摘 要：文章以順德圖書館AGV智能圖書分揀、消毒、搬運(yùn)一體化系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐為例，探討我國圖書館的消毒研究與現(xiàn)狀，以自動消毒系統(tǒng)為研究對象，從多個方面對自動消毒進(jìn)行了深入分析，并選取最適合的消毒方式，分析圖書自動消毒在智能分揀中的運(yùn)用，探索如何采取“免接觸式”自動消毒方式開展讀者服務(wù)。

關(guān)鍵詞：自動消毒；免接觸；AGV機(jī)器人；RFID

中圖分類號：G250"" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"" 文章編號：1003-1588（2024）08-0128-05

公共圖書館作為公共服務(wù)窗口單位和人員聚集場所，人員流動性大且空間密閉，容易發(fā)生聚集性疫情，為公共圖書館管理工作帶來較大挑戰(zhàn)。當(dāng)前，公共圖書館應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，對傳統(tǒng)的管理方式進(jìn)行革新，思考如何采取“免接觸式”智能消毒方式開展圖書館服務(wù)，更好地滿足讀者的健康需求。

1 圖書館消毒研究與現(xiàn)狀

1.1 圖書館消毒理論研究

我國學(xué)者早在80年代就已經(jīng)對圖書館衛(wèi)生工作開展了多項(xiàng)研究，2019年以前的研究偏重于常規(guī)的衛(wèi)生健康和應(yīng)急管理的研究[1]，近年來對消毒方法和智能輔助管理進(jìn)行了全方位的理論研究。揭麗敏等在眾多消毒書籍方法中，從方便、簡潔、經(jīng)濟(jì)三個維度進(jìn)行選擇，首推物理消毒方法[2]。黃曉暉指出微波、甲醛熏蒸、臭氧、紫外線四種消毒方法分別適用于小型館藏、室內(nèi)消毒、無人作業(yè)區(qū)、密封性公共場所[3]。王陽等通過研究無接觸借閱實(shí)體資源智慧服務(wù)，解決交叉接觸之間的病毒傳播[4]。馬波等通過構(gòu)建圖書館衛(wèi)生智能輔助管理系統(tǒng)，采用人臉識別方法時刻對進(jìn)館人群的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測，并對接公安部門或衛(wèi)生防疫部門端口，及時上報(bào)信息[5]?？傮w而言，學(xué)者們從多個方面研究圖書館衛(wèi)生消毒策略，但這些研究普遍存在重方法輕實(shí)踐傾向，絕大多數(shù)研究主要著眼于日常物理環(huán)境和衛(wèi)生智能檢測方面的理論研究，鮮有學(xué)者針對人工智能技術(shù)在圖書館衛(wèi)生工作的應(yīng)用實(shí)踐展開研究。

1.2 圖書館現(xiàn)狀分析

隨著館藏的日益增多，藏書衛(wèi)生和保護(hù)問題一直是圖書管理員關(guān)注與重視的問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2022年順德圖書館全館正常流通的166萬冊普通中文圖書中，大部分書籍受到不同程度的污染，在各種污染因素中以生物危害為主，尤以微生物危害為甚，如霉菌、病毒、細(xì)菌[6]。藏書致病微生物主要在流通中產(chǎn)生，因此書籍是圖書館最主要的疾病傳染隱患之一，附著在書籍表面和內(nèi)頁的大量病原微生物直接威脅讀者和管理員的健康，甚至包括流感病菌、結(jié)核桿菌、大腸桿菌等致病性較強(qiáng)的病菌。圖書館要預(yù)防和控制紙質(zhì)書籍在流通過程中產(chǎn)生病毒傳播，除了繼續(xù)加強(qiáng)對公共借閱場所和讀者的衛(wèi)生管理，最有效的措施就是在回收書刊時能在第一時間全方位對所回收書刊進(jìn)行即時消毒殺菌處理，減少外借書刊回收時的病菌傳播途徑與概率。有關(guān)單位曾做過監(jiān)測，一本流通3年以上的圖書隱藏乙型肝炎病毒、大桿菌、流感、結(jié)核桿菌、鏈球菌等病菌的總數(shù)大概在400種以上。如果圖書館的防護(hù)和消毒措施不當(dāng)，將為病毒傳播和流行埋下潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此科學(xué)有效的消毒是切斷病毒傳播途徑的重要舉措。

2 自動消毒技術(shù)在圖書館的應(yīng)用設(shè)計(jì)

