智慧图书馆建设思路研究

曾王平，彭如强

广东省电信规划设计院有限公司，广东广州，510630

0 引言

《中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报》显示：2021年，全国共有公共图书馆3217个，在众多图书馆中，数字化建设较为薄弱，大部分图书馆仅针对借阅服务进行信息化建设，书籍的出入库管理则仍使用人工力量，这导致图书管理效率较低。随着社会的发展，纸质书籍如何在数字世界中发挥更大的活力是一个亟待解决的问题。“十四五”规划中已明确要求积极发展智慧图书馆。对智慧图书馆的探索已成为城市数字化转型的新风口。

1 建设内容

本文从数字资源系统、分析和推荐系统、书籍入库/出库自动化系统、虚拟图书馆四个方面进行论述。数字资源系统旨在纸质资源数字化，在数字空间中构建书籍之间的联系，并推动馆际互动，打破地域限制，构建书籍知识大空间，为借阅者提供沟通渠道。分析与推荐系统旨在运用算法进行用户画像，根据用户画像和馆藏资源进行精准推荐，将用户画像和图书采购结合起来，提升图书采购对借阅者的需求满足。书籍入库/出库系统旨在打造覆盖全馆书架和仓库的全自动化书籍运输系统，实现书籍全生命周期的自动化运输，提升图书管理效率。虚拟图书馆旨在实现虚拟空间和物理现实空间的交流[1]。智慧图书馆整体架构示意图如图1所示。

1.1 数字资源系统

1.1.1 纸质资源数字化

将纸质的书籍制作成为数字资源是智慧图书馆的重要基础功能之一。纸质书籍是图书馆最重要的资源，也是借阅者最需要的内容，但纸质书籍的不易传递、不便携带等特性限制了书籍资源的有效利用。通过资源数字化，对纸质书籍建立电子书，将其不利的特性剪除，不仅可以在数字空间进行传递、阅读，更为后续的数字化应用创造了基础条件。当前，纸质资源数字化主要是通过扫描—识别—校对—编辑的方式实现，在此过程中，需要完善高速扫描机、复印机、信息扫描系统、资源存储系统等。

1.1.2 构建书籍思维导图

在将纸质资源数字化后，通过AI技术对数字图书进行阅读，阅读完成后生成该书的思维导图。思维导图包含如下内容。

（1）本书主要内容及各章节主要内容。对该书主要叙述内容进行精炼概括，说明该书主要描述了什么、目的是什么。

（2）全书时间线。可对该书从开始到结束涉及的时间节点进行时序排列，也可针对某一具体事件或人物出现的时间节点进行时序排列。

（3）全书人物关系。对该书出现的人物关系进行梳理，生成人物关系图谱，可视化地展示各人物之间的关系。

（4）其他内容。如名词或概念汇总、全书统计信息等内容。

通过AI技术的归纳汇总后，借阅者可在短时间内对一本书完成了解，大幅度提升阅读速度。

1.1.3 构建图书谱系

思维导图是针对单本书籍建立的，而图书谱系旨在建立书籍之间的关系。基于AI技术和大数据技术，对不同关系的书籍进行图书谱系的构建[2]。

（1）具有时序关系的图书。断代史系列图书，从中华远古史到清史，共13卷16册，近1000万字，针对该类图书，在建立了各册图书的思维导图的基础上，根据时序顺序，将各册图书思维导图进行汇总，构建出完整系统，纵论历朝历代盛衰演进史的时间线索、事件线索。对时序关系的图书，可以根据时序对内容进行排版，并将不同册书里提到的相同事件或人物贯穿起来。

（2）具有内容关系的图书。如研究同一对象的书籍或同一书籍的不同版本，对不同书籍的时间线进行对比，标注出异同点，生成对比谱系，提升研究效率。

（3）具有系列关系和类似研究的图书。对该类书籍主要是列明有哪些书籍与该书籍存在联系，并简述内容的对比，为同类研究提供便利。

1.1.4 馆际资源互通

由于经费及其他原因的限制，任何一个图书馆无法完全满足借阅者对书籍的需求，通过图书馆之间的互借制度，则可实现互通有无，一方面满足借阅者需求，另一方面提高馆藏书籍利用效率。目前，图书馆互借多采取快递的方式进行，耗费时间长，成本高。在纸质资源数字化后，可通过线上方式直接实现馆际资源互通，极大提高借阅效率。在此基础上，各图书馆将各自的资料存储系统作为一部分与其他图书馆相连，实现逻辑上分布式存储，构建超大图书馆网络，最终实现图书馆全数入网，资源全部共享。

