基于無線傳感器網(wǎng)絡定位技術的圖書館智能管理創(chuàng)新

羅　樺，陳　勇，張　清，趙　滟，黃　猛

(重慶三峽學院，萬州 404100)

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基于無線傳感器網(wǎng)絡定位技術的圖書館智能管理創(chuàng)新

羅樺，陳勇，張清，趙滟，黃猛

(重慶三峽學院，萬州 404100)

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，信息技術的發(fā)展對圖書館的智能化管理工作提出了更高的要求。文章概述了無線傳感器網(wǎng)絡與定位技術，重點討論了如何將WSN定位技術運用到圖書智能管理，通過定位技術與大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術的結合，推動圖書館智能系統(tǒng)建設和智能化發(fā)展。

關鍵詞：圖書館；智能管理；無線傳感器網(wǎng)絡；定位技術；互聯(lián)網(wǎng)+

1引言

信息技術的發(fā)展推動了高校圖書館由數(shù)字化管理向智能化管理的發(fā)展和創(chuàng)新。當前，圖書館的數(shù)字化和網(wǎng)絡化管理并沒有改變傳統(tǒng)管理的本質，即以人為中心進行管理，只是加上了現(xiàn)代信息管理手段。在此前提下，管理工作沒有發(fā)生根本性的變化。例如，圖書的分類標識和存放位置都固定，每本圖書都具有規(guī)定位置和實際位置等信息有序排放。一旦發(fā)生錯架，圖書的實際位置信息將丟失，圖書定位無法實現(xiàn)，直接導致圖書難以找到并降低工作效率。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代背景下，物聯(lián)網(wǎng)/無線傳感器網(wǎng)絡技術、大數(shù)據(jù)和云計算等作為新一代信息技術，推動著圖書管理工作的智能化發(fā)展。管理智能化區(qū)別于以前的管理方式的本質在于：智能化管理以用戶為本，以知識為中心，能夠給用戶提供高質量個性化的推送服務。利用無線傳感器網(wǎng)絡定位技術，可以改變圖書管理方式，實現(xiàn)圖書等資料實時定位，實現(xiàn)管理人員和部分借閱者的定位，提高圖書管理的安全性和實效性。

隨著無線傳感器網(wǎng)絡技術的發(fā)展和廣泛應用，結合RFID技術，基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能圖書館的研究逐步開展，為圖書館智能化和精確化管理提供技術支持。無線傳感器網(wǎng)絡與RFID技術相集成，不僅能自動感知并獲取館藏圖書信息，還能對圖書、人員進行定位，實時了解圖書方位信息，同時還可以對圖書環(huán)境進行監(jiān)測。在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，在圖書館或校園內(nèi)建立基于無線傳感器網(wǎng)絡的圖書館智能感知系統(tǒng)，并運用到圖書管理工作中，將推動圖書管理工作的創(chuàng)新，使圖書管理工作由信息化和網(wǎng)絡化向智能化和精細化轉變，為打造結合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智能終端的大系統(tǒng)奠定基礎。無線傳感器網(wǎng)絡技術對于推動圖書館管理創(chuàng)新，推進圖書管理智能化和精細化管理具有重要意義，對這一系統(tǒng)的架構與設計具有學術意義和參考價值[1]。

2無線傳感器網(wǎng)絡及定位技術

2.1 概述

無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network, WSN)[2]是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網(wǎng)絡，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息，并對這些數(shù)據(jù)進行處理，獲得詳盡而準確的信息，最終傳送到需要這些信息的用戶手中。傳感器網(wǎng)絡實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸三種功能，目的是感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋圍內(nèi)感知對象的信息。無線傳感器網(wǎng)絡是新一代的傳感器網(wǎng)絡，是信息技術的新領域，在軍事和民用領域均有非常廣闊的應用前景，其發(fā)展和應用將會給人類生活和生產(chǎn)的各個領域帶來深遠影響。

