計算機物聯網技術在圖書館管理中的應用

摘 要：計算機物聯網技術作為一種新興的信息技術，已經逐漸滲透各個行業領域，圖書館管理是其重要應用之一。通過物聯網技術，圖書館能夠實現對書籍的智能化管理，提高了管理效率和用戶體驗。物聯網技術的應用不僅簡化了圖書借還流程，實現了圖書的精準定位和實時追蹤，還通過智能環境監測技術優化了館內的溫濕度和燈光控制，為讀者提供了舒適的閱讀環境。同時，個性化服務和信息推送系統使得圖書館的服務更加貼近讀者需求，提升了讀者滿意度。文章從物聯網技術的定義與關鍵技術入手，分析圖書館管理的現狀與需求，探討物聯網技術在圖書館管理中的具體應用模式，并展望其未來發展趨勢與潛在影響。

關鍵詞：物聯網技術；圖書館管理；RFID技術

中圖分類號：G251 文獻標識碼：A

隨著信息技術的飛速發展，傳統圖書館管理模式面臨著前所未有的挑戰。傳統的人工管理方式不僅效率低下，還難以滿足現代讀者日益增長的個性化需求。同時，圖書館作為信息資源的重要載體，如何在信息爆炸的時代提供高效、便捷的服務，成為圖書館管理者亟待解決的問題。

物聯網技術作為一種新興的信息技術，通過傳感器、射頻識別（RFID）、嵌入式系統、通信技術等，實現對物理世界的智能感知、識別和管理。將物聯網技術應用于圖書館管理中，可以大幅提高圖書館的管理效率和服務質量。例如，RFID技術可以實現書籍的自動識別和追蹤，傳感器技術可以監測館內環境，智能系統可以根據讀者的需求提供個性化服務。當前，國內外許多圖書館已經開始探索和應用物聯網技術，通過智能化改造提高管理水平，優化讀者體驗。然而，物聯網技術在圖書館管理中的應用還處于起步階段，技術實現和推廣應用仍面臨諸多挑戰。

一、計算機物聯網技術概述

1.物聯網的定義與基本原理

物聯網（Internet of Things， IoT）是通過各種信息傳感設備，如傳感器、攝像頭、RFID等實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程的信息，并通過互聯網實現信息傳輸、處理和共享的一種技術。其核心思想是實現“萬物互聯”，即將現實世界中的各種物體通過互聯網連接起來，使它們能夠相互通信和協作，從而實現智能化的管理和控制。物聯網的基本原理可以概括為感知層、網絡層和應用層三個層次。感知層負責信息的采集和感知，通過傳感器和執行器等設備采集環境中的數據；網絡層負責信息的傳輸和交換，通過各種網絡技術，如Wi-Fi、藍牙、5G等實現數據的可靠傳輸；應用層負責信息的處理和應用，通過大數據分析、人工智能等技術對采集的數據實行處理，并將結果應用于具體的場景中。物聯網技術在不同的領域有著廣泛應用，包括智能家居、智能交通、工業自動化以及醫療健康等。在圖書館管理中，物聯網技術可以實現對圖書的智能化管理，提高管理效率，優化讀者體驗，促進圖書館的現代化發展。

2.物聯網的關鍵技術

物聯網技術的實現依賴于多種關鍵技術，這些技術共同構成了物聯網的基礎。

首先，傳感器技術是物聯網感知層的核心部件，通過感知環境中的各種物理量，如溫度、濕度、光照等，并將其轉換為電信號，為數據采集提供基礎。射頻識別技術（RFID）是一種非接觸式自動識別技術，通過射頻信號實現對物體的識別和數據交換，在圖書館中廣泛應用于圖書的借還管理、庫存盤點和定位追蹤等。

