智慧图书馆及其技术应用探析

张静

（太原市图书馆，山西太原 030024）

1 智慧图书馆的概念

从某种意义上来说，图书馆已经经历了办公的网络化、资源的数字化、管理的信息化过程，目前进入了智慧化的阶段。智慧化时代，是图书馆发展的必然选择，是在过去发展成就基础上的再一次蜕变和升华，智慧图书馆的建成可为读者提供更加优质的服务。“智慧图书馆”一词，最早出现的文献可追溯到2003年芬兰奥卢大学图书馆的Aittola 等人，他们在人机交互移动设备国际研讨会上发表的论文提出：智慧图书馆是一个不受空间限制，可以被感知的移动图书馆[1]。

2008年11月，国际商业机器公司（IBM）总裁兼首席执行官彭明盛发表了“智慧地球，下一代的领导议程”演讲，首次提出了“智慧地球”这一概念，受到业界专家的高度关注；“智慧” 的思想自此迅速扩散至全球。“智慧国家”“智慧校园”“智慧城市”等概念开始兴起，“智慧图书馆”也由此应运而生。

2 智慧图书馆的特征

智慧图书馆具有全面感知、 互通互联、 绿色发展、智慧服务与管理4 个显著特点。其中，全面感知、互联互通是智慧图书馆的技术支撑； 绿色发展是智慧图书馆的可持续发展战略； 智慧管理与服务是智慧图书馆的最终愿景，也是智慧图书馆区别于以往最显著的特征[2]。

3 智慧图书馆的感知设备

智慧图书馆感知设备种类繁多，一般情况下，不同种类的感知设备，可应用于不同的场合，图书馆常用的感知设备如下所述。

3.1 射频电子标签

在纸质书刊内置电子标签，取代条形码标签，存储其相关数据信息，如书名、作者、分类号、副本量、放置位置等数据，起到基础数据的采集作用。

3.2 读写器

读写器主要功能是对电子标签的读取、接收和发射，即将读取到的电子标签内的数据信息以电信号的形式通过网络发送到接收端。

3.3 安检门禁

图书馆一般有两种功能的门禁，一是对出入人员进行监测，二是对纸质书刊进行监测。对人员的监测一般采用刷脸、刷卡两种方式，对读者进行身份识别，监测读者的出入。在纸质书刊内置有电子标签时，带有电子标签读写器的门禁可对纸质书刊进行实时监测，读者携带未办理正常借阅手续的书刊经过时，门禁就会触发声光报警。

3.4 分拣设备

分拣设备一般采用给每一本图书安装RFID 电子标签，在RFID 电子标签中存储有图书的分类信息。将图书放置到分拣设备上后，RFID 电子标签中的图书分类信息被设备上安装的RFID 天线读取，然后经过系统判断，将图书传送到相应分类的分拣口进行归类。

3.5 自助借还设备

自助借还设备一般由触摸显示器、读卡器、扫描仪、 放置台和电源等组成的一体机。读者通过借阅证、 馆内微信公众号或注册的身份证就可以进行自助式借书、还书、续借、借阅查询等操作。

3.6 触屏查询机

触屏查询机支持多点触控、 软键盘和手写输入两种方式，读者可自助检索所需文献及查询要借阅文献的状态，包括藏书数量、库存数量、已借阅数量、所在馆、馆藏地点、索书号、出版社、出版日期、文献类型等信息。

3.7 移动推车式盘点设备

推车式盘点具有顺架、盘点、新书上架、倒架、上架指导、剔旧、移库、图书查找等功能，配置手持式天线，触发式开关，可方便在书架间移动盘点。

3.8 馆员工作站

馆员工作站由系统服务器、充磁/消磁、RFID 读写器等装置设备组成，可以对贴有射频（RFID）标签的图书文献进行自动化识别、查询、检索、借还等处理。

3.9 通信自动化设备

通信自动化设备主要是数据传输设施、广域网、集成网络互换机、卫星网络等数值终端、媒体通信系统、无线设备接入系统等。产品电子码（EPC），属于RFID 标签的一种，指利用RFID 技术在每一件产品上内置一个芯片，利用这个芯片记录该产品全球唯一的编号。它是继条形码技术之后，国际上新兴起来的一种全球统一标识体系。随着物联网技术的发展，有朝一日每本图书的出版都可以内置一个EPC。EPC 是产品电子代码的载体，当EPC 标签贴在物品上或内嵌在图书等物品中的时候，即将该物品与产品电子代码标签中的唯一代码建立起了一对一的对应关系。对图书来说，根据其唯一代码，EPC 系统可提供其书名、作者、出版社、出版时间、ISBN 编号，甚至内容摘要等信息。产品电子代码系统充分利用了射频识别技术和网络技术的优点，实现了对全球每件产品的唯一标识以及多个商品的同时识别和非可视识别。

