物联网环境下图书馆的服务模式

薛尧予 萧 琛

（国家图书馆，北京 100081）

物联网环境下图书馆的服务模式

薛尧予 萧 琛

（国家图书馆，北京 100081）

对图书馆行业中物联网技术的应用现状进行综述，阐述了物联网体系架构。以读者为主要对象，构建了以物联网为背景的图书馆整合和协作模型，并对该模式的重要组成部分及发展趋势进行了探讨。

图书馆服务模式 物联网 感知技术

1 物联网的背景

物联网的基本思想是美国麻省理工学院于1999年提出的，其核心内容是为全球每个物品提供唯一的电子标识符，实现对所有实体对象的唯一有效标识，在此基础上把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化的识别和管理。随着信息技术的进步，物联网的概念不断深化，国际电信联盟（ITU)发布的ITU互联网报告，对物联网下了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别（RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。如今，物联网已成为全世界最密切关注的词语，物联网在融合应用智能感知、识别技术、泛在网络的过程中，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

2 物联网在图书馆行业的应用综述

物联网在分检过程、自动化跟踪系统、自助借还等方面为图书馆行业提供了一定的应用服务。但从应用实例上看，在近十年来图书馆行业对物联网技术的应用模式具有一定局限性，主要集中在RFID技术上，图书馆行业没有突破早期的应用范围。

2.1 物联网在国外图书馆的应用

由于图书馆和档案馆等类似机构的应用环境相对稳定，RFID技术得到了充分的展示，新加坡国家图书馆早在2002年就在世界上第一个实行了大规模应用“射频识别”（RFID）系统，以实现读者自助借还书和图书的高效分拣、盘点[2]。美国图书馆协会（American Library Association，以下简称ALA）研究和制定FRID技术在图书馆应用的指导性文件，对美国图书馆在RFID技术应用的发展起到了关键性作用，在美国已经有300多家图书馆装备了RFID系统，如新奥尔良公共图书馆、科罗拉多州的杰费逊国家公共图书馆等。荷兰图书馆在图书出版销售环节开始使用物联网RFID技术，在所有向荷兰图书馆售出的图书上贴上标签，以实现图书在图书馆内的自动跟踪。日本出版商在出售的医疗词典上使用RFID标签，加速付款流程，减少退货及浪费。

2.2 国家图书馆对物联网的应用

国家图书馆的RFID系统是“数图”工程中的重点项目之一。2008年9月，随着国家图书馆二期新馆的开馆，国家图书馆典藏阅览部中文图书阅览区和中文图书外借室实现了第一阶段RFID项目部署。在使用了RFID技术之后，读者查询以及室藏文献管理的优势得到了很好的体现，智能架位导航系统及自助借还系统大大方便了读者图书查询及借阅。RFID扩展项目建设完成后，除了一期RFID部署应用的两个阅览室之外，还应用于外文文献阅览室和工具书阅览室，新的RFID扩展系统简化了图书下架流程，使图书架位信息数据更新准确及时；系统同时增加了综合管理系统权限设置以及统计功能，如室藏新增文献统计、疑似丢失文献统计、文献剔除工作量统计等。RFID技术对国家图书馆业务管理工作的改善作用获得了业界全面的认可，同时也大大提高了国家图书馆典藏管理的工作效率以及架位准确度。

3 图书馆物联网服务模式构建

3.1 物联网体系架构

构建服务模式的第一步要理解物联网的网络架构，使物联网的技术体系结构基本得到统一认识，可分为3层：感知层、网络层和应用层。底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输处理的网络层，第三层则是与行业需求结合的应用层[3]。

感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源，实现全面感知。网络层通过各种传感网络与互联网融合，将物体当前的信息实时准确地传递出去，是整个物联网的中枢，负责可靠传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，它与行业需求结合，实现物联网的智能处理和应用。如图1所示。

图1 物联网体系架构

3.2 面向读者服务的物联网模式构建

物联网将信息交换延伸到物与物的范畴，价值信息极大丰富和无处不在的智能处理将成为读者服务的重要手段。应用创新是物联网发展的核心，而图书馆行业的应用创新则要将读者作为主要对象，面向读者构建物联网模型。

