物联网技术在促进高校图书馆信息化中的应用

徐盛

摘 要：基于条形码的特性，图书馆一般需要大量人工进行排架，大大降低了效率。而磁条报警系统的报警范围较为宽泛，对于符合共振标准的磁性物质都会产生警报，误报率相对较高。从读者的角度来看，无论是图书的检索、查找或是借阅，都需要采用手工的方式，还需要到固定地点还书，这亦花费了读者一部分时间。为了满足借阅双方对工作效率不断提升的要求，需要采用智能化更高的图书馆管理系统。随着物联网及相关技术的成熟，开发出更加智能的图书馆管理系统，代替传统的基于条形码读取和磁条报警的图书馆管理系统成为可能，而借助于物联网相关技术开发的管理模式也势在必行。该文对利用物联网技术促进高校图书馆信息化进行了研究，并提供相关智能化服务的系统架构进行设计，以期望改善高校图书馆的工作效率，为读者提供更加便捷的服务。

关键词：物联网 高校图书馆 智能化服务 射频识别技术

中图分类号：G258.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0186-03

随着计算机技术的快速发展，图书馆管理工作的信息化进程也在不断加快。特别是高校图书馆的读者量较大，借书还书较为频繁，使得高校图书馆对管理工作信息化的需要尤为迫切。当前，大部分高校图书馆的信息化管理系统有两部分组成，条形码读取系统和磁条报警系统，这种管理系统大大简化了图书借阅流程，提高管理效率的同时，也不需要过高的系统建设成本。[1]然而，这种感觉管理系统的最大问题在于智能化程度不高。从图书馆管理的角度来看，易破损的图书条形码为系统读取带来不必要的麻烦，而且基于条形码的系统也不支持多目标的识别。

2005年11月，国际电信联盟（ITU）正式确定了物联网这一概念，与基于射频识别技术（RFID）的物联网雏形相比，物联网不仅以射频识别技术为基础构建，更引入了红外感应器和极光扫描仪等信息传功设备，按照特定的通讯协议将物体与网络进行信息交换，实现了对物体的智能识别、定位、跟踪、监控和管理的多重功能[2]。总的来说，物联网是由包括传感器设备、信息通讯网络和应用控制网络三部分共同组成的。首先，物联网通过射频识别技术、传感器、二维码，能够随时随地获得物体的信息，完成对物体的识别功能，进而利用可靠的信息通讯网络将物体的信息准确快速地上传至网络当中；最后，应用控制网络利用模糊识别、云计算等技术，分析并处理海量数据，完成物体的智能化控制和管理。这样充分体现出了物联网的三个主要特征，即全面感知特性、稳定可靠的传递能力和强大的智能处理能力[3]。

1 物联网关键技术

利用物联网管理图书馆的实现需要四个步骤：物体的识别、物体的感知、信息传递和信息处理[4]。为了实现以上环节，几项关键技术的实现尤为重要，包括射频识别技术、传感器、智能芯片和无线传输网络。

1.1 射频识别技术

一般来说，视频识别技术需要依托射频电子标签、阅读器、天线和应用系统四个部分实现。通过无线射频的方式，视频识别技术能够完成非接触式的双向数据通信，在获取相关数据后对物体进行识别[5]。在利用物联网技术实现高校图书馆信息化的过程中，需要将条形码替换为包含有相关数据的射频电子标签，其中所包含的互用性信息将在应用系统的控制下采集，并通过无线网络传递至中央信息系统。通过相关智能分析功能模块，中央信息系统完成图书的识别，并完成图书实时信息的传递和共享，最终完成图书的透明化智能管理。用作图书“身份证”的射频电子标签，不仅成本低廉，而且可批量生产加工，尺寸也较小，方便在图书内安装，即不影响正常阅读，也能够保证电子标签读写器读取图书的相关信息。

1.2 传感器

传感器令物体拥有了触觉器官，是系统智能化的重要保障。传感器在物联网中被用作检测装置，通过感受被测量的信号，并按照一定规律转换为其他形式的信息，完成物联网对信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。作为图书信息自动识别过程的首要环节，传感器以其智能化、网络化和多功能化的特点，实现了将物体转化为物联网可用信息的功能。

1.3 智能芯片

智能芯片主要负责处理收集到的感应信号。基于人工设置，智能芯片能够初步具备人性化思维模式，提供最基本识别和检测功能。同时，智能芯片的小型化为其更加灵活地安装在图书馆提供了便利，其不仅能够处理来自传感器的信号并产生相应动作，还能够根据应用控制网络的信息执行相应命令，提高了为图书馆管理系统的安装和运行的便利性和高效性[6]。

