大數(shù)據(jù)時代下的智慧圖書館建設分析

郭建宏

（山西大學圖書館 山西 太原 030006）

0 引言

自從進入大數(shù)據(jù)時代后，信息技術、大數(shù)據(jù)技術以及人工智能技術在各個領域開始逐漸滲透，并且出現(xiàn)了一些新鮮事物，如智能機器人、智能家居等。傳統(tǒng)圖書館在時代環(huán)境的影響下，為了便捷管理，以及為讀者提供個性化服務，開始探索智慧化的運營模式，隨即出現(xiàn)了“智慧圖書館”這一概念。智慧圖書館由智能建筑、高度自動化智慧圖書館組成，旨在面向讀者提供智慧服務。基于目前我國智慧圖書館建設情況，實際上仍然存在理論指導缺失、圖書館統(tǒng)籌規(guī)劃不到位等問題，這也使智慧圖書館建設面臨一定難度?；诖耍疚闹饕獓@大數(shù)據(jù)時代下的智慧圖書館建設展開分析，探討智慧圖書館建設的可行舉措。

1 智慧圖書館建設概述

智慧圖書館建設離不開互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)等諸多技術的智慧，實現(xiàn)智慧管理的同時，也可以為讀者提供智慧服務［1］。建設智慧圖書館的關鍵在于數(shù)字化、信息化以及智能化，館內(nèi)人、物實現(xiàn)互聯(lián)互通。根據(jù)智慧圖書館建設經(jīng)驗，總結其優(yōu)勢如下：

（1）館藏資源共享。智慧圖書館內(nèi)所有資源，如書籍、電子書等，主要通過數(shù)字化處理技術進行數(shù)字形式的存儲，從而使所有館藏資源在線上共享，真正優(yōu)化了讀者在智慧圖書館中的閱讀體驗。智慧圖書館全面構建線上系統(tǒng)，新增了在線檢索圖書資源的功能，為讀者檢索以及獲取文獻信息提供了方便。

（2）支持讀者自助服務。智慧圖書館在大數(shù)據(jù)時代下，為了適應時代環(huán)境變化，開始全面引入自助設備，例如自動借還書機、智能書柜等，使智慧圖書館服務質量得到提升，讀者也可以享受到24 h 自主閱讀服務。

（3）個性化文獻資料推薦。智慧圖書館在為讀者提供便捷且全面文獻資料檢索服務的同時，按照讀者平時在系統(tǒng)中形成的搜索記錄，還能夠從中篩選出閱讀習慣、閱讀興趣等數(shù)據(jù)，推出更具個性化特征的智能服務［2］。

（4）智能閱讀互動。讀者在智慧圖書館中，可以享受許多不同的閱讀服務，如在線電子閱讀，或者可以通過閱讀器下載書籍資料閱讀。另外，讀者在圖書館內(nèi)，還可以與虛擬館員和智能機器人對話，快速確定館藏資源的位置，實現(xiàn)圖書館與讀者的智能化互動。

2 大數(shù)據(jù)時代下的智慧圖書館的建設側重點

2.1 圖書館智慧資源

智慧圖書館中的智慧資源，直接關系到讀者收獲的體驗。要想真正體現(xiàn)出智慧圖書館建設在當前時代下的優(yōu)勢，智慧資源尤為重要。作為管理人員，應在智慧資源建設中，以紙質資源占用過多空間這一問題為重點，使用數(shù)據(jù)技術將其轉化成多種資源形式的組合，使讀者能夠在智慧圖書館中享受到更多的信息。

智慧資源還需關注到不同讀者的實際要求，建議應用數(shù)據(jù)挖掘技術以及數(shù)據(jù)分析技術，深挖讀者閱讀需求相關的數(shù)據(jù)資源，并通過大數(shù)據(jù)技術，對讀者的數(shù)字閱讀行為、互動行為等做出自動化分析，從中可以獲得讀者閱讀相關的有價值信息。后續(xù)在選擇讀者資源時，結合具體需求，明確圖書館、有關機構、讀者的主體地位，并為其構建協(xié)同資源體系，將所有智慧資源加以整合，實現(xiàn)智慧資源的推送。

比如引入數(shù)字展示墻，此項目需要應用大數(shù)據(jù)，直接展示讀者可能會喜歡的圖書，讀者也可以通過智慧圖書館提供的智能資源，享受到更加高質量的體驗。

2.2 智慧圖書館信息安全

智慧圖書館在大數(shù)據(jù)時代下，實現(xiàn)互聯(lián)互通，是其建設和運營的必要前提。近年來信息技術在智慧圖書館建設中得到廣泛應用，也隨之拓寬了圖書館建設規(guī)模。對比圖書館傳統(tǒng)運營以及管理模式，智慧圖書館在建設中，需要重點解決網(wǎng)絡信息安全方面的問題，提高文化服務質量。所以，基于大數(shù)據(jù)時代的智慧圖書館建設，相關管理部門需要重視信息安全建設，對圖書館中運行的網(wǎng)絡信息系統(tǒng)、軟硬件設備等進行優(yōu)化。

