高校圖書館座位預約系統的應用

摘要：本文對高校圖書館閱覽室座位資源預約使用問題進行分析，為了解決高校圖書館座位預約問題，全國高校以實際情況為出發，提供了不同措施和解決方案。首先，從硬件的角度，提供了相應的管理方法，即實行人工管理高校圖書館的座位資源，這樣能大大提高圖書館座位的利用率，但這種管理方法需要投入大量的人力，財力和物力。因此，需要創建適合實際情況的座位預約系統，盡可能的解決座位資源使用問題，保證座位有效利用，達到數字化管理的目的[1]。高校圖書館座位預約系統的開發與應用，不僅可以節約師生尋找座位的時間，而且還可以提高座位資源的使用效率[2]，將成為每個高校圖書館急需面對和解決的問題。

關鍵詞：高校圖書館;座位預約系統;數字圖書館

由于圖書館座位預約場景與經典蟻群算法相似，都屬于尋求目標最短路徑問題，國內外很多學者在蟻群算法的研究上取得了很好的成果，圖書館座位預約系統要求運行穩定、快速和高效并且要在開館日期前投入使用，時間緊任務重，所以本文決定以經典的且被驗證過的蟻群算法為研究對象，對座位預約系統進行研發。

高校圖書館分布在不同校區，座位總數多，在需要對座位間隔進行控制滿足預約開放條件;其次，用戶對不同校區座位的預約使用需要用到定位和相關服務消息推送;最后高校圖書館座位預約的方式和場景與蟻群算法相近;所以針對所要研究內容主要查閱了座位預約系統、蟻群算法和LBS定位技術的研相關文獻，具體內容如下。

一、座位預約系統的研究現狀

Paul Needham于2016年提出應使用數字化和信息化管理方式，對圖書館有限的座位資源進行合理的管控，來提升圖書館座位資源的使用效率。溫紅超在2019年提出，圖書館座位預約系統備受熱寵，應加強座位預約系統使用效果的研究。黃勇等在2020年完成了座位預約系統設計與實現，有效減少了座位空置率，提高了座位的使用效率。張若有在2020年指出高校圖書館座位預約問題的解決是智慧圖書館的重要組成部分。

此外，也有為數不多的高校使用第三方廠家提供的技術支持來解座位預約的問題。Colorni A指出數字化圖書館就是使用計算機管理代替人工管理，最大限度提升座位資源的使用效率，避免資源的浪費向。

英國、法國、德國和瑞典等歐洲國家的圖書館座位，并沒有專門的預約系統，大多數大學圖書館甚至向市民開放。

美國經濟發達、教育資源豐富，多數圖書館并沒有設置進入限制，但在紐約等大城市，座位資源緊張，一些大型圖書館或大學圖書館，有專門的座位預訂系統;這些系統只提供簡單預約，并不會儲存使用數據;在系統設計上，采用客戶機/服務器模式或瀏覽器/服務器模式，少數座位預約系統會提供第三方平臺的服務。總而言之，相對于國內圖書館座位預約系統，功能有限。

日韓等亞洲國家，人口密集、高校大多數集中在少數大城市，學生數量多，座位資源緊張，因此，大多數高校圖書館的座位資源越來越受到重視，一般都有相應的預約系統，學生需要使用ID進行認證，然后才可以進行預約。該系統通常配有指紋機或讀卡器等設備，用于在學生遠程或現場預約后驗證其身份。對于一些違規情況，系統還將記入校園檔案，提高學生自覺遵守座位使用規范。

綜上所述，雖然國內外對圖書館座位資源使用都有不同的方法，但在數字移動時代的今天，簡單的座位預約功能已經無法滿足師生用戶的使用需求，提升對圖書館管理人員如何正確分配座位資源，管理圖書館資源使用規則提出了更高的要求。

二、蟻群算法的研究現狀

來自意大利的Marco Dorigo博士認為蟻群算法是優化路徑的概率型算法，其原理是根據于螞蟻在覓食過程中尋路的行為。ZHANG H Y等提出蟻群是根據先信息素量的多少來參照轉移概率自主的選擇到達食物源的最優路徑即最短路徑。

沈顯君于2015年指出蟻群算法本質上是啟發式全局優化算法的一種。張蘇英等在2019年指出蟻群算法，被大量應用于多領域路徑規劃的研究。基于蟻群算法的柵格地圖描述環境信息簡單有效、易于實現，在路徑規劃中得到了廣泛的應用。

Haroun S A于2015年以旅行商問題-TSP 為例，給出了詳細的 ACO算法流程，Jie C等在2015年提出改進ACO算法，以解決在處理多目標的路徑規劃問題上存在目標函數相互矛盾的情況。

方文婷等在2019年指出，改進后的蟻群算法可以達到縮短蟻群算法的收斂次數、減少收斂時間目的。THOMAS T等在2018年指出全局路徑規劃是指移動對象在掌握環境信息之后進行建模，按照既定的優化規則找到一條符合要求的路徑。

王曉燕等在2018年提出了限定螞蟻系統中信息素范圍的大小值，可以避免停止更迭的問題。CHENG Juntao等指出，將啟發信息遞減系數加入兩坐標之間，能夠避免過早進入局部最優解。

