智能輔助管理系統：圖書館衛生管理的必由之路

馬 波 張媛媛

（江蘇財經職業技術學院，江蘇 淮安223003）

2020年初全球爆發了強傳染性呼吸道疾病疫情，經學界研究、世界衛生組織確認，此次疫情被命名為由新型冠狀病毒（2019-nCoV）引起的新型冠狀病毒肺炎（COVID-19，下稱“新冠肺炎”）[1]。此次疫情傳播速度之快、傳播范圍之廣，不免令人回想起2003年爆發的嚴重急性呼吸綜合癥（SARS）疫情[2]和2009年爆發的甲型H1N1流感疫情[3]。而除了突發性大規模公共衛生事件外，以流感為代表的季節性呼吸道傳染病也一直在威脅著人們的健康。由于呼吸道傳染病感染對象是與感染者密切接觸的人群，作為人群密集場所的圖書館，自然成為了防控重點。對館內人群健康狀況進行監測，對出現在館內的疑似病例的活動軌跡進行識別顯示并及時上報，對館內各場所進行恰當的消毒，也就成了圖書館衛生工作考慮的主要內容。隨著依靠計算機網絡運行的智能設備在圖書館的廣泛應用，上述工作變成了可能。

1 圖書館衛生工作研究進展與思考

自上世紀80 年代以來，我國學者對圖書館的衛生工作開展了多項研究，主要分為兩個研究方向，一個是設備媒介清潔的研究，即各種紙質文獻和電子設備的清潔；另一個是館舍場所清潔的研究，即館內各類人群聚集活動區域的清潔。

1.1 設備媒介清潔研究進展

汪春彥（1991）通過研究認為不可對圖書使用紫外線消毒[4]，指出紫外線會加速圖書紙張的老化。李景仁（1992）對臭氧在圖書館的應用開展研究[5]，指出了臭氧的有效濃度，并通過實驗證明了臭氧對書刊紙張和字跡的影響較小。李能樹等（2000）通過對館藏圖書攜帶的微生物開展研究[6]，指出圖書攜帶的微生物主要由霉菌和細菌組成。千學技等（2004）研究了圖書資料中微生物、害蟲、灰塵對圖書及人員的危害[7]，但也指出微波消毒可操作性欠佳。奚小艷等（2016）通過二氧化氯氣體對書刊表面消毒進行研究[8]，證明要達到理想效果，氣體濃度需為0.6mg/m3，此外還發現不同光源對氣體降解速率的影響，實驗證明殺菌時間段以晚上為宜。王雙鳳等（2011）通過對不同場所計算機鍵盤和鼠標的微生物污染狀況作調查[9]，經對比后發現鍵盤鼠標有感染致病菌的可能，通過實驗證明含氯消毒劑的消毒效果最佳。周德華等（2014）針對高校公用電腦鼠標表面的污染作了調查[10]，通過實驗證明用1：100的84消毒液每天擦拭可達到有效消毒效果。

1.2 館舍場所清潔研究進展

王培霞等（2010）對館內環境生物污染情況做了采樣實驗[11]，指出讀者攜帶的細菌和病毒也是污染源之一，證明了季節變化對館內環境的影響，揭示了紙質文獻受污染程度與借閱率呈正比。黎佳茜等（2014）針對某高校圖書館空氣微生物污染進行調查[12]，揭示了主要的影響因素有通風和人流量等。奚小艷等（2011）通過二氧化氯氣體對圖書館環境消毒開展實驗[13]，證明氣體安全濃度為0.3 mg/m3、滅菌時間不少于60 min。王妍彥等（2019）同樣對二氧化氯氣體進行實驗[14]，不僅再次證明了二氧化氯氣體的滅菌效果，還指出氣體必須在室內保持一定的時間。

1.3 研究進展情況的思考

總體來看，學者們取得了豐厚的研究成果，不少學者通過采樣實驗發現了館內微生物的主要種類，認識到了借閱量和人流量對館內環境的影響，也有學者通過實驗證明了幾種具有消毒能力的氣體、溶劑、光線等對圖書館的文獻和場所的積極影響，然而這些研究普遍存在重方法輕方案、重物品輕人員的傾向，絕大多數研究主要著眼于日常開放工作，對于疫情爆發初期讀者人群中的疑似病例識別等突發性工作缺乏應對措施，幾乎沒有關于圖書館衛生智能監測方面的研究，也少有學者對信息技術在圖書館衛生工作的應用開展研究。究其原因在于，人工智能技術時尚不成熟，無法形成有效的技術支撐，圖書館的衛生工作又一貫依賴于人工，長期以來對人工依賴形成的思維慣性，使得學界沒有充分意識到智能圖書館時代給圖書館工作帶來的變革其實也包括衛生工作，這就是未曾見到與之相關的研究的原因。而隨著智能圖書館時代的到來，與監測、清潔相關的一系列技術趨于成熟，使得基于互聯網的智能系統用以協助管理圖書館衛生工作成為了可能，尤其在突發公共衛生疫情的時候，更能發揮出人工無法替代的工作效率，因此有必要針對館內衛生的智能管理開展研究。

