智能辅助管理系统：图书馆卫生管理的必由之路

2021-04-09张媛媛

图书馆学刊 2021年3期

马波张媛媛

（江苏财经职业技术学院，江苏淮安223003）

2020年初全球爆发了强传染性呼吸道疾病疫情，经学界研究、世界卫生组织确认，此次疫情被命名为由新型冠状病毒（2019-nCoV）引起的新型冠状病毒肺炎（COVID-19，下称“新冠肺炎”）[1]。此次疫情传播速度之快、传播范围之广，不免令人回想起2003年爆发的严重急性呼吸综合症（SARS）疫情[2]和2009年爆发的甲型H1N1流感疫情[3]。而除了突发性大规模公共卫生事件外，以流感为代表的季节性呼吸道传染病也一直在威胁着人们的健康。由于呼吸道传染病感染对象是与感染者密切接触的人群，作为人群密集场所的图书馆，自然成为了防控重点。对馆内人群健康状况进行监测，对出现在馆内的疑似病例的活动轨迹进行识别显示并及时上报，对馆内各场所进行恰当的消毒，也就成了图书馆卫生工作考虑的主要内容。随着依靠计算机网络运行的智能设备在图书馆的广泛应用，上述工作变成了可能。

1 图书馆卫生工作研究进展与思考

自上世纪80 年代以来，我国学者对图书馆的卫生工作开展了多项研究，主要分为两个研究方向，一个是设备媒介清洁的研究，即各种纸质文献和电子设备的清洁；另一个是馆舍场所清洁的研究，即馆内各类人群聚集活动区域的清洁。

1.1 设备媒介清洁研究进展

汪春彦（1991）通过研究认为不可对图书使用紫外线消毒[4]，指出紫外线会加速图书纸张的老化。李景仁（1992）对臭氧在图书馆的应用开展研究[5]，指出了臭氧的有效浓度，并通过实验证明了臭氧对书刊纸张和字迹的影响较小。李能树等（2000）通过对馆藏图书携带的微生物开展研究[6]，指出图书携带的微生物主要由霉菌和细菌组成。千学技等（2004）研究了图书资料中微生物、害虫、灰尘对图书及人员的危害[7]，但也指出微波消毒可操作性欠佳。奚小艳等（2016）通过二氧化氯气体对书刊表面消毒进行研究[8]，证明要达到理想效果，气体浓度需为0.6mg/m3，此外还发现不同光源对气体降解速率的影响，实验证明杀菌时间段以晚上为宜。王双凤等（2011）通过对不同场所计算机键盘和鼠标的微生物污染状况作调查[9]，经对比后发现键盘鼠标有感染致病菌的可能，通过实验证明含氯消毒剂的消毒效果最佳。周德华等（2014）针对高校公用电脑鼠标表面的污染作了调查[10]，通过实验证明用1：100的84消毒液每天擦拭可达到有效消毒效果。

1.2 馆舍场所清洁研究进展

王培霞等（2010）对馆内环境生物污染情况做了采样实验[11]，指出读者携带的细菌和病毒也是污染源之一，证明了季节变化对馆内环境的影响，揭示了纸质文献受污染程度与借阅率呈正比。黎佳茜等（2014）针对某高校图书馆空气微生物污染进行调查[12]，揭示了主要的影响因素有通风和人流量等。奚小艳等（2011）通过二氧化氯气体对图书馆环境消毒开展实验[13]，证明气体安全浓度为0.3 mg/m3、灭菌时间不少于60 min。王妍彦等（2019）同样对二氧化氯气体进行实验[14]，不仅再次证明了二氧化氯气体的灭菌效果，还指出气体必须在室内保持一定的时间。

1.3 研究进展情况的思考

总体来看，学者们取得了丰厚的研究成果，不少学者通过采样实验发现了馆内微生物的主要种类，认识到了借阅量和人流量对馆内环境的影响，也有学者通过实验证明了几种具有消毒能力的气体、溶剂、光线等对图书馆的文献和场所的积极影响，然而这些研究普遍存在重方法轻方案、重物品轻人员的倾向，绝大多数研究主要着眼于日常开放工作，对于疫情爆发初期读者人群中的疑似病例识别等突发性工作缺乏应对措施，几乎没有关于图书馆卫生智能监测方面的研究，也少有学者对信息技术在图书馆卫生工作的应用开展研究。究其原因在于，人工智能技术时尚不成熟，无法形成有效的技术支撑，图书馆的卫生工作又一贯依赖于人工，长期以来对人工依赖形成的思维惯性，使得学界没有充分意识到智能图书馆时代给图书馆工作带来的变革其实也包括卫生工作，这就是未曾见到与之相关的研究的原因。而随着智能图书馆时代的到来，与监测、清洁相关的一系列技术趋于成熟，使得基于互联网的智能系统用以协助管理图书馆卫生工作成为了可能，尤其在突发公共卫生疫情的时候，更能发挥出人工无法替代的工作效率，因此有必要针对馆内卫生的智能管理开展研究。

