基于室內LBS的公共圖書館架位導航系統研究

劉冠陽

關鍵詞：公共圖書館;架位導航系統;LBS;RFID

摘 要：隨著紙質館藏文獻資源的增加和館舍空間的擴大，公共圖書館亟須實現對館藏資源的精準定位和查找。文章研究和分析了日益成熟的室內定位技術，根據公共圖書館的場景特征，將室內LBS技術與RFID技術相結合，以期構建新型公共圖書館精準架位導航系統。

中圖分類號：G258.2文獻標識碼：A文章編號：1003-1588（2021）05-0028-04

1 我國公共圖書館圖書架位導航建設現狀

隨著社會的發展和科技的進步，我國公共圖書館的服務越來越人性化、精準化、均等化，但館藏文獻資源的精準查找和導航仍然是困擾公共圖書館的難題。公共圖書館做過多次嘗試，從閉架借閱時期的紙質索書卡，到OPAC（聯機公共目錄檢索系統），再到基于RFID技術的圖書架位導航系統及智能書架，館員和讀者查找圖書的效率不斷得到提高。但是，隨著移動互聯網和社會經濟的快速發展，公共圖書館現有的圖書架位導航系統已無法滿足讀者對文獻信息資源的精準化、便捷化檢索需求。

1.1 公共圖書館資源建設與讀者需求之間的矛盾日益突出

1.1.1 公共圖書館館藏文獻資源的增加及館舍面積的擴大。隨著我國經濟水平的不斷提升，我國政府在文化方面的投入不斷加大，公共圖書館的館藏文獻資源數量、文獻借閱量和讀者數量都有所增加，館舍面積不斷擴大。圖1為2015—2020年鄭州市縣（市）區公共圖書館館藏變化趨勢圖，可以看出，鄭州市縣（市）區公共圖書館的館藏資源總量增速較快，增長率約為20%。另外，截至2020年年底，鄭州市共有7個縣級以上的公共圖書館完成或正在進行新館建設。館藏文獻資源的增加及館舍面積的擴大雖然有利于公共圖書館資源建設，但卻大大增加了精準查找館藏文獻資源的難度。

1.1.2 讀者對于文獻資源需求的變化。目前，移動互聯網、大數據、人工智能等新技術正在快速改變人們的生產生活方式，網絡資源的獲取更加便捷和及時，讀者對于文獻資源的需求不斷變化，需要公共圖書館提供精準化、便捷化的資源查找服務。

1.2 OPAC圖書架位導航及智能書架的局限性

隨著公共圖書館資源建設與讀者需求之間的矛盾日益突出，基于RFID技術的OPAC圖書架位導航系統及智能書架的局限性開始凸顯。OPAC圖書架位導航系統的應用比較廣泛，一般被嵌入OPAC頁面中，雖然電腦端的可視化界面效果較好，但移動端的呈現效果不佳，且移植性較差。智能書架能夠實現圖書架位信息的實時更新，但局限性較為明顯，除移植性較差外，成本較高，價格偏貴。

2 我國室內定位技術綜述

近年來，LBS（基于位置的服務）技術被廣泛應用于人們的生產生活，如熱門的全球衛星導航系統（RNSS）。根據應用環境的不同，LBS技術分為室外定位技術和室內定位技術。世界各國對室外定位技術的研究較早且成熟，應用廣泛的全球衛星導航系統就屬于室外LBS技術，目前已經可以達到米級甚至厘米級的精度，完全可以滿足人們日常室外定位的需求。但是，由于室內環境、定位精度需求和場景變化等因素的影響，與室外定位技術相比，室內定位技術的發展較慢。室內定位技術的難點一是需要使信號突破墻壁的遮擋，二是需要準確識別室內障礙物，三是需要更高的定位精度，傳統的室外定位技術顯然無法滿足室內定位需求。近年來，面對復雜多變的室內環境和人們迫切的室內定位服務需求，工業界和學術界對室內定位技術的研究取得了長足的進步，能夠達到更高的精度，且穩定可靠。目前，我國較主流的室內定位技術有超聲波、藍牙、Wi-Fi、超寬帶（UWB）、蜂窩移動通信、慣性導航和地球磁場定位技術。筆者對這些主流室內定位技術的原理、定位精度、成本、信源類型及局限性等進行了研究分析。從表1所示結果可以看出，室內定位技術仍不成熟，易用性較差。目前，我國主流的室內定位方案大多是根據不同的室內場景特點及用戶需求，將兩種及以上的定位技術相結合制訂的。

