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在社會主義市場經濟條件下,我們應該認識到能源是非常重要的商品,既然是商品,我們就應該將市場管理體制引入到現代學校的能源管理中來,通過各種方法和途徑引導全校師生和工作人員樹立起節能意識,能源節約從我做起,促進學校能源的合理運用。
(一)樹立節能意識,杜絕能源浪費能源是學校非常重要的資源,我們要充分利用學校宣傳欄、網站、校園廣播、班會等一切可以利用的資源進行節能問題的宣傳和教育,使學校的每一份子都認識到節約能源的重要性,從而樹立起節能意識。首先,增強學校領導的節能意識。由于學校的很多設施的購置離不開校領導的批準,所以,要通過研討會、播放節能宣傳片等方式提高學校領導的節能意識,在一些能源設施的購置上,本著節能、環保的原則進行添置,避免只顧眼前利益的短淺行為。同時,提高校領導的節能意識,還可促進學校供水、供電、供氣等陳舊設施的更換與維護,減少能源在傳輸中的浪費。其次,增強學校老師的節能意識。老師的節能意識的強弱直接關系到與之接觸的學生對節能問題的認識,所以,可通過觀看節能宣傳片、寫節能專題論文、部門能源用量控制等措施增強學校老師的節能意識,減少辦公室、實驗室等能源浪費現象。最后,增強學校學生的節能意識。學生在學校中占據主體地位,學校節能離不開學生的廣泛參與。我們可通過教育、引導等方式使學生認識到能源的重要性,引導學生節能從節約每一滴水、每一度電開始。
(二)健全管理制度,確保能源管理確有實效要想實現學校能源管理的有效運轉,必須健全能源管理制度,實現“以制度管人”的能源管理方式。為此,必須建立健全學校能源管理體制,從能源的采購、供應、使用,到能源的監督、清算,都應進行嚴格的管理與控制,并有專門能源管理部門和人員做好相應記錄。健全能源管理制度,最重要的是實現定額管理制度。不管是辦公室,還是實驗室,抑或教室、宿舍等,只要是涉及到能源的地方,都要在近期能源實際耗用量的基礎上,進行合理的定額限制,對于定額以內的部分,學校承擔能源費用;對于超過定額的部分,可以制定合理的能源超額管理辦法,由使用人員承擔部分費用;對于長期未超額的部門或組織給予一定的獎勵;對于長期超額的部門或組織給予警告或處罰。而對于公共場所的水電能源則可實行裝表計量制度,按照既定限值合理使用能源。此外,還可明確規定各種節約能源的具體行為,如必須使用節水龍頭、節水型器具和節能燈具;必須配備水電計量設施;浴室必須實行IC卡計費系統管理,按實際用水時間計費;綠化必須采取節水灌溉方式;有條件的應當使用中水或雨水;景觀用水不得使用自來水等取得了很好的節能實效。
(三)加強培訓,提高能源管理人員的綜合素質首先,對在職能源管理人員進行考核培訓,提高在職工作人員的綜合素質。對學校能源管理人員進行全面考核,包括節能意識、能源管理能力、能源管理專業素養等等,針對不同層次的人員進行不同的培訓與安排,如節能意識強的工作人員可進行能源管理專業方面的培訓,并安排監督管理學校各個部門的節能狀況;能源管理專業強的工作人員可進行實際操作方面的培訓,并采取各種措施負責降低學校能耗。其次,招募節能意識強、專業素質高的專業性人才,為學校能源管理注入新的活力。招募綜合素質高的專業性人才進行能源管理,盡量減少教師、領導家屬管理的情況,并可實行“基本工資+績效獎金”的薪酬制度,合理估算能源管理人員為學校節約的能源金額,將節約的能源金額按照一定比例獎勵給能源管理人員,激勵管理人員進一步提升能源節約空間。
二、結束語
1.1無線數傳電臺無線數傳電臺設備維護簡單,建成后運行轉費用很低,因此通過無線數傳電臺進行通信對具有較大用戶量的通信系統來說性價比較高。但無線數傳電臺的造價很高,信號傳輸容易受外界信號的干擾,傳輸距離有限,而且大范圍的能源管理系統需要通信穩定,通信距離遠,因此這種方式在集中抄表系統中應用受到限制。
