唐清 唐振貴

【摘 要】通過結(jié)合RFID技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，擴(kuò)展圖書館已有的軟硬件配置，實(shí)現(xiàn)智能書架，用于采集讀者取閱過程中圖書的離架、歸架次數(shù)及時(shí)長(zhǎng)，并提出新的圖書利用情況統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，將該指標(biāo)以可視化的方式在虛擬書架中呈現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】RFID；智能書架；虛擬書架

中圖分類號(hào)： G258.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）01-0131-002

【Abstract】By combining the RFID technology for secondary development，the existing software and hardware configuration of the library is expanded to realize the intelligent bookshelf，which is used to collect the books' Statistical indicators of the situation， the indicators visually presented in the virtual shelves.

【Key words】RFID； Smart Bookshelf； Virtual Bookshelf

0 前言

當(dāng)前智慧圖書館的研究著重在利用對(duì)圖書的識(shí)別和定位來解決錯(cuò)架、亂架，館藏盤點(diǎn)，自助借還等問題[1-2]，但并沒有充分利用RFID技術(shù)化后增值信息來深入分析。本文從三個(gè)問題入手，提出相應(yīng)的解決方案，借此來深化RFID技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用。問題1：RFID技術(shù)化后，圖書館的館藏評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)沒有得到深入挖掘。比如用在館藏圖書的利用率評(píng)價(jià)方面。傳統(tǒng)館藏圖書利用情況主要是指館藏中被讀者借閱的數(shù)量占全部館藏總數(shù)的百分比。王家全認(rèn)為此計(jì)算方式不能合理的反映圖書實(shí)際的流通特點(diǎn)，提出給分母增添一個(gè)“常數(shù)”來運(yùn)算， 使圖書流通率科學(xué)合理。但該“常數(shù)”的合理值卻很難確定[3]。張曉青等認(rèn)為在借閱一體化的環(huán)境中，讀者在借書前的在架閱覽也理應(yīng)算為一種圖書使用情況，提出藏書利用率為（閱覽人次數(shù)+外借冊(cè)數(shù)）/館藏書刊總數(shù)的比值，但對(duì)于“閱覽人次數(shù)”的測(cè)定，只是簡(jiǎn)單以入室讀者數(shù)估計(jì)出的假設(shè)值[4]。問題2：大多圖書管理系統(tǒng)提供虛擬書架的功能，通過RFID技術(shù)提供的定位信息，結(jié)合館藏圖書在架/不在架等狀態(tài)信息，通過可視化方式展示了館藏圖書的平面布局，但并沒有融合圖書的使用情況來揭示更豐富的信息。問題3：RFID圖書館的建設(shè)主要分為自建及購(gòu)買兩種方式，兩種方式都需要投入大量的成本，尤其是購(gòu)買商業(yè)平臺(tái)時(shí)，往往要求更換、添置新的設(shè)備，升級(jí)或替換新的管理系統(tǒng)，經(jīng)費(fèi)受限的圖書館對(duì)此只能是望而止步。當(dāng)前缺乏重用已有的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)的方案。

1 問題分析及解決方案

對(duì)于問題1和問題2，本文首先擴(kuò)展傳統(tǒng)的圖書利用情況指標(biāo)，認(rèn)為館藏圖書的利用不僅表現(xiàn)在讀者的借閱行為中，還包括讀者在館內(nèi)取架閱讀的取閱行為。但由于傳統(tǒng)圖書館在技術(shù)上無法獲得圖書被取閱的數(shù)據(jù)，故而只能以流通的借閱行為來代表單種圖書的使用情況，進(jìn)而計(jì)算館藏圖書的利用率。而RFID圖書館通過對(duì)圖書定位及識(shí)別的技術(shù)可獲得圖書的離架、歸架的時(shí)間[5-6]，由此可獲得圖書被取閱的次數(shù)及時(shí)長(zhǎng)。本文定義圖書使用情況包括4項(xiàng)指標(biāo)：借閱次數(shù)、借閱時(shí)長(zhǎng)及館內(nèi)取閱次數(shù)、取閱時(shí)長(zhǎng)。圖書的使用情況是圖書館采購(gòu)、編目等環(huán)節(jié)的重要參考因素，同時(shí)也可用于評(píng)價(jià)圖書館文獻(xiàn)服務(wù)質(zhì)量。而單種圖書的使用情況的匯總則構(gòu)成圖書使用情況，擴(kuò)展該項(xiàng)指標(biāo)，能夠更合理的刻畫圖書使用的情況，也會(huì)對(duì)向讀者開展推薦服務(wù)提供重要參考。針對(duì)問題3，本文采用二次開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)與現(xiàn)有圖書管理系統(tǒng)的集成，通過靈活、自由的方式購(gòu)買符合自身需求的硬件，利用免費(fèi)的開源軟件來自主開發(fā)軟件接口，減少圖書館使用RFID技術(shù)的投入成本。

總的來說，深入應(yīng)用RFID技術(shù)，通過二次開發(fā)來構(gòu)建智能書架及虛擬書架，解決以上3個(gè)問題。本文RFID擴(kuò)展應(yīng)用的解決方案如圖1所示，通過構(gòu)建智能書架來獲得圖書的定位信息，經(jīng)過擴(kuò)展服務(wù)器的處理，將相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新至虛擬書架中，虛擬書架可在各類展示終端中使用。同時(shí)，擴(kuò)展服務(wù)器還要負(fù)責(zé)與已有的業(yè)務(wù)服務(wù)器及工作機(jī)群的相關(guān)接口進(jìn)行互操作，交換各類數(shù)據(jù)。

2 RFID擴(kuò)展的架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)前文的解決方案，RFID擴(kuò)展應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

