手機圖書館實時報告系統研究

楊 勇，黎邦群

0 引言

手機圖書館已成為數字圖書館發展的新趨勢，形式多樣的手機圖書館系統功能與應用層出不窮，但缺少對特定圖書館當前服務與資源利用現狀實時報告的應用研究。本文所研究的實時報告系統是利用手機圖書館來整合門禁管理系統、相關庫室、資源與服務及各類服務器等資產的服務或運行狀態信息，并將相關館情以移動Web的方式集中查詢和顯示，以期提高服務與資源的利用率，提升維護與管理的效率。

1 需求及技術思路

1.1 國內外的應用現狀

目前，國內外實時報告系統的應用具有兩個特征：一是多用于極需即時了解內部動態數據的領域與行業，如電網分析[1]、車站現車[2]；二是動態數據呈現在特定地理位置的固定大顯示屏上，如華東交通大學圖書館[3]在人口處的大顯示屏上實時反映各閱覽室、借書處在館讀者人數、尚能容納的讀者人數等信息。這些應用實踐對本文寫作具有一定的參考價值，但網絡文獻檢索并未發現有關圖書館應用基于Web設計，且全面準確、移動便捷的館情實時報告系統的實踐和研究。

1.2 實際工作中的應用需求

(1)在入館前，讀者往往很難全面了解圖書館當前使用情況，如圖書館的人流、讀者在各個庫室的分布概況、各類資源與服務的狀況等情形。需要通過電話咨詢、通知公告等途徑去了解，所獲取的可能只是片面的或不準確的信息。為便于讀者全面、快捷、準確地了解館情，以合理地規劃入館學習的時間與安排，圖書館有必要對內部情況進行全方位的、權威的、實時的信息披露。

(2)隨著圖書館文獻資源、服務設備等資產增多、服務規模增大，管理員的維護任務與日俱增，設備發生故障的概率隨之增高。為監測與掌控這些資產與服務的運作狀況，管理員不得不花費大量的時間與精力先后遠程登錄各個資源與系統，甚至親臨機房逐一檢查。通過手機屏幕輕松便捷地獲取其實時狀況信息，可以滿足管理員實行全天候監控的工作需求，降低管理與維護成本。

1.3 技術思路及方法

用戶點擊手機圖書館“實時報告”鏈接，系統依據用戶登錄權限的差異分別返回讀者版或館員版的頁面，并用SQL語句、FSO方法和Mashup技術查詢或檢測相關庫室的讀者分布概況、各種資源與服務的狀態，并用懶加載技術將動態數據實時地呈現給用戶，以移動Web的形式集中展示圖書館的使用情況，如圖1所示。

圖1 手機圖書館實時報告系統技術思路圖

技術思路的關鍵在于各類服務器運行狀態的追蹤與檢測。技術難點在于查詢速度與檢測效率的提升及實時報告所需數據的及時獲取與合理呈現。

2 實現方案

2.1 設計方案

(1)總體方案。系統依托已有的手機圖書館系統架構而設計，總體上采用B/S(瀏覽器/服務器，Browser/Server)的體系結構，邏輯上分為客戶端瀏覽器、Web服務器和數據應用等3層：頂層提供遠程訪問的統一接口，中間層接受和處理頂層發出的訪問請求，底層提供中間層所需數據，如圖2所示。

(2)具體設計方案。系統使用數據庫用戶表查詢、Web服務狀態檢測及服務器文件讀寫等方法或技術，獲取圖書館各類資產、資源與服務的運行狀態，并用移動Web規范標準及ASP動態語言來設計Web應用，將各類動態數據實時地顯示于手機圖書館的相關網頁。實時報告的項目大致可分為以下7大類，見表1。

圖2 手機圖書館實時報告系統邏輯層圖

表1 手機圖書館實時報告項目(節選)

依據報告對象的不同，系統可分為館情通報及服務器狀態監測2個功能模塊，分別對應讀者版和館員版的實時報告系統。前者通過連接與查詢門禁、庫室、資源與服務等系統數據庫，獲取并顯示讀者分布概況及資源與服務狀態等最新數據；后者通過網絡訪問數據庫系統、Web站群及文件存儲等服務器，獲取并顯示圖書館機房運行狀態；這2個功能模塊分別從不同角度報告圖書館各類資產的服務與運行數據。