1.2GPRS通信近年來,GPRS技術發展迅速,它為人們提供一種點到點的無線廣域網IP通信連接,這種基于GSM網絡系統的分布式無線交換技術,被應用到更多的小型通信設備中。GPRS通過手機網絡運行商服務器網關GGSN,以分組式交換作為數據收發的基本模式,利用現有的中國移動運行商通信網絡,即可實現遠程操作與抄表,該技術目前以區域成熟,且運行可靠。但其應用中的運行費用高以及網絡前端通信模塊也成為了推廣的一個問題,但隨著GPRS網絡的普及,運營商的資費也不斷下調,這使得GPRS通信技術作為一種低成本、高效的無線數據傳輸方式成為可能[3⁃6]。GPRS技術的優點有:接入范圍為運營商的服務范圍,目前中國移動網絡已覆蓋全國絕大部分地區,因此其應用不受限于位置和地域。另外GPRS網絡通信還支持不同速率設備接入,傳輸速率范圍大,可滿足各種遠程抄表的設備需求。由于運行商網絡可不間斷的提供實時服務,因此GPRS終端設備可同樣提供不間斷的實時連接,保證其通信數據的實時更新。目前各大網絡運行商在GPRS的費用上均采用按流量計費,從而使得遠程抄表這種少量(偶爾大量)、間斷、頻繁的數據傳輸費用成本大大降低;最新的GPRS技術同時還支持標準的X.25和TCP/IP協議,這便可以與Internet實現數據聯通,突破了使用GSM通信數據流量的上限[7⁃10]。根據上述對供熱企業遠程能源管理系統可選用的通信方式的分析比較可以看出,基于GPRS的遠程能源計量管理系統具有性價比高、安全、通信簡便等諸多優點,完全能夠滿足供熱企業的計量需求。
2基于GPRS的遠程能源管理系統的組成和硬件設計
2.1系統組成能源管理計量系統是按目前抄表行業的實際情況而開發的,它以采集數據、傳輸數據和處理數據為核心,系統每一個環節都要求保證數據的可靠性?,F階段我國計量表(包括水、電、氣、熱四種表)安裝的方式主要是一戶一表,總體表現為一個單元內按戶上表,各單元之間計量表以同樣的形式安裝,形式上看為典型的對等模式。這對抄表系統的實現提供了極大的便利。本文設計的基于GPRS的能源管理系統組成如圖1所示,系統采集器,集中器,監控中心組成。采集器把掛載在RS485總線或者M⁃BUS總線上的儀表數據讀出,進行數據處理、顯示,并通過頻率為470MHz無線傳輸模塊傳把數據送到集中器。集中器把附近采集器發送上來的數據打包通過GPRSDTU模塊傳輸到監控中心。在圖1設計思路中,每一戶居民都將安裝一塊相關計量儀表,是抄表數據的來源,系統將在這里將每戶居民實際能源使用情況進行匯總。通過采集器和集中器進行數據傳遞,數據將保存在數據庫中,需要對數據進行分析,同時用戶能夠通過互聯網獲取自己的使用情況。
2.2采集器硬件設計目前儀器設計的發展趨勢是低功耗、高度集成化和小型化,采集器采用了以低功耗著稱的MSP430系列的MSP430F149單片機作為控制器的核心器件。MSP430F149單片機是一種16位超低功耗的處理器,采用流行的RISC結構,具有強大的處理能力;尋址范圍可達64Kb,還可以外擴存儲器,其中外設和內存統一編址;統一的中斷管理器,豐富的片上資源;片內有精密硬件乘法器、1個14路1位的模/數轉換器、2個16位定時器、2路USART通信端口、1個比較器、1個看門狗、6路P口、1個DCO內部振蕩器和兩個外部時鐘,支持8MHz的時鐘。該系列單片機主要有以下特點:超低功耗;強大的處理能力;高性能的模擬技術及豐富的片上模塊;系統穩定工作;方便高效的開發環境。采集器主要由電源,主控芯片,無線模塊,數據存儲器,電池電壓檢測電路,相應的通信接口和顯示模塊組成。采集器通過RS485或者M⁃Bus接口采集熱量表數據,經過主處理器MSP430F149的分析、處理后保存在FLASH存儲器中,并且通過470MHz的無線模塊上傳給集中器。終端維護可以通過終端本地輸入模塊操作,同時也能給從站(計量儀表)進行供電。維護界面友好,操作方式簡單方便。采集器的電路模塊框圖如圖2所示。