1.4 无线传输网络

基于无线技术，无线传输网络实现了数据随时随地的传输。随着无线传输网络技术的日益成熟，其稳定性和高效性已经能够满足物联网的信息传递需求。同时，无线传输网络安装方便、灵活性强，更是物联网信息进行随时随地传输的基本保障。当前，大多数高校都建立起了高校无线网络，利用已有的硬件设备，能够方便快捷地建立起物联网所使用的无线传输网络，保障信息的高效传输[7]。

2 系统设计

2.1 功能设计

按照图书馆工作人员和读者对图书馆管理系统的功能需求，可以将基于物联网的图书馆管理系统分为前台和后台两个部分。系统的后台主要面向图书馆工作人员，需要完成电子标签的加工、图书的盘点、整理、分类、加工、流通和典藏等功能，以及借书证的办理。同时，为了将现有管理系统顺利过渡到基于物联网的图书管理系统，系统后台还要完成与当前系统的无缝对接和标签转换。相对而言，系统的前台主要面向读者，需要完成自助借书、还书流程，为读者提供多种模式的图书检索功能，以及电子阅览室管理、报刊阅览室管理和门禁检测等其他功能。

2.2 系统后台架构设计

系统后台架构包括标签转化子系统、借书证管理子系统、图书盘点子系统和图书分拣子系统。

2.2.1 标签转化子系统

该系统由控制主机和标签转换装置两部分组成。其中，控制主机负责两部分的工作，条形码信息的转换和多种用途的电子标签信息生成。装有标签转换系统的控制主机将现有系统中条形码中所储存的信息转化为射频电子标签中的信息格式，通过该功能完成原有系统与基于物联网的图书馆管理信息的无缝对接。同时，控制主机还需要负责三类电子标签信息的生成：新入库图书的电子标签信息生成、书架的电子标签信息生成和读者借书证的电子标签信息生成。根据控制主机生成的电子标签信息，标签转换装置会根据预设指令将相关信息写入电子标签实体中，完成存储有规范信息的电子标签与具体实体之间的绑定。

2.2.2 借书证管理子系统

该子系统由借书证管理工作站、射频读写器等部分组成。其中，借书证管理工作站中管理着具有借阅权限读者及其借书证的相关信息，便于标签转化其他子系统对读者信息的检索。具体而言，借书证管理子系统实现了借书证办理、管理和激活的功能。射频读写器则是借书证管理子系统的读写设备，用于子系统对借书证的电子标签中信息进行相应的处理。

2.2.3 图书盘点子系统

该系统由控制主机和手持无线射频读写器组成。利用无线射频手持读写器，能够对图书的射频电子标签完成快速和准确的读取，进而完成图书的批量盘点，节省了传统图书盘点中的大量人力，极大地提高了盘点效率。为了凸显物联网高效便捷的特点，在图书馆中每个书架各层的侧面安装电子射频天线，并利用多路复用器与电子射频读写器相连。图书馆工作人员在进行图书盘点时，只需要利用无线射频手持读写器读取书架每一层的数据，通过无线网络将数据传送至控制主机，由控制主机对数据进行汇总整理，即可完成实时的数据更新，并由无线网络将更新数据出送至中央数据管理工作站。

2.2.4 图书分拣子系统

该系统的功能由智能图书分拣机完成。传统的图书管理系统中，一般采用人工分拣的方式实现图书的整理分拣，作为消耗人力最多的工作环节之一，人工分拣不仅大大降低了图书馆管理工作的效率，更由于人为错误导致分拣不够准确。而智能图书分拣机能够自动读取图书的电子标签，并按照标签中存储的相关信息对图书的类别进行自动识别和分类，完成了图书分拣、归还全过程的自动化，极大提升了图书整理分拣的工作效率。

2.3 系统给前台架构设计

系统前台架构包括图书检索子系统、自助借书子系统、自助还书子系统、电子阅览室管理子系统和门禁检测子系统。

2.3.1 图书检索子系统

对于藏有大量文献的高校图书馆而言，高效快捷的图书检索系统是提高图书借阅效率的重要保障。基于射频识别系统、计算机工作站和无线局域网构成的图书检索子系统，能够提供便捷的检索方式。例如，通过将待查询的图书信息录入手持式射频识别终端，以此可以检索多本图书的馆藏信息，而通过计算机工作站、无线局域网和射频识别系统也能够查找到图书的馆藏信息。通过图书电子标签的实时反馈，能够快速地定位图书所在位置，节省读者获取图书的时间。同时，图书检索系统提供了包括模糊检索在内的多种检索模式，极大提升了检索系统的智能程度。