第一，根據(jù)政府部門推出的相關政策，實現(xiàn)智慧圖書館的依法運行。第二，相關部門為網(wǎng)絡系統(tǒng)安全防護網(wǎng)的構建出謀劃策，對外網(wǎng)環(huán)境進行安全監(jiān)督，提醒管理人員及時應對一些非法攻擊和病毒等。技術人員在安全管理中，對于不同的管理人員可以設置差異化訪問權限，對所有重要數(shù)據(jù)信息進行分享加密，保護圖書館中的數(shù)據(jù)資源安全。第三，智慧圖書館技術人員定期排查系統(tǒng)安全隱患，做到有問題及時解決。

2.3 智慧圖書館管理團隊

大數(shù)據(jù)時代下建設智慧圖書館，既要有豐富的智慧資源與現(xiàn)代化技術，又要組建一支智慧圖書館管理團隊，保證綜合實力與人員綜合素養(yǎng)滿足智慧圖書館運營需求，針對發(fā)現(xiàn)的問題可以第一時間做出反應。管理人員需要靈活應用大數(shù)據(jù)技術，做出正確決策，加強各類信息分析能力與提取能力。智慧型管理團隊是智慧型圖書館運營的關鍵，可以保證日常圖書館工作的穩(wěn)定性。所以，智慧圖書館建設中需要將重點放在管理人員招聘、培訓等方面，組建一支綜合素質與技能高的智慧型管理團隊，為讀者提供更加現(xiàn)代化、智能化的服務。

2.4 智慧圖書館動態(tài)數(shù)據(jù)

智慧圖書館的建設中數(shù)據(jù)是不可或缺的資源，也是提高圖書館服務質量的關鍵手段。那么在數(shù)據(jù)利用方面，需要做到以下幾點：①面向讀者，搭建現(xiàn)代化、智能化的閱讀環(huán)境。館內(nèi)所有設備，均要進行物理數(shù)據(jù)分析，達到圖書館空間智能化控制的效果。②面向管理人員，發(fā)揮大數(shù)據(jù)、射頻識別技術（radio frequency identification， RFID）等多項技術的優(yōu)勢，對書目數(shù)據(jù)庫儲存的所有數(shù)據(jù)進行分析，這樣一來可以實現(xiàn)書目流通程序的智能化控制。③管理人員必須充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的真正價值，對館內(nèi)所有資源進行優(yōu)化。館藏資源的使用頻率分析同樣非常重要，分析所得結果可作為圖書選購的參考依據(jù)。管理人員使用大數(shù)據(jù)深度分析數(shù)據(jù)庫內(nèi)部儲存的文獻內(nèi)容，以文獻內(nèi)容完善數(shù)據(jù)庫。④智慧圖書館的建設，離不開大數(shù)據(jù)技術的支持。管理人員可以應用大數(shù)據(jù)技術分析讀者數(shù)據(jù)，例如閱讀行為，分析結果作為購書的參考依據(jù)，以提高讀者閱讀水平。管理人員應用大數(shù)據(jù)技術，也可以分析讀者群數(shù)據(jù)，選定讀者群關鍵人，激活群體閱讀行為，從而在群體內(nèi)實現(xiàn)知識共享。

3 大數(shù)據(jù)時代下的智慧圖書館建設的方向與創(chuàng)新

大數(shù)據(jù)時代下建設智慧圖書館，如果按照圖書館功能和為讀者提供服務為分類依據(jù)，智慧圖書館大致分為自動識別、自助借還、智能書架等幾個部分。要想滿足上述功能需求，需要應用到RFID、物聯(lián)網(wǎng)等，在物和物之間建立聯(lián)系，相互傳遞信息［3］?，F(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術在圖書館建設中應用已經(jīng)相對成熟，RFID 技術作為智能系統(tǒng)的代表，正在逐漸應用于圖書館建設中，例如RFID 標簽，使圖書館自動化更加深入，也為大數(shù)據(jù)時代下的智慧圖書館建設提供了技術支持。

這里提到的RFID 技術，屬于非接觸式自動識別技術，包括標簽、閱讀器、天線等。智慧圖書館建設中RFID占據(jù)基礎位置，而且在圖書館諸多應用流程當中，RFID 標簽也十分常見。例如管理人員使用閱讀器，在其自動識別范圍以內(nèi)識別RFID 標簽，并通過天線發(fā)射射頻信號，使RFID 標簽形成感應電流，將RFID 標簽電路激活，開始運行，隨后再利用卡內(nèi)置天線完成特定頻率信號的發(fā)送，當信號經(jīng)過了天線調節(jié)器進行解調處理，便可再傳回閱讀器。RFID 運行原理見圖1。下面分別從自動識別、自助借還、智能書架3 個維度，對智慧圖書館建設的要點進行分析。