2.3集中器硬件設計集中器的功能是發起采集命令給采集器,將各個釆集器的數據進行匯總,最后通過GPRS模塊將數據上傳至服務器。集中器與采集器之間數據連接方式采用無線傳輸模塊。集中器電路模塊框圖如圖3所示。集中器主控芯片選擇STC公司的STC12C5A60S2芯片。STC12C5A60S2單片機是STC公司生產的單時鐘單片機,具有低功耗、高速、超強抗干擾性、指令集完全兼容傳統的8051單片機、ISP下載的特點,而且內部集成了雙串口功能用復位,符合采集器設計要求。
3基于GPRS遠程能源管理系統的軟件設計
3.1采集器軟件設計采集器軟件設計時,采用IAREmbeddedWork⁃benchIDE集成開發環境。由于數據采集器主要完成接受命令與讀取數據,所以要有較快的接受能力和處理速度,防止接錯或漏接數據。這就要求數據采集器要隨時處于接收狀態,為了能達到以上要求,可以使用單片機高效的中斷處理功能。然而過多的處于中斷狀態,可能導致其他中斷不能及時響應,所以要求中斷處理要快或處理較少的程序。由以上所述確定程序設計的結構為中斷響應軟件查詢。中斷響應是及時響應外來信息,并作相應的標記,關中斷,啟動軟件查詢,達到快速響應中斷的目的;而軟件查詢主要在主程序中進行,通過查詢各個標志位,就可知道那個中斷發生相應,并執行相應中斷函數。MSP430F149具有豐富的中斷設置,可方便滿足設計要求。本設計主要用到的中斷主要有以下幾方面:(1)UARTA接收中斷。接收熱量表數據。(2)UARTB接收中斷。接收來自集中器的命令數據。(3)TIMERA0中斷。用于按照傳輸響應定時接收數據幀。(4)TIMERA1中斷。用于定時間隔發送數據幀。(5)P1INPUT中斷。外部中斷、按鍵查詢、掉電查詢以及外接電源。(6)ADC12中斷。鋰電池電壓A/D轉換完成。采集器主程序流程如圖4所示,首先進行各個驅動功能初始化(時鐘初始化、LCD初始化、串口初始化、A/D轉換初始化、I/O初始化、中斷初始化),然后進行電池電壓檢測判斷鋰電池電量判斷,首頁顯示,按鍵判斷,讀表判斷,上傳數據到集中器判斷,進入低功耗等待中斷喚醒。
3.2采集器軟件設計集中器主要對數據進行匯總和傳輸作用,程序主要采用中斷響應和程序查詢的方式。部分程序設計思想與采集器相似,本節主要對串口中斷數據接受發送程序和GPRS程序做介紹。
3.2.1收發程序設計集中器串口中斷流程圖如圖5所示,接收數據時,當收到前導字符0xFE或者起始符時開始接收,接收到0x68時數據開始移入到緩沖中,接收完成的判斷根據數據長度進行判斷。接收完成以后進行數據校驗,檢測到校驗和、偶校驗或格式出錯,均應該放棄該信息幀,校驗完成以后數據移入保存。發送數據時,當接收到發送數據請求時,開始發送數據。由于STC12C5A60S2不支持硬件上偶校驗發送,故先把數據送到累加器中,獲得數據奇偶標準位P,如果是偶校驗P移入串口發送第9位,奇校驗則取反移入,并把累加器中數移入到串口發送緩沖器中。
