我國圖書館領域有效專利主題分析與綜述

周 衛

（南京中醫藥大學，江蘇南京210023）

0 引言

專利作為知識產權的一部分，是非常重要的情報源。據世界知識產權組織（WIPO）報道，世界上每年的發明成果90%～95%在專利文獻中可以查到，在應用技術領域，經常査閱專利文獻可以縮短60%的研究時間，節省40%的研究費用［1］。我國自1985 年專利法實施以來，圖書館領域累積產生了大量專利，截至2019 年年底，國家知識產權局專利檢索系統圖書館相關領域專利數據已經超過5 000 條，本文從圖書館從業者的角度，對圖書館近20 年專利文獻數據進行分析和整理，探討圖書館領域專利發展趨勢，并對該領域有效專利進行綜合評述，為圖書館領域理論研究和實踐發展提供參考和借鑒。

1 檢索方法及策略

本文以國家知識產權局專利檢索數據庫（http：//www.sipo.gov.cn/zljs/）作為數據來源，利用IncoPat 專利檢索數據庫進行整理和輔助分析。本文前期研究內容表明，專利申請量在1985—2000 年間變化不大且總量較小，2000 年之后申請量逐年增高，因此本文統計申請時間在2000年1月1日—2019年12月30日圖書館領域的專利文獻，并進行主題分析與整理。

2 圖書館領域專利總體發展趨勢

通過研究圖書館領域專利的申請趨勢從宏觀層面把握圖書館領域專利在研究時間范圍內的專利申請熱度變化，申請數量的統計范圍是目前已公開的專利。按照上述檢索方法，檢索后剔除不相關專利后，共得到4 517 條圖書館領域專利文獻信息，其中有效專利達到1 603 件，已失效專利為2 111 件，失效專利中因為年費等原因權力終止專利為1 580 件，實質審查中專利為803件。從專利申請類型來看，發明申請占35.15%，實用新型專利占54.68%，外觀設計占10.17%。從專利申請趨勢及公開趨勢來看，2010 年前專利申請量增長較為緩慢，2010 年后專利申請量增長速度較快，到2018 年專利申請量達到863 件，2019年專利申請量有所降低只有258件，表明國內對圖書館領域創新研究大致保持在持續增長狀態，到2019 年創新研究有所波動，可能與2019 年全國專利申請環境以及國家政策相關。

3 圖書館領域有效專利主題分析與綜述

有效專利是指專利申請被授權后，仍處于有效狀態的專利，沒有因為時間推進、技術更新或者年費等問題終止保護的專利，所以有效專利代表技術領域更前沿，技術含量更高和具有商業價值的創新技術。

3.1 數字圖書館

數字圖書館是利用信息技術處理和存儲各種文獻的圖書館，可以實現圖書館的智慧管理和運行，國內有效專利將大數據、物聯網、云計算、RFID、SoLoMo、虛擬現實等信息技術應用于圖書館，促進了數字圖書館的快速發展。

3.1.1 虛擬圖書館

深圳職業技術學院［2-3］從新加坡國立大學圖書館應用Google Earth技術制作出用于圖書館內部漫游的虛擬現實圖書館得到啟發，發明一種虛擬現實圖書館自動排架系統，集成圖書可視化管理功能，實現圖書定位和瀏覽以及圖書動態同步排架。該學校還發明一種虛擬圖書館海量圖書三維立體建模方法，通過建立圖書目錄數據庫數據增長模型、虛擬現實場景模型、單冊圖書模型結合圖書排架信息、典藏信息、圖書狀態和圖書基本屬性，利用虛擬現實技術展示出包括圖書館圖書、物理典藏地點及書架等圖書館總體的虛擬現實場景。

3.1.2 數字圖書館數據檢索、存儲及安全

為了解決數字圖書館數據規模和用戶并發查詢請求量高速增長，索引規模龐大，簡單的關鍵詞查找造成漏檢，擴展關鍵詞查找又會引入大量的噪聲等問題，牡丹江醫學院［4］發明一種數字化圖書館內容分析方法和系統，能夠方便用戶多樣化的輸入，快速提取信息，以及基于不同的內容特點進行二度建模和分析，從而提高內容分析的速度和準確度。中國科學院計算技術研究所［5］發明的在數字圖書館中所采用的檢索系統和檢索方法，能夠高效地進行檢索且易于擴展，并且能應用于具有海量數據和大規模并發訪問的數字圖書館。浙江大學［6］利用譜聚類對用戶的檢索詞信息進行聚類，使用眾包技術優化聚類結果形成圖書標簽應用于推薦系統，來提高圖書標簽的推薦效果。