圖1 RFID 運行原理

3.1 文獻資料信息的自動識別

建設智慧圖書館應用RFID 技術，主要是在圖書、期刊等文獻上放置RFID 標簽。RFID 標簽的電子產(chǎn)品代碼/用戶身份證明（electronic product code/ user identification，EPC/UID）是其唯一標識，管理人員使用閱讀器進行查詢，可以一次性讀取并且完成RFID 標簽的識別，使識別效率得到顯著提升。與傳統(tǒng)的條形碼識別技術相比，RFID 技術在接觸、信息采集、防水性等多個方面均具有優(yōu)勢，具體見表1。

表1 RFID 技術優(yōu)勢

3.2 文獻資料自助借還

智慧圖書館支持圖書自助借還，此服務同樣需要應用到條形碼以及RFID 技術。以往圖書館多采用條形碼技術，盡管該技術的標簽價格低，而且也可以保證良好的抗干擾性，但整體來說工作效率不高。大數(shù)據(jù)時代下智慧圖書館建設推出的自助借還服務，主要應用到RFID 技術，不需要在圖書上放置條形碼，讀者只需要將書籍放在借還機器，便可完成自助還書，而且自助借還機支持批量借還。在此方面，智慧圖書館需要建設自助借還服務系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電腦終端、讀卡設備和掃描設備等組成。自助借還服務流程見圖2。

圖2 自助借還服務流程

3.3 智能書架

智慧圖書館中的智能書架，可以滿足讀者以及管理人員快速確定圖書所在位置的需求。要想實現(xiàn)該功能，需要在所有書架區(qū)安裝閱讀器天線，各書架以及藏書放置RFID 碼，通過RFID 技術的空間定位這一功能，便可明確書架以及書籍資料所在位置。智慧圖書館中智能書架的應用，真正實現(xiàn)了書籍、文獻資料定位自動化，幫助減少管理人員搜索工作量［4］。

在建設智能書架系統(tǒng)環(huán)節(jié)，明確該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)服務模塊、用戶服務模塊組成。①數(shù)據(jù)采集模塊。所有圖書以及館藏文獻資料，均被放置了RFID 標簽，其中儲存了基本信息以及初始貨架位置，書架處也安裝了大量的閱讀器天線，管理人員可以直接通過天線多路復用器，對閱讀器天線、RFID 標簽連接狀態(tài)進行控制，保證閱讀器在定位RFID 標簽時可以保證精準性。②數(shù)據(jù)服務模塊。此模塊需要通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，傳輸閱讀器采集的書籍以及書架信息，在數(shù)據(jù)庫中儲存、二次挖掘。③用戶服務模塊。此模塊主要是向閱讀器傳輸控制指令，并且對天線輻射的區(qū)域范圍進行控制。智能書架模塊框架見圖3。

圖3 智能書架模塊框架

實際上在智慧圖書館中，智能書架可以提高書籍利用率，但是在定位環(huán)節(jié)存在諸多影響因素，例如館內(nèi)環(huán)境標簽多、閱讀器接收端存在熱噪聲、RFID 標簽的相位偏轉不一等［5］。對于以上影響因素問題，提出了多種不同的定位方法。其中比較常見的是相位差方法，此方法能夠基本滿足需求。實操環(huán)節(jié)管理人員利用若干個天線，采集相位值數(shù)據(jù)，針對采集的數(shù)據(jù)，可以繪制差分增強全息圖，加強定位標簽的精準性。若定位要求非常精確，管理人員還需要結合實際，將閱讀器功率調整到合適的數(shù)值，利用電磁反向散射耦合，獲得能量以及傳輸數(shù)據(jù)，并完成標簽讀取。一般標簽最大可讀距離，可以應用弗林斯傳輸方程進行計算。方程式如下：

式（1）中，R代表標簽的最大可讀距離，λ代表信號波長，PI代表閱讀器天線的發(fā)射功率，GI代表的是閱讀器發(fā)送天線獲得的增益，Gr代表的是標簽接收到的天線增益，Pr代表標簽最低開啟功率。

當Pr、Gr、GI不能改變時，管理人員便需要調整PI，以保證RFID 標簽讀取距離調整的精準性。現(xiàn)階段智慧圖書館建設中，開始普遍應用Thing Magic RFID，其支持獨立讀取、控制寫入功率，滿足0.5dB 步進調節(jié)需求，這是智慧圖書館智慧書架準確定位功能得以實現(xiàn)的關鍵技術手段。

4 結語

綜上所述，在大數(shù)據(jù)時代下，為了適應新環(huán)境需求，各大圖書館開始向智慧圖書館模式轉型。其間大力應用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術手段，對圖書館傳統(tǒng)運營與管理模式進行創(chuàng)新。通過智慧圖書館的建設，切實提高圖書館運營效率，也為讀者提供更加便捷、個性化的服務，從而實現(xiàn)在大數(shù)據(jù)時代下的高效運行，也為圖書館的數(shù)字化、智能化轉型夯實基礎。