3.2.2GPRS程序實現本次數據傳輸使用的透明傳輸協議的GPRSDUT模塊,無線DTU(DataTerminalUnit)能夠穩定地進行數據的雙向傳輸,而且此DTU具有自身檢測功能,因而數據傳輸的可靠性高。只需進行相應配置,即可選擇需要的工作模式。DTU支持通過串口、短信、數據中心進行協議配置。通過串口使用AT指令,可以方便地實現自動的機器配置。命令格式如表1所示。通過配置串口發送+++,DTU則會回答insetmode<CR><LF>并進入協議配置狀態。用戶設備可以通過給配置串口發送AT命令進行查詢、配置、重啟動或退出該配置狀態。本次設計主要的讀取、修改參數包括:網絡參數、連接管理、短信通道、系統參數。數據通過GPRS通道傳輸都遵循這一原則:對數據進行ATCommand相關包裝、發送數據、接收后進行ATCommand解析、數據傳到上層、解析數據。集中器數據接收和發送通過串口進行。以接收數據為例。GPRS數據接收流程如圖6所示。
4結語
在采用合同能源管理模式推廣煤粉工業鍋爐的案例中一般由技術方(如煤炭科學研究總院)負責籌措項目的初期投資,以此條件吸引更多的用戶。在EPC的合同期內(一般為5a),用戶不擁有煤粉鍋爐系統的所有權,同時由煤炭科學研究總院負責運行高效煤粉鍋爐系統,為用戶提供熱水或蒸汽,用戶在合同期內將節約的能源費用中的大部分(合同中規定50%~80%)作為節能設備使用費用交予煤炭科學研究總院(一般按月結算),用戶享有剩余的節能效益。同時,用戶將蒸汽的銷售收益的一大部分(在合同中事先規定,為50%~80%)交予煤炭科學研究總院。合同期結束后,煤炭科學研究總院負責培訓客戶,并將設備所有權、運行權移交客戶,此后的全部節能效益和蒸汽銷售收益全部由用戶所有。以上模式可稱為投資加節能服務模式。煤炭科學研究總院作為煤粉工業鍋爐知識產權的所有者,最初僅作為節能設備制造商的角色出現。但隨著煤粉工業鍋爐在市場推廣中的日趨成熟,煤炭科學研究總院逐漸開始嘗試承擔EMC企業的角色,在某企業的應用案例中,實質上已經以能源服務公司的身份出現。這樣沒有了第三方分享收益,煤炭科學研究總院可以獲得豐厚的利潤;避免煤炭科學研究總院在產品銷售渠道方面受制于其他EMC公司;還能確保自身知識產權的安全。
在某大型煤炭企業的實際應用案例中,用戶共需要冬季采暖用煤粉工業鍋爐系統16套(6座鍋爐房),以單套系統規模20蒸t/h計算總裝機容量約為320蒸t/h。煤粉鍋爐采用先進的燃燒技術和膜式壁本體結構,無耐火澆注料,可長期保持較高的熱效率,經當地鍋爐檢驗所測試熱工效率均達到90%以上。與傳統工業鍋爐相比,鏈條鍋爐采用原煤散燒方式,鍋爐本體需澆注耐火材料輔助燃燒,使用壽命短,需經常修繕,使用一兩年后鍋爐運行熱效率大幅降低。通過往年鏈條鍋爐運行數據分析,6座煤粉鍋爐房比鏈條鍋爐房節省燃料費用1152萬元/a(原煤價格為320元/t),此舉既符合國家節能政策,又為企業降低了生產成本。根據測算,當產能相同時上述鍋爐房采用傳統燃煤鏈條鍋爐年煤炭消耗量為10.1萬t,如采用煤粉鍋爐年煤粉消耗量為5.71萬t,折合原煤為6.50萬t,因此年節省原煤3.6萬t,節煤率達到36%,節能效果顯著。
2項目其他應用效果
2.1減員效果上述案例項目中煤粉鍋爐房為礦區集中采暖與供熱,每座鍋爐房設備自動化集中控制水平得到較大提高,減少運行人員數量。與布置分散、操控落后的鏈條鍋爐房相比較,目前6座鍋爐房可減少運行人員155人,減員率達到67%,人員管理難度顯著降低,具體見表1。
2.2節能減排效果煤粉鍋爐采用清潔燃燒技術,污染物減排效果顯著,可有效改善企業周邊冬季生產、生活環境,經測算6座煤粉鍋爐房每年可向大氣減少97%的煙塵排放量,折算總減排量為345t;煤粉鍋爐排放煙氣中酸性氧化物含量較鏈條鍋爐大幅降低,SO2和NOx的減排率分別達到89%和88%,折算總減排量分別為881和1222t。煤粉鍋爐燃燒效率高,節煤效果明顯,大量減少CO2排放量。
3項目經濟性和節能效益
