低碳目標下的智慧圖書館綠色發展策略

摘要：低碳是智慧圖書館的建設目標之一，作為國家公共機構的重要組成部分，圖書館肩負著促進環境可持續發展的責任。本文利用環境物聯網、綠色云計算與大數據技術構建支撐智慧圖書館綠色發展的數據中臺，并對其具體應用展開詳細論述。最后提出合理選擇技術，防止隱私泄露；按需利用技術，拒絕資源浪費；引入新興技術，探尋“開源”之路三點展望，旨在為智慧圖書館實現低碳目標提供參考。

關鍵詞：智慧圖書館低碳數據中臺物聯網云計算大數據

GreenDevelopmentStrategyofSmartLibraryundertheGoalofLowCarbon

LIJiaxin

ShanghaiUniversity，Shanghai，200444China

Abstract：Lowcarbonisoneoftheconstructiongoalsofsmartlibraries.Asanimportantcomponentofnationalpublicinstitutions，，librarieshave?FUVLFgAqqO+8F+ngN77JcQ==;theresponsibilityofpromotingenvironmentalsustainabledevelopment.Inthisarticle，environmentalInternetofThings，GreenCloudComputingandBigDatatechnologyareusedtobuildadatacentersupportingthegreendevelopmentofsmartlibrary，anditsspecificapplicationisdiscussedindetail.Finally，threeprospectsareputforward：choosetechnologywiselytopreventprivacydisclosure，usetechnologyondemandandrefusetowasteresources，introduceemergingtechnologiesandexploretheroadto"opensource"，aimingatprovidingreferenceforsmartlibrarytoachievethegoaloflowcarbon.

KeyWords：Smartlibrary;Lowcarbon;Datacenter;InternetofThings;CloudComputing;Bigdata

為應對氣候變化給人類社會的生存和發展帶來的挑戰，2020年9月22日，習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上首次宣布：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和[1]。公共機構在推進我國實現“雙碳”目標中扮演著重要角色，而圖書館作為公共機構的組成部分，需要走綠色圖書館道路，踐行低碳環保理念，為實現“雙碳”目標貢獻力量。

隨著全球第三次信息浪潮的出現，圖書館也從自動化、數字化逐步過渡至智慧化發展階段，智慧圖書館這一新形態應運而生。智慧圖書館以第三次信息浪潮中涌現的新興技術為基礎，在5G、人工智能、區塊鏈、云計算、大數據的基礎上為用戶提供個性化智慧服務[2]。然而在智慧圖書館繁榮發展的趨勢背后，圖書館員需意識到新興技術在賦能圖書館提供高水平服務的同時，也使圖書館的能耗不斷升級。因此，本文試圖從智慧圖書館的技術特點出發，尋求圖書館在技術應用與綠色發展之間的平衡點，探索一條智慧的綠色發展道路。構建促進實現低碳目標的數據中臺，梳理其中可用于降低能耗、改善環境的信息技術，并對未來智慧圖書館的綠色發展提出展望。

1文獻回顧

在國內，2011年王世偉[3]首次提出智慧圖書館具有綠色特征，表明綠色發展是智慧圖書館的本質追求，圖書館可從自然、環保和安全等角度實施綠色發展。隨后不斷有學者強調智慧圖書館的綠色屬性，劉麗斌[4]將可持續發展作為智慧圖書館的指導思想，提倡低消耗、無污染，合理利用自然資源，保護生態環境，追求人文、自然、健康與和諧。秦殿啟等人[5]提出智慧圖書館須建構生態文化，堅持綠色發展、協調發展、可持續發展。對于智慧圖書館開展綠色發展的具體措施，現有文獻主要從技術應用、空間建設、環境素養教育3個角度展開論述。技術應用方面，張秀華[6]利用物聯網技術構建包括燈控系統、溫控系統、新風系統和環境監測系統的智能節能系統，以增強圖書館的感知化和智能化程度。湯尚等人[7]提出圖書館可基于5G、物聯網、智能感知技術，對圖書館空間進行智能動態調節，促進讀者綠色閱讀和圖書館節能減排綠色管理。任萍萍[8]構建智能傳感與測試計量系統，從而實現對圖書館整體能耗水平的可視化精細管理，提升其運行效能。空間建設方面，秦殿啟[9]指出智慧圖書館需秉承節約、綠色、開放、共享的理念設計圖書空間布局，建造生態型建筑。陳麗冰[10]從可持續發展的角度提出智慧圖書館需建設智慧場所，采用廢物管理、減少污染等措施對可持續發展和生物多樣性做出貢獻。環境素養教育方面，馮昌揚[11]提倡圖書館通過提供智慧服務喚醒人們的生態環保意識，使鄉村居民學習、接受、踐行生態文化，從而推動鄉村生態振興。