4 智慧图书馆和数字图书馆

从历史的角度来看，图书馆从重在藏书的传统图书馆（最初使用的是原始卡片目录），发展到以藏为主、藏用结合的自动化图书馆（以机读目录为主）；再到以用为主、藏用并举的复合型图书馆（以元数据为基础）；到后来逐渐发展成为基于用户和集成服务的数字图书馆（以资源为基础）。而时至今日，随着物联网、云计算、大数据、人工智能技术的快速发展，智慧图书馆应运而生[3]。

从信息服务的角度来看，数字图书馆与智慧图书馆相类似。数字图书馆以数字化技术、 数据库技术、 多媒体技术等为基础实现了数字资源、 虚拟空间、视听感知空间相融合的信息空间。在数字图书馆阶段，图书馆的主要特点是信息丰富、资源庞大、共享程度较高。而到了智慧图书馆阶段，可以说是图书馆发展的高级范式。根据数字图书馆和智慧图书馆的特点及内涵，从数据采集方式、关联性、信息存储与处理、 系统分层构架及使用方式五方面进行对比分析[4]。

4.1 数据采集方式

数字图书馆利用数字编码技术对实体资源对象进行资源的数字描述； 智慧图书馆是在对互联网的数字编码感知基础上的一种对虚拟感知对象的知识描述。数字图书馆的数字化描述是人为的、被动的，而智慧图书馆的感知对象是智能的、主动的。此外，数字图书馆在对象的感知上只注重单一的一部分，而智慧图书馆则是十分的全面。

4.2 关联性分析

数字图书馆储存的信息资源主要是某个领域和针对某个对象来进行的，是以专业网、政府网等条块进行分割的。而智慧图书馆的信息是泛在的、 立体的，是以专业部门、行业、区域乃至跨国界的互联，可以是物理图书馆的楼楼、层层、室室、机机和藏阅相连，还可以是读者和馆员的人人相连、人机互联、更可以是广电网、电信网和互联网的三网融合的互联。数字图书馆在进行关联时，没有使用物联网技术，缺乏物理实体之间组网的相关技术，因此数字图书馆信息之间的联系具有一定的局限性。智慧图书馆通过引入物联网技术把各个科室和各个领域，以及不同楼层的信息与书籍进行有效的汇集，还可以把各个领域的信息有效进行识别与联系。

4.3 信息存储与处理

数字图书馆在信息的收集、 储存和处理上主要是依靠数字化技术，然后依靠信息技术采集信息资源之后，将信息储存在信息源头上的机构里，组建关系型的数据库一般都在这个机构的应用系统中。智慧图书馆则是将收集来的信息储存在云计算之中，云计算储存技术将图书馆之中的储存设备进行有机整合，然后通过整合成为一个储存库。数字图书馆数据的规模会不断扩充，因此需要很强的信息处理能力。智慧图书馆在此基础上，增加了智慧信息处理技术，云计算可以在短时间对于信息资源进行处理，然后再通过智慧处理，因此，可以在短时间内完成信息处理，并且能够有效地利用相关资源。

4.4 使用方式

数字图书馆和智慧图书馆在使用方式上具有一定的差别，差别主要体现在终端的应用方面。数字化图书馆的使用方式主要以电脑桌面终端进行检索和查询方式为主；而在智慧图书馆阶段，用户可以使用更多的阅读终端，如手机、阅读器实现无缝对接，此外智慧图书馆最明显的优势是能够按照用户的需求，根据自己的年龄、工作性质、时间、地点等实施个性化与智慧化的服务，更加有效地提高资源的使用率。

5 智慧图书馆的技术及应用

5.1 物联网技术及应用

物联网就是通过RFID、红外感应器、定位技术、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和箮理的一种网络技术。物联网技术应用领域广泛，主要有公共事务管理、公众社会服务、经济发展建设。作为新一代信息技术的重要组成部分，物联网技术也被广泛应用于图书馆[5]。

5.1.1 RFID 在图书馆的应用

射频识别技术RFID，又称无线射频识别，是一种通信技术。在图书馆应用中，RFID 电子标签取代了传统的条形码和磁条，被附在纸质书刊、 音像制品、借书证等一切需要管理的物品上，用来识别唯一性的电子编码。这样每一个物品都成为一个终端结点，经过授权的馆员可根据工作需要对电子标签中记录的物品信息进行操作。目前，RFID 技术被广泛应用于图书馆的日常业务中，使得系统更加便捷、高效、省时省力，显著提高了图书馆的服务质量和工作效率。

5.1.2 Wi-Fi 在图书馆的应用

Wi-Fi 技术也是一种无线通信协议，在图书馆的日常工作中，实现智能定位是提高图书馆智慧化水平的途径之一。智能定位最大的优势就是对整个图书馆的馆舍、书籍、人员、设备等进行全面感知，将整个图书馆连通起来。对人员的定位可分为两种，一是对入馆的读者当前位置定位，二是对馆员当前的服务位置进行定位。对读者的定位可以更好地了解读者的需求并提供更好的服务； 对馆员定位可以了解馆员的行为信息，有利于高效管理和准确考勤。相对于其他种类的室内无线定位系统，基于Wi-Fi 的室内无线定位系统具有抗干扰能力强、 良好的网络稳定性、 高速高质量的数据传输等特性，能够通过Wi-Fi 通讯模块在智能移动终端上的普遍采用，把室内无线定位变成一项低成本且容易实现的技术。