屈鴻等通過改變蟻群系統中每個螞蟻起點坐標的位置，降低經典蟻群算法搜索時時螞蟻之間的相互影響來提高蟻群算法的運算效率。

呂文壯等在2019年指出，蟻群算法可通過蟻群之間信息素的增減促使全局獲得最優解。

上述對經典蟻群算法的改進能提高蟻群算法的表現，但不能在特定情況下滿足要求，主要是經典蟻群算法中搜索方式會受到參數值變化的影響，而圖書館中座位與座位之間的距離是固定的，這種布局特性對蟻群算法的運算提供了便利，具體表現在師生在利用移動端選座時可準確地觀察到座位和所需資源是否釋放與占用。

三、LBS系統研究現狀

LBS 基于位置的服務（Location Based Services，LBS），是使用各類型的定位技術來獲取定位當前的位置，通過網絡向該定位設備提供服務。王華平于2018年指出LBS 技術是以用戶位置為主，通過定位技術，確定用戶所在位置后與用戶需求匹配，并發出與位置相關的服務。張青云等介紹了不同技術對LBS用戶隱私數據的保護方法。邵波于2016年提出圖書館LBS在室內使用的各類定位技術。張帆等綜合LBS的定位功能，實現了對用戶的不同定向服務，王能輝認為LBS提供的服務能為讀者用戶帶來更全面的圖書館體驗。錢海鋼認為LBS是構建智慧圖書館的重要內容。郭倩等針對當前高校LBS用戶的需求，提出一套在Android平臺上的校園定位技術系統的設計。程雪穎等提出二次開發實現館內導航功能，現有電子地圖位置服務難以直接滿足校園內地理信息服務需求。王翀指出智慧校園的建設應發展該加強對預約和資源使用需求的研究和開發。

目前，LBS得到了廣泛應用、校園地圖服務、移動圖書館和定位用戶行為分析等。C.Y.Chow指出精度越準確的位置數據可以獲得更好的位置服務。Kushwaha A提出運用LBS技術的智慧校園相關典型應用主要包括緬因大學校園導航系統、中西部大學聯盟和蒙特克萊爾州立大學的校園連接計劃等。胡長華提出一種基于LBS地圖的可視化移動作業改進系統提升其可視化體驗的友好性。楊敏等指出基于WIFI的定位在LBS中潛力巨大，能夠有效為用戶提供相關服務 ，文獻指出了LBS在用戶位置服務需求方面的廣泛運用。

四、結語

由于數字移動時代廣泛應用，需要控制座位之間的安全距離，大部分師生使用的是移動端預約，在需要對預約系統中在移動端的座位顯示狀態進行更改，但是圖書館預約系統存在以下幾個問題：

1.座位狀態顯示不及時，不能及時告知師生座位是否被占用;

2.高峰期時預約系統在移動端運行較慢;

3.后臺管理端對使用數據統計不全;

4.預約段界面不夠完善精美，需要更簡便的預約與簽退操作減少師生在館內的密集程度;

5.沒有將座位分樓層分時段的提供給師生用戶，需要更詳細的操作界面來滿足師生使用資源的不同需求。

綜上所述，高校圖書館座位預約的問題其實就是在座位狀態已知的前提下，師生選擇下一目的地的最短路徑問題。要解決這個問題就必須對原有系統的算法進行優化來提高移動端選擇效率達到更快的選座效果。

基于蟻群算法的高校圖書館座位預約算法研究。首先分析了圖書館座位預約需求，通過研究經典蟻群算法和圖書館座位預約的相似點，決定采用蟻群算法，并給出了解決方案。融入LBS并行蟻群算法在座位預約算法的中的研究。對圖書館座位預約算法并行進行研究，給出算法設計思路，確定了并行蟻群算法流程和算法實現，根據圖書館座位坐標制定了應用場景圖，通過應用模擬實驗證明并行蟻群算法作為圖書館座位預約算法的可行性。

參考文獻：

[1]關云楠.高校圖書館座位管理系統構建——基于紅外線探測器與無線射頻技術影響圖書館的第四代技術[J].中國科技信息，2020（10）：45-46.

[2]嚴宏忠，夏青.高校圖書館智能化座位管理系統應用初探——以江蘇海洋大學圖書館為例[J].科技傳播，2020（12）：144-145.

[3]Paul Needham.IDL，ILC，WILC.Gerard van Thienen’s contributions to the study of incunabula[J].Quaerendo，2006（11）：23.

[4]溫紅超.高校圖書館讀者使用座位預約管理系統的經濟學分析——以吉林大學鼎新圖書館為例[J].圖書館情報工作，2019（09）：110-112.

[5]黃勇，東勝東.基于J2EE平臺的B/S架構座位預約系統設計與實現[J].現代信息科技，2020（09）：01-02.

[6]張若有.高校圖書館座位預約系統實施與存在問題探討[J].科技世界，2020（05）：6-7.

作者簡介：易成，男，湖北武漢人，武漢理工大學計算機專業工程碩士，現就職于武漢理工大學南湖圖書館，從事圖書館相關軟件的應用。