1.2 分析、推荐系统

1.2.1 用户分析系统

对每个借阅者建立用户画像模型，通过对其借阅的书籍进行分析，主要分析借阅书籍的分类、篇幅、作者国别、概要内容等，据此进行标签分类，对基于标签的用户画像模型建立关联关系，形成借阅者谱系，并建立专题数据库，经过数据可视化完成结果的可视化呈现。通过用户画像模型的建立，深入分析借阅者的资源需求；依据借阅者出现的新的特征不断完善用户画像模型；挖掘借阅者的行为记录信息，提高智慧图书馆服务的效率和质量。

1.2.2 书籍借阅分析系统

通过大数据技术和数据可视化技术，从出版社、书籍类型、借阅时长等多个维度实现对借阅书籍的分析，建立每本书籍的借阅档案，包含流通率、借阅人数、借阅时间等信息，实现对单本书籍的借阅记录分析，对同人、同次借阅的书籍展开联合分析。分析结果包含超时借阅行为及个例、书籍借阅情况、个人借阅情况等，可根据需要配置字段进行分析，所有分析结果均可以可视化成果呈现。根据分析结果完善图书谱系，实现图书等级分类，并据此对图书馆书籍进行调整，对书籍进行剔旧处理。同时，在借阅书籍时间分析的结果支持下，灵活调整不同类书籍的借阅时间。

1.2.3 推荐系统

谭志勇等[2]通过调整接枝聚合投料比例获得不同含胶量的接枝聚合物，并分析了接枝率，发现随着橡胶含量的增加，接枝率逐渐下降。将接枝聚合物与SAN共混后，发现在相同橡胶含量条件下，冲击强度随接枝率增加先升高后下降，如图1所示。

“全民阅读标准建设工程”旨在通过建设中文分级阅读标准等措施，为所有的中文阅读者提供科学性、系统性、差异性、个性化的阅读指导。在用户分析系统和书籍借阅分析系统的基础上，针对借阅者具体情况，根据相应分级阅读标准以及馆藏资源，进行针对化书籍推荐。此外，根据借阅者的用户画像、根据其借阅偏好书籍的图书谱系进行书籍推荐。

1.3 书籍入库/出库自动化系统

书籍入库/出库自动化系统通过入库系统、运输系统、出库系统的建设，实现书籍借阅全流程自动化实施，一方面提高借阅效率，借阅者无需到书架进行查找，通过自助终端可直接完成选书、取书、还书过程。另一方面，图书馆无需使用人力将借阅者归还的书籍摆放到原书架位置，通过运输系统直接实现从借阅者到书架，大幅度提高书籍管理效率。

1.3.1 入库系统

入库系统分为首次入库系统和借阅归还入库系统。

（1）首次入库系统用于新采购或接收的图书，包含贴码、扫码、入库模块。贴码和扫码采用RIFD技术，为书籍贴入RIFD标签，将书籍RIFD标签扫入系统后进行属性编辑，对其书籍名称、分类、编号、书架号等信息进行录入，将RFID唯一识别号与图书唯一编码绑定，实现标签转换。完成标签转换的书籍通过入库模块进入运输系统。

（2）借阅归还入库系统用于借阅书籍归还入库，包含自助终端、入库模块。借阅者通过自助终端完成书籍归还，自助终端完成书籍归还程序后更新书籍状态信息，并将书籍通过入库模块进入运输系统。