2.2 WSN定位技術

WSN定位一般指傳感器節(jié)點自身定位，即根據(jù)少數(shù)已知位置的節(jié)點，按照某種定位機制確定自身的位置。只有在傳感器節(jié)點自身正確定位之后，才能確定傳感器節(jié)點之間相互協(xié)作，并利用它們自身的位置信息，使用特定定位機制確定事件發(fā)生的位置。對于大多數(shù)應用，不知道傳感器位置而感知的數(shù)據(jù)是沒有意義的。傳感器節(jié)點必須明確自身位置才能詳細說明“在什么位置或區(qū)域發(fā)生了特定事件”，實現(xiàn)對外部目標的定位和追蹤。對于這些問題，傳感器節(jié)點必須首先知道自身的地理位置信息，這是進一步采取措施和做出決策的基礎。節(jié)點定位是WSN的關鍵技術之一，WSN的定位技術克服了GPS定位只適應于無遮擋的室外環(huán)境，室內(nèi)不能精確定位的問題，用戶節(jié)點通常能耗高體積大，成本也比較高，需要固定的基礎設施等缺點，這使得它不適用于低成本自組織的無線傳感器網(wǎng)絡。

3WSN定位技術與圖書管理創(chuàng)新

3.1 圖書位置定位

無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點與圖書RFID結合進行圖書定位。圖書動態(tài)位置信息的實時性能夠提高圖書管理效率，從根本上改變圖書的管理模式，對圖書的智能管理具有重要意義[3]。圖書館的每層樓關鍵位置都布置有傳感器節(jié)點，為傳感器節(jié)點中繼，起著信息的接力傳輸作用。在每個館室內(nèi)部都安置有一定數(shù)量的微型集成傳感器節(jié)點。節(jié)點與節(jié)點之間通過自組織網(wǎng)絡相互通信，并根據(jù)相互信息按照一定的算法進行定位，即每個節(jié)點的位置已知，每本圖書的位置就可以根據(jù)植入在書中的RFID芯片與最靠近它的無線傳感器網(wǎng)絡進行通信，節(jié)點讀取射頻卡信息并確定其所在方位。

運用圖書定位技術可以實現(xiàn)：(1)對圖書位置的定位，改進圖書管理模式，提高工作效率。傳統(tǒng)圖書管理方式上需要將圖書置于指定位置，以便于后來的查找。運用無線傳感器網(wǎng)絡定位技術后，歸還或新上架的圖書就可以放在任意一處位置。無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點讀取圖書信息并更新數(shù)據(jù)庫中的相應信息。當需要進行借閱時，通過查閱數(shù)據(jù)庫便能找出圖書所在的位置。(2)管理人員或借閱人員可以根據(jù)移動計算終端或圖書館內(nèi)置終端，快速查找所需圖書并能實時獲取圖書的位置。如果是整個校園內(nèi)都建成了物聯(lián)網(wǎng)，則可以定位圖書在校內(nèi)的位置。

3.2 圖書信息跟蹤

可對借閱圖書進行實時定位和管理。假設有一種情況，圖書只能在圖書館里借閱，可以將微型無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點嵌入到書中，此時圖書便依附于無線傳感器網(wǎng)絡一個微型終端，在圖書館里的任一位置，都能與其它網(wǎng)絡節(jié)點進行通信并確定其精確的物理位置。因此，只要通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)查詢，就可以得到該圖書的坐標信息。在校園網(wǎng)里實施了物聯(lián)網(wǎng)——傳感網(wǎng)工程后，就可以對圖書在校園內(nèi)任意位置進行定位。

這對于某些特殊要求比如安全性要求的館藏資源，需要固定在某處借閱或閱讀時，可以借助無線傳感器網(wǎng)絡定位技術。當這類資源超出一定的區(qū)域時，馬上發(fā)出預警信息，圖書管理人員能實時監(jiān)控處理，提高了這類資源的安全性和可靠性。