3.2.1 感知技术的广泛应用

在图书馆行业存在着对物联网认识的误区，把RFID网等同于物联网。事实上传感技术也好，RFID技术也好，都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，二维码、无线定位、视频识别、红外、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式也不同，从而延伸在图书馆的应用也将多种多样。读者通过二维码可以下载数据，根据其存储容量的特点，实现期刊、报纸的电子化，可以说读者的智能手机和二维码的结合将促使期刊阅览室脱离开平面的新闻纸。此外，还可以利用无线定位的数据具有实时性的特征，在采集环境中不断更新数据，基于WiFi技术和传感器等设备，实现定位、追踪和监测特定目标的位置，为读者提供路径导航服务。物联网是多种感知技术的广泛应用，读者通过标签或者手机等载体被感知，从而获取到更多便捷的服务。

3.2.2 智能处理和对物体实施智能控制

从智能建筑的角度，图书馆可以把智能技术运用在图书馆建设之中，形成一种现代化智能控制建筑。可以依据图书馆中的传感器网络获取数据，分析数据后进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。智能建筑是高度自动化管理和网络通信技术的有机结合，通过物联网让图书馆的建筑环境、设备资产能够智能地“说话”，在建筑环境中能够实现主动提供照明控制、智能消防、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。在设备资产方面，读者可以借助智能架位导航感受到寻找图书的便利；通过智能归书桌对图书流通情况进行统计分析，完成室藏文献的优化。还可用于文献下架智能管理，统计物理空间下各类文献的利用率，进而实现按需求下架呆滞文献，加强馆藏建设，优化馆藏结构，提升读者服务品质。

物联网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理能力，能够对物体实施智能控制，为图书馆工作人员和读者提供一个智能化的管理平台和服务环境。

3.2.3 面向读者提供个性化云服务

物联网的数据处理依靠先进的信息处理技术，云计算促进了图书馆行业物联网的实现。依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件，强化与读者之间的良性互动，实现了更佳的读者体验。同时，这也是物联网和互联网的有效融合。行业云以公开或者半公开的方式，向图书馆行业内部和读者提供有偿或无偿的服务平台。将原本分散的软、硬件以及数据资源聚集起来，统一形成信息高度融合的资源池，依据读者个性化阅读需求提供定制化服务，图书馆通过应用软件租赁的形式，采用灵活定制、即时部署、快速集成、整体服务的指导思想部署SaaS应用平台，为读者提供高效、经济的个性化云数字阅读服务。在我们建立的行业云的SaaS平台服务中，包括自动化综合管理系统、用户统一检索平台、读者个性化阅读应用软件、在线杀毒和阅读终端[4]。物联网可以视为互联网向物的延伸，根据实际建立图书馆行业专业网，目前尚没必要使专业网连接到全球互联网共享平台。行业内才是其最大的应用空间，通过信息化提高核心竞争力，这些云应用就是图书馆行业发展方式的转变。

4 图书馆物联网服务模式的未来发展

未来针对图书馆物联网需求特征的优化策略、优化方法和涌现智能也将更多地以服务组合的形式体现，出现图书馆物联网服务新形态，进一步推动服务计算相关学科的发展，通过数据挖掘、智能图像识别和网络检索的技术，实现智慧图书馆[5]。

