智慧圖書館及其技術應用探析

張靜

（太原市圖書館，山西太原 030024）

1 智慧圖書館的概念

從某種意義上來說，圖書館已經經歷了辦公的網絡化、資源的數字化、管理的信息化過程，目前進入了智慧化的階段。智慧化時代，是圖書館發展的必然選擇，是在過去發展成就基礎上的再一次蛻變和升華，智慧圖書館的建成可為讀者提供更加優質的服務。“智慧圖書館”一詞，最早出現的文獻可追溯到2003年芬蘭奧盧大學圖書館的Aittola 等人，他們在人機交互移動設備國際研討會上發表的論文提出：智慧圖書館是一個不受空間限制，可以被感知的移動圖書館[1]。

2008年11月，國際商業機器公司（IBM）總裁兼首席執行官彭明盛發表了“智慧地球，下一代的領導議程”演講，首次提出了“智慧地球”這一概念，受到業界專家的高度關注；“智慧” 的思想自此迅速擴散至全球。“智慧國家”“智慧校園”“智慧城市”等概念開始興起，“智慧圖書館”也由此應運而生。

2 智慧圖書館的特征

智慧圖書館具有全面感知、 互通互聯、 綠色發展、智慧服務與管理4 個顯著特點。其中，全面感知、互聯互通是智慧圖書館的技術支撐； 綠色發展是智慧圖書館的可持續發展戰略； 智慧管理與服務是智慧圖書館的最終愿景，也是智慧圖書館區別于以往最顯著的特征[2]。

3 智慧圖書館的感知設備

智慧圖書館感知設備種類繁多，一般情況下，不同種類的感知設備，可應用于不同的場合，圖書館常用的感知設備如下所述。

3.1 射頻電子標簽

在紙質書刊內置電子標簽，取代條形碼標簽，存儲其相關數據信息，如書名、作者、分類號、副本量、放置位置等數據，起到基礎數據的采集作用。

3.2 讀寫器

讀寫器主要功能是對電子標簽的讀取、接收和發射，即將讀取到的電子標簽內的數據信息以電信號的形式通過網絡發送到接收端。

3.3 安檢門禁

圖書館一般有兩種功能的門禁，一是對出入人員進行監測，二是對紙質書刊進行監測。對人員的監測一般采用刷臉、刷卡兩種方式，對讀者進行身份識別，監測讀者的出入。在紙質書刊內置有電子標簽時，帶有電子標簽讀寫器的門禁可對紙質書刊進行實時監測，讀者攜帶未辦理正常借閱手續的書刊經過時，門禁就會觸發聲光報警。

3.4 分揀設備

分揀設備一般采用給每一本圖書安裝RFID 電子標簽，在RFID 電子標簽中存儲有圖書的分類信息。將圖書放置到分揀設備上后，RFID 電子標簽中的圖書分類信息被設備上安裝的RFID 天線讀取，然后經過系統判斷，將圖書傳送到相應分類的分揀口進行歸類。

3.5 自助借還設備

自助借還設備一般由觸摸顯示器、讀卡器、掃描儀、 放置臺和電源等組成的一體機。讀者通過借閱證、 館內微信公眾號或注冊的身份證就可以進行自助式借書、還書、續借、借閱查詢等操作。

3.6 觸屏查詢機

觸屏查詢機支持多點觸控、 軟鍵盤和手寫輸入兩種方式，讀者可自助檢索所需文獻及查詢要借閱文獻的狀態，包括藏書數量、庫存數量、已借閱數量、所在館、館藏地點、索書號、出版社、出版日期、文獻類型等信息。

