«Умная библиотека»: как «Интернет вещей» влияет на библиотечные сервисы

«Умная библиотека»:
как «Интернет вещей» влияет на библиотечные сервисы

Информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) и связанный с ними «Интернет вещей» (IoT) все активнее внедряются в различные аспекты жизни человека. Области массового применения IoT давно уже не ограничиваются интеллектуальными приложениями, такими как «умный дом», а охватывают даже сложные системы здравоохранения, в том числе сложнейшие хирургические процедуры. Примерами активного внедрения «Интернета вещей» в повседневной жизни являются «умные города», интеллектуальный онлайн-бизнес, интеллектуальное потребление энергии, интеллектуальная экология, безопасность, мониторинг, чрезвычайные ситуации, транспорт, процессы промышленной автоматизации, образовательные системы и «умные библиотеки». В данной статье рассмотрим реализацию «Интернета вещей» в традиционных библиотечных сервисах.

Современные ИКТ позволяют автоматизировать управление физическими объектами (например, книгами или документами) в реальном времени с помощью технологий радиочастотной идентификации (RFID) или беспроводной передачи данных малого радиуса действия (Near-Field Communication, NFC). Непрерывный мониторинг книг в реальном времени и географическое отслеживание помеченных объектов, а также системы подсчета посетителей, регистрации, маркировки, отслеживания, самообслуживания и сопровождения пользователей – основные задачи, решаемые в рамках реализации IoT в библиотечных сервисах. «Интернет вещей» также может обеспечить глобальную связь между огромным количеством библиотек, университетов, исследовательских центров в режиме реального времени и в любое время, играя важную роль в доступе к знаниям. Таким образом формируется новый феномен, который можно назвать всемирной библиотечной сетью на основе «Интернета вещей».

 

Реализация: аппаратная архитектура системы и программное обеспечение

Методология разработки системы интеллектуальных библиотечных сервисов основана на двух компонентах: аппаратной архитектуре системы и разработке программного обеспечения.

Архитектура платформы базируется на технологиях, поддерживающих структуру IoT и аппаратной платформы. Такими технологиями, в частности, являются Интернет, IPv6, RFID, беспроводные сенсорные сети (WSN), а также облачные системы хранения данных.

Связь – это важная составляющая «умной библиотеки». Физические объекты, исполнительные механизмы и контроллеры связываются друг с другом через Интернет-соединение с уникальной идентификацией. Они также могут распознавать события, действия или сообщения и передавать данные на базовую станцию (приемник). Все данные собираются, обрабатываются, анализируются и хранятся на серверах. Для выполнения упомянутых задач используются RFID, различные типы беспроводной связи (спутниковая связь, радиовещание, Bluetooth и т. д.), облачные системы и Интернет-протоколы, такие как IPv6.

На рис. 1 показана простая трехуровневая архитектура сценария IoT.

Трехуровневая архитектура сценария «Интернета вещей»

Рис. 1. Трехуровневая архитектура сценария «Интернета вещей»

Функции и роли каждого уровня можно описать следующим образом:

  • Физический уровень включает устройства и датчики: RFID, WSN и т. д.
  • Сетевой уровень обеспечивает связь между объектами, сетевыми устройствами, беспроводными или кабельными соединениями, облачной системой, а также передачу и обработку данных, полученных локально.
  • Прикладной уровень отвечает за предоставление приложений и услуг для пользователей.

На рис. 2 показана простая архитектура платформы RFID: считыватель получает сигнал от блока обработки RFID-меток, а затем отправляет данные в облачную систему.

Простая архитектура платформы RFID

Рис. 2. Простая архитектура платформы RFID

WSN – распределенная самоорганизующаяся сеть множества датчиков и исполнительных устройств, объединенных между собой посредством радиоканала для передачи данных. Устройства и датчики, включенные в WSN, могут создавать нецентрализованную сетевую архитектуру.

Основной сценарий библиотечной IoT-системы состоит из нескольких областей с их административными подразделениями. Технологически предлагаемый сценарий представляет собой комбинацию сетей RFID и WSN. Первая часть сценария основана на технологии RFID, вторая – на WSN.

В первой части при входе зарегистрированного пользователя в центральную систему система IoT обнаруживает его и книгу и отправляет информацию о них в центральную облачную систему для анализа и отображения пользователя в системе мониторинга. Кроме того, происходит предварительная регистрация книги в базе данных, чтобы проверить систему ожидания. Если пользователь выходит из защищенной среды библиотеки, система обнаружения активируется и проверяет, был ли объект зарегистрирован в системе оформления заказа, правильно ли была зарегистрирована книга, автоматически или вручную.