存儲系統是數字圖書館體系架構的核心部分，傳統的數字圖書館常采用NAS，SAN 等商業解決方案，但數字圖書館具有其自身特點，不能直接采用類似于Google File System 的分布式文件系統，所以一些科研企業單位針對數字圖書館存儲方法公開了一系列系統及方法。浙江大學［7］克服現有架構中的不足，提供一種能支持海量小文件和動態備份數的數字圖書館存儲系統的構建方法，將普通服務器構成的分布式文件系統與高可靠性存儲結合起來提供數據的存儲服務，同時其動態備份管理策略較均衡備份管理策略縮減系統響應時間。南京郵電大學［8］發明一種基于混合結構的數字圖書館云存儲系統，能夠解決數字圖書館場景中文件的分布式存儲問題，設計基于Hadoop技術的混合結構，同時支持HBase數據庫技術和傳統關系數據庫SQL Server 技術。美國國際商業機器公司［9］發明一種數字圖書館的代碼生成器系統和方法，使用搜索引擎存儲或檢索傳統數字圖書館或數據庫中的數據，該方法不用生成新的代碼、修改已有代碼或對數據庫重新作標引。西安電子科技大學［10］發明基于屬性加密的云存儲數字圖書館的訪問控制系統，可以解決數據資源安全性、重復性以及共享度差等問題。

3.2 自助圖書館

3.2.1 24小時自助圖書館

小型的24小時自助圖書館是大型公共圖書館的延伸，是集數字化、人性化為一體的新型圖書館，可以最大程度的掃除公眾閱讀障礙，可以進一步完善公共文化服務體系。深圳市鹽田區圖書館［11］基于RFID技術發明一款便捷快速圖書館還書自助設備，該設備具有占地面積小、集成監控設備、可滿足3 天的文獻漂流點儲存需求等優點。遼寧科技學院［12］發明的自助圖書館利用指紋采集器設置指紋鎖取書，當書籍長時間不歸還，工作人員可通過指紋找到該書借閱人，避免書籍丟失。為了節約能源，江蘇海事職業技術學院［13］發明的自助圖書館帶有人體紅外傳感器，當有人在時照明燈亮起，沒有人的時候照明燈熄滅。

3.2.2 讀者身份認證系統

為保證圖書館自助服務的安全性，讀者身份認證至關重要，江蘇海事職業技術學院［14］發明帶有面部識別功能的自助圖書館，可以對人臉進行識別登記，同時還裝有EAS 報警系統。當借書人在佩戴口罩或容貌發生改變時，為了更準確識別讀者身份，廣州萬升信息科技有限公司［15］發明基于人臉識別、掃碼認證、人體感應的借書系統，將不同角度借書人的照片上傳到真實性驗證模塊中進行對比，從而有效地避免冒名頂替借書導致的書籍丟失的狀況發生。長江大學［16］的借書裝置采用聲紋識別技術進行讀者身份認證，認為根據語音波形反映說話人生理和行為特征的語音參數有更準確的識別精度。大連交通大學［17］設置讀者信用系統，利用信用記錄模塊累積讀者信用，給出信用積分和信用等級。

3.2.3 電子標簽

為了更好地實現圖書館的自助服務，RFID 技術被研究者廣泛使用于自助圖書館的研究當中，電子標簽又稱為射頻標簽，與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內，也可以嵌入被追蹤物體之內。上海阿法迪智能標簽系統技術有限公司［18］早在2012 年提出EMUHF 系統，結合EM 磁條、HF 以及UHF 超高頻標簽應用，結合了RFID 標簽的數據存儲和讀取性質及磁條的充消磁特性，很好地克服了兩者的不足之處，實現了圖書管理與安全性的有效結合。云南國土資源職業學院［19］發明的電子標簽具有可防水的優點，通過設置防水層、玻璃纖維層、聚脲層、丙烯酸酯層、聚氨酯層和樹脂基層的配合使用，提高了電子標簽的使用壽命。深圳市天俊智能卡有限公司［20］發明的電子標簽帶有提示功能，內置蜂鳴器和LED提示燈，當RFID芯片接收信號動作后，實現提示功能。