其次，嵌入式系統技術則是將專用計算機系統嵌入特定應用環境，實現數據采集、處理和傳輸，確保系統的實時性和可靠性。通信技術是物聯網的關鍵之一。其中，近程通信技術，如Wi-Fi、藍牙和Zigbee用于設備間的短距離數據傳輸；遠程通信技術，如蜂窩網絡（4G/5G）和LoRa則用于遠距離的數據傳輸和設備聯網。網絡協議方面，由于物聯網設備數量龐大、數據傳輸量巨大，要求高效可靠的網絡協議來保證數據傳輸質量，常見的物聯網網絡協議包括MQTT、CoAP和HTTP等，這些協議在數據傳輸和設備管理中發揮重要作用。數據處理和分析技術是物聯網系統中的關鍵，面對海量數據，需要高效的數據處理和分析技術來提取有價值的信息，大數據技術、數據挖掘和模式識別等技術在物聯網數據處理和分析中廣泛應用。

最后，云計算技術提供了強大的數據存儲和處理能力，支持物聯網系統的大規模數據處理和分析。通過云計算平臺可以實現對物聯網數據的實時處理和智能分析，為各類應用提供決策支持。這些關鍵技術相互配合，共同構成了物聯網技術的完整體系，推動了物聯網在各個領域的廣泛應用和發展。

二、計算機物聯網技術在圖書館管理中的應用

1.圖書管理系統的架構設計

物聯網在圖書館管理中的應用架構設計包含多個關鍵部分，主要分為感知層、網絡層和應用層，各層次相互協調，共同實現圖書館資源的智能化管理和高效利用。

感知層是系統的基礎，負責數據采集和感知。在圖書館管理中，感知層主要由RFID標簽、讀寫器和各種環境傳感器組成。每本書籍都貼有RFID標簽，這些標簽存儲了書籍的唯一識別碼、書名以及作者等信息。讀寫器安裝在圖書館入口、書架和借還書設備等關鍵位置，用于讀取和寫入RFID標簽信息，確保圖書的借還和定位記錄準確無誤。傳感器則安裝在圖書館的各個區域，用于監測環境參數，如溫度、濕度以及光照等，以確保圖書館的環境適宜。這些設備通過感知層實時采集書籍位置、借還狀態以及環境數據，為圖書館管理提供基礎數據支持。

網絡層的設計旨在確保感知層采集的數據能夠穩定、高效地傳輸到應用層。圖書館內部通常布置覆蓋全館的無線網絡（如Wi-Fi）和有線網絡，如以太網，以確保各個傳感器和RFID讀寫器能夠實時通信。為了提高數據傳輸的穩定性和安全性，網絡層還采用了先進的網絡協議和加密技術，如MQTT協議、LoRa技術和VPN加密等。網絡層不僅實現了數據的實時傳輸，還具備初步的數據處理功能，如數據過濾、壓縮和加密，以保證數據的完整性和安全性。網絡層的核心組件包括路由器、交換機和數據加密模塊，不僅實現了館內設備的互聯，還支持遠程訪問和管理，確保系統的高效運行和數據的安全傳輸。

應用層是物聯網系統的核心，負責數據的分析、處理和服務的提供。該層包括多個子系統，如數據分析系統、圖書管理系統和用戶服務系統。數據分析系統通過大數據技術分析讀者的借閱行為和環境數據，為書籍的采購和館內環境的調節提供依據。圖書管理系統則處理日常的書籍管理工作，如書籍的自動分類、上架以及借還記錄等，實現書籍管理的自動化和精細化。用戶服務系統面向讀者，提供個性化推薦、自助服務等，通過分析讀者的借閱歷史和興趣，為其提供個性化的書籍推薦和信息推送。為了確保系統的安全性和可靠性，應用層還包括數據存儲和備份系統，使用云計算技術提供強大的數據存儲和處理能力，支持大規模的數據處理和分析。數據存儲系統對采集的數據實行分類存儲，并定期實行數據備份，確保數據的安全和持久性。

