李 慧，杜文龍

（西安航空學(xué)院 圖書館，陜西 西安 710077）

0 引 言

智慧圖書館是圖書館的新發(fā)展模式[1]，為數(shù)字環(huán)境下的用戶提供定制化、個性化和智能化的智慧服務(wù)成為智慧圖書館的建設(shè)目標(biāo)和發(fā)展定位[2]。人物連接、物物連接、數(shù)據(jù)交互的空間感知傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是實現(xiàn)智慧服務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)[3]。為此，本文開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧圖書館空間管理的融合研究，探索具備全面感知、可靠傳遞和智能處理技術(shù)特征的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧圖書館空間管理領(lǐng)域的應(yīng)用價值、應(yīng)用方向和應(yīng)用前景。

1 智慧空間布局

1.1 傳統(tǒng)空間布局模式

圖書館典型的空間布局思路主要參照館藏圖書的學(xué)科屬性、學(xué)科范圍和載體形態(tài)[4]。劃分后的空間布局為獨立的物理區(qū)域。實行大開間、廣流通的空間管理模式，在每個劃分后的空間區(qū)域中配置對應(yīng)的書桌、閱覽椅等用品，便于讀者學(xué)習(xí)和閱讀在架圖書。以上空間布局方式的優(yōu)點是便于引導(dǎo)讀者快速找到所需學(xué)科圖書的對應(yīng)樓層；缺點是空間劃分方法過于單一，空間劃分依據(jù)主要圍繞“讀者對圖書館紙質(zhì)圖書的閱覽和借閱”這一用戶需求，形成的閱讀環(huán)境和學(xué)習(xí)環(huán)境是“靜態(tài)”的紙質(zhì)圖書利用環(huán)境，尚未形成“有靜有動、動靜結(jié)合”的空間環(huán)境。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧空間布局

運用物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新技術(shù)、新思路、新方法和新舉措，重新思考和規(guī)劃圖書館的內(nèi)部空間和外部空間布局，使圖書館形成“智能感知、互聯(lián)互通（物物相連、人物相連、數(shù)據(jù)貫通）和內(nèi)外融合（內(nèi)部空間與外部空間）的智慧空間布局模式?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的圖書館智慧空間布局如圖1 所示。本研究設(shè)計和規(guī)劃的圖書館智慧空間布局由物品元素、系統(tǒng)元素、人員元素和設(shè)備元素四種元素組成，并運用物聯(lián)網(wǎng)的RFID、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、智能感知技術(shù)和智能互聯(lián)技術(shù)等核心技術(shù)將以上圖書館空間的四種元素連接起來，實現(xiàn)四種元素之間的互聯(lián)互通、協(xié)同控制和數(shù)據(jù)共享。其中物品元素由圖書館內(nèi)的智能圖書書架、圖書電子標(biāo)簽和智能圖書閱讀器等實體物品組成；系統(tǒng)元素由圖書館內(nèi)的智能圖書管理系統(tǒng)、智能業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和智能空間監(jiān)測系統(tǒng)等用于空間管理、空間布局的系統(tǒng)組成；人員元素由館員、教師、學(xué)生和社會人員等圖書館的服務(wù)對象組成；設(shè)備元素由智能感知設(shè)備、智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和智能導(dǎo)航設(shè)備等用于館內(nèi)空間布局、空間服務(wù)的硬件設(shè)備和軟件設(shè)備組成。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的圖書館智慧空間布局

圖書館智慧空間的布局思路是通過智能芯片、傳感器、智慧管理系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實、3D 導(dǎo)航以及RFID 技術(shù)和智能終端等將圖書館內(nèi)的各個元素有效連接起來，實現(xiàn)圖書館建筑空間內(nèi)物體與物體、物體與人、館員與讀者的互聯(lián)互通和信息共享。同時運用物聯(lián)網(wǎng)的傳感設(shè)備感知、監(jiān)測讀者的利用行為數(shù)據(jù)、圖書流通數(shù)據(jù)流、書架狀態(tài)、機房狀態(tài)等。通過云計算對感知獲得的海量行為數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)等類型的大數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析和深度分析，經(jīng)過數(shù)據(jù)回歸分析和處理后得出下一步的控制策略。根據(jù)讀者館內(nèi)閱讀數(shù)據(jù)規(guī)律分析形成圖書館閱讀導(dǎo)讀政策的決策依據(jù)。通過讀取智能書架上圖書電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)把握圖書的借閱情況、閱覽情況和知識分類情況，為優(yōu)化圖書館紙質(zhì)圖書書架館藏分布、調(diào)整閱覽區(qū)座椅數(shù)量、增加或減少某類圖書復(fù)本量等提供數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。紙質(zhì)圖書通過通信終端、控制終端（如開關(guān)、通道、閥門等）給出相應(yīng)的控制對象的動作響應(yīng)，使圖書館在無館員或者館員較少干預(yù)的前提下實現(xiàn)智能化空間控制、智能化空間管理和智能化空間調(diào)控。