在國外，目前與智慧圖書館綠色發展相關的文獻大多從技術應用角度入手展開研究。JAYALAKSHMIC等人[12]提出利用智能技術打造綠色圖書館，通過智慧手段節約館內能源，實現綠色發展。HOYMB[13]認為智慧圖書館需應用智能建筑技術如通過使用新型節能LED燈、安裝傳感器、構建建筑儀表板等，節省運行能耗。ZHANGP等人[14]為智慧圖書館的物聯網系統設計基于運行時模型的無線傳感器網絡管理方法，實現對館內設施的有效管理，并且比傳統管理方法節能10.57%。除了針對技術應用的研究，國外部分文獻討論智慧圖書館綠色發展中的空間建設。SCHOEPFELJ[15]提出智慧圖書館需結合綠色圖書館和第三空間理念建設智慧空間，促進環境可持續發展。

2智慧圖書館的綠色發展策略

通過文獻分析發現，目前國內外學界較少專題探討智慧圖書館的綠色發展問題，已有研究中部分涉及技術應用，但大多僅專注于一種技術，尚未形成較為完整的技術體系。用戶、資源、空間仍然是智慧圖書館的基本要素，三要素通過物聯網相連。智慧圖書館的運行伴隨著海量用戶、資源和空間數據的產生，為高效管理圖書館，做出合理決策，云計算是計算和存儲數據的必要工具。大數據、云計算和物聯網是智慧圖書館實現各項功能的基礎支撐技術，與用戶、資源、空間三要素密切相關。因此，本文選取物聯網、云計算與大數據3種基礎技術用于解決智慧圖書館的綠色發展問題。由于中臺具有節約成本、靈活易管的特點[16]，與圖書館的綠色發展理念相符，筆者借鑒中臺概念整合以上三類技術，構建與智慧圖書館綠色發展相關的數據中臺，旨在為智慧圖書館實現低碳目標提供參考。

2.1構建智慧圖書館綠色數據中臺

中臺概念最初由芬蘭赫爾辛基的游戲公司Supercell提出，早期被運用于阿里巴巴、騰訊、百度等互聯網公司。中臺采集海量數據形成大數據資產層，在簡化后臺的同時，增強前臺的敏捷性，能夠實現數據的統一管理和廣泛共享，其節約成本且靈活易管，與圖書館的綠色發展理念相符[16]。因此，智慧圖書館可借鑒中臺概念，收集館內環境數據和用戶數據，搭建與綠色發展密切相關的數據交換平臺。平臺以綠色云計算等基礎技術為支撐，用以實現環境條件的智能調節，館藏資源的智慧推薦，以及館內能耗的實時監測。其整體框架由數據匯集、數據處理、實際應用三層結構組成。