2.RFID技術在圖書館的應用

RFID技術在圖書館的具體應用涉及多個環節，包括書籍的借還管理、庫存盤點、書籍定位和防盜監控等。在書籍的借還管理中，RFID技術大幅簡化了流程。在圖書館入口和自助借還書設備上安裝RFID讀寫器，當讀者借還書籍時，只需將書籍放置在讀寫器附近，設備便會自動讀取書籍和讀者的RFID標簽信息，完成借還書籍的登記。此過程僅需幾秒鐘，極大地提高了借還書的效率，減少了讀者的等待時間。

此外，讀寫器可以同時讀取多個RFID標簽，允許讀者一次性借還多本書籍，而不必逐一處理；庫存盤點方面，RFID技術的應用使得圖書館能夠快速、準確地實行書籍盤點。圖書管理員配備移動RFID讀寫器，只需在書架間走動，讀寫器便會自動掃描并記錄每本書的RFID標簽信息。掃描到的標簽信息實時傳輸到后臺系統，系統自動生成庫存報告，標記出缺失的書籍或錯放的位置，不僅大幅減少了人工盤點的時間和勞動強度，還提高了數據的準確性和實時性；在書籍定位和追蹤方面，RFID技術也提供了極大的便利。每本書籍的RFID標簽包含了其唯一標識碼，圖書館管理系統可以通過讀寫器實時更新書籍的位置信息。如果讀者需要查找某本書籍，系統可以快速查詢到其確切位置，讀者只需按照系統提供的路徑指引即可找到目標書籍。此外，RFID技術還可以幫助管理員及時發現并糾正錯放的書籍，提高圖書的可用性和管理效率；防盜監控是RFID技術在圖書館中另一重要應用。圖書館出入口安裝有RFID防盜門禁系統，當未借出的書籍通過門禁時，系統會自動報警，提醒管理員檢查，有效防止了書籍的丟失，強化了圖書館的安全管理。此外，RFID標簽可以在書籍外加裝防拆裝置，一旦標簽被非法拆除，系統同樣會發出警報，進一步保障了書籍的安全。RFID技術在圖書館管理中的應用不僅提高了工作效率和服務質量，還顯著改善了讀者的使用體驗。通過整合RFID技術，圖書館能夠實現自動化、智能化管理，減少人工操作，降低管理成本，提供更加便捷、高效的服務。總之，RFID技術為圖書館的現代化管理提供了強有力的技術支持，推動了圖書館管理的全面升級。

3.智能環境監測與控制

智能環境監測與控制系統在圖書館的應用通過集成多種傳感器和控制設備，實時監測并調節圖書館的環境參數，確保圖書館內的溫濕度、空氣質量和照明條件適宜，為讀者提供一個舒適的閱讀環境，并保護書籍免受環境因素的損害。

在溫濕度監測與控制方面，圖書館內部安裝了多個溫濕度傳感器，這些傳感器分布在不同區域，包括閱覽室、書庫以及辦公室等，實時采集各區域的溫度和濕度數據。傳感器采集的數據通過物聯網網絡傳輸到中央控制系統。中央控制系統根據預設的溫濕度范圍，通過智能控制系統自動調節空調和加濕器的運行狀態，確保圖書館內的溫濕度保持在適宜范圍內。例如，當某個區域的溫度超出預設范圍時，系統會自動啟動空調來降溫；當濕度過低時，系統會啟動加濕器進行加濕，反之亦然，提高了環境管理的效率，減少了人工干預的需要。

在空氣質量監測與控制方面，圖書館安裝了空氣質量傳感器，用于監測空氣中的二氧化碳濃度、PM2.5濃度等指標。當傳感器檢測到空氣質量不達標時，系統會自動啟動空氣凈化設備或排風系統，及時改善空氣質量。此外，圖書館可以通過在關鍵區域，如閱覽室和多功能廳安裝二氧化碳傳感器和新風系統，確保空氣流通順暢，提供良好的空氣環境。空氣質量監測數據也會實時上傳至中央控制系統，供管理人員參考和記錄。