2 智慧環(huán)境監(jiān)測

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧環(huán)境監(jiān)測的可行性分析

圖書館的環(huán)境監(jiān)測是圖書館生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。圖書館室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測方法、手段和工具的智能化、智慧化程度直接關(guān)系著監(jiān)測的效率和質(zhì)量[5]。在圖書館實際運行過程中，圖書館管理者更多關(guān)注的是服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)帶寬、路由器、交換機、存儲器、虛擬網(wǎng)絡(luò)空間、網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境、UPS 和網(wǎng)站等與圖書館運行相關(guān)的軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。受管理理念、管理機制和經(jīng)費等因素的影響，僅有少數(shù)圖書館采用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)搭建機房運行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、供電環(huán)境和安全環(huán)境，可以通過智能感應(yīng)設(shè)備、智能供電系統(tǒng)、智能應(yīng)急系統(tǒng)和智能環(huán)境監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)對圖書館機房的安全穩(wěn)定運行的全天候動態(tài)監(jiān)測。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于圖書館機房運行環(huán)境監(jiān)測大幅度提高了監(jiān)測的科學(xué)性、規(guī)范性和準(zhǔn)確性，能夠使圖書館機房處于比較安全和穩(wěn)定的物理空間和網(wǎng)絡(luò)空間。如果環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差較大、準(zhǔn)確率低將會影響圖書館業(yè)務(wù)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的運行。

隨著圖書館對閱覽環(huán)境、機房環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和空氣環(huán)境的關(guān)注和重視越來越多[6]，為了最大程度地降低各種環(huán)境中存在的風(fēng)險，圖書館將尋求更加科學(xué)、更加規(guī)范、更加高效的室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測手段和系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)為圖書館環(huán)境監(jiān)測的智能化、智慧化轉(zhuǎn)型提供了可能性[7]。圖書館可以運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能環(huán)境監(jiān)測和智能環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)。館內(nèi)的建筑設(shè)施、智能設(shè)備能根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測的環(huán)境變化數(shù)據(jù)動態(tài)、靈活、實時調(diào)整運行狀態(tài)。如通過安裝在館內(nèi)的環(huán)境感應(yīng)設(shè)備獲取溫度、濕度、亮度、空氣質(zhì)量等環(huán)境運行數(shù)據(jù)，環(huán)境感應(yīng)設(shè)備獲取到感應(yīng)數(shù)據(jù)后傳遞至物聯(lián)網(wǎng)云平臺進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析和智能判斷，經(jīng)過智能分析后形成下一步行動的指令方案，如根據(jù)太陽光線智能調(diào)節(jié)閱覽室內(nèi)照明設(shè)備的亮度，根據(jù)閱覽區(qū)溫度自動調(diào)節(jié)制冷設(shè)備的控制溫度，根據(jù)空氣中二氧化碳的含量自動調(diào)控新風(fēng)系統(tǒng)或者空氣凈化設(shè)備。

2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備安全環(huán)境監(jiān)測

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于圖書館的設(shè)備安全環(huán)境管理中，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧設(shè)備保障體系。通過感知設(shè)備動態(tài)監(jiān)測圖書館內(nèi)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、交換機、檢索機、歌德機和工作機的運行狀態(tài)，實現(xiàn)第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備的異常狀況并及時進(jìn)行智能處理。如遇到設(shè)施故障、設(shè)備損壞等情況自動觸發(fā)警示器，并將故障信息以及設(shè)備屬性信息發(fā)送至維護(hù)人員進(jìn)行處理。

