蓝牙4.0技术在智慧图书馆的应用

人类的智慧相互结合，赋予传统图书馆智、大、云和
确定位图书馆内的资源，实现资源整合和精确推送
物的特征，也就是智慧（Artificial Intelligence）、大数
等能力。比如智能图书馆中引进了 RFID 技术，通
李雪虹：
蓝牙 4.0 技术在智慧图书馆的应用
第 2 期
89
南京理工大学建设的图书馆占地面积超过45 000 m2，
的重要性，纷纷开发出微信公众号或者是小程序，
定位 M 点，
其计算方式如式（1）所示。
主动地向读者推荐信息。在智慧图书馆中，只要读
（x
ì - x A）+ （y - y A）= r
ï
2
2
2
（x
í - x B）+ （y - y B）= r b
ï
2
2
2
（x
î - xC）+ （y - yC）= r c
2
3.2
置信息的定位服务，可以帮助使用者实时获取位置
信息、周边环境信息、信息推送和路径导航等信息，
定性的蓝牙 4.0。
在常规情况下，0.6～1.2 ms 蓝牙通讯的方法需
要使用 16~32 个通信通道连接不同的通讯设备，因
此蓝牙设备即便是在待机状态也有非常高的能
耗。对于蓝牙 4.0 来说其通信所需要的信道数量相
势，因此，这类设备开始应用在特殊场景中。另外，
其信号的传递范围可以达到毫米级，
最大可达 50 m。
1.2
BLE 协议介绍
从通讯协议上看，蓝牙 4.0 使用 BLE 协议栈，
其中有控制器和主机 2 个部分。L2CAP 上部主要
是主机端，HCI 层之下的部分被称为控制层。自下
而上的顺序看，协议堆叠层次非常多，从物理层开
这种算法以 A（xa，ya）、B（xb，yb）以及 C（xc，yc）为 3
个信标节，将目标节点 M 的坐标设定为（x，y），就像
在图 4 中看到的那样。
图 4 三边测量法图示
90
甘
肃
选择 3 个信标节点，以这些点作为圆心，这样，
科
第 40 卷
技
量的资讯。近期，很多图书馆都开始重视线上业务
得到不同点到目标点 M 的距离 ra、rb、rc 就能够精确
机，在里面找到一个三维的导航。当用户开启蓝牙
照使用者的具体需求构建多个微微网组合在一起
时，图书馆内置的蓝牙基地台会精确地锁定用户目
的无线网络通信机制，保证这个网络内的不同主体
前所处的地点，并将此时此刻的地点显示在移动终
可以高效互通。网络内的各主体通信只能在办公
端上。3D 导航功能，可以满足读者的导航需求，让
2 智慧图书馆
合了云平台、现代计算机、4 G、Wi-Fi 等新型技术，
2.1
来，也能够实现图书馆内外数据共享，有助于加速
智慧图书馆的概念
智慧图书馆（Smart Library）从实质上来看，是通
智慧图书馆能够让馆内各个地区之间相互联系起
数据融合，确保图书馆以及读者之间相互沟通。智
过更为智慧的方法，采用新型的信息技术来对馆内
高。室内设备因为建筑物的阻隔致使卫星定位的
精确度下降，因此，使用传统卫星定位技术管控室
内设备显得捉襟见肘。为此，开发出新的室内定位
技术，弥补传统卫星定位的缺陷成为了重要研究课
题。室内定位技术可以弥补卫星定位无法穿透建
筑物、地面信号不稳定等问题。常见的室内定位技
术有蓝牙、Wi-Fi、超声波以及红外线等定位技术。
进一步升级的关键。随着当前的定位技术越发完
户提供更理想的服务体验。比如华东师范就引进
善，室内定位技术分成了 2 种不同的发展方向。一
[4]
了大数据分析技术 。
种是广域视角上的室内定位，另一种则是局域范围
的室内定位[5]。前者有 GPS、地面数字通信等尖端科
3 蓝牙4.0技术在智慧图书馆的应用
3.1
技；无线保真、蓝牙、Zigbee、RFID 等局部室内定位
从而达到智能化的目的。
始经过链路层到达安全管理层以及通用属性剖面
1 蓝牙技术
等，如图 1 所示。
1.1
蓝牙 4.0 介绍
在 2010 年 7 月蓝牙 4.0 规范得以问世，这是在
蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group，SIG）
的基础上发展而来的，除了原有的蓝牙技术优势之
技术。对 Bluetooth 技术的效能和难度进行比较，见
基于蓝牙 4.0 技术的室内定位
图 3。
目前，国内有许多建筑规模较大的图书馆，如
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（&!"'()*）
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100 m
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34567
RFID
Zi Bee
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0.5 m
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深度感知