3.3 圖書管理人員與借閱者定位

WSN定位技術可對圖書管理人員進行實時定位并為科學管理提供依據(jù)。圖書館管理人員通過佩戴上可穿戴的無線傳感器網(wǎng)絡終端節(jié)點，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡室內(nèi)定位技術，就可以判定其在圖書館的位置。這樣對于管理人員是否在崗、離崗等信息能比較全面掌控。通過數(shù)據(jù)庫生成的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，相關指標作為圖書管理人員工作績效考評依據(jù)。這也避免了指紋打卡登記的弊端。指紋打卡登記只能記錄管理人員是否按時進入或出入圖書館，但無法確保都在各自崗位上。無線傳感器網(wǎng)絡定位技術可以在終端形成整個圖書館的所有管理人員定位的空間位置示意，可以根據(jù)管理人員ID號查詢起具體位置，也可以根據(jù)圖書館房間ID號進行查詢，以監(jiān)視此房間人員的基本信息。同時也可以對進入圖書館的借閱人員進行定位。攜帶上WSN-RFID的借閱人員，在室內(nèi)的行動路線或位置信息等都能實時記錄在圖書定位系統(tǒng)里面供實時查詢。

3.4 圖書關鍵設施定位

對圖書館館內(nèi)關鍵設施定位并實時監(jiān)控，提高管理安全性。對于圖書館重要的圖書資料、重要設施設備進行實時無死角全方位監(jiān)控?；跓o線傳感器網(wǎng)絡室內(nèi)定位技術，若一旦被監(jiān)控對象發(fā)生了位置移動，通過控制系統(tǒng)，以聲音報警、燈光報警和發(fā)送短信到移動終端的方式，節(jié)點就會產(chǎn)生預警信息。

4定位技術與其它信息技術相結合

定位技術可以與大數(shù)據(jù)和云計算等技術相結合，將系統(tǒng)智能化發(fā)揮到極致，并提供給用戶個性化和高質量的智能推送服務。

4.1 定位技術與大數(shù)據(jù)技術相結合

利用大數(shù)據(jù)技術可以根據(jù)借閱人員的借閱歷史和現(xiàn)在輸入的即時信息，通過邏輯推理，找出用戶感興趣的或需要的相應資料，將其信息連同物理地理位置信息一并發(fā)送給用戶[4]。通過移動終端，用戶除了可以得知所要查找圖書的基本信息和位置信息外，還可以了解所在位置附近有哪些自己感興趣的圖書資料和它們的具體方位，可以就近擇優(yōu)選擇借閱。

基于大數(shù)據(jù)的主動服務、定位技術和移動計算相結合，能夠提高借閱者的借閱效率和滿意度，并將最新的圖書資料實時呈現(xiàn)給借閱者。這體現(xiàn)了以用戶為本、智能主動的推送服務，改變了傳統(tǒng)數(shù)字或網(wǎng)絡圖書館的精細化管理模式，增加了人工智能的圖書管理功能，對圖書智能化管理的改進和創(chuàng)新具有重要意義。

4.2 定位技術與云計算技術相結合

在無線傳感器網(wǎng)絡定位技術應用過程中，必然會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的存儲和數(shù)據(jù)處理是放在本地還是云端，是一個重要的問題。數(shù)據(jù)放在本地，增加了本地數(shù)據(jù)存儲的負擔，加大了數(shù)據(jù)處理的難度，數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)的共享性得不到保證。在云計算技術的推動下，如何從事實、數(shù)據(jù)和信息中提取對決策有直接作用的知識是圖書館的發(fā)展方向。云計算將大幅提升網(wǎng)絡的性能和信息服務工作效率。

云計算的圖書管理平臺是當前研究的重點，其具有動態(tài)管理、系統(tǒng)自適應能力和數(shù)據(jù)存儲集成機制等優(yōu)點，能夠充分實現(xiàn)分布式數(shù)字圖書館系統(tǒng)服務的虛擬化操作，有效促使文獻信息資源集中化處理的實現(xiàn)，可在一定程度上滿足圖書館文獻資源的共享和使用，是進入云時代智能圖書館的標志[5]。

