探析物联网技术在图书馆建设中的应用
作者：杨松涛 张宗利

伴随着新的信息技术在传感、实时控制、通信网络等领域的长足发展，以物联网技术为基础的智能图书管理技术应运而生。物联网技术在图书管理中的应用拓展了图书馆的发展空间，最大限度地优化了馆藏资源到读者之间的文献运输和流动信息分配，提高了文献资源的利用率，降低了图书馆的运营资本，促进了信息资源共享建设。
　　物联网通过Internet实现物理世界任何产品的互联，使图书等资料成为附有动态信息的“智能产品”，并使信息流和物流完全同步，为图书馆资源信息共享提供了一个高效、快捷的网络平台。具有准确获取信息能力的RFID电子标签是对物品的惟一标识，电子标签具有可读写功能，其电子数据可根据需要记录各种信息，如书名、架位、馆藏地点等，同时电子标签具有可塑性，能附于图书、音像制品等信息载体上。通过电子标签可以对具体的物品进行监控，并利用网络数据库技术将该物品的细节信息存储、共享，以便图书管理系统各环节利用。集成了物联网技术的图书管理系统可以对图书信息进行准确无误的跟踪，精确掌握库存变化情况、周转流动情况，分析读者阅读倾向的变化、图书需求的变化情况。
　　物联网技术不仅创新了图书馆自动化管理模式，突破传统信息传播模式的障碍，克服信息传播中的延误，而且实现了图书馆与读者互动的人性化服务，提高了馆员的工作效率，加强了图书藏、借、阅一体化的功能，增强了图书馆的安全性、准确性、可靠性和扩展性，具有良好的发展前景。

1感知识别
　　感知识别是融合物理世界和信息世界的重要环节。感知识别层位于物联网4层模型的最底层，是所有上层结构的基础。射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，缩写RFID）是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。基于RFID标签对物体的惟一标识特性，使其成为了条形码+磁条系统的完美替代品。RFID标签中包含图书馆标识、馆藏地、文献类别、图书层架信息、近期借还记录等多种信息，拥有远距离可读性和安全防盗性。智能图书管理系统通常采用高频被动式标签，其通信频段范围为3～30MHz。除金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数材料，但是往往会降低读取距离，一般在1m左右。该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制，能够产生相对均匀的读写区域，具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签，并把数据信息写入标签中。
　　感知图书、感知人员、感知环境是智能感知的3个基本要素。RFID自助借还书机是一种可以自动识别粘贴有RFID标签的图书及资料设备，通过触摸屏交互式的示范和清晰的语音提示来引导读者完成借还书全过程，自动处理图书的借还手续并将数据上传至服务器。RFID馆藏清点器对贴有标签的图书进行扫描，系统可以明确地辨认出各类图书的信息，并根据需要对有关信息进行处理，达到快速分级处理的效果，大大提高了工作效率。RFID自动分拣系统提高了上架的及时性和效能；RFID门禁系统实现身份认证、人数计数等功能。RFID体系结构如图1所示。

2定位系统
　　位置信息承载了“时间”“空间”“对象”3大关键信息，利用这些信息不仅可以提供时效性服务，而且可以提供个性化定制服务。常用的定位技术包括基于TOA（TimeofArrival）定位、基于TDOA（TimeDifferenceofArrival）定位、基于AOA（AngleofArrival）定位、基于RSSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）定位。智能图书管理系统常采用价格低廉的RFID标签，增加定位模块会增加设备成本。因此，一种基于信号特征的动态定位方法LANDMARC用于图书馆定位。LANDMARC使用RFID技术，在测量区域布置一系列的RFID标签作为“地标”，再辅以少量的阅读器。此外，测量目标也携带RFID标签。图2所示为LANDMARC布局的例子。
　　智能图书馆定位管理系统可以实现读者和员工定位、读者行为分析以及方便查找人员，结合GIS系统方便查询相关书籍设定的信息，馆藏书目数据、借阅数据及图书当前所在位置。电子防盗系统可以利用位置信息追踪图书流动的轨迹。

3信息存储
　　伴随着图书馆逐渐步入数字化信息时代，传统的纸质期刊书籍、影印资料逐渐呈现出电子化趋势，并且由于互联网、电子阅读终端的普及，人们的书籍获取途径以及阅读方式同样发生着改变。图书馆的建设正在向着基于物联网、云计算技术的数字图书馆发展，以满足读者多样信息获取需要。物联网需要随时随地感知、传输信息，以便及时计算和控制设备。同时，物联网相对于传统的互联网具有更深入的智能化特性，处理复杂的数据分析、汇总和计算，整合多维度的信息，从而支持智能管理决策。集中的存储设备可以保证数字化资源的集中存储，但是，当存储设备出现问题时会存在着数据丢失的隐患。如何保证存储的数据不会丢失，保证数字图书馆的应用系统持续稳定运行，数字资源的安全存储是必须考虑的问题。
　　云存储是在云计算（cloudcomputing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念，是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。智能图书馆引入云存储平台后，能够将图书馆内所有的资源通过虚拟化技术进行统一的管理和分配。云存储结构如图3所示。

4智能决策
　　在先进的感知、通信、计算和存储技术的支持下，有效地利用海量信息成为物联网应用的关键。面对海量数据，人们必须借助计算机才能获取相关知识。数据挖掘（DataMining）是通过分析每个数据，从大量数据中寻找规律的技术，主要有数据准备、规律寻找和规律表示3个步骤。数据挖掘的任务有关联分析、聚类分析、分类分析、异常分析、特异群组分析和演变分析等。在智能图书馆中，所有的物理对象都参与业务流程（感知、通信计算、存储、控制）。精准的感知数据和精确定位信息被合理地存储计算，智能图书管理系统可以分析现有图书的借阅现状和变化趋势，对读者的阅读习惯、图书的畅销程度等信息，进行统计分析。同时，系统能够根据分类模型对相关对象可能性作出预测，然后根据预测结果有针对性地设计个性化服务。系统可以找到数据对象之间的关系，然后利用学习模式进行合理预测，实现错误或危险操作的预警行为，提高服务的自动化程度。

5安全与隐私
　　RFID标签负责采集物理世界的信息，并将这些信息通过无线方式传送到服务器上。RFID标签受成本限制，不能支持复杂的密码学计算，因而容易遭受攻击，例如窃听、欺骗、篡改和拒绝服务等。RFID标签通常附着在物品上，甚至嵌入人体，其中可能存储大量的隐私信息。通过RFID标签上的信息，攻击者可以追踪标签携带者（人或物品）。利用这种方法，攻击者可以掌握用户的行为规律和阅读习惯，或实施进一步的犯罪行为。

6结语
　　智能图书馆是感知、服务和管理的智慧化中心，它由感知层、网络层和应用层3大部分构成。感知层负责识别物体和采集信息，网络层用于传递和处理感知层获取的信息，应用层主要是实现智能化管理和人性化服务。智能图书馆有以下特点：①深度的感知；②泛在的互联；③高度的人性化服务。物联网技术的跨越式发展必将使智能图书馆展现出广阔的发展前景。例如：建立多维度的交互方式；实现动态、无缝的知识组织方式和海量数据的存储；充分地运用定位技术和决策规划技术。总之，随着物联网技术在智能图书馆建设中的有效应用，图书馆将具有更透彻的感知能力、更全面的认识能力和更为智慧的处理能力。