近年來，順德圖書館經(jīng)過多方調(diào)研和論證，對圖書館進(jìn)行智能化升級改造，引入自動導(dǎo)向車（Automated Guided Vehicle，AGV）、無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合紫外線加臭氧消毒滅菌方式，構(gòu)建了AGV圖書智能分揀、自動消毒、立體搬運(yùn)一體化系統(tǒng)（以下簡稱“‘揀小幫’系統(tǒng)”），實(shí)現(xiàn)集自助還書、智能分揀、分類整理、智能消毒、立體搬運(yùn)、分區(qū)送達(dá)于一體的全智能化作業(yè)，代替效率低下的人工服務(wù)，提高圖書周轉(zhuǎn)效率，引入“免接觸式”公共服務(wù)新模式，凸顯阻斷交叉感染和遠(yuǎn)程作業(yè)等優(yōu)勢。

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

“揀小幫”系統(tǒng)主要包括2個讀者自助還書口和1個館員還書口。分揀區(qū)分上下兩層，上層有32個分類格口，32組四燈管環(huán)形紫外線燈管組，25臺分揀機(jī)器人，3個分揀機(jī)器人充電樁；下層有6臺搬運(yùn)機(jī)器人和2個搬運(yùn)機(jī)器人充電樁，46個料箱和46個貨架用來承載書籍。另外，系統(tǒng)在空箱緩存區(qū)旁邊還有1個自動升降電梯。

2.2 總體流程設(shè)計(jì)

在中央調(diào)度系統(tǒng)的控制下，系統(tǒng)通過自助還書終端快速辨別每一個圖書芯片信息，自動歸還圖書，并根據(jù)預(yù)設(shè)的分揀規(guī)則，經(jīng)過中央調(diào)度系統(tǒng)的控制轉(zhuǎn)化為分揀指令。分揀機(jī)器人收到指令后，計(jì)算出最優(yōu)路徑完成分類投放。分類格口四周均設(shè)有紅外傳感器，當(dāng)圖書掉落時立即自動啟動紫外線燈+臭氧，按照預(yù)設(shè)的時間消毒。立體搬運(yùn)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的滿箱閾值發(fā)出搬出指令和補(bǔ)箱指令，分別調(diào)度一臺搬運(yùn)機(jī)器人根據(jù)指令把滿箱移出指定格口預(yù)設(shè)的樓層緩沖區(qū)，如果滿箱需要移至不同樓層，中央調(diào)度系統(tǒng)會發(fā)出控制電梯按鍵面板的觸點(diǎn)信號指令，實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人與電梯通信的對接。

2.3 自動消毒系統(tǒng)流程與硬件設(shè)計(jì)

自動消毒系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由消毒滅菌模塊、PLC控制模塊、通風(fēng)模塊、照明模塊組成。分類格口四周的紅外傳感器感應(yīng)到指定格口有圖書掉落，通過PLC控制紫外線燈+臭氧啟動，按照預(yù)設(shè)的時間消毒。在每個出風(fēng)口安裝臭氧檢測儀，當(dāng)有害氣體濃度達(dá)到預(yù)設(shè)峰值，由PLC控制通風(fēng)設(shè)備啟停[7]。自動消毒流程設(shè)計(jì)見圖1。

2.3.1 消毒滅菌模塊。目前用于紙質(zhì)消毒的方式有很多，有物理法和化學(xué)法，在眾多的消毒方法中對紙質(zhì)書籍影響最小的首推物理法，如紫外線照射、臭氧熏蒸法、微波消毒等物理方法，為了方便比較各種消毒方法的優(yōu)缺點(diǎn)，找出適合“揀小幫”的消毒方法[8]，筆者從穿透力、對紙質(zhì)的損害程度、對環(huán)境有否造成污染、成本、適合分揀平臺上使用、缺點(diǎn)六個方面進(jìn)行對比，詳見下頁表1。每個格口頂置一組四燈管環(huán)形紫外線燈管組，每一環(huán)形紫外線燈管組包括三組48W以上無臭氧紫外線殺菌燈及一組48W以上帶臭氧紫外線殺菌燈。紫外線燈管組照射至圖書裝載框底的最長距離不超過1米。

2.3.2 PLC控制模塊。該模塊由可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)消毒模塊的智能化控制，將消毒模塊與PLC控制模塊相連，在PLC控制系統(tǒng)中設(shè)置消毒參數(shù)，檢測消毒模塊，并及時反饋消毒程序的運(yùn)行狀態(tài)?？刂颇K能設(shè)置消毒模塊和通風(fēng)模塊的待機(jī)時間及運(yùn)作時間，具備自動啟動及故障報(bào)警等功能。