2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消防安全監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在圖書館的消防工作和安全保障工作也具有很大的應(yīng)用價值。運用物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)構(gòu)建圖書館智能消防感知預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備報警、信息錄入、視頻重放、數(shù)據(jù)分析、智能顯示報警具體位置及消防設(shè)備擺放位置等功能。報警器的終端系統(tǒng)采取物聯(lián)網(wǎng)的感知傳感技術(shù)，報警終端系統(tǒng)與報警接收系統(tǒng)、消防安全工作應(yīng)急系統(tǒng)之間采用無線通信的方式。因此圖書館智能消防感知預(yù)警系統(tǒng)可以實時、動態(tài)、系統(tǒng)、全面監(jiān)測圖書館運行的消防安全環(huán)境，一旦發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)情況時，圖書館內(nèi)安裝的智能傳感器就會第一時間自動將報警信號發(fā)送至報警接收器，報警接收器發(fā)出報警信號，完成自動報警。與此同時，圖書館智能消防感知預(yù)警系統(tǒng)會準(zhǔn)確記錄報警時間，系統(tǒng)桌面終端會自動顯示報警的準(zhǔn)確位置、該區(qū)域人員的分布情況、消防設(shè)施在該區(qū)域的位置和最近的消防通道等詳細(xì)信息，能自動響應(yīng)并打開應(yīng)急通道、應(yīng)急照明和語音播報等，協(xié)助圖書館工作人員第一時間引導(dǎo)讀者有序撤離，保障讀者人身安全和減少圖書館財產(chǎn)損失。隨著電子信息技術(shù)、計算機技術(shù)和視頻音頻處理技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，圖書館從傳統(tǒng)意義上僅依靠人力的安全保障時代正在向信息化、智能化安全保障模式過渡。物聯(lián)網(wǎng)的感知技術(shù)、傳感技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)和3D 實時定位及圖像顯示等技術(shù)是圖書館安全保障智能化轉(zhuǎn)型的助推器。傳統(tǒng)意義上的安全保障模式為依靠安保人員有序地在各個圖書館區(qū)域走動巡視，通過肉眼發(fā)現(xiàn)館內(nèi)的水、電、暖、消防通道、消防設(shè)施和讀者用電等方面的安全隱患。由于缺乏智能化檢測設(shè)備和工具，總會出現(xiàn)巡視人員意識不到或者疏忽的地方，圖書館的消防安全事故時有發(fā)生，最主要的原因是從安全巡視開始到發(fā)現(xiàn)具體某個著火點存在較大的時間差，缺乏對火災(zāi)事故發(fā)生之前的預(yù)警和火災(zāi)事故發(fā)生中的報警能力。智能化的安全保障系統(tǒng)可以第一時間檢測傳統(tǒng)意義上人視覺上無法看出的安全隱患和風(fēng)險。運用傳感設(shè)備、智能定位系統(tǒng)、智能監(jiān)控設(shè)備和環(huán)境感知設(shè)備全天候檢測圖書館的安全環(huán)境，最大程度上發(fā)現(xiàn)和規(guī)避各種安全隱患[8]。如根據(jù)智能監(jiān)控設(shè)備可以檢測閱覽區(qū)的閱覽環(huán)境，出現(xiàn)讀者發(fā)生沖突時可以第一時間向工作人員進(jìn)行預(yù)警，提醒其及時到現(xiàn)場處理，維護(hù)安靜、安全、和諧的閱覽環(huán)境。

3 智能座位管理

3.1 傳統(tǒng)座位管理模式的弊端

圖書館的閱覽區(qū)和自修區(qū)是讀者可以公平、平等利用的公共資源，但有限的學(xué)習(xí)自修空間自然不能滿足每一位讀者[9]。高校圖書館、公共圖書館的座位數(shù)與所服務(wù)讀者總?cè)藬?shù)的比例一般為1 ∶5。在日常狀況下基本可以滿足讀者的座位使用需求，如出現(xiàn)讀者集中利用圖書館閱覽區(qū)的高峰期，或者疫情防控期間圖書館采用“間隔就坐、同向就坐、分散就坐”的防疫措施，則會出現(xiàn)閱覽區(qū)座椅數(shù)量嚴(yán)重不足的問題。特別是在高校圖書館，每逢考試、畢業(yè)期間，圖書館自修區(qū)和閱覽區(qū)就會出現(xiàn)占座現(xiàn)象，屢禁不止，讀者的無序占座則會造成圖書館閱覽空間資源無法合理利用和座位資源使用秩序的混亂。如果不加以有效引導(dǎo)和合理控制，則會出現(xiàn)讀者之間為了搶座位而發(fā)生沖突的情況。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的座位管理模式