4.1 多元化数据收集技术的交叠

在当前阶段的应用实例中，图书馆对于物联网的应用，往往借助于单一感知技术，将单一感知数据收集、加工和处理后提供给读者和图书馆内部管理人员。在应用中借阅证和读者还存在着人卡分离，图书馆即便应用了RFID技术，也不可能从根本上解决身份认证的问题，结果可能出现借书的人与识别设备感应到的证件所有者不是同一个人的情况，造成借书记录出错。物联网底层有很多感知对象和感知的单元，未来我们可以引入精确的虹膜生物识别技术，利用读者的眼睛来确定读者的身份，将生物传感器和RFID传感技术交叠在一起，通过多元的数据收集，才能保证确认一个事件的可靠性。再例如，智能书桌和视频识别可判断是否有人在执行阅读的行为，而不是单独依靠书的位置来确定读者的位置。可以采用GPS技术和室内无线收发装置以及生物识别技术三者的融合来实现更优化的追踪和定位。数据收集层不仅仅是收集单一传感器的数据，还需要多元化收集读者和书的数据，才知道这个时候这个地方发生了什么，然后对得出传感器的数据有一个合理的解释。如果图书馆行业在建设初期就考虑多元化数据收集，通过网络把它们汇集，必将实现更智慧的决策，为读者提供智慧的服务。

4.2 数据挖掘技术的深化和应用拓展

随着感知层数据的多元化收集和应用扩展，全球新产生的数据年增40%，全球信息总量每两年就可以翻番。图书馆每天产生大量的数据，但新增数据的处理能力以及其利用率的增长则不足5%。而且所有数据量的90%的数字内容属于非结构化内容[5]。数据挖掘将是图书馆物联网服务的重点。相对于根据读者提出的信息服务，数据挖掘是根据对读者的个性特点、兴趣偏好、使用习惯和知识结构等的分析，主动向读者提供其可能需要的信息服务。由于人存在个体差异，对于同样的信息，不同的人做出的决策是不同的，数据挖掘和优化技术将为读者提供更好的个性化服务。

另一方面，数据挖掘不仅是对读者行为的分析，图书馆行业应该更多关注大数据的收集、存储和分析挖掘，实现数据与内容、读者与知识的关联。挖掘大数据可以帮助图书馆建立各类知识服务及业务建设的风险模型，图书馆用户流失分析及价值分析，帮助图书馆建立新型知识服务引擎。通过分析资源的状况来预测可能的资源故障，帮助建立更加智能的网络化信息资源智能组合方式，对多维度大数据的智能分析及智能辅助决策[6]。图书馆行业要挖掘大数据，首先要打破集中式数据库、数据仓库系统，传统的存储方式已不能处理大数据的存储和分析，需要采用分布式结构化数据存储方案，这恰是图书馆行业目前缺失的内容。我们的目标是充分利用和发挥物联网的数据挖掘技术，兼顾虚拟与物理世界的信息服务，为图书馆读者和馆员提供一个全方位、多角度、智能化、人性化的个性化信息服务。

5 结语

随着物联网技术的研发和产业的发展，预计2013年中国物联网市场规模达到4896亿元，到2015年，这一规模将达到7500亿元，发展前景将超过计算机、互联网、移动通信等传统IT领域。作为信息产业发展的第三次革命，物联网涉及的领域越来越广，其理念也日趋成熟，可寻址、可通信、可控制、泛在化与开放模式正逐渐形成[6]。在此基础上，物联网环境下的图书馆应该建立整合和协作模型，为图书馆实现知识服务模式的转变、知识管理模式的突破、合作交互型知识创新模式的完善、知识服务流程的动态监测等业务需求提供新的思路和解决方案。

[1]杨辉，郑军.物联网环境下智能图书馆的服务创新[J].四川图书馆学报，2012（3）：2-4.

[2]仵华.面向物联网应用的图书馆发展路径初探[J].农业图书情报学刊，2011（2）：136-138.

[3]杨颖.物联网环境下的图书馆研究[J].情报探索，2012（10）：106-109.

[4]陈臣，韩金仓.基于定制服务的数字图书馆云服务平台与云服务模式研究[J].图书馆论坛，2013（1）：71-76.

[5]邬贺铨.智慧城市的数据管理[J].物联网技术，2012（11）：11-14.

[6]樊伟红，李晨晖.图书馆需要怎样的大数据[J].图书馆杂志，2012（11）：63-68.

薛尧予男，1982年生。博士，工程师。研究方向：数字图书馆、图书馆大规模数据管理与分析。

萧 琛女，1980年生，本科学历。研究方向：数字图书馆。

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2014-06-09；责编：杨新宽。）