2 圖書館衛生智能輔助管理系統

2.1 需求分析

根據中華人民共和國國家衛生健康委員會發布的關于流感、嚴重急性呼吸綜合癥（SARS）、新冠肺炎（COVID-19）等強傳染性呼吸道疾病診療方案[15-17]中闡述的臨床表現、傳播途徑和滅活物質等信息，整理成如表1所示。

表1 幾種強傳染性呼吸道疾病對比

此外，衛健委還推薦了一般性預防措施，包括加強物體表面清潔消毒和通風換氣[18]。據此可以看出，智能圖書館時代的圖書館衛生工作主要有以下幾個方面。

一是對進館人群的健康狀況進行監測，從表1可以看出，呼吸道傳染病感染者最明顯的體表特征就是體溫異常和咳嗽，識別體溫和咳嗽需相應采用溫度傳感器和聲音傳感器，還應通過具備人臉識別功能的高清攝像頭、數據存儲服務器對讀者身份進行辨認。

二是對館內的衛生情況及時上報，對讀者在館內的活動軌跡進行識別、記錄，把疑似病例的相關信息報送圖書館主管部門，還要按公安部門或衛生防疫部門的要求上傳信息，需相應采用具備人臉識別功能的高清攝像頭、數據存儲和處理服務器，軟件端應設置與公安部門或衛生防疫部門軟件系統的連接端口。

三是對傳播媒介和相關場所的消毒，由于病毒或細菌主要依賴館內空氣和物品表面傳播，而根據防控方案的研究內容來看，病毒在物品表面的存活時間從數小時到數天不等，因此僅僅依靠通風來殺滅病毒顯然是不夠的，所以針對可以密閉的空間，如紙質文獻庫房、書庫、期刊閱覽室、自習室等，需采用具備消毒能力的氣體發生器，同時為避免陰雨天氣空氣濕度大或氣體消毒造成濕度過大對圖書造成損害，還要采用濕度傳感器，此外，對于大量使用電子設備的場所如電子閱覽室，由于設備內部充滿電子元件，不適宜采用氣體消毒，而且需要消毒的主要是屏幕和鍵盤鼠標，其外殼又多采用ABS 工程塑料，因此采用紫外線燈進行照射消毒是一個較為理想的消毒方式，一來避免室內濕度過高影響設備正常工作，二來避免消毒氣體可能對電子元件造成腐蝕。對于無法密閉的開放式空間，則主要依靠通風換氣、移動式消毒設備和人工消毒。

四是進行線上服務，當館內某一場所出現相應癥狀的人時，通過圖書館手機客戶端及時發送消息提醒工作人員前往查看，對確實出現癥狀的讀者予以勸離，同時向處于同一場所的其他讀者發送提醒，請他們注意防范，對相關政策向讀者加以宣傳，指導讀者掌握一定的防控知識，這一切則需要精準信息推送系統的支持。

2.2 圖書館衛生智能輔助管理系統建設方案

圖1 圖書館衛生智能輔助管理系統部署示意

從技術層面來說，傳感器是一種使用機器模仿人類感知功能的設備，把需要收集的感知屬性如溫度、濕度、光線強度、聲音強度、氣體濃度等，轉換成數據信息。傳感器隨著信息技術的發展經歷了傳統式、智能式、嵌入式等階段[19]，隨之出現了傳感器網絡，其作用在于通過各類傳感模塊把這些信息通過網絡進行傳遞。無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN）是一種以傳感器、微機電系統、信息處理、網絡、通信等技術為基礎，以分布式采集、傳輸和處理為特征的傳感器網絡技術[20]，是當下最為流行的傳感器網絡形式。傳感器通過無線網絡將信息進行傳遞，因此以部署靈活見長，但缺點也是明顯的，如抗干擾性不強、傳輸距離和速率有限等，適合短距離、小數據量的環境。在面對大數據量、強調傳輸可靠性、完整性和及時性的環境下，以目前的技術條件而言，還是采用有線傳感器網絡為宜。