數據匯集層聚集與圖書館綠色發展相關的所有環境數據和用戶數據。其中，環境數據包括照明、溫度和空氣數據，均由設置在館內各處的環境傳感器采集。用戶數據中，用戶在館內的行動數據由紅外傳感器采集，其他數據如用戶進出館數據、借閱數據等，分別從圖書館門禁系統、圖書借閱系統等多種渠道抓取。數據處理層通過數據清洗、分層、計算、脫敏等步驟，對匯集層的館藏、用戶及行為數據進行規范化處理，實現數據格式的標準統一。處理后的數據即可投入館內實際應用，其中傳感器采集的環境數據和用戶行動數據將用于環境物聯網的構建，實現照明、溫度與空氣條件的智能調節。從各系統抓取的用戶數據將被用于構建用戶畫像，圖書館根據畫像為用戶提供個性化推薦服務。此外，環境數據也將被用于搭建實時監測館內能耗情況的大數據平臺，為館員的管理決策提供依據。

2.2數據中臺的支撐體系

2.2.1構建環境物聯網匯集數據

物聯網技術在圖書館的應用形式主要包括射頻識別技術（RadioFrequencyIdenti?cation，RFID）和無線傳感器。RFID是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標并獲取相關數據，用于館藏管理、館藏流通、安全防盜，能夠節約人工，提升服務效率和質量[17]。無線傳感器收集館內環境信息，對其進行存儲、分析和控制，從而在提供舒適環境同時節約能源。圖書館中需要監測的環境信息主要有三類，分別是照明、溫度和空氣。利用物聯網技術，圖書館可實現對館內三類環境因素的實時監控與調節，從而減少不必要的能耗，達到綠色節能的效果。對于照明，圖書館可根據空間功能的不同有針對性地設置感知設備。針對閱覽室不同功能的空間分區，采取不同的光照控制策略。對于人群短暫停留的書架區域設置紅外傳感器進行感應取電，對于室內背景燈則采用光照傳感器和紅外傳感器，監控不同區域的光照強度和人群密度，根據實際情況選擇開啟或關閉照明燈，從而達到節能的目的[18]。對于溫度，圖書館根據自身空間設計特點，在適當位置設置溫度傳感器，實時監控各區域溫度，并根據監控信息對空調進行智能調節。圖書館可設計溫濕度監測系統，將傳感器設置于館內，使其通過收集和處理信息，智能調節溫濕度環境，完成與環境間的定期交互[19]。對于空氣，在館內設置空氣質量檢測管理系統，實時采集CO2、PM2.5、PM10、甲醛和有害氣體等氣體濃度信息，監測空氣質量情況。當空氣質量異常時自動開啟圖書館新風系統，保證館內空氣環境的清潔安全[20]。

2.2.2搭建云基礎設施提供支撐

云計算在硬件設備性能不斷提升而CPU計算資源嚴重浪費的背景下產生，其根據實際需求規劃計算資源，將閑散的計算資源集中起來利用，并且在需要時使用完全的計算能力，在不需要時使其進入休眠狀態，為用戶提供存儲和計算服務，能夠有效減少服務器、網絡、終端設備三者產生的能耗[21]。智慧圖書館可利用不同層次的云計算服務實現綠色發展。云計算為用戶提供三個層次的云服務。基礎設施即服務（InfrastructureasaService，IaaS）將底層計算資源提供給用戶，用戶可在不自行購買服務器、存儲設備等硬件設施的條件下使用其提供的基礎設施。平臺即服務（PlanformasaService，PaaS）將應用程序的應用環境以服務的形式提供給用戶，用戶可借助服務提供的平臺進行程序開發。軟件即服務（SoftwareasaService，SaaS）將軟件提供給用戶，用戶可直接使用軟件功能。其中，IaaS作為最基礎的服務在節省成本方面表現最佳，由于IaaS對硬件設施要求較低，圖書館可根據實際情況改造升級現有設備，對其充分利用，從而降低設備購入成本。圖書館在重新整合、虛擬化基礎設施后，對其進行集中管理，不僅降低運行、維護設施的成本，而且節省管理時所需的人力。目前國內的中小型圖書館由于資金有限，無法購入基礎設備，通常選擇IaaS[22]。智慧圖書館的建設需要大量資金投入，在初始建設階段可借鑒中小型圖書館的建設思路，通過IaaS使用云內基礎設施，在后期完善過程中探索IaaS、PaaS和SaaS的交叉應用，遵循循序漸進的建設原則，從而利用云計算實現更加可持續的綠色發展。