物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)、定位技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為圖書館座位的智能化、智慧化和科學(xué)化管理提供了有效的技術(shù)解決方案[10]。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以構(gòu)建智能化、智慧化的座位管理系統(tǒng)。該智能座位管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對館內(nèi)座位的實時動態(tài)監(jiān)控與智能管理，具體做法為：對圖書館的所有座位進(jìn)行數(shù)據(jù)字段描述，描述的字段包括具體位置、開放性、專用性、預(yù)約信息、使用時長和使用規(guī)定等，將形成的元數(shù)據(jù)或者電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)儲存至圖書館智能座位管理系統(tǒng)的存儲器中。與此同時，為了方便未預(yù)約座位的學(xué)生在館內(nèi)現(xiàn)場查閱座位的相關(guān)信息，將每一個座位的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)生成二維碼并嵌入對應(yīng)座位中，到館的讀者通過掃描二維碼便可以快速查詢該座位的預(yù)約情況、讀者信息、規(guī)定使用時長和已使用時長等信息。如果該座位尚未被其他讀者預(yù)約或者使用時間已經(jīng)超過規(guī)定的時長，讀者可以現(xiàn)場提交預(yù)約信息并進(jìn)行使用。如果尚未達(dá)到系統(tǒng)規(guī)定的使用時長但讀者需提前結(jié)束使用，讀者則需要掃碼結(jié)束座位使用。如果在已經(jīng)達(dá)到系統(tǒng)規(guī)定的使用時長之后，仍然需要繼續(xù)使用該座位，讀者需要再次掃碼進(jìn)行座位預(yù)約和使用確認(rèn)。圖書館的座位電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)與實際利用情況保持高度一致和同步，對于讀者而言可以通過智能座位管理系統(tǒng)遠(yuǎn)程查看圖書館的座位分布以及剩余座位數(shù)量，從而更合理地規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)計劃和閱讀計劃。對于座位管理者而言有助于提高圖書館座位的管理效率和使用效率，圖書館可以根據(jù)閱覽區(qū)座位的預(yù)約信息、座位利用量等數(shù)據(jù)動態(tài)靈活地調(diào)整書庫館藏數(shù)量和閱覽區(qū)座椅數(shù)量。按照理想狀態(tài)，圖書館的智能座位管理系統(tǒng)會處于自我管理、自我更新和自我適應(yīng)的狀態(tài)。但是考慮到讀者的時間觀念和遵守座位使用規(guī)定的自覺性等復(fù)雜因素的影響，圖書館在設(shè)計和開發(fā)智能座位管理系統(tǒng)時需充分考慮引入座位利用行為信譽分機制，類似于支付寶系統(tǒng)的“螞蟻積分”，所有讀者在使用智能座位管理系統(tǒng)時獲得一個初始積分，如果讀者存在違反圖書館座位管理規(guī)定的行為將會按照信譽分機制對應(yīng)扣分。座位信譽分低于最低控制時將會限制讀者的座位預(yù)約次數(shù)、縮短座位使用時長。

4 結(jié) 語

空間管理為智慧圖書館建設(shè)體系中的關(guān)鍵因素，基于RFID、GPS、LoRA 和M2M 等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建全面感知、數(shù)據(jù)交互、動態(tài)監(jiān)測、人物互聯(lián)和虛實結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)空間網(wǎng)絡(luò)體系，對智慧圖書館的空間環(huán)境、設(shè)備設(shè)施、消防安全、讀者數(shù)據(jù)（包含靜態(tài)閱讀傾向和動態(tài)行為數(shù)據(jù)）和館藏資源進(jìn)行感知、監(jiān)測、互聯(lián)，深度挖掘空間環(huán)境中的運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，為優(yōu)化智慧圖書館空間管理提供數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。