合作項目本身的資金來源于自有資金。因為資金量相對較少未進行融資,規避了融資風險,但對于很多剛剛起步的EMC公司,初期的融資困難本身就是巨大的挑戰。另外,該案例項目屬于分享型合同能源管理。
3.1單臺20t/h煤粉鍋爐EMC項目經濟性分析以虛擬單套20t/h煤粉工業鍋爐系統采用合同能源管理服務形式為例對項目做簡單財務分析如下:鍋爐房裝機容量:20t/h;鍋爐年運行時間:工業用汽,6000h(80%出力);原料煤粉價格:1200元/t;水價:4元/t;電價:0.8元/kWh;人工費:8人,4.5萬元/(a•人);維修及維護費:20萬元/a;蒸汽銷售價格:200元/t;建設周期為1a,服務周期為5a。財務內部收益率40.69%,高于行業平均水平13%。項目盈利能力強,經濟效益好。對項目進行敏感性分析結果見表2。由表2可知,蒸汽產量(最高81.80%)及銷售價格(最高76.10%)是影響項目經濟性的最敏感因素。綜上所述,此項目具有較強的盈利能力和抗風險能力。
3.2節能分享及政府補貼投資加節能運行服務模式實質是合同能源管理的簡化模式,如能以節能服務公司得到國家認證,按照技術標準執行項目,則可以同時分享節能效果和國家補貼。實際上,盡管EMC模式使用戶的初期投資降低,但其今后的實際運行成本并沒有顯著降低,因此國家的補貼和稅收優惠也是節能效益的重要組成部分。以上述鍋爐房為例,采用煤粉鍋爐系統后年節約原煤超過1萬t,按當地680元/t的價格節能效益超過680萬元,同時國家對東部地區節能超過1萬tce/a的項目獎勵每噸煤250元,因此可獲得國家獎勵250萬元,總計實現節能效益930萬元。
4項目風險分析及控制
4.1重油、天然氣與煤粉燃料的價格差距縮小從原材料價格波動的角度來看,基于中國富煤、缺油、少氣的資源現狀分析,短期內有價差縮小的可能,但長期分析,價差應該是逐步拉大的趨勢,煤粉燃料的競爭優勢會越來越大。
4.2地方限制在中國一些少數重要城市出臺了禁煤令[14],限制了燃煤鍋爐的使用,但這并不是科學、合理的做法。鑒于中國的能源結構形式,中國的能源消費形式必將在相當一段時期內以煤為主。同時,煤粉工業鍋爐符合中國能源結構特點,具備節能環保優勢,符合國家政策要求,也必將會引起重視。
4.3用能企業蒸汽用量減少或停止用汽能量需求的確定性也是項目風險的來源之一。隨行業經濟狀況的波動,企業產能或隨之變動,因而對蒸汽的需求量會不穩定,因此需要在合同中明確規定企業的最低用能限制,低于此限制值時統一按照此值結算。
4.4應收賬款到賬問題在設備銷售模式下,節能設備在貨款未全部付清的情況下,就已將標的物的所有權和使用權移交到用戶手中,設備銷售企業對客戶的約束性小,應收賬款回收比較困難。在EPC模式下,因為合同執行期內節能設備的所有權、使用權為節能公司所有,一旦客戶發生款項拖欠,節能公司可以立刻停止運行鍋爐設備,客戶的節能收益也隨之消失。EMC企業對客戶的約束性較大,不易發生拖欠款項的現象。
5結語
1.1一般要求1)建筑能源計量系統一般由能耗計量裝置、數據采集器、網絡通信設備和系統分析軟硬件構成。大型公共建筑(建筑群或小區)應增加磁盤陣列和備份服務器等存儲設備。系統采用兩級分布式系統,第一級為采集層,第二級為中央管理站。其中,采集層為工業總線結構,中央管理站為以太網結構。系統建設及設備選型應與具體功能要求相適應,以滿足實際應用需求為原則。2)建筑設備管理系統由現場設備、控制站、通信網絡、中央管理工作站、系統軟件和應用軟件等組成,采用兩級分布式系統,第一級為現場控制站,第二級為中央管理站。3)應滿足物業管理需要,實現數據共享,以生成節能及優化管理所需的各種相關信息分析和統計報表。
1.2設備要求