2.2.3開展大數據服務智慧降碳

互聯網能耗的主要來源是信息檢索和個人終端，云計算可以減少信息檢索系統的固化能，用戶檢索行為的改變對減少能耗也起著重要作用[23]。智慧圖書館利用大數據技術向用戶推薦可能感興趣的館藏資源，縮短用戶檢索信息所用時間，在提升圖書館服務水平的同時，也降低了檢索過程產生的能耗。此外，智慧圖書館需構建能耗監測大數據平臺，通過對各類環境數據的收集、統計與可視化，幫助圖書館員掌握館內能源消耗情況，針對性地解決當前工作中不利于環境保護的問題，并以平臺數據為依據制定未來發展計劃。

3未來展望

3.1合理選擇技術，防止隱私泄露

信息技術在為生活帶來便利的同時，也增加了個人隱私泄露的風險。誠然，物聯網、云計算與大數據技術為智慧圖書館的綠色發展提供了可靠工具，但在利用過程中，仍然存在用戶隱私泄露的風險。為防止隱私泄露，需要智慧圖書館在利用技術時采取合理策略。物聯網設備通常無人值守，其芯片不具有抵抗網絡攻擊能力，這使用戶個人信息面臨被盜取的風險。針對該問題，圖書館須不斷升級物聯網系統和設備的安全等級，并加強對信息竊取等違法行為的監測力度。未來相關研究須重視智慧圖書館綠色發展中的用戶隱私問題，一方面從技術角度探尋更加安全可靠，對外界攻擊抵御力更強的技術手段；另一方面注意用戶本身在隱私泄露問題中扮演的角色，從用戶角度出發，研究其對于隱私披露與保護等話題的觀點，從而構建更加安全可靠且人性化的隱私保護方案。

3.2按需利用技術，拒絕資源浪費

智慧圖書館應認清技術的工具角色，將綠色發展作為長期發展目標，考慮綠色發展如何通過技術手段實現，實現技術的按需利用。切忌單純地將技術多等同于發展好，誤入技術至上的陷阱，堆砌過多本不需要的技術，違背低碳發展的初衷。以智慧圖書館綠色發展中的環境素養教育為例，智慧圖書館可利用自身技術優勢，開展VR/AR環境素養教育。利用VR/AR技術開展環境素養教育能夠提高圖書館用戶及館員的環境保護意識，從而促使他們在圖書館及其他場所中采取更綠色的行為方式，同時節約圖書館的人力資源。但不可否認的是，利用VR/AR技術開展環境素養教育成本高昂，未必是每個圖書館的最優選擇。因此，智慧圖書館的綠色發展須謹慎考慮技術的利用，在充分調研、詳細計劃的前提下，按需購入相應設備。

3.3引入新興技術，探尋“開源”之路

本文討論的技術均從“節流”角度幫助智慧圖書館實現低碳目標，然而智慧圖書館的綠色化不僅需要“節流”，而且應當重視“開源”工作。“開源節流”是實現低碳目標的核心要義，在技術利用過程中，結合“開源”與“節流”理念，才能真正實現可持續的綠色發展。根據國內外圖書館已取得的成功經驗，未來的智慧圖書館的資源開發可從光伏發電、雨水回收和廢物循環利用等方面入手，助力智慧圖書館實現更符合低碳目標的自給自足。

4結語

綠色發展不僅是智慧圖書館的本質追求，也是智慧圖書館順應人類發展的應有責任。本文梳理促進智慧圖書館實現低碳目標的三類基礎技術，并利用其構建與圖書館發展相關的數據中臺，從理論上提出智慧圖書館綠色發展的解決方案。未來仍需結合各地圖書館的實際情況展開研究，在可行的條件下，將該理論方案應用于圖書館實際運行中，探究其節能效果，為美麗中國建設貢獻量。

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