2 图书馆卫生智能辅助管理系统

2.1 需求分析

根据中华人民共和国国家卫生健康委员会发布的关于流感、严重急性呼吸综合症（SARS）、新冠肺炎（COVID-19）等强传染性呼吸道疾病诊疗方案[15-17]中阐述的临床表现、传播途径和灭活物质等信息，整理成如表1所示。

表1 几种强传染性呼吸道疾病对比

此外，卫健委还推荐了一般性预防措施，包括加强物体表面清洁消毒和通风换气[18]。据此可以看出，智能图书馆时代的图书馆卫生工作主要有以下几个方面。

一是对进馆人群的健康状况进行监测，从表1可以看出，呼吸道传染病感染者最明显的体表特征就是体温异常和咳嗽，识别体温和咳嗽需相应采用温度传感器和声音传感器，还应通过具备人脸识别功能的高清摄像头、数据存储服务器对读者身份进行辨认。

二是对馆内的卫生情况及时上报，对读者在馆内的活动轨迹进行识别、记录，把疑似病例的相关信息报送图书馆主管部门，还要按公安部门或卫生防疫部门的要求上传信息，需相应采用具备人脸识别功能的高清摄像头、数据存储和处理服务器，软件端应设置与公安部门或卫生防疫部门软件系统的连接端口。

三是对传播媒介和相关场所的消毒，由于病毒或细菌主要依赖馆内空气和物品表面传播，而根据防控方案的研究内容来看，病毒在物品表面的存活时间从数小时到数天不等，因此仅仅依靠通风来杀灭病毒显然是不够的，所以针对可以密闭的空间，如纸质文献库房、书库、期刊阅览室、自习室等，需采用具备消毒能力的气体发生器，同时为避免阴雨天气空气湿度大或气体消毒造成湿度过大对图书造成损害，还要采用湿度传感器，此外，对于大量使用电子设备的场所如电子阅览室，由于设备内部充满电子元件，不适宜采用气体消毒，而且需要消毒的主要是屏幕和键盘鼠标，其外壳又多采用ABS 工程塑料，因此采用紫外线灯进行照射消毒是一个较为理想的消毒方式，一来避免室内湿度过高影响设备正常工作，二来避免消毒气体可能对电子元件造成腐蚀。对于无法密闭的开放式空间，则主要依靠通风换气、移动式消毒设备和人工消毒。

四是进行线上服务，当馆内某一场所出现相应症状的人时，通过图书馆手机客户端及时发送消息提醒工作人员前往查看，对确实出现症状的读者予以劝离，同时向处于同一场所的其他读者发送提醒，请他们注意防范，对相关政策向读者加以宣传，指导读者掌握一定的防控知识，这一切则需要精准信息推送系统的支持。

2.2 图书馆卫生智能辅助管理系统建设方案

图1 图书馆卫生智能辅助管理系统部署示意

从技术层面来说，传感器是一种使用机器模仿人类感知功能的设备，把需要收集的感知属性如温度、湿度、光线强度、声音强度、气体浓度等，转换成数据信息。传感器随着信息技术的发展经历了传统式、智能式、嵌入式等阶段[19]，随之出现了传感器网络，其作用在于通过各类传感模块把这些信息通过网络进行传递。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种以传感器、微机电系统、信息处理、网络、通信等技术为基础，以分布式采集、传输和处理为特征的传感器网络技术[20]，是当下最为流行的传感器网络形式。传感器通过无线网络将信息进行传递，因此以部署灵活见长，但缺点也是明显的，如抗干扰性不强、传输距离和速率有限等，适合短距离、小数据量的环境。在面对大数据量、强调传输可靠性、完整性和及时性的环境下，以目前的技术条件而言，还是采用有线传感器网络为宜。