(3)系統設計目標。利用計算機網絡與數據庫技術，整合現有資產與服務，實現與各類管理系統及數據庫的連接，并在手機屏幕上實時、安全、高效地顯示各類館情。系統的服務端無需新增任何軟硬件投入，客戶端不用額外下載安裝其他軟件，僅需使用手機自帶的瀏覽器即可使用所有功能。系統具有較高的安全性、可維護性及可用性。

(4)開發環境和系統要求。服務端為原手機圖書館的運行環境：IBM eServer X365 8862+Windows Server 2003+IIS6.0，客戶端為一部支持WIFI與Web瀏覽功能的寬屏智能手機。系統要求根據現有條件與實際需求，依托手機圖書館的登錄認證系統識別用戶權限，分別向讀者和館員呈現不同版本的館情報告，全面準確地通報館情。

2.2 實現過程

(1)準備工作。包括了解、熟悉各類數據庫與服務器的系統結構、數據讀寫或查詢與運作的方式與流程，尤其是數據庫核心用戶表的結構與字段。例如，實時報告“新增圖書”“流通借還”等功能，需用OLEDB方法連接Oracle、DB2及ASE等業務數據庫，并用SQL語句的“Select”命令查詢書目數據庫的相關用戶表。為了存儲表1中的實時報告內容“入館人次統計”的歷史時段及入館人次數據，需在服務端設計關系表r_lishi，表結構包括統計日期、時段及人次等字段，以避免對門禁數據庫歷史數據的二次查詢。

(2)數據收割。數據源的獲取方法分為3類：①入館人次統計、讀者分布概況、資源與服務狀態及數據庫服務器狀態等相關數據，可用SQL語句查詢門禁系統、相關庫室管理系統及數據庫用戶表；②文件服務器及磁盤陣列存儲系統采取FSO方法獲取運行狀態；③Web服務器則用Mashup技術模擬人工訪問網頁的方法抓取運行狀態。

(3)頁面顯示。系統采用HTML5+CSS3+JQuery Mobile的技術框架來設計與組織網頁的結構與內容，并以表格形式清晰地呈現所獲取的數據，包括入館人次統計、讀者分布概況、資源與服務狀態及服務器狀態等。通過Session變量識別已登錄用戶權限的差異，分別顯示讀者版和館員版的實時報告，如圖3所示。

圖3 手機圖書館實時報告系統頁面顯示效果圖

圖3中的字符“√”表示資源或服務狀態正常，“X”表示狀態異常或服務不可用，狀態符號之后的數字分別表示入館人次數、查新剩余任務數、圖書種數或冊數、Web訪問量或在線人數等含義。例如，圖3(1)中“資源與服務狀態”欄“電子資源”項“狀態”列的字符“+2-1”表示(電子資源)近期新增2項、目前1項不可用；圖3(3)中“OPAC系統”項“狀態”列的字符“362 19”表示(OPAC系統)當日IP訪問量共計362、目前在線用戶數為19。用戶點擊圖3(1)中的“讀者分布概況”欄“預約服務”列的“我要預約”鏈接，即可訪問相關庫室的預約系統，預約需要的座位；點擊圖3(1)中“資源與服務狀態”欄“狀態”列里的數字鏈接，即可獲取相關資源與服務的詳情。例如，點擊鏈接“+2-1”將返回電子資源服務狀態頁面，如圖3(2)所示；點擊鏈接“+7”將訪問目前查新任務數及查新站服務狀態頁面，點擊鏈接“+136”將轉向新書通報頁面，顯示近期新增的136種新書。

2.3 關鍵方法與技術

(1)FSO方法。圖書館服務器可分為數據庫、備份、Web及磁盤陣列等類別，要求365天24小時不間斷地對外開放，其中備份與磁盤陣列服務器的文件讀寫狀態，可用FSO(File System Object，文件系統對象)方法進行監測。FSO方法可以創建、打開、刪除或拷貝一個或多個文件。如用FSO的CreateTextFile方法在服務器D盤根目錄下創建一個空白文本文件“test.txt”以監測服務器的文件寫操作狀態：