1.2.1能耗計量裝置1)具備數據通信功能,并符合行業標準的物理接口和通訊協議。2)具有斷電數據保護功能。當電源停止供電時,所采用的計量表裝置能保存所有數據,再次供電后,恢復正常計量功能。3)能耗計量裝置應抗電磁干擾。4)具體計量裝置要求可參見《多功能電度表》(DL/T614)、《交流電測量設備》(GB/T17215)、《多功能電表通信規約》(DL/T645)、《電流互感器》(CB1208)、《熱量表》(CJ128)、《封閉滿管道水流量的測量飲用冷水水表與熱水水表》(GB/T778)。能耗計量裝置具有CMC認證標志。同一能源計量系統中采用相同通訊協議的計量裝置。
1.2.2數據采集器1)支持根據計量系統命令采集和主動定時采集兩種模式;支持對各分類能耗、不同品牌的計量裝置實行數據采集,以及本地數據傳輸和遠程數據傳輸。2)采集的能耗數據加上時間標記,有足夠的專用存儲空間。3)具有本地配置和管理功能,支持軟件升級功能,能支持接收來自數據中心的查詢、校時等命令。4)嚴禁在數據采集器上設計后臺程序,以免數據采集器受到非法遠程控制或私自遠傳數據包到其他無關服務器。5)數據采集器的性能和電磁兼容性指標應符合《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統》的要求。
1.2.3現場儀表1)具有數據遠傳功能。2)具有數據補償、時間補償、故障響應、數據修正、數據緩存、數據預處理功能。
1.2.4現場控制器1)具有處理、存儲、傳感信號采集、數字量/模擬量輸入輸出以及通信能力,支持網絡化配置。2)具有遠程編程、檢測和管理功能,支持專用軟件進行本地和遠程參數配置及維護,還應具有可視的故障顯示裝置。3)具有總線短路保護、負載過載保護功能。
1.3能源計量與管理軟件系統功能1)系統能夠在線檢測系統內各計量裝置和傳輸設備的通信狀況,具有故障報警提示功能。2)管理分析軟件應具備能源審計輔助、能耗定額管理、節能專家診斷及能耗評價功能。3)對以自動方式采集的各分類分項總能耗和單位面積能耗進行逐日、逐月、逐年匯總,并以坐標曲線、柱狀圖、報表等形式顯示、查詢和打印。人工方式采集的能耗以月為最小統計時段。4)應將除水耗量外各分類能耗折算成標準煤量,并得出建筑總能耗的標煤量。能夠對各分類分項能耗(標準煤量)和單位面積能耗(標準煤量)進行按月、按年同比或環比分析。5)系統軟件應具有的管理功能(1)應具有用戶權限管理、系統日志、系統錯誤信息、系統操作記錄、系統詞典解釋以及系統參數設置等功能。(2)應具有良好的開放性,即具有符合用戶應用需要的后續開發功能,能在基本功能基礎上,為用戶提供個性化報表與分析模板。(3)先進性。應采用先進的軟件技術滿足用戶需求。隨著互聯網的快速發展,須采用靈活的軟件架構保證軟件的易擴展性和易維護性。6)應符合《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統軟件開發指導說明書》中對軟件功能框架的描述和對軟件功能的要求。
2能源計量與管理軟件系統設計
傳統圖書館信息資源管理系統中未對圖書館員的工作行為進行詳細管理,并且對紙質圖書、期刊等方面的信息只是簡單地轉化成電子文件進行信息存儲?,F代化、智能化圖書館要求信息資源管理系統對整個圖書館實行智能化管理,包括館內的人與物。通過更為科學的管理、更為合理的數據存儲和調用分析,真正實現圖書館信息資源管理系統的智能化。物聯網技術所具備的在線監測、指揮調度、統計決策等功能可以很好地滿足圖書館這方面的需求。
2系統構建要解決的關鍵技術
智能圖書館信息資源管理系統的構建需要解決3個方面的關鍵技術,即信息采集、信息傳輸和信息處理。物聯網技術在這3方面的優點突出,現給出物聯網技術下感知層技術的信息采集、數據通信技術的信息傳輸和高性能計算技術的信息處理.