從設備層面來說，圖書館衛生智能輔助管理系統（圖1）主要由基于互聯網的服務器集群、傳感器、數據接口、氣體發生器、攝像頭組成。根據各館需要，傳感器可以單獨安裝，有成熟技術支持的傳感器也可以用附加模塊的方式與攝像頭等其他設備合并，這樣更能降低部署成本。具體來看，因各出入口包括館內各房間的門口是人群的必經之路，所以把加裝溫度傳感器模塊的人臉識別攝像頭布置在這些位置是必不可少的；走廊等公共區域因各館布局不同、面積不等，故在部署時需進行具體測算，盡量保證無死角，在有線網絡較難布置的區域可采用無線網絡替代；紙質文獻庫包括傳統書庫、特藏庫、期刊閱覽室等，因紙質文獻是讀者接觸最密切的館內物品，也是致病微生物滋生的溫床，而且自習室等地是人群密集活動場所，因此需要安裝氣體發生器，而一般氣體發生多采用霧化方式散播，如需避免空氣濕度過大，就得依靠濕度傳感器，此外最好安裝帶網絡控制模塊的風扇，用軟件程序控制排風系統自動工作，起到自然通風、降低消毒氣體濃度等作用；電子設備集中使用場所可考慮安裝紫外線燈，用照射法消毒。

圖2 圖書館衛生智能輔助管理系統網絡結構

從信息層面來說，需要建設相應的基于互聯網的應用平臺來實現這些功能，平臺要立足于基礎技術規范，充分運用業已成熟的新一代信息技術，指導設備及服務器開展活動，以提供現實而必要的服務，并將服務進行歸類，向各類用戶傳送。具體來說，由于手機APP的普及，可考慮在讀者用戶端添加館內衛生服務模塊，在館員用戶端采用“APP+PC”雙重形式，方便館員進行操作，留有外部數據接口，實現信息上報。館內各區域之間保證網絡的相互聯通，當相應節點出現故障無法及時交換信息時，由其他節點作為中繼進行轉發，可極大地提高網絡的可靠性。還需注意的是，在服務器與各傳感器之間要架設統一的數據接口，以保證服務器接收統一標準的信息以便進行處理利用。如此看來，這樣規模的信息記錄、存儲和處理，單臺服務器的能力顯然是不夠的，因此需要建立服務器集群來實現，如果現有的服務器集群承載能力有富余，則可直接利用現有設備，如能力不足，則需要增加服務器數量。

從資金層面來說，無論是服務器集群的建設還是軟件系統的開發費用都是一筆開支，對于經費充足、技術力量較強的圖書館而言，可考慮單獨建設和維護；對于經費充裕但技術力量不足的圖書館而言，可以考慮聘請專業機構進行建設和維護；而對于經費不充裕、技術力量也不強的圖書館而言，可以考慮先行實現部分功能再慢慢建設，力所能及的維護可自力更生，力不能及的維護再委托專業機構代勞；參加圖書館聯盟的各館，也可以考慮借助聯盟的力量完成[21]。

2.3 可行性分析

從硬件方面來看，方案所使用的傳感器和計算機設備及網絡，均是已經十分成熟并在其他領域得以成功應用的產品，降低了總體技術風險，也降低了系統的研制開發難度，可在較短時間內實現部署使用。對各場所的設備部署按照所需實現的功能進行了模塊化設計，各類圖書館可根據本館實際，明確需要實現的功能，根據功能進行模塊的靈活增減，使得使用成本可控。

從軟件方面來看，已有圖書館APP 供讀者使用的圖書館，不必另行開發全新的軟件系統，只需在軟件后臺設計相應模塊嵌入APP 中即可，最大程度上利用已有的資源，可避免重復開發造成的資金浪費，也避免了單獨設計軟件在推廣使用時造成的讀者使用意愿阻礙。

3 圖書館衛生智能輔助管理系統基本功能

3.1 入館管理

在圖書館的入口處安裝帶體溫測量功能的攝像頭，配合聲音傳感器和閘機式通道，當人靠近時，測溫功能自動激活，只要體溫異常，不管是否為本館讀者，一律不得入內，閘機不予開啟并發出警告，在場館員予以勸離；體溫正常者如有劇烈咳嗽癥狀，由館員進行檢查；無表面異常者經過人臉識別，由攝像頭提供人像至服務器，服務器從讀者庫中調取讀者照片進行圖像匹配，匹配成功后向攝像頭反饋，確認為本館讀者，同時向閘機發送放行指令開啟閘門，若不是本館讀者，由在場館員進行身份登記給于臨時讀者身份后由人工放行。攝像頭將所有人的入館視頻傳輸至服務器保存。