3.7 移動推車式盤點設備

推車式盤點具有順架、盤點、新書上架、倒架、上架指導、剔舊、移庫、圖書查找等功能，配置手持式天線，觸發式開關，可方便在書架間移動盤點。

3.8 館員工作站

館員工作站由系統服務器、充磁/消磁、RFID 讀寫器等裝置設備組成，可以對貼有射頻（RFID）標簽的圖書文獻進行自動化識別、查詢、檢索、借還等處理。

3.9 通信自動化設備

通信自動化設備主要是數據傳輸設施、廣域網、集成網絡互換機、衛星網絡等數值終端、媒體通信系統、無線設備接入系統等。產品電子碼（EPC），屬于RFID 標簽的一種，指利用RFID 技術在每一件產品上內置一個芯片，利用這個芯片記錄該產品全球唯一的編號。它是繼條形碼技術之后，國際上新興起來的一種全球統一標識體系。隨著物聯網技術的發展，有朝一日每本圖書的出版都可以內置一個EPC。EPC 是產品電子代碼的載體，當EPC 標簽貼在物品上或內嵌在圖書等物品中的時候，即將該物品與產品電子代碼標簽中的唯一代碼建立起了一對一的對應關系。對圖書來說，根據其唯一代碼，EPC 系統可提供其書名、作者、出版社、出版時間、ISBN 編號，甚至內容摘要等信息。產品電子代碼系統充分利用了射頻識別技術和網絡技術的優點，實現了對全球每件產品的唯一標識以及多個商品的同時識別和非可視識別。

4 智慧圖書館和數字圖書館

從歷史的角度來看，圖書館從重在藏書的傳統圖書館（最初使用的是原始卡片目錄），發展到以藏為主、藏用結合的自動化圖書館（以機讀目錄為主）；再到以用為主、藏用并舉的復合型圖書館（以元數據為基礎）；到后來逐漸發展成為基于用戶和集成服務的數字圖書館（以資源為基礎）。而時至今日，隨著物聯網、云計算、大數據、人工智能技術的快速發展，智慧圖書館應運而生[3]。

從信息服務的角度來看，數字圖書館與智慧圖書館相類似。數字圖書館以數字化技術、 數據庫技術、 多媒體技術等為基礎實現了數字資源、 虛擬空間、視聽感知空間相融合的信息空間。在數字圖書館階段，圖書館的主要特點是信息豐富、資源龐大、共享程度較高。而到了智慧圖書館階段，可以說是圖書館發展的高級范式。根據數字圖書館和智慧圖書館的特點及內涵，從數據采集方式、關聯性、信息存儲與處理、 系統分層構架及使用方式五方面進行對比分析[4]。

4.1 數據采集方式

數字圖書館利用數字編碼技術對實體資源對象進行資源的數字描述； 智慧圖書館是在對互聯網的數字編碼感知基礎上的一種對虛擬感知對象的知識描述。數字圖書館的數字化描述是人為的、被動的，而智慧圖書館的感知對象是智能的、主動的。此外，數字圖書館在對象的感知上只注重單一的一部分，而智慧圖書館則是十分的全面。

4.2 關聯性分析

數字圖書館儲存的信息資源主要是某個領域和針對某個對象來進行的，是以專業網、政府網等條塊進行分割的。而智慧圖書館的信息是泛在的、 立體的，是以專業部門、行業、區域乃至跨國界的互聯，可以是物理圖書館的樓樓、層層、室室、機機和藏閱相連，還可以是讀者和館員的人人相連、人機互聯、更可以是廣電網、電信網和互聯網的三網融合的互聯。數字圖書館在進行關聯時，沒有使用物聯網技術，缺乏物理實體之間組網的相關技術，因此數字圖書館信息之間的聯系具有一定的局限性。智慧圖書館通過引入物聯網技術把各個科室和各個領域，以及不同樓層的信息與書籍進行有效的匯集，還可以把各個領域的信息有效進行識別與聯系。