从设备层面来说，图书馆卫生智能辅助管理系统（图1）主要由基于互联网的服务器集群、传感器、数据接口、气体发生器、摄像头组成。根据各馆需要，传感器可以单独安装，有成熟技术支持的传感器也可以用附加模块的方式与摄像头等其他设备合并，这样更能降低部署成本。具体来看，因各出入口包括馆内各房间的门口是人群的必经之路，所以把加装温度传感器模块的人脸识别摄像头布置在这些位置是必不可少的；走廊等公共区域因各馆布局不同、面积不等，故在部署时需进行具体测算，尽量保证无死角，在有线网络较难布置的区域可采用无线网络替代；纸质文献库包括传统书库、特藏库、期刊阅览室等，因纸质文献是读者接触最密切的馆内物品，也是致病微生物滋生的温床，而且自习室等地是人群密集活动场所，因此需要安装气体发生器，而一般气体发生多采用雾化方式散播，如需避免空气湿度过大，就得依靠湿度传感器，此外最好安装带网络控制模块的风扇，用软件程序控制排风系统自动工作，起到自然通风、降低消毒气体浓度等作用；电子设备集中使用场所可考虑安装紫外线灯，用照射法消毒。

图2 图书馆卫生智能辅助管理系统网络结构

从信息层面来说，需要建设相应的基于互联网的应用平台来实现这些功能，平台要立足于基础技术规范，充分运用业已成熟的新一代信息技术，指导设备及服务器开展活动，以提供现实而必要的服务，并将服务进行归类，向各类用户传送。具体来说，由于手机APP的普及，可考虑在读者用户端添加馆内卫生服务模块，在馆员用户端采用“APP+PC”双重形式，方便馆员进行操作，留有外部数据接口，实现信息上报。馆内各区域之间保证网络的相互联通，当相应节点出现故障无法及时交换信息时，由其他节点作为中继进行转发，可极大地提高网络的可靠性。还需注意的是，在服务器与各传感器之间要架设统一的数据接口，以保证服务器接收统一标准的信息以便进行处理利用。如此看来，这样规模的信息记录、存储和处理，单台服务器的能力显然是不够的，因此需要建立服务器集群来实现，如果现有的服务器集群承载能力有富余，则可直接利用现有设备，如能力不足，则需要增加服务器数量。

从资金层面来说，无论是服务器集群的建设还是软件系统的开发费用都是一笔开支，对于经费充足、技术力量较强的图书馆而言，可考虑单独建设和维护；对于经费充裕但技术力量不足的图书馆而言，可以考虑聘请专业机构进行建设和维护；而对于经费不充裕、技术力量也不强的图书馆而言，可以考虑先行实现部分功能再慢慢建设，力所能及的维护可自力更生，力不能及的维护再委托专业机构代劳；参加图书馆联盟的各馆，也可以考虑借助联盟的力量完成[21]。

2.3 可行性分析

从硬件方面来看，方案所使用的传感器和计算机设备及网络，均是已经十分成熟并在其他领域得以成功应用的产品，降低了总体技术风险，也降低了系统的研制开发难度，可在较短时间内实现部署使用。对各场所的设备部署按照所需实现的功能进行了模块化设计，各类图书馆可根据本馆实际，明确需要实现的功能，根据功能进行模块的灵活增减，使得使用成本可控。

从软件方面来看，已有图书馆APP 供读者使用的图书馆，不必另行开发全新的软件系统，只需在软件后台设计相应模块嵌入APP 中即可，最大程度上利用已有的资源，可避免重复开发造成的资金浪费，也避免了单独设计软件在推广使用时造成的读者使用意愿阻碍。

3 图书馆卫生智能辅助管理系统基本功能

3.1 入馆管理

在图书馆的入口处安装带体温测量功能的摄像头，配合声音传感器和闸机式通道，当人靠近时，测温功能自动激活，只要体温异常，不管是否为本馆读者，一律不得入内，闸机不予开启并发出警告，在场馆员予以劝离；体温正常者如有剧烈咳嗽症状，由馆员进行检查；无表面异常者经过人脸识别，由摄像头提供人像至服务器，服务器从读者库中调取读者照片进行图像匹配，匹配成功后向摄像头反馈，确认为本馆读者，同时向闸机发送放行指令开启闸门，若不是本馆读者，由在场馆员进行身份登记给于临时读者身份后由人工放行。摄像头将所有人的入馆视频传输至服务器保存。