3 基于室內LBS的公共圖書館架位導航系統研究

3.1 公共圖書館圖書架位導航場景特征分析

公共圖書館圖書架位導航的場景特征有以下六點：一是室內空間開闊通透。我國近年來建成或投入建設的公共圖書館，館舍面積大多在一萬平方米以上，與很多公共圖書館的舊館相比，更加開闊通透。二是隨著館藏資源總量和讀者數量的不斷增加，公共圖書館圖書借閱區域的書架日益密集，自習座椅等障礙物不斷增多。三是隨著RFID技術的成熟及RFID標簽成本的下降，很多公共圖書館開始提供RFID圖書自助借還服務，其借閱區域的RFID標簽射頻干擾較嚴重。四是公共圖書館閱覽區域的書架為了兼顧承重、穩定和美觀，大多選用鋼板為主體材料，并增加密度板進行裝飾，會造成嚴重的金屬干擾。五是根據公共文化服務體系建設的要求，圖書館、文化館、博物館等公共文化服務場所都實現了免費的Wi-Fi信號覆蓋，導致公共圖書館內的無線AP數量較多。六是讀者在公共圖書館查找圖書時，對移動定位精度的要求較高。

3.2 室內LBS技術與RFID技術相結合的圖書架位導航原理分析

RFID技術在公共圖書館的應用較廣泛，但僅能夠實現館藏資源的精準定位，不能滿足讀者的實時定位及導航需求。而室內LBS技術能夠使公共圖書館通過讀者的手持設備，準確定位讀者在館內的具體位置，繼而提供路線規劃及導航服務。因此，公共圖書館可在傳統RFID架位導航系統的基礎上，運用室內LBS技術，整合讀者與館藏資源的位置信息，以滿足讀者對館藏資源的精準查找需求。具體實現流程如圖2所示。

3.3 室內LBS技術與RFID技術相結合實現圖書架位導航的可行性

筆者根據公共圖書館圖書架位導航系統的應用場景，并考慮智能手機的普及程度，制訂了兩種室內LBS技術與RFID技術相結合的圖書架位精準導航方案。

3.3.1 基于智能手機的室內地球磁場定位系統與RFID技術相結合的圖書架位導航系統。公共圖書館可利用地球磁場導航和慣性導航技術，將智能手機內陀螺儀等傳感器采集到的數據與地球磁場信息通過一定的算法進行自適應權重混合，構建地球磁場指紋數據庫。圖書架位導航系統能夠通過智能手機的傳感器獲取讀者所在位置的磁場數據，并與地球磁場指紋數據庫進行比對，使定位更加精準，公共圖書館可利用RFID技術，精準定位讀者所需的圖書位置，幫助讀者規劃準確的導航路線。例如，南沙區新圖書館利用基于智能手機的地球磁場導航系統與RFID技術實現圖書查找路線規劃功能，定位精度達到米級，解決了公共圖書館找書難的問題。

3.3.2 基于5G智能手機的室內定位系統與RFID技術相結合的圖書架位導航系統。隨著5G通信技術的快速發展，5G智能手機逐漸普及，基于智能手機的“Wi-Fi+5G+慣性導航”的室內定位技術方案將成為公共圖書館實現精準圖書架位導航的主流方案，原因有以下兩點：一是5G基站的建站密度較大，公共圖書館在部署圖書架位導航系統時，無須額外配置其他的專業設備。二是5G蜂窩通信技術的定位精度較高，通過Wi-Fi和慣性導航技術的加持，可進一步提高定位精度，且讀者僅需一部5G智能手機就能享受精準定位導航服務，性能與成本優勢明顯。

4 研究意義

筆者針對室內LBS技術與RFID技術相結合實現公共圖書館架位導航的研究，具有以下意義：一是有助于公共圖書館提升服務效能。圖書精準架位導航系統能夠使館藏資源的查找和定位更加便捷高效，在方便讀者的同時，減輕館員的工作負擔，提升公共圖書館的服務效能。二是能夠體現出公共圖書館的精準化服務。圖書精準導航系統解決了公共圖書館找書難的問題，精準地滿足了讀者的需求。三是能夠補充和完善公共圖書館的服務模式。公共圖書館可將圖書架位導航系統應用于展覽、講座等館內其他業務，為讀者提供個性化服務。

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（編校：馮 耕）