5.2 云计算技术及应用

从2006年3月亚马孙推出弹性计算云服务，十多年来，云计算从初生到成长，再到爆发，在各个行业获得了广泛的应用。据IDC 统计的数据显示，2018年全球云计算行业收入达到1794 亿美元，同比增长26.2%。国内市场2018年收入达到72 亿美元，同比增长68.2%。2018年4月，腾讯研究院发布的《中国“互联网+”指数报告（2018）》指出，信息化和数字化是产业升级、提升经济发展质量的关键因素，而云计算和存储则是信息化、数字化的重要推动力，是数字时代重要的基础设施。云计算的出现改变了人们应用信息技术的模式，同时也改变了整个信息世界的版图。图书馆为了给读者提供更好的服务，也在积极推广云计算等信息技术。正因为如此，图书馆界对云计算报以很大的热情。云计算的理念就是以“服务”为核心，最终达到一切信息技术资源都服务的效果。在智慧图书馆的建设中，云计算技术起着重要的角色，图书馆作为云计算技术的终端用户或实践者，根据图书馆的实际需要或某个信息系统的需要，选择公有云、私有云、混合云，甚至参与行业云建设。在图书馆数据海量增加、信息系统越来越多的时代，选择云计算技术是提高管理和服务水平的必由之路，是图书馆实现智慧化的基础。在云计算技术发展日新月异之际，相应的图书馆管理系统也进入了新时代，也许有一天，不支持云计算的图书馆管理系统会逐步被淘汰。在大数据和人工智能喧嚣尘上的时代，云计算经过十几年的发展，已经不再是个时髦的概念，而是实实在在地成为这些新技术新应用的基础架构。

5.3 大数据技术及应用

近年来，随着物联网和云计算的兴起，“在数据”已然成为当下最时髦的词汇，大数据被人们誉为未来的石油和黄金，在数据背后隐藏的世界越来越多的激发人们的兴趣，可以说目前人类社会已经初步迈入了“大数据”时代。在图书馆方面，图书馆服务经历了漫长的以传统文献服务为特征的第一代图书馆阶段，随着网络化和信息化的快速发展，数字信息服务成为与传统文献服务并重的第二代图书馆的必备功能。而如今，随着智慧城市、智慧校园的兴起，第三代图书馆——智慧图书馆的建设如火如荼，把大数据技术应用于智慧图书馆建设已经成为必然选择。在图书馆利用大数据时，一般情况下，第一，要对图书馆的结构化数据、 半结构化数据和非结构化数据进行采集，然后利用Hadoop 技术、关系型数据库、云计算等技术对数据进行存储； 第二，对数据进行清洗、加工组织备份等处理；第三，利用专家系统、知识发现、 数据挖掘等技术对智慧图书馆的数据进行分析、科学研究、批处理，挖掘数据潜在的价值，考察用户的年龄、阅读兴趣、行为特点等特征，了解他们不同时期的阅读需求，以便为馆员用户和读者用户提供相应的智慧管理和个性化服务。从总体上看，图书馆利用大数据技术还处于探索阶段，这些案例为图书馆的管理、决策以及服务提供了良好的参考，为以后实现全面的大数据分析和挖掘，实现图书馆的全面智慧化作了有益的探索[6]。

5.4 人工智能技术及应用

人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统的技术。目前人工智能技术在图书馆的应用中分为智能管理层和智能服务层两个层面。智能管理层包括智能入馆、智能监控、智能采购、智能典藏、智能建库；智能服务层包括自助借还、智能咨询、智能阅读等。无论是物联网、云计算还是大数据，最终都可为人工智能在图书馆的应用提供基础，实现图书馆业务的智能化和智慧化，而在图书馆各个业务智慧化的前提下，才可能实现图书馆全面全方位的智慧化。总之，人工智能在图书馆的应用还处于初级阶段，目前正是尝试阶段，对图书馆来说，要结合本馆的实际情况进行研究，并把人工智能技术应用于图书馆的管理或服务中。

6 结语

在智慧图书馆的建设中，一般要考虑人、技术、资源、空间、管理和服务等因素。这5 个因素既彼此独立又互相联系，缺一不可。只有5 个因素互相协调、和谐共进才能让图书馆具有一定“智慧”。这里的“一定”指的是一个层次，以后随着技术的发展，智慧图书馆会更加“智慧”，最终实现真正意义上的“我懂你”和“我帮你”。图书馆的宗旨离不开服务，无论是高校图书馆还是社会图书馆，其最根本的宗旨就是：为读者服务。目前，智慧图书馆建设处于起步发展阶段，具有一定的创新性和前瞻性。智慧图书馆是一项融合多学科、多领域、多技术的综合性系统工程，未来必将成为图书馆创新、 转型和可持续发展的新理念、新实践和新探索。