3.2 行为记录

分布在馆内各处的摄像头也需安装温度传感器。因为馆内可能会出现突然发热的读者，所以当在馆内活动的每一个人包括馆员，走近任何一个摄像头时，不管有无异常，摄像头都应立即记录下此人经过的时间、当时的体温及相关视频，向服务器提交，由服务器将这些信息进行存储，尤其是在房间门口，应设置进出两个摄像头，分别对各人的进出时间和情况进行记录，以便馆员掌握该房间的人员流动情况。由于呼吸道传染病也存在体温正常的病例，因此仅仅依靠体温监测把所有疑似病例识别出来是不可能的，而咳嗽是呼吸道疾病患者的又一明显特征，因此最好每个摄像头配一个声音传感器，当有人经过摄像头或在房间里开始咳嗽时，声音传感器开始记录并向服务器提交匹配请求，这里可以设定一个阀值，当单位时间里咳嗽时长或次数超过阀值时，即认定为可疑情况，此时服务器向馆员端发送消息提醒馆员留意此人，并附带此人身份信息和视频截图，以便馆员快速找到此人查看情况。

3.3 信息上报

当馆员根据系统提示认为有疑似病例出现需要主动报告，或当疫情发生之初，应主管部门或公安、卫生防疫等部门要求报告时，馆员只需向服务器发送指令，服务器便会从存储信息中调取此人在馆内的全部活动影像，按照时间顺序排列，勾勒出其活动轨迹，并将相关视频进行截图作为信息附件，以减少数据量，与此同时，服务器将其与其他读者的活动轨迹进行自动匹配，发现有轨迹交叉的情况，就作为密切接触者，将其活动信息一并发送给馆员，由馆员根据具体情况向相关部门报告。为避免储存服务器负担过重，根据强呼吸道传染病诊疗方案来看，潜伏期一般从数日至数周不等，因此可设置信息保存时限，未出现异常情况的信息在超过潜伏期时长后由系统自动删除，也可由馆员自主安排。

3.4 自动消毒

系统自动消毒主要针对可以密闭的房间，对于纸质文献库和自习室等密集活动场所而言，根据之前学者的研究，气体消毒的时间应设定在夜晚，且保证房间里无人，防止气体浓度过高影响健康。有条件的图书馆还可考虑布置多种气体发生器，以避免单一消毒气体使用条件受限导致消毒不及时的情况。而且根据调查，目前的气体浓度传感器技术尚未完全成熟，若依靠气体浓度进行自动控制，不但会因较大误差影响消毒效果，且建设成本过高，因此本方案未予考虑，而是采用了更为简便和廉价的方法，那就是通过厂家实验，获得相应空间达到该气体有效消毒浓度所需的时间值，在房间处于密闭状态时，由系统向气体发生器发送指令，气体发生器在该时间值内一直处于工作状态，到时间后气体发生器根据系统指令自动停止工作，此时房间内充满消毒气体，与此同时还要设定该房间的开放时间和排气定时阀值，当消毒持续一段时间后，系统对照开放时间，按照定时阀值在相应时间点指令风扇开始将气体排出馆外。当开放时间到来、人进入房间时，消毒气体已被排空，对人完全没有不良影响。而安装湿度传感器的作用就在于，当室内湿度超过设定阀值时，湿度传感器向服务器发出报警信息，如果因为阴雨天气导致，服务器可提前取消本次消毒计划并报告给馆员，由馆员重新安排消毒时间。若由消毒工作本身导致湿度过大，服务器接到信息后可以指示立即中止消毒工作，待湿度下降至设定范围后再重新进行消毒工作。对于电子阅览室这样使用电子设备的场所而言，紫外线灯开启后会对人体造成伤害，因此消毒时间也要设置在晚上，可根据事先的实验测试有效消毒时长，到时间由系统发出指令自动关闭紫外线灯电源，完成消毒。系统还应设置自由转换模式，当突发疫情来临时，馆员可立即将自动模式转为手动模式，直接对监测和消毒工作进行人工干预，以充分保障人们的健康安全。

3.5 信息推送

大数据时代做到精准信息推送已不是什么难事，图书馆也不例外，通过与精准信息服务器连接[22]，当读者与患者或疑似病例密切接触时，系统应及时响应，提醒读者加以防范或及时就医，并可根据馆藏资源，向读者推送预防措施、心理健康等内容，帮助读者克服恐惧心理，提升防范意识，提高防范水平，尽量减小受感染几率。对于24 小时开放的图书馆来说，为读者和馆员的健康着想，还应建立定期消毒制度，通过网络客户端、微信公众号等形式明确告知消毒计划，请读者理解与配合。