3.2 行為記錄

分布在館內各處的攝像頭也需安裝溫度傳感器。因為館內可能會出現突然發熱的讀者，所以當在館內活動的每一個人包括館員，走近任何一個攝像頭時，不管有無異常，攝像頭都應立即記錄下此人經過的時間、當時的體溫及相關視頻，向服務器提交，由服務器將這些信息進行存儲，尤其是在房間門口，應設置進出兩個攝像頭，分別對各人的進出時間和情況進行記錄，以便館員掌握該房間的人員流動情況。由于呼吸道傳染病也存在體溫正常的病例，因此僅僅依靠體溫監測把所有疑似病例識別出來是不可能的，而咳嗽是呼吸道疾病患者的又一明顯特征，因此最好每個攝像頭配一個聲音傳感器，當有人經過攝像頭或在房間里開始咳嗽時，聲音傳感器開始記錄并向服務器提交匹配請求，這里可以設定一個閥值，當單位時間里咳嗽時長或次數超過閥值時，即認定為可疑情況，此時服務器向館員端發送消息提醒館員留意此人，并附帶此人身份信息和視頻截圖，以便館員快速找到此人查看情況。

3.3 信息上報

當館員根據系統提示認為有疑似病例出現需要主動報告，或當疫情發生之初，應主管部門或公安、衛生防疫等部門要求報告時，館員只需向服務器發送指令，服務器便會從存儲信息中調取此人在館內的全部活動影像，按照時間順序排列，勾勒出其活動軌跡，并將相關視頻進行截圖作為信息附件，以減少數據量，與此同時，服務器將其與其他讀者的活動軌跡進行自動匹配，發現有軌跡交叉的情況，就作為密切接觸者，將其活動信息一并發送給館員，由館員根據具體情況向相關部門報告。為避免儲存服務器負擔過重，根據強呼吸道傳染病診療方案來看，潛伏期一般從數日至數周不等，因此可設置信息保存時限，未出現異常情況的信息在超過潛伏期時長后由系統自動刪除，也可由館員自主安排。

3.4 自動消毒

系統自動消毒主要針對可以密閉的房間，對于紙質文獻庫和自習室等密集活動場所而言，根據之前學者的研究，氣體消毒的時間應設定在夜晚，且保證房間里無人，防止氣體濃度過高影響健康。有條件的圖書館還可考慮布置多種氣體發生器，以避免單一消毒氣體使用條件受限導致消毒不及時的情況。而且根據調查，目前的氣體濃度傳感器技術尚未完全成熟，若依靠氣體濃度進行自動控制，不但會因較大誤差影響消毒效果，且建設成本過高，因此本方案未予考慮，而是采用了更為簡便和廉價的方法，那就是通過廠家實驗，獲得相應空間達到該氣體有效消毒濃度所需的時間值，在房間處于密閉狀態時，由系統向氣體發生器發送指令，氣體發生器在該時間值內一直處于工作狀態，到時間后氣體發生器根據系統指令自動停止工作，此時房間內充滿消毒氣體，與此同時還要設定該房間的開放時間和排氣定時閥值，當消毒持續一段時間后，系統對照開放時間，按照定時閥值在相應時間點指令風扇開始將氣體排出館外。當開放時間到來、人進入房間時，消毒氣體已被排空，對人完全沒有不良影響。而安裝濕度傳感器的作用就在于，當室內濕度超過設定閥值時，濕度傳感器向服務器發出報警信息，如果因為陰雨天氣導致，服務器可提前取消本次消毒計劃并報告給館員，由館員重新安排消毒時間。若由消毒工作本身導致濕度過大，服務器接到信息后可以指示立即中止消毒工作，待濕度下降至設定范圍后再重新進行消毒工作。對于電子閱覽室這樣使用電子設備的場所而言，紫外線燈開啟后會對人體造成傷害，因此消毒時間也要設置在晚上，可根據事先的實驗測試有效消毒時長，到時間由系統發出指令自動關閉紫外線燈電源，完成消毒。系統還應設置自由轉換模式，當突發疫情來臨時，館員可立即將自動模式轉為手動模式，直接對監測和消毒工作進行人工干預，以充分保障人們的健康安全。

3.5 信息推送

大數據時代做到精準信息推送已不是什么難事，圖書館也不例外，通過與精準信息服務器連接[22]，當讀者與患者或疑似病例密切接觸時，系統應及時響應，提醒讀者加以防范或及時就醫，并可根據館藏資源，向讀者推送預防措施、心理健康等內容，幫助讀者克服恐懼心理，提升防范意識，提高防范水平，盡量減小受感染幾率。對于24 小時開放的圖書館來說，為讀者和館員的健康著想，還應建立定期消毒制度，通過網絡客戶端、微信公眾號等形式明確告知消毒計劃，請讀者理解與配合。

4 結語

如今是一個智能技術廣泛應用的時代，圖書館的各項工作包括衛生工作，應緊隨潮流，以智能管理為方向，以智能服務為目標，以智能技術為支撐，以智能輔助管理系統為助手，盡量利用成熟可靠的技術，努力降低建設成本，通過科學規劃與建設，定能以令人耳目一新的方式給讀者提供更為專業、更為精細、更為貼心的服務。