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。我們通過實際調(diào)研及查閱有關(guān)的資料文獻，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擔(dān)，同時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，試運行期間得到了師生的廣泛好評。

1 系統(tǒng)需求及實現(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、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

通過對用戶需求進行調(diào)查[5]，97%的使用者需要或想要使用預(yù)約系統(tǒng)進行預(yù)約，75%的用戶希望通過圖書館內(nèi)的預(yù)約機器在線預(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)約機器完成預(yù)約，方便來館即能夠快速進行預(yù)約。此外有87%的用戶希望通過手機等移動客戶端在線預(yù)約。

我們認為一個好的預(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)上進行設(shè)計改造，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，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，并且需要在手機微信等移動客戶端中也配備預(yù)約功能，方便用戶隨時預(yù)約。

1.2 實現(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)場終端機或者手機微信，可以獲取實時的、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，通過學(xué)校身份驗證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，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，可以驗證讀者身份，進行房間預(yù)約、取消等操作，所有操作都將實時反饋至系統(tǒng)主界面。預(yù)約成功后，在規(guī)定時間內(nèi)簽到即可使用討論室。

2 預(yù)約系統(tǒng)實現(xiàn)過程

本節(jié)基于軟件工程設(shè)計中自頂向下設(shè)計的基本思路，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

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)計表、管理員賬戶表等。

2.2 系統(tǒng)各模塊設(shè)計

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)部時鐘控制，每間隔一段時間或進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、時間進行排列，方便用戶查找。每條預(yù)約記錄按照不同的使用狀態(tài)，用不同的顏色標識。終端機主界面如圖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)約的時間內(nèi)沒有空閑的討論室，則給出提示：此時間段沒有可供預(yù)約的討論室。

2.2.2用戶身份驗證模塊

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[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行保存。

第二步，新建一個“獲取驗證碼”的方法，再以對象為目的的方式提交原到匯文的驗證碼地址服務(wù)器，將返回的字節(jié)集合形式的“圖片驗證碼”進行保存，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，需要整合多個數(shù)據(jù)庫與子模塊中類的方法來實現(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)假日的開放時間有別于平常或有時需要臨時關(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)約要進行多個條件的判斷。如每次預(yù)約是否超過1小時且小于或等于4小時；每位讀者每天預(yù)約次數(shù)是否超過限制；欲預(yù)約時段討論室是否已經(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，建立了黑名單制度對此類行為進行一定程度的懲罰。解決辦法是在系統(tǒng)設(shè)計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)定的解禁時間結(jié)束或向管理員申訴進行解禁。且可在預(yù)約系統(tǒng)設(shè)置：當(dāng)進入黑名單列表中的讀者的違約記錄超過約定數(shù)量時，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)塊鏈是一種基于密碼算法與共識算法的去中心化、點對點傳輸?shù)姆植际骄W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈的特點是去中心化、數(shù)據(jù)公開可信且不可篡改、人人(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點)或若干具有某種屬性的人(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點集)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是基于密碼算法的。設(shè)計基于公有區(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技術(shù)進行保護。

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)的升級維護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

本模塊作為驗證身份的輔助手段使用，可使很多驗證環(huán)節(jié)得以簡化，畢竟“科技的本質(zhì)就是讓用戶體驗不到科技的存在”。例如，在簽到時用戶只需從簽到機前經(jīng)過然后確認個人信息點擊簽到，即可完成簽到，極為方便。該模塊需要用戶事先確認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)過簽到機時進行面部特征提取，并基于歐式距離誤差閾值等判別方法進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構(gòu)，則可同時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)約讀者進入討論室的情況，計劃后續(xù)在對預(yù)約系統(tǒng)進行升級時，設(shè)計基于人臉或指紋識別技術(shù)加手機預(yù)約驗證碼進入討論室的訪問控制模塊。手機預(yù)約驗證碼的有效時間可設(shè)置為某固定時間。

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)的獨立接口，而不用對外接平臺編寫已有應(yīng)用。使用時只需調(diào)用相應(yīng)模塊的API即可。在工業(yè)4.0時代，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]。且在手機使用率越來越高的今天，可以在服務(wù)器運行軟件系統(tǒng)實體，而在微信、QQ等平臺使用API接口來運行預(yù)約系統(tǒng)。手機預(yù)約方便用戶使用，而且減少了系統(tǒng)附加設(shè)備主機的開銷，一舉兩得。API使用的過程是，在使用開始時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時在請求中帶上Token，服務(wù)端收到請求驗證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 使用效果與改進策略

目前預(yù)約系統(tǒng)尚處于館內(nèi)試運營階段。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)時感覺便捷且實際使用效率高。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)的師生對用手機微信預(yù)約和人臉識別簽到的反響很高，對圖書館與時俱進的創(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101天)，系統(tǒng)中的18間討論室共使用3 993次，10 559小時。平均每天服務(wù)39.5次，104.5小時(6-07號討論室有一段時間被暫停使用，故該討論室記錄到的使用次數(shù)較少)，預(yù)約統(tǒng)計如表2所示。

表2 預(yù)約信息統(tǒng)計匯總

續(xù)表2

通過本次測試，讀者和工作人員也提出如下改進意見：(1) 用手機微信預(yù)約討論室后，增加使用時間與結(jié)束時間快到時的手機平臺提醒功能，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行監(jiān)測。(3) 使用環(huán)境傳感器對聲音過大的討論室進行提醒，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)的實踐場所，檢驗了本系統(tǒng)的可靠性與實用性，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)校師生實行開放使用的同時，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際需求入手，以基于手機端的討論室預(yù)約系統(tǒng)，改進了傳統(tǒng)的人工管理模式，為大數(shù)據(jù)時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際應(yīng)用意義的研發(fā)方向。

考慮到因為我校預(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。