物联网技术智慧图书馆系统设计

摘要：图书馆作为一种为读者提供阅读书籍文献等的场所，与人们的生活有着密切的联系。随着近代科学技术的发展，图书馆的各种设施也发生着巨大的变化。本文通过分析现有图书馆的三种发展方式、各自工作流程及优缺点。并在三种模式的基础上，结合现有技术，提出一种基于物联网的无人化智能图书管理系统设计方案。该方案主要由借阅系统、自助占位系统、图书整理系统及与图书馆相匹配将功能呈现出来的APP交互页面。提出了一套较为完整的图书馆工作系统，能为其他新产品的开发起到一定的参考。

关键词：物联网；智能化；图书馆；交互设计

0引言

虽然目前互联网、物联网的技术在图书馆中有了一定的应用，但面对日渐便捷的生活，人们对图书馆的使用体验还会有更高的要求，如目前图书馆中归还、整理图书的工作仍基本依靠工作人员的人工操作。考虑到长期重复劳动必然会导致一定的差错，如放错位置、错拿书籍等。并且人工整理图书受工作人员的时间及效率影响，借阅者找不到的书可能只是没有被及时整理到书架上。所以，只通过又劳动效率较低的人工方式来整理图书既浪费人力物力。还给借阅者造成了诸多不便。针对未来图书馆的发展方向设计了一套图书馆工作系统。此系统分为三个部分，第一部分自动图书借还系统，此系统对归还的图书做出分类、存放。第二部分运输系统，将图书运送到指定书架区域，第三部分图书整理系统，采取机械抓手以及机械轨道等结构将图书最终运送到准确位置。这三个部分联动起来，最大限度的减少人力的使用，为“无人化”图书馆——即无工作人员的图书馆，成为现实提供可能。

1案例分析

1.1现状综述

回顾近代图书馆的发展历程，图书馆管理阶段分为人工管理、信息化管理、条形码管理等[1]。所谓人工管理是通过图书管理员对借阅书籍的逐本登记，碍于技术限制，效率十分低下。信息化管理阶段虽然效率高于人工管理，但仍然需要管理者手动输入编号等。直到条形码技术成熟，可以通过机器扫码来完成借书还书的工作后，图书管理员的工作量才大大减少[2]。而目前图书馆发展的一个趋势是“RFID技术图书馆”。所谓“RFID”技术是指射频识别技术。该技术与图书馆的结合能够实现建立图书馆分布立体图；读者自助还书服务；馆藏文献的定位；精确采集数据等功能[3]。而另一个趋势是“物联网智慧图书馆”。物联网的含义是通过诸多传感器收集一定信息并通过网络进行人与物，物与物之间的交流。在图书馆中应用物联网，可以实时对馆内书籍情况；人员情况；环境情况等进行观测[4]。

1.2RFID技术图书馆

RFID技术工作过程虽然与现有的条形码很相似，但是它有着条形码所不能比及的优点：耐磨损；抗油污；可重复利用；储存量大等特点。RFID图书馆的图书主要流经过程包括：购入新书后录入信息；录入排放书籍的位置；借阅者借书时扫描图书及读者卡录入信息；还书时只需扫描书籍即可还书。基于RFID技术，图书馆也设计了一些配套设施，如二十四小时还书点、防盗门禁等。现在已经有很多图书馆落实了RFID技术，在日常使用中，能够发现RFID技术的诸多优势：图书馆运作效率高；错架、乱架情况少；图书位置定位等功能。也存在前期资金投入大；芯片暴露易被损害等缺点。但总的来说，RFID技术是图书馆未来发展的一个主要方向。

1.3物联网智慧图书馆

从广义的角度来说，RFID技术也属于物联网的一中。而要做到“智慧图书馆”除RFID技术之外还要有二维码技术；传感器；无线通信技术等的共同支持。基于物联网的智慧图书馆与传统图书馆的区别主要在于;智慧图书馆的服务由被动变为主动，可以直接实现读者与书籍的互助；读者可以在书籍及馆内设施之间获取、互换信息。表现在座位余量、书籍位置等[5]。而智慧图书馆在管理的角度上更易于实现书籍、资金、人员等的集中整合。此外智慧图书馆可以基于物联网技术对馆内环境进行智能控制，如智能照明系统、温湿度调节系统、监控安保系统等诸多功能[6]。智慧图书馆的概念远不如RFID技术成熟，其原因主要是由于海量数据的处理、安保问题难以保证、硬件及配套软件设施的开发等。智慧图书馆计划的真正落地还需要诸多方面的共同探讨，但其是未来图书馆发展目标，随着物联网技术的推广迭代，图书馆必然进入智能时代。