(2)Mashup技術。圖書館電子資源的遠程網站與本地鏡像、圖書館主頁及OPAC、特色資源網等Web網站的服務狀態，可用Mashup(糅合、融匯或混搭)網絡爬蟲技術對網站頁面進行屏幕抓取(Screen Scraping)，用瀏覽器對象XMLHTTP[4]的MSXML2.ServerXMLHTTP組件模擬HTTP的GET和POST請求來訪問Web以獲取其HTTPHeader(HTTP頭信息)，并以此判斷網站的運行狀態：

其中變量“Status”即網址“URL”所定位的網頁HTTP Header中的狀態值。當用戶訪問網站向服務器發出瀏覽請求時，服務器將返回HTTP狀態碼，狀態碼體現了Web服務器對瀏覽器請求的頁面通信狀態，通過解析返回的狀態碼可以評估服務的狀況。狀態碼定義在HTTP規范中，共分為消息、成功、重定向、請求錯誤、服務器錯誤等5大類45小類[5]，其中最常見的有如下3種，見表2。

表2 HTTP狀態碼列表(節選)

使用Mashup技術設計的定期自動刷新網頁，還可以監控圖書館各類網站域名的DNS解析狀態、頁面的HTTP狀態及服務器的運行狀況等，在發生故障時第一時間返回并以SMS或E-Mail方法發送故障告警信息到館員手機。收到告警信息后，管理者甚至可以直接使用手機遠程控制電腦軟件[6]，馬上對圖書館服務器進行遠程維護。

(3)懶加載技術。與多種數據庫、服務器交互而產生實時數據是種比較耗時的過程，頁面被打開尤其表格的顯示將成為系統響應速度的瓶頸，是影響用戶體驗和系統使用價值的重要因素。因此數據懶加載(Lazy Load，延遲加載)技術的應用對于數據查詢與顯示的優化尤為重要：

例1：

例1與例2中通常分別被放置于表格中和頁面底部(表格后)，這樣處理的好處是顯而易見的：數據庫的查詢與服務器的檢測過程將不至于拖累整個網頁的顯示速度。

2.4 出現的主要問題及解決方法

(1)主要問題。讀者刷新1次頁面可能導致高達50余次的異地數據庫查詢或遠程服務器監測的系統進程，隨著圖書館資產的增加，進程數亦將成倍劇增。這將極大地消耗有限的網絡帶寬與服務器資源，甚至導致網絡擁塞或服務器SYN Flood攻擊等問題的產生。如眾多用戶同時在線請求實時報告查詢服務，將導致服務器并發數猛增，查詢速度過慢，甚至引起系統的崩潰。服務器性能、網絡訪問速度和穩定性反過來也會左右用戶的使用心理[7]。

(2)解決方法。①構建臨時表存儲近期查詢數據，以供系統在一定周期內反復直接讀取，減輕網絡與服務器的負擔。②優化SQL查詢策略。比如“新增圖書”冊數的獲取，需要執行SQL多表查詢操作。假如充分利用圖書ID等索引，并采用SUM()函數匯總新書種數及冊數，則僅需執行SQL單表查詢操作即可，從而成倍提升查詢的速度。③模塊化系統的組織結構，利用HTML5中的User Interaction(用戶對話)API實現頁面內容與用戶的交互，允許用戶進行深度的個性化定制，取消不關心的模塊，僅執行需要的查詢。④限制用戶刷新頻率。用戶的惡意刷新將顯著增加服務器性能的消耗，故系統應限制每名用戶的頁面刷新間隔時段不低于某一規定的數值，如10分鐘。⑤最根本的解決途徑為增加網絡帶寬與服務器的硬件投入，提升系統的查詢性能。

2.5 實現結果

實時報告系統依托原有的手機圖書館進行開發，完全基于Web運行，通過瀏覽手機網頁來一鍵查詢入館人數、讀者分布、服務狀況等各類館情，具備便攜性、無線性、移動性、即時性等特征，方便快捷，部署簡單，易于維護與操作，符合資源分析、系統建設與績效評估的需求，有利于實現個性化知識服務，基本實現了預期的設計目標。