在照明控制方面，圖書館采用了智能照明系統，集成了光照傳感器和自動調光設備。光照傳感器實時監測各區域的光照強度，當光線不足時，系統會自動調節照明設備的亮度，確保室內光線充足，滿足讀者的閱讀需求。同時，系統還可以根據使用情況自動控制燈光的開關。例如，當檢測到某個區域無人活動時，系統會自動關閉該區域的照明設備，從而達到節能的效果。

智能環境監測與控制系統還可以通過中央控制平臺實行集中管理。圖書館管理人員可以通過平臺實時查看各區域的環境參數，手動調節設備的運行狀態或者設置自動化調節規則。平臺還支持歷史數據的存儲和分析，幫助管理人員了解環境變化趨勢，為未來的環境管理提供參考。

4.提升用戶體驗

物聯網技術在圖書館的應用顯著提升了用戶體驗，通過多種技術手段和應用場景的集成，提供了更加便捷、個性化的服務。在個性化服務方面，圖書館通過讀者的借閱記錄和行為數據，利用數據分析技術和推薦算法，為每位讀者提供個性化的書籍推薦。當讀者使用自助借還設備或訪問圖書館的在線系統時，系統會根據讀者的歷史借閱記錄和興趣偏好，推薦相關的書籍或期刊。此外，讀者可以通過圖書館的App或網站，查看個人的閱讀歷史、當前借閱狀態以及系統推薦的書籍清單，不僅提升了讀者的閱讀體驗，還提高了圖書的借閱率和利用率。

智能導航系統的應用也是提升用戶體驗的重要手段。圖書館內部安裝了位置傳感器和導航標簽，通過圖書館的App或自助終端，讀者可以輸入想要查找的書籍名稱或主題，系統會生成一條最佳路徑，并通過App或終端屏幕實行導航，引導讀者快速找到目標書籍。大型圖書館讀者常常因書架復雜和布局不熟悉而花費大量時間尋找書籍，智能導航系統有效解決了這一問題，提高了讀者的效率和滿意度。

自助服務系統的應用顯著簡化了圖書館的借還書流程。圖書館設置了多個自助借還書設備，讀者可以自行完成書籍的借還操作。自助借還設備集成了RFID技術，讀者只需將書籍放在設備上，系統會自動識別書籍信息并完成借還登記。

同時，讀者可以通過自助終端查詢館內書籍的可借狀態、預約書籍、續借等操作，減少了等待時間和對人工服務的依賴。部分圖書館還提供了24小時自助服務區，讀者可以在任何時間實行借還書操作，極大地提升了服務的便利性。讀者在圖書館的App上可以設置關注的書籍或主題，當有新書到館或預訂的書籍可借時，系統會自動發送通知提醒。此外，圖書館還可以通過App推送活動信息、講座安排和重要通知，保持與讀者的緊密聯系。這些信息推送服務確保讀者能夠及時獲取有價值的信息，增強了與圖書館的互動體驗。通過物聯網技術的應用，圖書館不僅優化了服務流程，提高了管理效率，還提供了更便捷、智能的用戶體驗。讀者能夠享受個性化的閱讀推薦、智能化的書籍導航和便捷的自助服務，提高了對圖書館服務的滿意度和利用率。

三、圖書館建設物聯網技術應該注重的問題

1.法律法規及規范標準建設

在圖書館建設物聯網技術的過程中，法律法規及規范標準建設是至關重要的一環。物聯網技術的應用涉及大量數據的采集、傳輸和存儲，其中包括讀者的個人信息和隱私數據。在沒有完善法律法規的情況下，信息的采集和使用容易引發隱私被泄露和數據濫用等問題。因此，圖書館在引入物聯網技術時，必須依托政府的政策支持和法律保障，制定明確的法律來規范信息的采集、傳輸、存儲和使用。具體而言，圖書館應明確數據采集的范圍和用途，確保數據采集的合法性和透明性。在數據傳輸和存儲過程中，采用嚴格的數據加密和安全傳輸技術，防止數據在傳輸和存儲過程中被泄露和篡改。在數據使用方面，明確規定數據的使用權限和使用范圍，確保數據僅用于合法和正當的用途，防止數據被濫用。此外，圖書館應定期對物聯網系統實行安全審計和風險評估，及時發現和處理潛在的安全隱患，確保系統的安全性和可靠性。