3.3 圖書信息管理

3.3.1 圖書定位及導航

傳統的圖書定位是通過圖書的編號，找到編號對應的書架從而找到目標圖書，這種形式相對煩瑣且不利于圖書館智能化的發展，為了實現更智能的圖書定位管理，企業科研單位利用射頻、藍牙、可視化等技術對圖書進行室內定位與路徑導航。如南京郵電大學［21］利用高頻無源RFID 閱讀器讀取圖書信息，通過系統服務器發送至客戶查詢終端，查詢者可隨時隨地獲得圖書準確位置信息以及路線圖。浙江大學［22］發明了一種智能眼鏡進行圖書定位智能路徑指引，可以實現路線監測及實時更新以及目標圖書定位，通過啟動內側攝像頭識別借書者的眼動情況判斷注視方向與目標書籍的偏差方位，具有很高的可移植性。針對圖書在館不在架的問題，德州職業技術學院［23］研究通過稱重傳感器檢測書架上所發生的放書動作和取書動作，通過高清攝像頭采集書籍上的二維碼或條形碼，得到相關書籍信息，通過WiFi芯片實現數據的無線傳輸，將書籍位置變化信息發送到云端，提高了書籍位置的查找精度。西安郵電大學［24］利用RFID、壓力傳感、ZigBee 無線通信等技術發明一種借還書導航系統，指引讀者提高借還書效率。

圖書定位功能除了滿足讀者能夠快速找到目標圖書外，還可以輔助實現圖書管理的智能上架功能。如南京大學［25］發明一種基于RFID技術的圖書館機器人智能3D 導航上架系統，該系統可以快速識別上架圖書信息，并生成上架路徑，建立3D模型實時顯示當前位置，機器人自動行進到上架位置并提示上架信息。南昌航空大學［26］應用無源射頻芯片記錄圖書的內外部特征識別碼，通過RFID 讀取器對圖書編號進行采集，通過上位機對智能書架的圖書實行在線分類，實現圖書智能上架。

3.3.2 圖書盤點

圖書盤點是圖書館的一項基礎性工作，目前國內主要的盤點方式有傳統盤點，條形碼盤點和RFID 盤點等，自動盤點技術有大量的有效專利公開。如重慶工業職業技術學院［27］設置移動軌道以及無線標簽感應裝置，利用無線標簽感應裝置檢測書架上的圖書信息，在遠程自動獲取當前圖書館的圖書信息，從而進行圖書清點。南京大學［28-29］發明的圖書智能盤點機器人能夠對圖書進行自動盤點操作，通過可控式升降裝置和RFID 天線，盤點位于不同高度書架層的圖書。該校還發明了基于超高頻RFID技術的圖書館典藏方法，利用射頻相位的變化率來識別出書架上擺放錯誤的圖書，并基于以射頻相位隨時間的變化規律進行圖書排序的方法。中國人民解放軍海軍航空工程學院［30］提出一種基于圖像分割和隨機hough 變換的架上圖書清點方法，通過圖像分割技術將圖像分割成多個子圖像，然后對每個子圖像進行圖書清點。西安電子科技大學［31］提出書脊圖像特征和空域濾波的自動圖書清點方法，結合了數字圖像處理中的Hough 變換和空域濾波技術，以拍攝到書庫中在架圖書的書脊圖像為基礎，給出了一種自動的圖書冊數清點的算法。

3.4 圖書館空間管理

圖書館領域空間管理的有效專利主要涉及門禁系統，座位管理系統，噪音控制系統，消防系統等方面，其中門禁系統，座位管理系統的有效專利對圖書館領域針對性比較強，可移植性較高。