2.6 與其他系統的比較

本文設計的實時報告系統與其他類似系統比較，均能監測圖書館的各類資源和服務的運行狀態，并實現實時通報功能。前者的主要特征在于：

(1)基于手機圖書館。用戶無需親臨特定場所才能了解館情，僅需通過隨身攜帶的手機即可獲取各類資源與服務狀況的實時報告。

(2)報告全面準確。系統并非單一針對電子資源服務的監控[8]，而是全面監測讀者在館狀況、資源與服務狀態及服務器狀態等各類館情，并準確呈現。

(3)應用投入低。系統的初始構建及日常運營簡單便捷，無需外購商業監控軟件，設計與實現成本低廉，尤其適用于研發與運營經費緊張的中小圖書館。

(4)用戶體驗佳。系統使用HTML5、JQuery Mobile及Mashup等方法和技術，遵循最新的移動WEB設計標準規范，可為用戶帶來良好的使用體驗。

3 應用效果評估

為了測試和評估系統的應用效果，特別選取1天中的9時、15時、20時3個不同的時間點分別進行試驗。服務端的測試環境為開發環境，客戶端的測試環境為：圖書館局域網無線寬帶+IPhone 4+IOS 7.04+UC瀏覽器9.3。試驗結果取3次實驗的平均值，其中入館人次統計、讀者分布概況、資源與服務狀態等3項查詢的平均耗時分別為0.05秒、0.31秒、2.25秒，讀者版的實時報告系統頁面完全打開平均耗時約2.62秒；數據庫服務器、Web服務器及文件服務器運行狀態檢測的平均耗時分別為0.4秒、1.2秒、1.3秒，館員版的實時報告系統頁面完全打開平均耗時約2.91秒。系統響應時間在總體上尚處可接受的范圍之內。自2014年2月惠州學院手機圖書館開始應用實時報告系統以來，運行穩定，用戶反應良好，館員實現了對資產、設備與服務的主動管理，取得了較為滿意的應用效果。依據手機圖書館的Web訪問日志可以觀察系統的運行情況，部分內容見表3。

表3 2014年3-4月實時報告系統運行數據(節選)

分析表3得知，讀者對手機圖書館實時報告系統有一定的應用需求與興趣。系統被訪問頻次的增加有賴于進一步的宣傳推廣與讀者使用習慣的培養。迄今為止，管理員已通過館員版的實時報告系統發現5起服務器訪問故障，即使在非正常工作時間內，維護人員也能獲得實時的監控信息。問題被迅速發現有助于對故障進行有針對性的及時處理。

4 結語

實時報告系統能使讀者和館員明確了解圖書館當前的具體情況，有利于圖書館根據管理的實際需要，對所有對外開放庫室與資源進行不受時空限制的有效維護與管理，提高服務績效，保障正常工作，有效緩解庫室擁擠、資源與服務利用不均衡的現象，為讀者提供更好的學習環境。系統的設計、實現、部署與應用，均基于手機圖書館與HTTP協議，因而具有較高的移動化、網絡化與自動化水平，讀者必須擁有一部能聯網的智能寬屏手機，才能使用實時報告系統。如何進一步增強與完善系統功能，擴大實時報告的范疇與深度，提升系統的性能，是將來研究的重點。

[1] See，J.D. Latham，et al. Report on Real-Time Grid Analysis Pilots[J]. Industry Applications，IEEE Transactions on. 2012 （4）：1170-1176.

[2] 梅良琨. 車站現車信息實時顯示的設計與實現[J]. 上海鐵道科技. 2009 （2）：65-66.

[3] 華東交通大學圖書館[EB/OL]. [2014-05-05]. http：//lib.ecjtu.jx.cn.

[4] XMLHTTP[EB/OL]. [2014-05-05]. http：//baike.baidu.com/view/25390.htm.

[5] http//1.1：Status Code Definitions[EB/OL]. [2014-05-05]. http：//www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616-sec10.html.

[6] 手機遠程控制電腦軟件[EB/OL]. [2014-05-05]. http：//baike.baidu.com/view/9134457.htm.

[7] 黎邦群. 基于搜索引擎與用戶體驗優化的OPAC 研究[J]. 中國圖書館學報. 2013 （4）：120-129.

[8] 彭曉慶. 高校圖書館電子資源服務監控系統設計與實現[J]. 現代圖書情報技術. 2011 （4）：82-88.