4.3 基于無線傳感器網(wǎng)絡定位技術系統(tǒng)的整體架構

系統(tǒng)總分為三級架構，處于系統(tǒng)頂層的為云端，是云計算和大數(shù)據(jù)處理的范圍。它由一定數(shù)量的服務器組成，集成有云計算和大數(shù)據(jù)處理的應用，包括數(shù)據(jù)存儲和共享，供下層應用共享和訪問，為系統(tǒng)最重要、最核心的組成部分。第二級為布置在計算機終端上的無線傳感器網(wǎng)絡定位系統(tǒng)，這一級是連接系統(tǒng)第一級和第三級之間的組成部分，主要功能為接收來自終端節(jié)點傳輸過來的數(shù)據(jù)，并進行初步的數(shù)據(jù)處理，處理完畢后將結果返回給用戶，并將結果存儲云端，供其它系統(tǒng)共享和使用。第二級實現(xiàn)與圖書館各項業(yè)務開展和應用相結合的功能。第三級系統(tǒng)即最底層系統(tǒng)，為無線傳感器網(wǎng)絡定位節(jié)點或與RFID相集成的智能終端，定位于文獻資料中，或圖書館一定的空間位置上，具有數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>

5總結

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代對圖書館的智能化管理工作提出了更高的要求，業(yè)界由此提出基于無線傳感器網(wǎng)絡定位技術的高校圖書智能化管理創(chuàng)新。本文首先對無線傳感器網(wǎng)絡與定位技術進行了概述，重點討論將WSN定位技術運用到圖書智能管理創(chuàng)新，如：圖書位置定位、圖書信息跟蹤、圖書管理人員與借閱者定位、圖書關鍵設施定位。同時，闡述定位技術與大數(shù)據(jù)和云計算等新一代信息技術相結合，推動圖書智能化管理創(chuàng)新和發(fā)展，提供以用戶為本的智能的個性化和高質量的推送服務。建設基于無線傳感器網(wǎng)絡定位技術的現(xiàn)代圖書智能系統(tǒng)，對推進圖書管理智能化管理具有重要意義。

參考文獻：

[1] 郭秀梅.基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書館圖書動態(tài)指示系統(tǒng)構建探討[J].圖書館論壇,2012,32(5)：21-25.

[2] 李成大,張京,龔茗茗.無線傳感器網(wǎng)絡及其應用綜述[J].成都電子機械高等?？茖W校學報,2007,(3):10-14.

[3] 張敏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術下的圖書管理系統(tǒng)構建[J].河南理工大學學報( 自然科學版),2012,31(3)：326-329.

[4] 丁鑫.大數(shù)據(jù)環(huán)境下圖書全息數(shù)據(jù)存儲管理研究[J].圖書館學刊,2014,(10)：118-120.

[5] 張艷.云計算如何在圖書信息管理上“化云為雨”[J].寶雞文理學院學報(社會科學版),2014,34(5)：148-151.

(責任編輯：王靖雯)

Intelligent Management Innovation of Library on Wireless Sensor Network Location Technology

LUO Hua, CHEN Yong, ZHANG Qing, ZHAO Yan, HUANG Meng

(Chongqing Three Gorges University, Wanzhou404100, China)

Abstract：Development of information technology puts forward higher requirements to the intelligent management of the library work in the era of Internet Plus. Based on an overview of wireless sensor network and location technology, focusing on the discussion of the WSN localization technology applied to intelligent management of books, through a combination of positioning technology with big data, cloud computing and other information technologies, promote intelligent system construction and intelligent development.

Key words：library; intelligent management; wireless sensor network; location technology; Internet Plus

中圖分類號：G250.7

文獻標識碼：A

文章編號：1006-1525(2016)02-0050-03

作者簡介：羅樺，女，助理館員。

收稿日期：2015-09-14