2方案构思

2.1借阅系统

借阅作为图书馆最原始最重要的功能，与读者在图书馆的体验好坏有直接影响。本方案的借阅系统采取了RFID技术。每本图书上都贴有各自的RFID码，码中储存其位置等信息。读者可以通过手机APP或网站访问图书馆的数据，查询某本书的位置。要借阅出馆时只需在自助借还机中扫描读者卡及该书的RFID码即可完成借书，若没有扫描码就直接带出馆外，馆口的报警装置会进行蜂鸣报警。由于RFID技术的优势，归还时只需扫描书籍即可完成归还，所以图书馆可以设立24小时还书服务，借阅者也可以由别人进行代还等，大大方便了归还图书的流程。

2.2图书整理系统

经过自助借还机识别后的图书，被机器识别其RFID码中的位置信息后经传送装置运送至图书馆的不同的层数，再由整理机器人送至对应的书架。整理机器人为轮式机器人，其内部为储书仓，外有机械爪。储书仓内里设有红外线识别程序，用于感知图书储存量。当整理机器人智感知不到最上层红外线时，机器默认为图书装满，开始摆放图书。机器人识别当前第一本要摆放书的RFID码，读取其位置信息后，行驶到该位置，再由机械爪抓取图书进行摆放规置。此外，图书馆还设立检查机器人，当每日闭馆后，它将巡查扫描书的位置，当发现读者误放等情况时，将记录并发送数据给整理机器人。再由它进行取出，更换位置的操作。

2.3自助占位系统

图书馆作为一个为读者服务的地方，一般都存在借阅室、自习室等公共场所，而有限的空间自然不能满足每一个人，特别是在高校的图书馆，每临考试，占座情况更是屡禁不止。读者的无序占座造成了图书馆资源的浪费以及秩序的混乱。为了对占位行为进行引导，设计了自助占位系统。该系统通过对馆内座椅的监控，在图书馆app或者网站上进行显示。实现方式是通过在借阅室座位上张贴二维码，读者通过扫描二维码来进行选择该位置的占用时间等，这样只要在占用时间内，即使读者暂时离开座位也不用担心位置被别人占用。设定的占用时间结束以后，要再次进行扫码或者离开图书馆。而如果要提前离开，要再次扫码结束占用。这样一些想去图书馆的读者，可以通过远程查看数据来确定剩余位置的多少，从而更好地规划个人的行程。而针对某些没有智能机的孩子或老年人，则设立不占位自习室，只通过室内摄像头或者热感应设施来感知大约人数，显示在app或者网站上，以供读者参考。但这样一个系统存在过于依靠读者自觉性的缺陷，所以还可以引入信誉分系统，类似现在支付宝的“蚂蚁积分”。当读者较好的完成了占位行为时，会获得积分，而占了位置中途离开或做了其他违反图书馆规则的行为会减去积分。积分的高低影响了阅读者使用图书馆的功能，比如高积分可以通过一次扫码来占阅更长时间的位置；可以网络上观看电子书籍等。

2.4APP交互设计

手机作为读者与智慧图书馆的交流桥梁之一，手机APP起到了至关重要的作用。针对本套系统我们也设计了APP的交互界面，以助于读者更好的了解智慧图书馆。整个交互设计流程按照对同类竞品分析、目标用户访谈、问卷调查、绘制功能思维导图、绘制信息架构图、绘制低保真模型、绘制高保真模型、动效设计、可用性分析等。最终制作出与图书馆系统功能相匹配的APP页面设计。

3结论

本文通过对现有图书馆的发展方向进行分析，借鉴并总结出了一种实现无人化的智能图书馆，并简要介绍了此系统的运作流程及一些功能展示。该设计无论是在解放劳动力方面还是对“后疫情时代”无人经济方面都能对其他类型的产品开发起到一定的帮助及参考。

参考文献

[1]张奇云,周秀会.高校图书馆RFID建设中管理服务模式的新构想[J].图书馆杂志,2017,36（3）：36⁃41.

[2]许锴.基于RFID技术的图书馆智能管理系统[J].现代电子技术,2020,v.43;No.574(23):14-18.

[3]吴唏,甘琳.迈向智能化图书馆——无线射频识别技术在图书馆的应用和创新[J].中国图书馆学报,2006(06):65-68.

[4]董晓霞,龚向阳,张若林,等.基于物联网的智能图书馆设计与实现[J].图书馆杂志,2011(03):65-68.

[5]王滢.基于物联网的图书馆流通服务模式探析[J].现代情报,2015,035(003):175-177.

[6]李峰,李书宁.基于物联网技术的智能图书馆发展研究[J].图书情报工作,2013,57(5):66-70.

作者:张得森 蔡玉清 崔霞 单位:泰山学院