2.3.3 通風(fēng)模塊。當(dāng)臭氧含量約0.02～0.04ppm時，人即可嗅知，在極低濃度下，臭氧對人的健康沒有損害，但高濃度長時間接觸對人的健康有害[9]。根據(jù)我國AQI指標(biāo)要求，臭氧濃度不能超過0.16mg/m3，不過通常臭氧濃度在0.1mg/m3以下是安全的，因此，

消毒模塊配置了通風(fēng)設(shè)備。由于臭氧比空氣重，兩個抽風(fēng)口都安裝在靠地面處，并連接新風(fēng)系統(tǒng)，通過濁氣抽風(fēng)管道獨(dú)立排空。當(dāng)分揀平臺區(qū)域臭氧達(dá)到預(yù)設(shè)閾值0.16mg/m3時，系統(tǒng)自動啟動通風(fēng)模塊，通過每小時一次的檢測結(jié)果可知，臭氧濃度檢測儀均低于0.1mg/m3，實(shí)現(xiàn)對消毒工作區(qū)域臭氧的有效排放。

3 自動消毒效果和效益分析

3.1 自動消毒效果分析

3.1.1 臭氧熏蒸全方位消毒。臭氧分子式為O3，在常壓常溫下是一種具有刺激性氣味的氣體。由于臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，對很多有機(jī)物品都有較強(qiáng)的氧化作用，不僅可以有效地殺滅霉菌，而且還可以有效地殺滅物體表面和空氣或水中的細(xì)菌和病毒。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，臭氧在殺菌劑量范圍內(nèi)對紙張字跡沒有明顯不良影響，一定濃度的臭氧還有清新空氣、殺菌消毒、除臭防霉等功效[10]。

3.1.2 密閉環(huán)境紫外線消毒。紫外線燈利用汞燈發(fā)出的紫外線可實(shí)現(xiàn)殺菌消毒功能，紫外線消毒燈向外輻射波長為253.7nm的紫外線，屬于UVC波段，該波段紫外線的殺菌能力最強(qiáng)。紫外消毒技術(shù)具有其他技術(shù)無可比擬的殺菌效率，可達(dá)99%～99.9%。紫外線殺菌具有無化學(xué)物質(zhì)遺留、無味無色等優(yōu)點(diǎn)，適用于室內(nèi)空氣、物體表面和水及其他液體的消毒。按照國家《消毒技術(shù)規(guī)范》相關(guān)要求，溫度在27攝氏度到40攝氏度之間紫外線的輸出強(qiáng)度最大，照射距離1m的情況下原則上每1cm2需1.5w紫外線，消毒燈照射時間一般30～60分鐘為宜。

3.1.3 消毒效果。《臭氧消毒實(shí)驗(yàn)研究》一文介紹，臭氧濃度3.85～5.28mg/m3，60分鐘對紙頁表面金黃色葡萄球菌的殺滅率在98%以上，對大腸桿菌的殺滅率在93%以上?！冻粞跤糜谖廴颈砻嫦拘Ч挠^察》一文介紹，臭氧濃度4.9～58.7mg/m3，對物體表面乙肝病毒的殺滅率30～60分鐘達(dá)50%～100%，對乙肝表面抗原的殺滅率達(dá)100%。經(jīng)過臭氧檢測儀_Gon760—O3濃度測試，臭氧啟動10～60分鐘，分揀平臺下層區(qū)域濃度為4～7mg/m3，通過臭氧極強(qiáng)的穿透力，可有效殺滅書籍表面常見的病毒和病菌。消毒公司實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)顯示，紫外線消毒燈管到框底距離約0.7m，設(shè)置功率為0.7m輻射強(qiáng)度及消毒時間計(jì)算方式見下頁表2、表3。對紫外線輻射強(qiáng)度時間進(jìn)行對比可知，4支48W紫外線燈管同時啟動，殺毒時間在7秒到30秒之間，足以殺滅常見的病毒和細(xì)菌病原體。

3.2 自動消毒效益分析

經(jīng)筆者初步實(shí)地測算，自動消毒系統(tǒng)滿負(fù)載運(yùn)作的整體消毒效率是傳統(tǒng)人工消毒的4.1倍，測算過程中要求3個還書口同時啟動，32個格口的紫外線+臭氧燈同時啟動。3名參與測試的消毒人員為熟練工，人工消毒1，200冊圖書需要3人同時在不同的還書區(qū)收集圖書并送達(dá)消毒柜，按照每人400冊圖書以最快的送達(dá)時間30分鐘，上下柜時間每本書約2秒，每個消毒柜約存放200冊圖書，3個消毒柜同時消毒45分鐘，1，200冊書須分兩次消毒計(jì)算，總時長約164分鐘。自動消毒系統(tǒng)在滿負(fù)載運(yùn)作的情況下消毒1，200冊圖書僅需40分鐘，詳見表4。