4.3 信息存儲與處理

數字圖書館在信息的收集、 儲存和處理上主要是依靠數字化技術，然后依靠信息技術采集信息資源之后，將信息儲存在信息源頭上的機構里，組建關系型的數據庫一般都在這個機構的應用系統中。智慧圖書館則是將收集來的信息儲存在云計算之中，云計算儲存技術將圖書館之中的儲存設備進行有機整合，然后通過整合成為一個儲存庫。數字圖書館數據的規模會不斷擴充，因此需要很強的信息處理能力。智慧圖書館在此基礎上，增加了智慧信息處理技術，云計算可以在短時間對于信息資源進行處理，然后再通過智慧處理，因此，可以在短時間內完成信息處理，并且能夠有效地利用相關資源。

4.4 使用方式

數字圖書館和智慧圖書館在使用方式上具有一定的差別，差別主要體現在終端的應用方面。數字化圖書館的使用方式主要以電腦桌面終端進行檢索和查詢方式為主；而在智慧圖書館階段，用戶可以使用更多的閱讀終端，如手機、閱讀器實現無縫對接，此外智慧圖書館最明顯的優勢是能夠按照用戶的需求，根據自己的年齡、工作性質、時間、地點等實施個性化與智慧化的服務，更加有效地提高資源的使用率。

5 智慧圖書館的技術及應用

5.1 物聯網技術及應用

物聯網就是通過RFID、紅外感應器、定位技術、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和箮理的一種網絡技術。物聯網技術應用領域廣泛，主要有公共事務管理、公眾社會服務、經濟發展建設。作為新一代信息技術的重要組成部分，物聯網技術也被廣泛應用于圖書館[5]。

5.1.1 RFID 在圖書館的應用

射頻識別技術RFID，又稱無線射頻識別，是一種通信技術。在圖書館應用中，RFID 電子標簽取代了傳統的條形碼和磁條，被附在紙質書刊、 音像制品、借書證等一切需要管理的物品上，用來識別唯一性的電子編碼。這樣每一個物品都成為一個終端結點，經過授權的館員可根據工作需要對電子標簽中記錄的物品信息進行操作。目前，RFID 技術被廣泛應用于圖書館的日常業務中，使得系統更加便捷、高效、省時省力，顯著提高了圖書館的服務質量和工作效率。

5.1.2 Wi-Fi 在圖書館的應用

Wi-Fi 技術也是一種無線通信協議，在圖書館的日常工作中，實現智能定位是提高圖書館智慧化水平的途徑之一。智能定位最大的優勢就是對整個圖書館的館舍、書籍、人員、設備等進行全面感知，將整個圖書館連通起來。對人員的定位可分為兩種，一是對入館的讀者當前位置定位，二是對館員當前的服務位置進行定位。對讀者的定位可以更好地了解讀者的需求并提供更好的服務； 對館員定位可以了解館員的行為信息，有利于高效管理和準確考勤。相對于其他種類的室內無線定位系統，基于Wi-Fi 的室內無線定位系統具有抗干擾能力強、 良好的網絡穩定性、 高速高質量的數據傳輸等特性，能夠通過Wi-Fi 通訊模塊在智能移動終端上的普遍采用，把室內無線定位變成一項低成本且容易實現的技術。

5.2 云計算技術及應用

從2006年3月亞馬孫推出彈性計算云服務，十多年來，云計算從初生到成長，再到爆發，在各個行業獲得了廣泛的應用。據IDC 統計的數據顯示，2018年全球云計算行業收入達到1794 億美元，同比增長26.2%。國內市場2018年收入達到72 億美元，同比增長68.2%。2018年4月，騰訊研究院發布的《中國“互聯網+”指數報告（2018）》指出，信息化和數字化是產業升級、提升經濟發展質量的關鍵因素，而云計算和存儲則是信息化、數字化的重要推動力，是數字時代重要的基礎設施。云計算的出現改變了人們應用信息技術的模式，同時也改變了整個信息世界的版圖。圖書館為了給讀者提供更好的服務，也在積極推廣云計算等信息技術。正因為如此，圖書館界對云計算報以很大的熱情。云計算的理念就是以“服務”為核心，最終達到一切信息技術資源都服務的效果。在智慧圖書館的建設中，云計算技術起著重要的角色，圖書館作為云計算技術的終端用戶或實踐者，根據圖書館的實際需要或某個信息系統的需要，選擇公有云、私有云、混合云，甚至參與行業云建設。在圖書館數據海量增加、信息系統越來越多的時代，選擇云計算技術是提高管理和服務水平的必由之路，是圖書館實現智慧化的基礎。在云計算技術發展日新月異之際，相應的圖書館管理系統也進入了新時代，也許有一天，不支持云計算的圖書館管理系統會逐步被淘汰。在大數據和人工智能喧囂塵上的時代，云計算經過十幾年的發展，已經不再是個時髦的概念，而是實實在在地成為這些新技術新應用的基礎架構。

