書館業務應用提供統一數據支撐；構建清晰的信息資源治理架構，達到數據統一管控、有效共享、合理利用的目的；構建統一的數據化模式，為統一的數據視圖和業務支撐數據奠定基礎。本系統功能主要有：跨域數據采集、實時事態感知、智慧服務整合、大數據統計分析和展示。

4.1 跨域數據采集

智慧圖書館系統是基于數據源的信息資源的綜合服務。其中的數據來源，既包括圖書館的設備數據，如自助借還系統、門禁系統等，也包含手工填報文件、集成服務數據、非結構化的數據，如可視化流量管理系統數據等[9]。通過智慧管理系統可以在不同的文獻信息機構及各種文獻之間建立起跨系統應用集成、跨部門信息共享、跨庫網轉換互通、跨媒體深度融合、跨館際物流速遞的服務與管理模式。從而實現跨類型、跨部門、跨系統、跨館際的數據采集，既包含基于OPAC的系統資源、又包含商用數據庫資源和本館自建的數字資源的整合，同時能夠將信息資源的應用系統、資源數據庫系統、安全管理方系統進行集成管理。

4.2 實時事態感知

智慧圖書館系統具有管理可視化、實時監控安全預警、遠程督導、實時定位感知響應等功能，這些功能有助于提高圖書館的智慧化水平[10]。智慧圖書館系統能夠為讀者提供24小時線上服務，讀者可以在任何時間任何地點，通過VPN等工具，訪問圖書館的電子資源、進行圖書續借預約、座位空間預約等，也能夠隨時了解圖書館的通知公告、新聞動態、館際資源等信息。另外，智慧圖書館系統具有良好的兼容性，適用于所有通用的移動終端，如手機、平板等，讀者可以以自己喜歡的方式與圖書館系統、終端進行互動，享受圖書館資源與智慧服務。

4.3 智慧服務整合

在傳統的數字圖書館用戶服務模式下，圖書館的服務范圍僅限于本館，而泛在化的智慧圖書館能夠聯合不同類型的圖書館和讀者，憑借互聯網和云平臺所搭建起的智慧服務網為讀者帶來結構化的網狀服務，使圖書館與讀者之間的關系更加緊密[11]。智慧圖書館系統本著“一體化設計、開放式管理、人性化服務”的理念和“功能布局多樣性、文獻載體多元化”的原則，實行“藏、查、借、閱、參”整合服務。服務方式的變革主要體現在“三聯”：即物物相聯、物人相聯、人人相聯。

借助于物聯網的RFID技術、接口技術實現書與書相聯、庫與庫相聯、多種資源與圖書館相應的終端相互關聯、多終端設備互聯等全方位的互聯，實現館藏資源的集群化管理[12]。這里的書既包括傳統的印刷型又包括現代的數字型、網絡型等多媒體文獻在內的各種載體文獻。文獻之間通過RFID技術進行信息發送、接收。借助于移動終端、物聯網傳感器等新技術實現環境、房間、設備等與人的信息互聯。館員與讀者之間、讀者與讀者之間實現了基于“智慧化”技術條件下的無縫相聯后，館藏資源可以有效的滿足讀者所需。圖書館提供多種類型的學習空間并配備相應的協作設備，為讀者之間的信息共享、交流、互動提供了極大的便利。

4.4 大數據統計分析和展示

智慧圖書館系統充分利用云平臺的現代信息技術，不僅能實現藏書體系、檢索體系、業務流程、讀者服務的網絡化，還能實現大數據的智能可視化統計。智慧圖書館系統綜合采用電子信息技術、計算機技術和現代通信技術，對圖書館設備、業務流程、資源、用戶、樓宇等進行自動監控和調度，為讀者提供優質、安全、舒適、高效的信息服務環境。主要體現在以下方面：

4.4.1 入館大數據統計

智慧圖書館系統可以對入館讀者進行全方面多角度的統計：一是讀者流量的精確統計，系統能夠揭示不同時間段內圖書館所接待的讀者流量；二是既可進行單獨一門出入時的到館人數統計，還可實現多個門同時出入時到館人數統計分析；三是同一直線區域進出讀者方向統計，如在同一地方直線上同時有進和出的讀者，可分別統計進和出的讀者。系統不僅能統計入館讀者數量，而且還能以清晰、直觀、多樣的形式展現，如熱點區域讀者分布3D圖片，以不同顏色及顏色深淺明確表示各區域的讀者密度，若超出常規人流量就會預警，提醒圖書館加派服務人員。通過這一可視化的統計功能，圖書館能夠實時了解在館讀者流量，從而合理安排館內的各項活動，同時減少擁擠和占座現象，保證了圖書館安全和穩定運行。

4.4.2 大數據行為分析

智慧圖書館系統與業務系統對接，整合流通數據，可統計當日借閱人數、辦證人數、閱覽的人數、座位使用情況等（見圖2）。這些數據可以反映出讀者的借書情況、閱覽情況、閱讀習慣等，圖書館可以根據數據的趨勢對圖書采購、藏書、書庫統架工作做出有針對性的調整。如根據讀者的閱覽情況和變化趨勢對圖書館的空間布局做出相應的調整，為讀者行為分析提供依據，這樣不僅能提高圖書的流通量和利用率，還能提高服務質量。另外，利用系統呈現的讀者借閱、閱覽等行為做出的分析還能為文獻資源建設提供支持，比如根據分析結果調整圖書采購的種數和冊數，增減部分圖書的復本量等。4.4.3 大數據可視化展示

圖2 多種數據分析圖表

智慧圖書館系統與圖書館自動化系統中的數據相結合，提供讀者流量和借閱數據分析圖，并可通過大屏幕展示實時數據、分析圖以及館內位置效果圖（見圖3），使讀者對圖書館的服務情況一目了然。通過客觀的數據統計來反映讀者對圖書館資源的利用情況，可為圖書館在資源采購、空間規劃、人員布局等方面的優化決策提供依據。

圖3 數據分析和展示效果圖

5 結語

黨的十九大報告中將“智慧社會”作為加快建設創新型國家的發展目標之一[13]，伴隨著大數據、云計算、物聯網等一系列數字化、網絡化、智能化技術的快速發展，在智慧國家、智慧社會、智慧城市等諸多智慧型建設中，圖書館也迎來了智慧圖書館發展的新時期。面對新時期的新發展，圖書館需要從資源、技術、服務、人員等多方面進行改革和調整以適應這些新變化。文章基于大數據、云計算、可視化等技術，構建了智慧圖書館系統平臺，希望為智慧圖書館系統建設和智慧圖書館發展提供參考。至于在系統里是否還可以嘗試探索其他應用，還有哪些新技術能夠加入其中，系統功能是否完善以及將系統應用于實踐過程中可能會遇到哪些問題將是我們日后需要深入研究的。

（來稿時間：2018年5月）