“揀小幫”系統(tǒng)上線以來，不僅實(shí)現(xiàn)了32個格口的圖書細(xì)化分揀和消毒，而且可24小時無間斷工作，由于是集中歸還，無須管理員參與運(yùn)送和上下柜，節(jié)約了大量各歸還點(diǎn)收集和運(yùn)送圖書的人力和時間，大大縮短了圖書重新上架時間，不僅有效提升了館藏圖書的周轉(zhuǎn)效率[11]，而且可確保對歸還圖書第一時間殺菌消毒，減少病毒和細(xì)菌的傳播。

4 自動消毒技術(shù)在圖書館的應(yīng)用提升

“揀小幫”系統(tǒng)在AGV智能分揀圖書和自動搬運(yùn)技術(shù)上增加自動消毒技術(shù)，在圖書館的應(yīng)用案例不多，但隨著國家大力推動公共文化服務(wù)體系建設(shè)，且館藏量和借閱量逐年增多，新建圖書館對新技術(shù)的追求或有場館條件的圖書館具有一定的改造靈活性，對不同館舍有一定的普適性[12]。

4.1 效果與效率不能兼得

由于分揀平臺的搭建方案與場地構(gòu)造差異較大，導(dǎo)致適合在平臺上消毒的方法不多，只能選擇對機(jī)器人沒有影響的物理消毒法，消毒方式單一。病毒和細(xì)菌隨著時間的推移不斷變異和生長，新的病原體層出不窮，圖書館作為公共服務(wù)窗口，每天都會接觸不同的人群，接觸不同的病毒和細(xì)菌，如再發(fā)現(xiàn)新型變種病毒或細(xì)菌只能通過增加消毒時長加大絕滅的可能性。

4.2 消毒范圍存在局限性

“揀小幫”系統(tǒng)留有三個還書口和兩個搬運(yùn)機(jī)器人的進(jìn)出口，消毒環(huán)境不能確保完全密閉，消毒效果與實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果存在一定差異，且紫外線+臭氧消毒方式的穿透力不強(qiáng)，圖書內(nèi)頁很難做到100%滅菌。此外，“揀小幫”系統(tǒng)雖然能在第一時間消毒歸還圖書，但長期在架圖書則無法使用該系統(tǒng)自動消毒，除非定期定量安排工作人員對在架圖書消毒，并保證在無人的前提下進(jìn)行紫外線+臭氧消毒。無論是自動消毒或人工消毒，該問題都是無法避免的。

4.3 缺乏衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)

近年來，由于疫情的影響，包括公共圖書館在內(nèi)的所有公共文化場所只能暫停開放，暴露出公共圖書館在衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)方面的一些短板。疫情爆發(fā)后，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)重點(diǎn)場所重點(diǎn)單位重點(diǎn)人群新冠肺炎疫情常態(tài)化防控相關(guān)防護(hù)指南》[13]，但一直以來缺乏針對圖書館行業(yè)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，尤其是針對書籍的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，自動消毒系統(tǒng)缺乏衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。因此，國家亟須制定適合圖書館行業(yè)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

5 對公共圖書館未來的思考與展望

從未來發(fā)展趨勢看，公共圖書館自動消毒技術(shù)將朝著更加智能化、更加高效的方向發(fā)展，研究的方向主要包括以下幾個方面：一是如何結(jié)合實(shí)際情況打破傳統(tǒng)的管理方式，采取“免接觸式”的智能消毒方式開展圖書館服務(wù)，如：將自動消毒系統(tǒng)集成到圖書館的門禁系統(tǒng)中，當(dāng)讀者進(jìn)入圖書館時，自動消毒系統(tǒng)可以檢測他們的衣物、手部和臉部以及他們手上攜帶的物品，并對其進(jìn)行消毒；根據(jù)不同的消毒程序和場所需要采用不同的消毒方法，以更有效的方式減少病毒的傳播。二是圖書館應(yīng)定期進(jìn)行病原體檢測，協(xié)助疾病預(yù)防控制中心對圖書館環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，將監(jiān)控從醫(yī)院前移至社會公共機(jī)構(gòu)，更有助于檢測的廣覆蓋和早預(yù)警。三是未來的消毒系統(tǒng)將更加智能化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將為圖書館消毒系統(tǒng)帶來更多便利，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測和控制，使消毒工作更加自動化；通過技術(shù)手段防范各類細(xì)菌病毒通過書籍在圖書館內(nèi)二次傳播，保障讀者的健康和安全。

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（編校：周雪芹）