2.1基于物聯網感知層技術的信息采集
智能圖書館信息資源管理系統可以通過物聯網感知層技術實現新設備、新系統或新流程隨時隨地的感知、測量、捕獲和傳遞信息功能。管理系統可以根據所捕獲和追蹤到的信息,如文獻資料、數據資源、圖書館運行狀態、用戶需求等進行快速的綜合分析與決策。傳統圖書館信息資源管理系統所采用的IC卡和條形碼數據采集技術仍可作為圖書館的一項信息采集技術,但目前所出現的射頻識別、傳感器網絡等新一代信息感知技術將逐步取代原有技術。射頻識別通過在圖書、紙質期刊上粘貼可以發送無線電訊號的傳感器,進一步縮短了圖書、期刊信息的錄入時間,極大地提高了圖書館運行效率。
2.2基于物聯網數據通信技術的信息傳輸
智能圖書館信息資源管理系統的信息傳輸效率尤為關鍵,它通過目前最為高速且高帶寬的通信網絡工具,使得用戶端電子設備與圖書館信息資源進行結合,實現數據信息的收集、儲存,進而實現了圖書信息的多方位交互和共享。傳統圖書館信息資源管理系統的信息傳輸主要是在圖書館局域網基礎上通過公用電話網、X.25、信息高速公路網等公用互聯網平臺來實現圖書館館域的信息交換。目前,信息通信技術得到了飛速發展,由平行、獨立的信息傳輸技術發展到了信息融合,比如移動通信技術與IP網絡技術的融合;電信、電視、計算機、衛星通信等通訊網絡的融合。這些通訊技術的融合促使了新一代通訊技術的出現,即M2M技術。該技術可以實現人與人、人與機器、機器與機器之間的實時信息通訊。
2.3基于物聯網高性能計算技術的信息處理
目前,高性能計算、普適計算、云計算已成為21世紀計算機運算研究與發展的重點之一,這種計算將作為一種公共設施,以服務租賃的方式向企業、團體及用戶提供多方位、多角度的服務。高性能計算技術的支撐包括多種計算與通信技術、操作系統技術、軟件技術、信息處理技術等。高性能計算、普適計算及云計算組成了物聯網的運行計算環境。高性能計算技術的設計理念擺脫了傳統自建信息系統計算的常用模式,勢必將取代傳統技術成為智能圖書館信息處理的核心環節之一。比如,數據挖掘技術通過特定的算法可以在海量信息數據中提取出滿足用戶要求的數據,并對數據進行分析,有助于物聯網的分析和決策功能;人工神經網絡技術可以對系統獲取的信息根據特定規則進行信息推理,進而判斷用戶的真實意圖,為物聯網提供重要的信息。
3系統模型的構建
物聯網技術是以需求為主要導向,以應用為最終目的的新興技術。物聯網技術在圖書館領域的應用是以數字化圖書館、智能化圖書館建筑等發展并日趨成熟的圖書館現有結構體系為基礎,以物聯網的核心技術滲透在圖書館各項工作當中,并根據用戶的需求導向,實現圖書館各項管理和服務功能。基于物聯網技術的智能圖書館信息資源體系結構包括4個層次:信息感知層、信息接入和傳輸層、信息智能處理層和系統服務應用層。這4個層次主要由末端感知網絡、融合化網絡通信基礎設施與普適化應用服務體系技術支撐。這些技術主要包括傳感器、識別技術、普適計算、M2M通信技術、云計算技術、知識發現與搜索引擎技術、關系網絡管理技術、數據和信號處理技術、安全和隱私技術等。
3.1信息感知層
信息感知層主要包括RFID、傳感器網絡、遙感遙測、IC卡和條形碼等相關技術。通過這些技術獲取圖書入庫出庫信息、圖書館工作人員工作內容信息、圖書館運行分析信息、圖書館用戶個信息等。比如:在新書入庫時,通過在新書上粘貼包含本書具體信息的無線傳感器,即可不用通過信息掃描直接進入庫藏。在用戶借閱時,根據用戶本身所攜帶的無線傳感器(借書卡),即可辨知借閱本書的具體用戶。
