高校圖書館討論室新型預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

艾 瓊 楊 晨 游 林

1(杭州電子科技大學(xué)圖書館 浙江 杭州 310018)2(杭州電子科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院 浙江 杭州 310018)

0 引 言

隨著國內(nèi)若干高校在向科學(xué)研究型高校發(fā)展的過程中，高校圖書館在傳統(tǒng)信息服務(wù)的基礎(chǔ)上，服務(wù)方式和服務(wù)內(nèi)容也產(chǎn)生了必要的延伸與拓展[1]，其中一個很典型的服務(wù)方式是在圖書館內(nèi)設(shè)立為教師、研究生或高年級本科生提供的(學(xué)術(shù))討論室。我們通過實(shí)際調(diào)研及查閱有關(guān)的資料文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在討論室預(yù)約管理方面，一般分為兩種類型：即現(xiàn)場人工預(yù)約和網(wǎng)上自助預(yù)約。絕大多數(shù)的高校都采用了前一種的預(yù)約管理方式。通過對使用了商業(yè)公司預(yù)約系統(tǒng)的高校圖書館進(jìn)行調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線自助預(yù)約系統(tǒng)可以大大提高討論室的管理效率，減少人工預(yù)約易導(dǎo)致的讀者預(yù)約時(shí)不按規(guī)則流程等難以監(jiān)管的行為，減輕工作人員工作負(fù)擔(dān)，同時(shí)可以減少工作人員與讀者間的矛盾。本文通過調(diào)研并結(jié)合本校圖書館討論室的實(shí)際使用情況研發(fā)了適用于館內(nèi)現(xiàn)有終端的新型預(yù)約服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前的使用效果良好，試運(yùn)行期間得到了師生的廣泛好評。

1 系統(tǒng)需求及實(shí)現(xiàn)框架

1.1 當(dāng)前討論室管理和應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.1.1國內(nèi)部分高校圖書館討論室的應(yīng)用情況

南京中醫(yī)藥大學(xué)圖書館開設(shè)了三間討論室，這些討論室采取現(xiàn)場憑證件預(yù)約的管理辦法[2]，為該校師生提供研討、學(xué)習(xí)的專用場所。清華大學(xué)、中國人民大學(xué)、社科院研究生院采用了聯(lián)創(chuàng)公司開發(fā)的研修間網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)[3]。通過對近150所高校圖書館的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)討論室預(yù)約管理是以現(xiàn)場預(yù)約確認(rèn)、網(wǎng)絡(luò)自主預(yù)約兩種方式為主，以及電話預(yù)約與郵件接收預(yù)約申請單等傳統(tǒng)方式與新時(shí)代的微信公眾號預(yù)約并存發(fā)展，詳情見表1[4]。大多數(shù)圖書館都采用了兩種及兩種以上的預(yù)約方式，以方便師生使用。

1.1.2討論室預(yù)約系統(tǒng)的需求

通過對用戶需求進(jìn)行調(diào)查[5]，97%的使用者需要或想要使用預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)約，75%的用戶希望通過圖書館內(nèi)的預(yù)約機(jī)器在線預(yù)約。即大部分學(xué)生在完成日常學(xué)習(xí)過程中需要使用預(yù)約系統(tǒng)，并希望通過圖書館內(nèi)的預(yù)約機(jī)器完成預(yù)約，方便來館即能夠快速進(jìn)行預(yù)約。此外有87%的用戶希望通過手機(jī)等移動客戶端在線預(yù)約。

我們認(rèn)為一個好的預(yù)約系統(tǒng)應(yīng)該擁有這些能力：可靠、全面、負(fù)責(zé)、關(guān)懷、可感知[6]。且討論室預(yù)約系統(tǒng)首先要在適用于館內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，并提供用戶可操作的友好界面和較完善的功能，能在使用過程中給出一定的提示性語句，并設(shè)置自動匹配討論室等簡化用戶操作的按鈕，最終根據(jù)規(guī)則判斷預(yù)約是否有效，當(dāng)場給出預(yù)約的結(jié)果。預(yù)約成功后或無用戶操作時(shí)，主界面將顯示列出所有討論室的預(yù)約記錄，給出所有討論室預(yù)約情況，并且需要在手機(jī)微信等移動客戶端中也配備預(yù)約功能，方便用戶隨時(shí)預(yù)約。