在现实应用中，物联网取得了不错的成绩，图
链接层默认的情况是处于待机的状态，在这个
书馆领域中也有很多物联网技术应用的案例。比
情况下，不需要传输或者接收信息，一个装置就可
如将传统图书馆和物联网技术相互结合可改变工
以从其他情况转换为备用。被广播的装置，可发出
作人员手工统计的方式，借助门禁系统自动记录进
章重点介绍了在智慧图书馆中实现图书定位和室内定位的方法，通过对比各种室内定位技术，阐述了蓝牙导航技术
的优越性，并对其在智慧图书馆中的运用进行了初步探讨。
关键词：
智慧图书馆；
蓝牙 4.0；
图书定位；
室内导航
中图分类号:G250.7
智能技术改变了人们的生活环境，尤其是智慧
生活理念下，人们对室内高精度定位的要求越来越
较于传统设备减少了 3 个，因此其待机能耗更低，单
次通讯花费的时间也更短，传统阶段需要 22.5 ms，
4.0 只需要 0.6~1.2 ms 即可[2]。与蓝牙 3.0 相比，它可
以将功耗降低 90%以上。蓝牙 4.0证该设备保持
一年以上的待机时间。因为 4.0 有能耗方面的优
取的书籍信息、环境温度、湿度和读者个人信息等
经过处理。应用层则是具体的应用模块，也是智慧
#$
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图书馆功能实现的基础，其目的是为了达到智能化
管理和人性化服务。这 3 个方面互相依赖，又相互
作用，这样才可以确保读者拥有更高的读书体验。
*+
具体来说，
智慧图书馆具备 3 个方面的优势。
2.2.1
图 2 链路层状态
代理技术的推动下帮助用户快速完成阅读所需。
厦门市的图书馆有 60 000 m2，地上有 6 层，地下有 2
这种技术可以自动为用户提供个性化服务，有精准
层。借助于 Bluetooth 导航，能迅速找到电梯、厕所、
推送的功能。比如清华大学机器人“小图”和南京
大学的“图宝”等都可以利用大数据分析技术整理
饮水机、学习交流室等。随着各个大型图书馆的大
照能力检验、服务主导等原则进行，确保建设目标
逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）
的智能化水平，以保证图书馆满足人们的需求 [3]。
主机控制接口层（HCI）
其最高级的境界就是每一个环节都能被图书馆智
链路层（LL）
能地实现，不需要人为的介入，从而实现“智慧”的
物理层（PHY）
境界。
2.2
图 1 协议分层结构
一条广播消息，或发出一条扫描应答，以对被主动
出人员的信息，读者只需要通过 RFID 一卡通就能
扫描的装置作出反应，并侦听潜在的应答分组。此
够获得进入图书馆的权限，同时刷卡的时候个人信
发明公开了一种具有透明信息的装置，用于在结束
息也会录入到门禁系统，这为工作人员科学管理读
该广播之后，该装置可以处于一种准备好的状况，
网络中通信，而不是在局域网中进行，因此，必须要
读者能够快速地、准确地游览馆内信息。
有一种特定的路由，以确保不同的微微网之间可以
相对于传统的 GPS 定位技术来说，室内定位技术快
捷方便、成本低、可操作性强，适合大型商场、图书
[1]
馆以及住宅区等设施使用 。在“智慧图书馆”建设
中，如何在复杂的图书馆等高层建筑内精确定位图
书位置以及读者所在室内位置，为读者提供高质量
的导航服务也成为建设智慧图书馆的重要课题。
传统的基于位置的定位服务（ILBS）是一种基于位
图书馆内读者的信息，并且可以判断用户的实际需
力推行，其职能日益复杂化，划分日益细化。对于
求，还可以利用大量的科研数据保证用户服务的个
低频次进入到图书馆的读者来说，如何为这些读者
性化水平。智能图书馆也可以借助云计算和数据
提供快速和便捷的图书信息就成为了当前图书馆
挖掘等先进技术智能化分析用户的信息，进而为用
播通道，该通道属于数据通道，由 37 个 RF 组成。
88
甘
通用访问配置文件（GAP）
肃
通用属性配置文件
（GATT）
安全管理层（S）
属性协议（ATT）
科
第 40 卷
技
据（Big Data）、云 服 务（Cloud Service）和 物 联 网
（Internet of Things）。建设智慧图书馆应当严格按
第 40 卷
甘肃科技
第2期
Gansu Science and Technology
2024 年 2 月
Vol. 40
No. 2
Feb. 2024
DOI：10.20156/ki.2097-2490.2024.02.019
蓝牙 4.0 技术在智慧图书馆的应用
李雪虹
（厦门市图书馆，福建 厦门 361000）
慧图书馆内不仅可以存放大量书籍，还能够精确管
的资源信息进行相互传递，目的是增强信息交互的
理每一本图书的信息。
相应速度以及灵活程度，以此来实现智慧图书馆的
2.2.3
所有功能。
智慧服务
智慧图书馆最明显的特征就是具有较高的智
所谓的智慧图书馆指的是将人工智能技术和
能化。总体上看，智能图书馆通过网络信息技术精
0>?