3.2信息接入和傳輸層
信息接入和傳輸層主要包括M2M通訊網絡、局域網、互聯網、無線通訊網絡等。該層主要獲取由信息感知層提供的所有信息,并實時傳輸至信息智能處理層進行數據信息的分析和處理。比如:信息感知層獲取了一本新書入庫信息后,自動連接相關網絡,將該圖書信息包括書名、書號、出版時間、頁數、作者等相關信息通過傳輸層自動傳輸給智能處理層。信息接入和傳輸層是信息感知層與信息智能處理層的橋梁和信息傳遞通道。
3.3信息智能處理層
信息智能處理層主要包括高性能計算、普適計算、云計算、智能技術、知識發現、微電子、高性能通訊技術等。該層主要是對由信息接入和傳輸層發送過來的所有信息進行信息分析和處理,得出最終決策,并將該決策傳輸至系統服務應用層。比如該層同時收到如下信息:①最新購置的《簡愛》圖書存在質量問題,需要換貨;②某用戶發出借閱《簡愛》一書請求;③《簡愛》已入庫30本。該信息智能處理層通過人工神經網絡根據信息發出用戶權限權重,綜合分析這3條信息,得出最終決策,即無法滿足圖書借閱人的需求,并報送至系統服務應用層。
3.4系統服務應用層
系統服務應用層主要包括圖書查詢、圖書借閱、圖書定制、個性化服務、期刊查詢、專利查詢、各領域專家查詢等功能界面。該層主要建立系統與用戶的交流溝通,將用戶需求通過信息接入與傳輸層傳輸至信息智能處理層,同時將信息智能處理層所做出的決策實時反饋給用戶。比如針對3.3中實例,智能處理層將所做出的“無法滿足借閱人的需求”信息發送至系統服務應用層后,該層則向用戶做出反饋:“尊敬的用戶,圖書館暫時無法借閱《簡愛》一書,請諒解”。
4系統服務模式的創新
4.1讀者信息的方便獲取和修改
智能圖書館信息資源管理系統通過用戶所持有的借書卡(無線電訊發射終端),自動獲取進入圖書館的讀者基本信息,包括讀者姓名、年齡、班級、學號、曾借閱圖書信息等。在用戶提出修改用戶信息時,系統根據用戶所提修改內容,自動對用戶信息進行修改和保存,并告知用戶保存成功。智能圖書館信息資源管理系統通過RFID、傳感器網絡極大地提高了讀者信息獲取和修改的效率。
4.2圖書的快捷管理和精確定位查找
智能圖書館信息資源管理系統通過管理員在圖書上粘貼的無線電訊發射終端來錄入圖書信息,通過每層書架上無線電訊發射終端來精確定位圖書所存放的位置,方便用戶查找。比如:《簡愛》一書進貨后,將該書基本信息刻錄至無線電訊發射終端,并將該終端粘貼至圖書上。在該書進入書庫時,信息即時被錄入至圖書館信息資源管理系統中,當該圖書被放置在第二層第17排書架時,其具置信息被傳輸至圖書館信息資源管理系統中,用戶查找本書時,即可實時提供。
4.3信息資源的實時檢索和查詢
信息資源的實時檢索和查詢主要用于圖書館管理人員和讀者對圖書、期刊等信息的實時掌握。在讀者發出圖書、期刊、專利等信息查詢請求后,智能圖書館信息資源管理系統根據無線電訊發射終端實時確定圖書具體存放位置,并將該位置即時提供至用戶終端,極大地方便了讀者。同時,圖書管理人員可通過管理系統實時查看信息資源存儲情況、是否飽和、是否缺貨、具體需求量、最近借閱情況等,對圖書館的基本情況有所了解。
4.4館藏信息的智能和推送
館藏信息的智能和推送主要是建立圖書館與用戶之間的實時聯系。智能圖書館信息資源管理系統具有信息推送和功能。系統通過信息推送平臺,可將新入圖書、用戶定制圖書到貨通知、圖書過期通知等信息推送至用戶接收終端,如用戶手機、微信、QQ上,以便讀者更為深入地了解圖書館相關情況,同時為用戶個性化定制提供幫助。
5結語