3.4.1 門禁系統

隨著圖書館門禁系統的研究越來越深入，一些相關有效專利不但能夠呈現安保功能，還能實現讀者身份識別及圖書信息識別等功能，替代固定借還設備發揮自助借還作用。如北京掌圖科技有限公司［32］研究利用射頻識別技術獲取圖書信息的RFID門禁單元通信連接存儲圖書信息的圖書館公共運行庫和移動設備就可以完成圖書的借還操作。廣州華宇維視電子技術有限公司［33］發明的門禁設備，通過人體出口和借書出口實現人和書分流，兩個出口都設有RFID 解讀器，若讀者攜帶書籍出館，借書出口的RFID解讀器收集信息后，門禁才會打開，實現借書操作。

3.4.2 座位管理系統

高校圖書館普遍面臨座位資源短缺的問題，特別是備考時期尤為明顯，現有的圖書館座位管理系統中大多數使用網絡服務器進行管理，但是也會存在一些管理缺陷，如二維碼長期使用圖像不清晰，讀者離座但不釋放座位等問題。針對上述問題，湖北大學［34］研究通過人體檢測傳感器檢測是否有人入座，并將入座信息通過LORA 無線傳輸的方式傳輸至遠程管理服務器，讀者可通過用戶終端訪問遠程管理服務器及時了解圖書館的座位入座情況。江南大學［35］發明的圖書館智能座位檢測系統是基于RFID 技術檢測帶有RFID標簽的磁卡，實現對讀者的數據采集，經過信號預處理器和AD 轉換器的處理以及編碼處理后，由RFID 發射器通過WiFi 將信號發送給RFID 接收器，觸發計時系統，最終PC 機能夠獲取到該讀者在圖書館的具體停留位置，反應圖書館整體實時座位情況。河南星云慧通信技術有限公司［36］研究的座位預定系統通過紅外感應器檢測座位的實時使用狀態并觸發計時器。電子科技大學［37］發明的圖書館空座查詢系統的定位模塊是通過掃描到移動RFID標簽的信號強度值和部署在圖書館內的參考定位標簽的信號強度值，利用landmarc 算法計算出該移動RFID 標簽的坐標位置。

4 結語

隨著圖書館領域信息技術的發展，專利文獻作為反應該領域科技發展趨勢的重要情報來源，在確定行業研究發展方向中發揮著舉足輕重的作用［38］。

本文以圖書館領域相關專利為數據源，對該技術領域專利的申請、公開趨勢、法律狀態、申請人排名及技術構成、申請人類型及地域分布、專利轉讓趨勢及受讓人排名、圖書館領域有效專利申請人分布進行宏觀分析。從圖書館領域專利總體發展趨勢來看，專利申請、公開數量總體在持續增長，說明圖書館領域一直保持持續的科技創新能力，從2000 年不足百件的專利申請量，發展到2018年達到了800多件，2019年申請量有所降低，可能與全國專利申請大環境相關，2019年上半年，我國發明專利申請總量為64.9萬件，同比下降9.4%［39］。從專利法率狀態來看，4 517條圖書館領域專利文獻信息，其中有效專利1 603件，占總量的36%，失效專利中除了一部分到期的專利外，大量的專利未到期就被放棄、撤銷或者宣告無效，說明該領域專利總體質量有待提高。從申請人排名和申請人類型來看，高校和企業申請占總量的75.4%，個人申請占總量的23.3%，說明圖書館領域專利多為職務發明，且自主創新能力較強。

有效專利的數量和內容可以衡量專業技術領域專利總體質量，對有效專利主題進行綜述，可以有效反應該領域的研究發展動態，本文從數字圖書館、自助圖書館、圖書管理、空間管理等幾個方面對圖書館領域有效專利進行綜合評述。隨著現代化信息技術的更新和發展，圖書館領域的專利技術更新也逐漸加快，由早期對館內桌椅、書架、推車等進行一些簡單智能化改進，到現在將大數據、物聯網、云計算、射頻等技術頻繁應用于數字圖書館，自助圖書館、圖書管理、空間管理等各個方面，已經實現了圖書館技術領域的巨大飛躍。但圖書館領域的軟件和硬件技術更新應該只能是新一代圖書館用戶服務的輔助和手段，更應該把研究的重點和目標放在圖書館增值服務工作中，讓圖書館固有的海量資源發揮更加有效的作用。