@ABCDE(
（FGHIJKL）
C
图 3 定位技术性能—难易对比图
从图 3 可以看出，从性能和精度的角度来看，使
用 Bluetooth 更适合于室内定位。现在市面上大部
分的智能机都配备了 Bluetooth4.0 功能，这对于普及
来说是非常方便的。
蓝牙 4.0 的核心算法为三角形定质心位算法，
过该技术可以自动完成借书、还书的操作。这种智
复旦大学医学中心的 10 033 m2，南京大学还建设有
能化技术还可以为读者提供更高质量的服务，进而
社夏图书馆，武汉理工大也有规模较大的图书馆，2
提高读者的阅读效率。智能图书馆还可以在智能
个大学的图书馆面积分别是51 223.8 m2 和80 000 m2，
者信息提供了便利。目前，除 RFID 阅读器外，还有
并在接到该发起方的一种联接要求后，该装置便处
于联接状态。装置在被扫视的情况下，可以从一个
广播频道接受信息。在一个联接的情况下，2 台装
温、湿、有害气体等感应器。
2.2.2
互联互通
与传统图书馆对比，智慧图书馆的自由性更
置能够互相传输资料通道信息包。
高、开放程度更大、共享能力更强。智慧图书馆综
链路层：具体来说，链路层有 5 种不同的状态，
其中包括广播状态、连接状态、就绪状态等，不同状
态之间相互转化的关系展示如图 2 所示。
!"
智慧图书馆的特点
按照组成结构分析，智慧图书馆分成 3 个不同
的层次，包括感知层、应用层及网络层，这 3 个层次
缺一不可，是智能化核心。其中，传感层的作用是
对目标进行数据收集和对象辨识，对阅读过程中获
外，还将开发出低成本、低功耗、大范围、高速、高稳
物理层：在物理层，利用 FM 技术降低了对环境
的影响，同时，Bluetooth4.0 将 2.402 MHz 至 2.48 MHz
的频率段分成了 40 个通道，并设置了 2 Mhz 的频率
区间。而 Bluetooth RF 通道包含了一个广播通道和
一个数据通道，将 RF 通道的 0,12,39 表示为一个广
摘
要：在数字技术广泛运用的今天，
“智慧城市”已经变成了一个美好的未来，它为人们描绘出一幅更加智慧、更加
方便、更加灵活、可持续的社会生活画面。伴随着智慧图书馆的不断发展，当前以感知化、互联化、智能化、人性化为
核心的技术正在与图书馆的各项工作相融合。
“书书相连”
“书人相连”
“人人相连”是“智慧图书馆”建设的关键。文
环境。建设这一机制的基础有如下几个方面：首
和提前预约等技术，同时当前的室内定位技术有着
先，应当共享图书馆内的各类智能化设备，实现文
较大的发展潜力。
件和设备共享。其次，使用蓝牙设备对内部网络和
3.2.1
局域网进行无线接入。最终，在办公室网中，利用
3D 导航
当读者走入图书馆的时候，可以用自己的手
某种路由方式，使不同的微微网相互连接起来。按
2
2
a
者打开智能手机的蓝牙功能就能够借助公众号快
（1）
基于蓝牙 4.0 室内定位在智慧图书馆的应用
速登录个人信息，也可以及时了解图书馆内的资讯
和其他新书信息。
3.3
为了适应高层建筑内的物品定位需求，室内定
图书馆无线办公网络的路由机制
通过蓝牙 4.0 可以打造出更加完善的无线办公
位技术受到重视，并且出现了三维导航、图书导航