2.3.2 自助借书子系统

该子系统由控制主机、触摸显示器、多功能电子标签阅读器、嵌入式打印机等部分组成。首先，读者将借书证放置在多功能电子标签阅读器上，就能完成读者权限的获取，自主借书子系统也能够根据读者的信息，向读者反馈其当前借书权限等信息。进而，读者将期望借阅的图书放置在多功能电子标签阅读器上，控制主机能够根据电子标签阅读器读取的图书信息，将借阅信息更新至后台的图书管理数据库中，并向读者反馈借书注意事项和归还日期等数据。最后，读者注销权限，完成整个自助式的结束过程。

2.3.3 自助还书子系统

该子系统同样由控制主机、触摸显示器、多功能电子标签阅读器、嵌入式打印机等部分组成。首先，读者将期望归还的图书放置在多功能电子标签阅读器上，图书的相关信息将会被读取出来，并检查借阅时间是否超期，并返回相应提示。进而，读者可将图书放在还书口处，当还书装置检测到图书已经被回收至设备内，便会将归还图书的信息传递至后台的图书管理数据库中，更新图书借阅信息，该图书的电子标签也将会在还书过程中被重新设置。为了方便读者还书，自主还书设备可以安装在图书馆外部，进而由工作人员定时收取，简化还书流程。

2.3.4 电子阅览室管理子系统

该子系统能够通过读取读者借书证中的相应信息，记录并更新每位读者在电子阅览室的时间，并对当前电子阅览室中的读者规模进行控制，避免人员拥挤的情况发生。于此同时，通过长期记录电子阅览室读者情况，通过统计分析，便于图书馆对电子阅览室的管理策略进行更新，以及对电子阅览室规模的调整，为图书馆管理提供真实具体的数据支持。

2.3.5 门禁检测子系统

该子系统有射频识别电路、声光报警器、摄像系统和安全门型天线共同组成。门禁处一般采用多通道设计，对于入口通道，射频识别电路通过读取读者借书证的电子标签，识别是否为拥有借阅权限的读者，并根据读取的数据利用安全门型天线系统控制门禁。而对于出口通道，射频识别电路通过监测图书馆藏书中的电子标签，与图书管理工作站进行数据交互，一旦识别到未办理借阅手续的图书被带离图书馆时，将进行报警，同时触发摄像系统，记录门禁出人的情况。门禁检测系统不仅提高了读者进出的便利性，更重要的是增强了馆藏图书的安全性。

3 结语

逐渐成熟的物联网技术大大提高了图书馆管理工作的效率，为改善原有图书管理系统效率提供了可能性。基于物联网的图书管理系统，高校图书馆能够节省大量人力、高效便捷的完成图书的盘点、上架和相关的管理工作。而读者通过图书馆提供的图书检索设备，能够快速地查询到相关图书的馆藏信息，而借助自助借书、还书系统，读者能够轻松完成借书、还书流程，节省大量时间。物联网技术为高校图书馆的图书管理工作带来便利，也为未来开发更多的智能化服务带来可能。利用物联网技术，高校图书馆能够在未来不断提升工作效率和服务水平。

参考文献

[1] 叶龙.RFID技术在图书馆管理系统中的应用[J].上海商学院学报，2010（1）：28-30.

[2] 严栋.基于物联网的智慧图书馆[J].图书馆学刊，2010（7）：8-10.

[3] 吴秀红.RFID技术图书馆管理系统在河北省图书馆的应用分析[J].图书情报通讯，2009（2）：49-52.

[4] 马建勋，杨国林.物联网的三层体系架构在高效图书馆中的应用[J].内蒙古工业大学学报（自然科学版），2012（2）：45-49.

[5] 荆心，张璟.物联网图书馆自动化清点研究[J].计算机工程与应用，2012（26）：11-16，21.

[6] 王红.基于物联网的智能“云图书馆”架构与思考[J].情报理论与实践，2011（11）：87-90，95.

[7] 李峰，李书宁.基于物联网的职能图书馆发展研究[J].图书情报工作，2013（5）：66-70.