2.制定技術實施標準

在圖書館建設物聯網技術的過程中，制定技術實施標準是確保系統運行有效性和可靠性的關鍵步驟。物聯網技術的實施涉及多種技術手段和設備的集成，如RFID標簽、傳感器、讀寫器、網絡傳輸設備等。為了確保這些設備和技術的兼容性和互操作性，圖書館需要制定統一的技術實施標準。這些標準應包括硬件設備的技術規范、軟件系統的開發標準、數據傳輸協議、接口標準等。具體來說，圖書館應明確不同類型設備的技術參數和性能要求，如RFID標簽的讀寫距離、傳感器的精度和靈敏度等，確保設備在實際應用中的穩定性和可靠性；在軟件系統方面，制定統一的開發標準和數據接口規范，確保不同系統之間的數據交換和共享順暢無阻；在數據傳輸方面，采用標準化的數據傳輸協議和加密技術，確保數據在傳輸過程中的安全性和完整性。此外，圖書館應建立嚴格的設備和系統測試流程，確保所有設備和系統在投入使用前經過充分測試和驗證，滿足技術標準和實際應用需求。

3.建立安全管理體系

在圖書館建設物聯網技術的過程中，建立完善的安全管理體系是確保系統安全和數據保護的基礎。物聯網技術在圖書館的應用涉及大量數據的采集、傳輸和存儲，包括讀者的個人信息和圖書的管理信息，這些數據一旦被泄露或被非法利用，將對圖書館的運營和讀者的隱私造成嚴重影響。

因此，圖書館在引入物聯網技術時，必須建立全面的安全管理體系，涵蓋物理安全、網絡安全、數據安全和操作安全等多個方面。在物理安全方面，圖書館應對物聯網設備和網絡設備實行嚴格的物理保護，如安裝防盜裝置、設置監控設備等，防止設備被盜或被破壞；在網絡安全方面，采用防火墻、入侵檢測系統、虛擬專用網（VPN）等技術，確保網絡的安全性和可靠性，防止網絡攻擊和非法訪問；在數據安全方面，采用數據加密、訪問控制、日志審計等技術措施，確保數據在采集、傳輸、存儲和使用過程中的安全性和完整性，防止數據被泄露和篡改；在操作安全方面，建立嚴格的操作規程和權限管理制度，確保只有經過授權的人員才能實施設備操作和系統維護，防止人為誤操作和惡意操作。此外，圖書館應定期對物聯網系統開展安全審計和風險評估，及時發現和處理潛在的安全隱患，確保系統的安全性和可靠性。

四、結論

計算機物聯網技術在圖書館管理中的應用，通過RFID技術、智能環境監測與控制系統、個性化服務系統等多種手段，實現了圖書館的智能化、自動化和高效化管理。物聯網技術不僅提高了圖書的借還效率和管理精度，還優化了圖書館的環境控制和用戶體驗，為讀者提供了更加舒適和便捷的服務。智能化管理系統和大數據分析技術的結合，進一步提高了圖書館的服務水平和決策能力，使得圖書館能夠更好地滿足現代讀者的需求。然而，物聯網技術在圖書館管理中的應用還面臨諸多挑戰，如數據安全和隱私保護、技術標準的制定和實施等問題，需要進一步的研究和規范。未來，隨著技術的不斷進步和完善，物聯網技術將在圖書館管理中發揮更加重要的作用，推動圖書館向更加智能化、個性化和高效化的方向發展，為讀者提供更高質量的服務和體驗。

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作者單位：晉中師范高等專科學校

作者簡介：剌其琴（1989—），女，漢族，山西介休人，本科，館員，研究方向：圖書管理方面。