1.3.2 运输系统

运输系统覆盖从书架到库房以及出入库点，全系统采用挂顶方式，包含通道模块、运输模块、捡取/放置模块。

（1）通道模块采用较少几条纵向通道和较多的横向通道构成，形成主-支通路体系，使得从出入库点可以通过该通路到达任意书架上方位置。

（3）捡取/放置模块用于将书籍从运输工具转移到书架或出库。

各模块均采用UWB系统进行定位。通道模块建立与存放书架一一对应的位置信息系统，运输模块通过对通道模块的识别即可判定目的位置。运输模块根据通道模块所组成的网状结构，按照先纵向后横向的路由选择方式到达具体书架。捡取/放置模块通过对书架定位信息的识别，判定具体书架具体列，同时，捡取/放置模块通过RIFD技术对书架已有书籍进行识别，根据已有书籍的信息到达正确的位置并将书籍放入或取出。捡取/放置模块可与运输模块进行集成。

1.3.3 出库系统

出库系统用于借阅书籍出库，包含自助终端、出库模块。借阅者通过自助终端选取借阅书籍后，运输系统找到相应书籍并运输交予出库模块，借阅者通过出库模块拿到书籍。

1.4 虚拟图书馆

基于数字孪生技术打造全要素复现的虚拟图书馆，通过虚拟图书馆的建设，构建与图书馆实体完全对应的数字孪生空间，实现孪生空间和物理实体的实时双向映射[3]，通过对孪生大数据的实时监测、分析和深度挖掘，为图书馆的管理与服务提供决策依据[4]。

1.4.1 图书管理系统

在虚拟图书馆中实现对图书全生命流程的管理，图书管理系统发布指令，书籍入库/出库自动化系统按指令运作，实现孪生空间和物理实体的互动[5]。

（1）书籍出入库管理。书籍出入库主要是通过自助终端提交指令，管理系统接收指令后进行查询，获得精确位置信息后向书籍入库/出库自动化系统发布指令，书籍入库/出库自动化系统完成出入库的具体操作。

（2）书架管理。书籍与在书架中的存放位置构成单一映射关系，某一位置即代表某一书籍。书架管理通过可视化展示书架上存放的不同类别书籍，对书架使用数量、闲置数量、各类书籍各使用多少书架等信息进行统计。管理员可以通过在虚拟图书馆中对书架分类区域进行调整，如将原用于存放经济类书籍的书架调整为政治法律类书籍，管理员在虚拟图书馆中直接拖动调整后由书籍入库/出库自动化系统实行具体操作。

（3）纠错管理。当书籍被放置在非映射关系位置时，系统将自动识别并反馈到纠错管理系统，纠错管理系统收到纠错信息后根据书籍信息查询映射位置，通过书籍入库/出库自动化系统将书籍放到映射位置，全流程无需人为参与。

（4）书籍剔除。使用书籍借阅分析系统分析书籍，对长时间无借阅、老旧的书籍进行剔除。由入库/出库自动化系统将书籍运送到指定位置，然后在管理系统中修改书籍状态为剔除。

（5）书籍分类管理。在书籍入库之后，根据书籍思维导图和图书谱系对书籍映射位置进行调整，将同类且内容相近或相关的书籍进行相近存放。对初次入库的书籍给出分类建议，对已在库书籍分类进行核查，若不合适则提出调整建议。

1.4.2 知识共享

打造知识共享社区，为借阅者提供交流渠道，更好地发挥图书馆社会知识、信息、文化的扩散作用。在虚拟图书馆中，借阅者可隐藏真实身份，采用虚拟身份进行知识分享和沟通交流。借阅者在借阅某书籍时，通过区块链技术可查看该书之前借阅信息，并可与之前的借阅者进行联系，就该书进行交流。借阅者也可在社区中发布自己对于某书籍的读后感或评价、看法，相互交流。

1.4.3 知识体系建设

借阅者在虚拟图书馆中可以根据已借阅书籍的思维导图搭建属于自己的知识体系。将多本书籍的思维导图作为素材，补充自己的理解，建立书籍之间新的图书谱系。数字资源系统又可通过借阅者构建的图书谱系进行完善和更新。

2 结论

本文通过大数据、人工智能、区块链、物联网、仓储物流技术在图书馆的应用，描述了四大类应用场景，以图书馆的本质为出发点，以减少人工干预、提高管理效率为路径，从管理和用户体验两个角度切入，构建虚实互动的智慧图书馆体系，切实发挥图书馆社会教育的职能。将现有的在其他领域应用成熟的技术运用在图书馆的相关领域，不仅能推动智慧图书馆的建设，在技术上也具备可行性，且实施风险较低。