5.3 大數據技術及應用

近年來，隨著物聯網和云計算的興起，“在數據”已然成為當下最時髦的詞匯，大數據被人們譽為未來的石油和黃金，在數據背后隱藏的世界越來越多的激發人們的興趣，可以說目前人類社會已經初步邁入了“大數據”時代。在圖書館方面，圖書館服務經歷了漫長的以傳統文獻服務為特征的第一代圖書館階段，隨著網絡化和信息化的快速發展，數字信息服務成為與傳統文獻服務并重的第二代圖書館的必備功能。而如今，隨著智慧城市、智慧校園的興起，第三代圖書館——智慧圖書館的建設如火如荼，把大數據技術應用于智慧圖書館建設已經成為必然選擇。在圖書館利用大數據時，一般情況下，第一，要對圖書館的結構化數據、 半結構化數據和非結構化數據進行采集，然后利用Hadoop 技術、關系型數據庫、云計算等技術對數據進行存儲； 第二，對數據進行清洗、加工組織備份等處理；第三，利用專家系統、知識發現、 數據挖掘等技術對智慧圖書館的數據進行分析、科學研究、批處理，挖掘數據潛在的價值，考察用戶的年齡、閱讀興趣、行為特點等特征，了解他們不同時期的閱讀需求，以便為館員用戶和讀者用戶提供相應的智慧管理和個性化服務。從總體上看，圖書館利用大數據技術還處于探索階段，這些案例為圖書館的管理、決策以及服務提供了良好的參考，為以后實現全面的大數據分析和挖掘，實現圖書館的全面智慧化作了有益的探索[6]。

5.4 人工智能技術及應用

人工智能是研究人類智能活動的規律，構造具有一定智能的人工系統的技術。目前人工智能技術在圖書館的應用中分為智能管理層和智能服務層兩個層面。智能管理層包括智能入館、智能監控、智能采購、智能典藏、智能建庫；智能服務層包括自助借還、智能咨詢、智能閱讀等。無論是物聯網、云計算還是大數據，最終都可為人工智能在圖書館的應用提供基礎，實現圖書館業務的智能化和智慧化，而在圖書館各個業務智慧化的前提下，才可能實現圖書館全面全方位的智慧化。總之，人工智能在圖書館的應用還處于初級階段，目前正是嘗試階段，對圖書館來說，要結合本館的實際情況進行研究，并把人工智能技術應用于圖書館的管理或服務中。

6 結語

在智慧圖書館的建設中，一般要考慮人、技術、資源、空間、管理和服務等因素。這5 個因素既彼此獨立又互相聯系，缺一不可。只有5 個因素互相協調、和諧共進才能讓圖書館具有一定“智慧”。這里的“一定”指的是一個層次，以后隨著技術的發展，智慧圖書館會更加“智慧”，最終實現真正意義上的“我懂你”和“我幫你”。圖書館的宗旨離不開服務，無論是高校圖書館還是社會圖書館，其最根本的宗旨就是：為讀者服務。目前，智慧圖書館建設處于起步發展階段，具有一定的創新性和前瞻性。智慧圖書館是一項融合多學科、多領域、多技術的綜合性系統工程，未來必將成為圖書館創新、 轉型和可持續發展的新理念、新實踐和新探索。