Процесс оформления книги (получение / сдача) может осуществляться автоматически. Пользователь может сканировать ранее зарегистрированную ID-карту. Система самопроверки входа / выхода автоматически проверяет базу данных через серверы, на которых размещены допустимые пользователи. На основе предопределенных функций, если клиент был действующим пользователем, книга может быть отсканирована читателем и зарегистрирована во всей системе. Если книга или документ возвращается в библиотеку, в ожидающую систему будет отправлено сообщение, чтобы пользователь узнал о поступающем запросе.

За указанные задачи отвечает сеть RFID.

Вторая часть сценария реализуется на основе WSN. Датчики WSN наклеиваются вместе с этикеткой RFID на каждую книгу. Специальный беспроводной узел в сенсорной сети может обнаруживать, собирать и локально обрабатывать информацию. Датчики не сработают, если книги заблокированы на полках или вынесены из библиотеки.

Беспроводное соединение узлов устанавливается, когда элементы RFID активируются и сканируются считывателем RFID: например, когда книги (с RFID-метками) переносятся в читальный зал или выносятся из библиотеки. Система мониторинга может отслеживать расположение тех элементов, которые не находятся на нужном месте. Это поможет избежать неправильной установки или потери промаркированной книги или документа.

Система мониторинга на основе WSN позволяет физически обнаруживать отслеживаемые объекты и создает подробный журнал отчетов, связанный с географической областью или расположением объектов.

Эту функцию можно использовать для поиска книг, других типов документов и административного персонала — для определения местонахождения людей в режиме реального времени.

 

Выводы

Подключение физических объектов к Интернету позволяет создать структуру под названием «Сеть вещей» (WoT) с эффективным интерфейсом для поиска и интеллектуального анализа данных, а также многоуровневой категоризации книг. С помощью WoT книги или документы можно классифицировать по множеству атрибутов, таких как тип, автор, редактор, тема, местоположение, место публикации, вес, размер, объем, цена, рейтинг, история, электронная копия, обновление и т. д. Создание прямой связи между всеми или несколькими физическими и виртуальными атрибутами было невозможно до развития «Интернета вещей». С помощью IoT и WoT можно разрабатывать как централизованные, так и нецентрализованные сети книг как «живых» объектов, подключенных к большой базе данных. Это может облегчить сбор больших объемов данных, связанных с каждым элементом, в режиме реального времени. Интеллектуальные библиотечные IoT-сервисы могут предоставить пользователям точный контроль запасов, обнаружение краж, самопроверку, контроль входа / выхода, интеллектуальную сегментацию, отслеживание книг, минимизацию времени на обработку, онлайн-список ожидания, обмен сообщениями в реальном времени и т. д.

Одним из основных элементов инфраструктуры «Интернета вещей» является емкость хранилища. Есть два варианта организации такого хранилища: разработка собственного облачного хранилища и аренда облачного сервиса. В обоих случаях есть свои ограничения: финансовые, технологические, административные. Также необходимо решить задачу обеспечения безопасности данных облачных систем. Облачная архитектура позволяет построить децентрализованную систему данных и услуг. Однако нужно иметь в виду, что, когда децентрализация информации по беспроводным сетям и связанным устройствам используется для получения услуг и информации, сложность защиты данных возрастает.

Повсеместное распространение смартфонов позволяет увеличить коэффициент использования библиотеки пользователями за счет мобильного приложения. Преимуществом управления библиотечными услугами посредством IoT является полный доступ ко всем онлайн-сервисам библиотеки. В то же время разработка приложения в рамках развертывания «Интернета вещей» сопряжена с решением таких проблем, как аппаратная совместимость с различными операционными системами (Android, iOS и Windows), подключение к разнородным сетям (RFID и WSN), стоимость лицензирования приложения, скорость передачи данных и др. Их решение требует вложения соответствующих инвестиций в разработку приложений и инфраструктуры для управления библиотекой IoT.

Подводя итог, можно сказать, что применение технологий IoT при внедрении систем управления библиотечными сервисами является многообещающим в ближайшей перспективе. Данные процессы будут играть ключевую роль в доступе людей к глобальным данным и распространении знаний быстрым, более эффективным и разумным образом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *