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物联网的智慧图书馆服务与管理

来源:和光网络 日期:2021-10-31 07:09:03 点击:180

随着新一代信息技术的发展,图书馆作为信息资源的重要集散地,已经成为现代传播信息资源的枢纽,在信息时代扮演着非常重要的角色。然而图书馆行业在信息时代的进步仍然非常缓慢,尤其是针对图书、设备等资产的后续监管,主要采用人工抽查核实的手段,存在工作量大、效率低下等问题,也无法和安全监控、节能减排等要求有效结合起来。

 物联网借助未来新一代网络和传感技术,是继计算机、互联网后的世界信息产业的第三次浪潮。物联网的核心是利用物理层编码、射频识别以及近距无线通信等技术,实现对各种末端联网设施的直接管理和控制,形成一个泛在网络下的统一系统。物联网的发展,将成为我国推动产业发展、提高产业效能和技术进步的重要保障。

 图书馆行业和物联网的有机结合,将产生一个新的概念,即“智慧图书馆”。智慧图书馆项目的实施,可以降低管理单位对人员、图书和设备监管的风险,及时制止书籍倒卖、资产挪用等违法行为的发生;避免图书馆发生环境温湿度异常、通风故障而造成人员危险;减轻人员现场核验的工作强度,提高生产率;提高环境监管的信息化水平;减少能耗损失;通过向用户提供网上查询图书的渠道,完成图书的借阅等操作,节约社会成本。因此,充分研究和利用物联网技术,将对现代图书馆的发展产生深远的影响。

 2 智慧图书馆

 2.1 智慧图书馆的概念

 参照物联网的概念,笔者从智慧计算的角度,定义智慧图书馆:

 智慧图书馆=图书馆+物联网+云计算+智慧化设备

 它是以一种更加智能的方式,通过物联网的芯片、传感器、无线和有线通信等技术,以及防火墙、后台管理系统等组成的全立体、多层次的拓扑结构,实现对图书馆的管理与一体化监控,从人的管理走向物的管理,从根本上改变松散的图书馆管理现状,提升信息化水平。

 2.2 智慧图书馆应用平台的技术目标

 智慧图书馆利用先进的计算机技术、通信技术、控制技术及RFID等技术,采用系统集成方法,逐步建立一个智能信息化系统,沟通图书馆与读者、供应链与社区综合服务中心[5],对图书馆环境、设施、公用事业、信息查询与检索服务以及节能减排管理等进行感知、分析和管理,为每个用户提供一个安全、舒适、便捷、节能、高效的环境,实现以智能化为主的、可持续发展的智能化平台。

 智慧图书馆的要素主要包括八个方面:图书管理、管所安全、智能通道、节能减排、环境监测、金融和商业、紧急救助和云计算。在这八个方面采用物联网技术进行信息化管理和服务,物联网终端和信息量达到一定规模后,就实现了物联网智慧图书馆。

 3 系统架构及关键应用分析

 3.1 系统架构设计

 智慧图书馆的系统架构设计思路如下:平台层提供基本的软件平台环境,可以为Java EE或.NET平台,或其它软件平台。接口层提供对外部的各种接口,包括RFID接口、短信接口、数据库接口和视频采集接口等,与外部进行通信,并为应用层提供接口服务。应用层是各种应用的处理模块,是整个软件系统的核心部分,包括出入平安服务、短信留言、图书馆OA、用户资料管理、员工考勤管理、论坛管理、网络登录用户管理、位置服务、视频服务和系统维护管理等。服务层提供面向用户的具体服务,如Web服务提供PC访问网站功能、WAP功能提供手机访问网站功能等,适合多种终端的接入,方便用户和员工的使用。

 据此,系统的架构如图1所示,系统的软件功能主要分布于应用服务器、Web服务器和视频服务器等。应用层和接口层软件模块主要分布在应用服务器上,是系统的核心部分,与RFID阅读器、增值服务平台、数据库等进行通信。服务层软件模块主要部署在Web服务器上。视频服务器主要完成视频采集处理、存储、播放、流媒体服务等功能。各服务器通过不同接口协同完成系统的功能。

 3.2 关键应用分析

 (1)图书馆安防系统

 图书馆安全已成为社会公共安全中的“重中之重”。图书馆安防系统建设要充分考虑用户对书籍维护、实时监控、灾难应急、录像查看和智能分析等功能方面的需求,以及实时性、安全性、稳定性和扩展性等性能方面的需求,方案主要由前端监控、事故应急指挥、三合一可视化告警、视频会议、智能视频分析和监控中心等多个部分组成。

 前端监控:通过以太网接入,可配置现场紧急告警按钮和语音广播点以及LED信息发布系统,及时将报警信号传入监控室,监控室可以及时与报警点进行语音通话,也可以实时发布最新的安防信息。

 智能视频分析:实现如入侵检测、物品遗失告警等功能。当这些系统产生告警时,通过管理平台之间的集成联动,实现报警图像弹出、位置定位、录像与检索等联动动作。

 (2)图书存放与调度系统

 图书存放与调度是智慧图书馆管理中的一个重要环节,利用现代智能采集技术把存放、安全、管理等方面的信息有机地整合到一起,进行处理、优化、提炼,从而为图书馆安全管理、经营决策等提供科学依据。该系统主要由电视监测、运输系统监控、移动目标定位跟踪、无线通信及调度系统等组成,是将视频监控、视/音频会议、环境数据采集、视频指挥调度和多功能告警联动有机结合的新型智能化平台――安全生产协同调度指挥管理平台。

 (3)图书馆环境监测系统

 传统上人们对图书馆环境问题的关注,主要针对通风质量、二氧化碳气体的浓度、温度和湿度管理等;现在随着人们对于环境意识的加强,更多关注的是能否通过传感器与近距通讯设备结合的方式来实现图书馆的环境监测,实现甲醛等有害气体的监测、面向物联网的温湿度调控、灯光管理与实时调控等,有效地降低能耗,维护工作人员和读者健康。   

(4)电子巡更系统

 大型图书馆通常安置相当数量的一般工作人员和安保人员,他们需要定期对各个阅览室和档案室进行巡查,排查隐患。电子巡更系统是将巡更巡检点安装在巡逻位置,巡逻人员手持巡更巡检器到每一个巡更巡检点采集信息后,将信息通过传输器传输给计算机,从而显示整个巡逻巡检过程,进而提高各类巡逻巡检工作的规范化与科学管理水平。

 (5)无线灯光控制监测系统

 图书馆照明已经成为展示自身价值的名片和窗口,但是照明在带来方便的同时,也遇到了诸多预料不到的问题,如:费用问题、用电问题、管理问题和故障回报问题等。而无线灯光控制监测系统可以为解决上述问题提供一个良好平台,该系统由三部分组成:

 1)控制中心:灯光控制软件,是整个控制系统的“大脑”,可发不同控制指令,如:整体控制、单灯控制、定时控制、故障回报、参数采集和历史查询。

 2)远端接入:用户通过GPRS发出控制信号,子网控制器接收该信号,并转为ZigBee信号传输至每盏灯。

 3)单灯控制:每盏灯都装有无线路灯控制器,它们接收子网控制器发出的ZigBee信号,从而进行亮灭、故障报警以及调光等操作。

 该系统还可采集电流、电压、功率等参数,通过无线智能控制方式传输到控制中心,为节能等评估打下数字基础。

 4 现阶段构建智慧图书馆的关键问题

 4.1 成本问题

 物联网全面应用于智慧图书馆,首先需要解决的就是成本问题。目前RFID电子标签的价格大约为0.7美元,而一个图书馆拥有数以百万计的文献资源,加上需要组建庞大的网络系统以及其他设备,成本投入将十分巨大。

 4.2 关键技术问题

 无线传感网络是实现物联网的基础设施,安装在物体上的电子介质产生的数字信号可以通过它传送出去。RFID和ZigBee等近距通讯手段作为其核心技术,许多中间解决方案还不完善;云计算如何为社会提供公共智能服务也存在一些问题。除此之外,基于物联网的智慧图书馆必须在通信技术、信息处理与接口传输技术等方面实现全面协调。

 4.3 标准问题

 当前物联网的发展由于没有统一的标准,导致业务成本高、产品创新慢等问题。此外,现有图书馆自动化集成系统与物联网技术的整合难度比较大:RFID系统以RFID电子标签为基础,而现有图书馆信息管理平台以条码和磁条技术为基础,两者需要在通信接口、协议等方面进行整合。

 在物联网环境下,引入最先进的前端感知设备,突出物联网技术在图书馆中的实施效果,将推动图书馆走向智慧图书馆时代,为用户提供更加智慧化的服务,更好地满足人们的需要,引领图书馆事业实现一次新的飞跃。