1.2 實(shí)現(xiàn)框架

討論室預(yù)約系統(tǒng)是一種自助式系統(tǒng)，用戶通過館內(nèi)終端預(yù)約獲取一段時(shí)間內(nèi)討論室的使用權(quán)限。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1示。

圖1 討論室預(yù)約流程圖

讀者通過現(xiàn)場終端機(jī)或者手機(jī)微信，可以獲取實(shí)時(shí)的、表格化的討論室使用信息，便于用戶查看所有討論室的使用情況和自己所預(yù)約的討論室信息，也可透明化討論室的管理。預(yù)約討論室時(shí)，通過學(xué)校身份驗(yàn)證API判斷用戶的合法性。由于館內(nèi)已上線使用較多的自助化系統(tǒng)(如：自助復(fù)印、打印，自助借還書機(jī)，人臉識別入館)，具有相關(guān)的API接口，通過對相關(guān)API的調(diào)用，可以驗(yàn)證讀者身份，進(jìn)行房間預(yù)約、取消等操作，所有操作都將實(shí)時(shí)反饋至系統(tǒng)主界面。預(yù)約成功后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)簽到即可使用討論室。

2 預(yù)約系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程

本節(jié)基于軟件工程設(shè)計(jì)中自頂向下設(shè)計(jì)的基本思路，先使系統(tǒng)的所有模塊都小到便于掌握，之后整合模塊至系統(tǒng)各要素，最終完成系統(tǒng)的開發(fā)。

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

整個系統(tǒng)共用一個數(shù)據(jù)庫資源，所以首先應(yīng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫下設(shè)有以下幾個表：每日配置表、黑名單表、預(yù)約信息表、歷史記錄表、統(tǒng)計(jì)表、管理員賬戶表等。

2.2 系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)

2.2.1討論室列表信息模塊

討論室信息以列表的形式展現(xiàn)在系統(tǒng)首頁上，向借閱者展示討論室的預(yù)約記錄及狀態(tài)。模塊采用內(nèi)部時(shí)鐘控制，每間隔一段時(shí)間或進(jìn)行一次記錄更新就刷新一次記錄表，每條記錄按照日期、討論室號、時(shí)間進(jìn)行排列，方便用戶查找。每條預(yù)約記錄按照不同的使用狀態(tài)，用不同的顏色標(biāo)識。終端機(jī)主界面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主界面圖(經(jīng)裁剪后)

圖2中每一行表示一條預(yù)約記錄，灰色表示本記錄已使用完本討論室，深灰色條目為已取消的無效條目，還有更詳細(xì)的使用狀態(tài)在第七欄用文字說明。通過討論室列表信息模塊，讀者可清晰地了解各個討論室的預(yù)約使用情況，對讀者起指示作用。不過預(yù)約時(shí)不用通過查表來看是否有空閑討論室可約，系統(tǒng)在預(yù)約功能模塊提供了自動匹配討論室的功能可以供讀者使用。如讀者擬預(yù)約的時(shí)間內(nèi)沒有空閑的討論室，則給出提示：此時(shí)間段沒有可供預(yù)約的討論室。

2.2.2用戶身份驗(yàn)證模塊

模塊使用校園一卡通的接口API和圖書館匯文管理系統(tǒng)的接口，借鑒了文獻(xiàn)[7]的一些思路。以下簡單介紹圖書館匯文接口類的創(chuàng)建和使用：

第一步，新建一個“初始化”的方法，以對象為目的的方式先訪問匯文網(wǎng)站，將得到并返回的初次的信息進(jìn)行保存。

第二步，新建一個“獲取驗(yàn)證碼”的方法，再以對象為目的的方式提交原到匯文的驗(yàn)證碼地址服務(wù)器，將返回的字節(jié)集合形式的“圖片驗(yàn)證碼”進(jìn)行保存，然后將兩次產(chǎn)生的信息合并為新的信息。

第三步，新建一個“登錄”的方法，我們以number+學(xué)號+&captcha+驗(yàn)證碼+&passwd+密碼+&returnUrl=&select=cert_no為提交數(shù)據(jù)，并以POST方式提交到訪問的匯文，完成整個登錄及獲取信息的操作。

至此完成模塊主體的制作，此模塊可幫助我們之后區(qū)分用戶身份，方便管理，并授予登錄的館內(nèi)管理員管理權(quán)限。

2.2.3預(yù)約模塊

預(yù)約模塊較為復(fù)雜，且為整個系統(tǒng)的重點(diǎn)，需要整合多個數(shù)據(jù)庫與子模塊中類的方法來實(shí)現(xiàn)。

1) 預(yù)約界面合法要素的生成 由于許多客觀因素的限制(如討論室節(jié)假日的開放時(shí)間有別于平?；蛴袝r(shí)需要臨時(shí)關(guān)閉某一討論室以留用)，預(yù)約界面的生成需要多方面條件綜合后給出，如：只生成已被管理員開啟預(yù)約的日期及其中開啟預(yù)約的討論室。這就要求根據(jù)管理員設(shè)置的不同讀取每日配置數(shù)據(jù)庫生成預(yù)約界面，引導(dǎo)讀者填寫正確的預(yù)約信息。

2) 預(yù)約請求合法性判斷 為了管理的需要，完成預(yù)約要進(jìn)行多個條件的判斷。如每次預(yù)約是否超過1小時(shí)且小于或等于4小時(shí)；每位讀者每天預(yù)約次數(shù)是否超過限制；欲預(yù)約時(shí)段討論室是否已經(jīng)有人預(yù)約；預(yù)約人是否在黑名單內(nèi)等；以上多條限制完全通過后再將預(yù)約信息寫入數(shù)據(jù)庫，并提示預(yù)約成功。

2.2.4黑名單模塊與區(qū)塊鏈技術(shù)

在預(yù)約系統(tǒng)使用過程中，為避免讀者濫用公共資源(如預(yù)約后多次不赴約，占用討論室做與研究和學(xué)術(shù)無關(guān)的事、大聲吵鬧或發(fā)生破壞公物等行為)，所以依據(jù)我校圖書館以前討論室人工預(yù)約系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，建立了黑名單制度對此類行為進(jìn)行一定程度的懲罰。解決辦法是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增加了黑名單模塊線程，輪詢判定違約和處理記錄更新。有違約情況的用戶將被寫入黑名單列表數(shù)據(jù)庫，禁止該用戶一段時(shí)間內(nèi)的預(yù)約操作。當(dāng)然管理員也可以對其他違約行為手動添加違約記錄，被列入黑名單的用戶只能等待系統(tǒng)設(shè)定的解禁時(shí)間結(jié)束或向管理員申訴進(jìn)行解禁。且可在預(yù)約系統(tǒng)設(shè)置：當(dāng)進(jìn)入黑名單列表中的讀者的違約記錄超過約定數(shù)量時(shí)，將其列入學(xué)校的學(xué)籍或誠信檔案。

此外，為防止黑名單遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊、管理員密碼泄露或蓄意篡改黑名單記錄的現(xiàn)象，可以建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)黑名單列表系統(tǒng)。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N基于密碼算法與共識算法的去中心化、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸?shù)姆植际骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈的特點(diǎn)是去中心化、數(shù)據(jù)公開可信且不可篡改、人人(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn))或若干具有某種屬性的人(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集)均可平等參與數(shù)據(jù)庫記錄。區(qū)塊鏈上數(shù)據(jù)的安全性與用戶的隱私保護(hù)是基于密碼算法的。設(shè)計(jì)基于公有區(qū)塊鏈技術(shù)的黑名單數(shù)據(jù)庫，使得若干指定的管理員可以共同參與黑名單的記錄，但任何一個管理員都不能夠徇私更改先前已記錄的黑名單，且可抵御外來的針對黑名單的篡改攻擊。同時(shí)記錄在黑名單上的讀者的隱私信息(如班級、姓名、學(xué)號、違規(guī)信息)均可以采用匿名地址、可鏈接環(huán)簽名、非交互式零知識證明等隱私保護(hù)技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。

2.2.5在線升級模塊

軟件系統(tǒng)的升級再開發(fā)是軟件生命周期必不可少一部分。如果沒有在線升級模塊，系統(tǒng)的館內(nèi)終端(館內(nèi)300余臺主機(jī))的升級維護(hù)每次都將會是一件非常困難的事情。升級模塊利用了騰訊云的對象存儲服務(wù)，騰訊云將確保其云服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)的安全可靠，進(jìn)而確保系統(tǒng)終端使用過程中的穩(wěn)定升級。升級模塊從騰訊云下載新文件，并對軟件系統(tǒng)相應(yīng)文件進(jìn)行替換，完成軟件系統(tǒng)的升級。

2.2.6人臉識別模塊

本模塊作為驗(yàn)證身份的輔助手段使用，可使很多驗(yàn)證環(huán)節(jié)得以簡化，畢竟“科技的本質(zhì)就是讓用戶體驗(yàn)不到科技的存在”。例如，在簽到時(shí)用戶只需從簽到機(jī)前經(jīng)過然后確認(rèn)個人信息點(diǎn)擊簽到，即可完成簽到，極為方便。該模塊需要用戶事先確認(rèn)開通人臉面部特征或圖像識別功能，并拍下3～5張照片留存人臉庫中，系統(tǒng)使用人臉特征識別算法對用戶在經(jīng)過簽到機(jī)時(shí)進(jìn)行面部特征提取，并基于歐式距離誤差閾值等判別方法進(jìn)行對比識別來確定用戶的身份。

人臉識別技術(shù)[8]已成為除指紋識別技術(shù)外應(yīng)用最廣泛的生物特征識別技術(shù)。人臉識別方法主要有三類：即特征臉方法、局部二值模方法，以及Fisherface方法。在我們預(yù)約系統(tǒng)中的人臉識別模塊采用基于主成分分析法(PCA)的特征臉方法。由于卡片式校園一卡通容易發(fā)生丟失、被盜、損壞、忘記攜帶等現(xiàn)象，所以目前許多高校已采用了基于生物特征識別技術(shù)的校園無卡通系統(tǒng)。經(jīng)調(diào)研，一般都是采用指紋或人臉識別技術(shù)。在一些涉及安全級別很高的重要機(jī)構(gòu)，則可同時(shí)采用多種生物特征識別技術(shù)混合的訪問控制系統(tǒng)，如銀行金庫、軍事物資等管理系統(tǒng)。

為了防止違規(guī)替代他人預(yù)約討論室或假冒預(yù)約讀者進(jìn)入討論室的情況，計(jì)劃后續(xù)在對預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行升級時(shí)，設(shè)計(jì)基于人臉或指紋識別技術(shù)加手機(jī)預(yù)約驗(yàn)證碼進(jìn)入討論室的訪問控制模塊。手機(jī)預(yù)約驗(yàn)證碼的有效時(shí)間可設(shè)置為某固定時(shí)間。

2.3 系統(tǒng)API的編寫

此組API提供系統(tǒng)外平臺訪問本系統(tǒng)的獨(dú)立接口，而不用對外接平臺編寫已有應(yīng)用。使用時(shí)只需調(diào)用相應(yīng)模塊的API即可。在工業(yè)4.0時(shí)代，本系統(tǒng)今后可成為智能圖書館系統(tǒng)直接對接的API接口，對接后實(shí)現(xiàn)全自動查詢，開發(fā)以個體為對象的智能互動式服務(wù)系統(tǒng)[9]。且在手機(jī)使用率越來越高的今天，可以在服務(wù)器運(yùn)行軟件系統(tǒng)實(shí)體，而在微信、QQ等平臺使用API接口來運(yùn)行預(yù)約系統(tǒng)。手機(jī)預(yù)約方便用戶使用，而且減少了系統(tǒng)附加設(shè)備主機(jī)的開銷，一舉兩得。API使用的過程是，在使用開始時(shí)首先要對請求用戶的賬號和密碼加密傳輸給服務(wù)端，服務(wù)端驗(yàn)證登錄，如果成功，則生成加密的Token返回給用戶端?？蛻舳苏埱驛PI時(shí)在請求中帶上Token，服務(wù)端收到請求驗(yàn)證Token有效性，解密后執(zhí)行指令即完成整套API的調(diào)用。圖3是系統(tǒng)API的設(shè)計(jì)思路，具體編寫代碼不再贅述。

圖3 系統(tǒng)API使用流程

3 使用效果與改進(jìn)策略

目前預(yù)約系統(tǒng)尚處于館內(nèi)試運(yùn)營階段。由于館內(nèi)原有查詢終端眾多并都已上線提供討論室預(yù)約服務(wù)，因此使得讀者在使用本系統(tǒng)時(shí)感覺便捷且實(shí)際使用效率高。在半年的測試服務(wù)中系統(tǒng)表現(xiàn)良好，很好地解決了原有手工填表預(yù)約時(shí)的表格填寫混亂、違規(guī)預(yù)約過多的問題。使用過該預(yù)約系統(tǒng)的師生對用手機(jī)微信預(yù)約和人臉識別簽到的反響很高，對圖書館與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新服務(wù)紛紛表示了贊賞。

自2017年9月8日預(yù)約系統(tǒng)開始線上使用以來至2017年12月18日(共計(jì)101天)，系統(tǒng)中的18間討論室共使用3 993次，10 559小時(shí)。平均每天服務(wù)39.5次，104.5小時(shí)(6-07號討論室有一段時(shí)間被暫停使用，故該討論室記錄到的使用次數(shù)較少)，預(yù)約統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 預(yù)約信息統(tǒng)計(jì)匯總

續(xù)表2

通過本次測試，讀者和工作人員也提出如下改進(jìn)意見：(1) 用手機(jī)微信預(yù)約討論室后，增加使用時(shí)間與結(jié)束時(shí)間快到時(shí)的手機(jī)平臺提醒功能，使讀者能提前做好讓出討論室給下一位預(yù)約的讀者使用，或者兩個預(yù)約使用時(shí)間段間能留出一個5至10分鐘的使用空檔，使圖書館服務(wù)討論室的使用能更加有序、高效，也更能提升師生對圖書館服務(wù)的認(rèn)知度[10]。(2) 增加傳感器(可采用溫度傳感器)對已簽到討論室無人使用的情況進(jìn)行檢測，記錄預(yù)約者違約，增加公共空間使用效率。傳感器可采用溫度傳感器。如果不考慮涉及個人隱私的話，可采用視頻監(jiān)測的方式對討論室的使用情況進(jìn)行監(jiān)測。(3) 使用環(huán)境傳感器對聲音過大的討論室進(jìn)行提醒，對多次提醒無效的討論室，對主預(yù)約人記一次違約并記入黑名單一次，且停止其本次討論室的使用。(4) 預(yù)約系統(tǒng)可增加一些信息插件對用戶予以適當(dāng)?shù)奶嵝雅c引導(dǎo)，針對教師、研究生、本科生、外籍學(xué)生、以及新用戶等不同群體的用戶給予不同的支持[11]。比如針對外籍學(xué)生，預(yù)約系統(tǒng)可增加英文或其他外語的中外文對照的文字引導(dǎo)或聲音提示。

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)可拓展至其他需要“預(yù)約功能”的場合使用，軟件只需要進(jìn)行一些簡單的程序名稱與相應(yīng)規(guī)則的修改即可。比如醫(yī)院的專家預(yù)約就診、網(wǎng)上掛號、大學(xué)校園里的會議室使用、場館租借等場所的預(yù)約使用等。圖書館討論室作為理想的預(yù)約系統(tǒng)的實(shí)踐場所，檢驗(yàn)了本系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性，可為同類軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程提供一定的指導(dǎo)。

現(xiàn)代圖書館提供了越來越豐富的人性化服務(wù)。討論室(或研究室、研修室)作為其中重要的必不可少的資源空間對學(xué)校師生實(shí)行開放使用的同時(shí)，如何使圖書館公共資源得到更合理的利用是一個十分重要的課題。本文從本校圖書館討論室當(dāng)前的人工管理模式與師生的實(shí)際需求入手，以基于手機(jī)端的討論室預(yù)約系統(tǒng)，改進(jìn)了傳統(tǒng)的人工管理模式，為大數(shù)據(jù)時(shí)代下圖書館自助管理與創(chuàng)新服務(wù)模式給出了一個有很好的有較好實(shí)際應(yīng)用意義的研發(fā)方向。

考慮到因?yàn)槲倚ｎA(yù)約系統(tǒng)出現(xiàn)違約與違規(guī)使用的情況較多，所以黑名單列表在預(yù)約系統(tǒng)占有較重要的地位，因此后期計(jì)劃將預(yù)約系統(tǒng)開發(fā)升級成一款基于區(qū)塊鏈技術(shù)的手機(jī)App預(yù)約系統(tǒng)。這樣不僅可以很方便地增加重要或特殊書刊借閱預(yù)約、網(wǎng)絡(luò)打印預(yù)約、訂餐預(yù)約、書刊訂購?fù)扑]、預(yù)約系統(tǒng)使用建議反饋，以及針對管理人員的服務(wù)質(zhì)量的意見反饋等新功能，而且可防止黑名單發(fā)生篡改的現(xiàn)象。

本文以杭州電子科技大學(xué)圖書館討論室的預(yù)約系統(tǒng)為例，詳細(xì)闡述了開發(fā)過程，研發(fā)的預(yù)約系統(tǒng)也為其他院校圖書館討論室(或研究室、研修室)或其他類似的預(yù)約系統(tǒng)提供了參考。