其中物理層包含智能書架所需要的基本部件，在已有書架的基礎(chǔ)上，增加RFID相關(guān)配件。天線、多路開關(guān)安裝在書架的特定位置，RFID閱讀器讀取書架上不同區(qū)域的帶有RFID標(biāo)簽圖書的數(shù)據(jù)，并通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給上層。在RFID擴(kuò)展層中，控制器負(fù)責(zé)向RFID閱讀器發(fā)送指令，采集器作為網(wǎng)絡(luò)接口，接收RFID閱讀器返回的定位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)編碼/解碼器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換圖書定位數(shù)據(jù)格式、館藏圖書信息數(shù)據(jù)格式和圖書信息擴(kuò)展數(shù)據(jù)格式三種格式。其中，圖書定位數(shù)據(jù)包括圖書ID，所在架號(hào)、層號(hào)、區(qū)號(hào)及狀態(tài)等信息；館藏圖書信息數(shù)據(jù)格式包括圖書ID、書名、出版社、開本、頁(yè)數(shù)等圖書的部分編目信息；圖書信息擴(kuò)展數(shù)據(jù)格式包括圖書ID，離架時(shí)間、歸架時(shí)間等信息。此三種數(shù)據(jù)格式在圖書管理系統(tǒng)的流通、RFID圖書定位信息的存取及應(yīng)用層和表示層的可視化環(huán)節(jié)中使用。交換接口的功能主要負(fù)責(zé)RFID擴(kuò)展層與圖書管理系統(tǒng)相關(guān)功能對(duì)接。以“圖創(chuàng)”圖書管理系統(tǒng)為例，采用數(shù)據(jù)庫(kù)視圖、存儲(chǔ)過程集成的方式，來讀寫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。使用REST架構(gòu)，JS注入實(shí)現(xiàn)與OPAC頁(yè)面的整合。應(yīng)用層的圖書使用統(tǒng)計(jì)分析模塊，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)圖書的流通次數(shù)、借閱次數(shù)、借閱時(shí)長(zhǎng)、取閱次數(shù)、取閱時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)，計(jì)算出圖書使用情況指標(biāo)。場(chǎng)景建模的功能是為表示層虛擬書架準(zhǔn)備館藏布局模型。模型分為2D和3D兩種形式，涉及的物體有樓層、書架、圖書等。樓層空間布局、書架布局等信息通過人工配置完成，圖書大小則根據(jù)圖書的開本、頁(yè)數(shù)、裝幀等編目信息來估計(jì)并動(dòng)態(tài)生成。圖書的初始位置通過分類號(hào)及流水號(hào)來確定，并在智能書架初始化時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。通信模塊負(fù)責(zé)向表示層的虛擬書架提供數(shù)據(jù)更新服務(wù)，使用開放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。表示層的虛擬書架以2D和3D兩種形式進(jìn)行可視化。2D可視化在平面上展示館藏書架布局，當(dāng)選擇指定書架時(shí)，顯示具體的在架圖書信息，如書名、書號(hào)等及該書當(dāng)前的使用情況指標(biāo)，并提供圖書檢索、類別檢索。以分類號(hào)來顯示多組書架區(qū)域的聯(lián)合信息，即可以從整體布局中了解各類圖書的圖書使用情況。不論是微觀層面的單種圖書的使用情況，還是宏觀層面的圖書類別使用情況，都通過不同顏色及深淺程度的熱區(qū)來反映圖書使用情況的數(shù)值，讀者或圖書館工作人員可以通過熱區(qū)的形式來快速、直觀的了解圖書的使用情況。3D形式的虛擬書架與2D虛擬書架相比，除了使用立體形式表現(xiàn)物體之外，還提供空間導(dǎo)航功能，利用鼠標(biāo)、鍵盤或觸屏操作，在虛擬空間中暢游書架，提供虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

智能書架的配件選型如下：帶Wi-Fi功能的RFID閱讀器，UHF860-960MHz無源標(biāo)簽、圓極化貼片天線和可控射頻多路開關(guān)。RFID擴(kuò)展層及應(yīng)用層各模塊采用Java 開發(fā)，利用RIFD商家提供的驅(qū)動(dòng)接口來控制及采集圖書定位數(shù)據(jù)，同時(shí)開發(fā)與圖創(chuàng)圖書管理系統(tǒng)的接口操作，使用MySQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)作為應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)。場(chǎng)景建模使用Unity3D軟件實(shí)現(xiàn)3D虛擬書架的建模，利用C#進(jìn)行導(dǎo)航功能的開發(fā)。使用JQuery，D3.js腳本來構(gòu)建2D虛擬書架的模型。在通信協(xié)議上，瀏覽器端使用 WebSocket來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層數(shù)據(jù)及表示層的2D虛擬書架的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，而對(duì)于部署在移動(dòng)或桌面環(huán)境的前端應(yīng)用，則使用Socket進(jìn)行通信。

4 總結(jié)

本文利用圖書館設(shè)立的新書書架來進(jìn)行RFID擴(kuò)展系統(tǒng)的測(cè)試，通過改造已有的新書書架為智能書架，在RFID擴(kuò)展層和應(yīng)用層的開發(fā)下，與業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新至2D/3D的虛擬書架中。讀者和圖書館工作人員可以利用桌面電腦、移動(dòng)終端及多媒體展示終端來瀏覽虛擬書架。經(jīng)過兩個(gè)月的調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行良好，但在表示層的用戶界面設(shè)計(jì)尚存在問題，影響了用戶體驗(yàn)，實(shí)時(shí)更新由于受到軟硬件性能的限制，表現(xiàn)尚未理想，這些問題將在進(jìn)一步的研究中著重解決。

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