西藏博物馆的智慧博物馆创新实践

西藏博物馆的智慧博物馆创新实践

格桑桑杰

西藏博物馆文物信息资源中心 拉萨 850000

摘要：随着博物馆事业的蓬勃发展，参观的人数逐年递增，公众物质文化需求也不断提升，智慧博物馆建设已经是当今博物馆发展的必经之路，西藏博物馆恰逢良机，能够随着博物馆事业的蓬勃发展，运用物联网、大数据、云计算、5G、AI 人工智能等新兴技术，推动智慧服务、智慧管理、智慧保护和智慧教育等新业态，建设成为具备全面透彻感知、宽带泛在的互联、多场景智能融合为一体的智慧化一流大馆。

关键词：智慧博物馆、物联网、大数据、云计算、AI人工智能

西藏博物馆是以文物收藏、保护、研究、展示、教育为主要功能，传承展示优秀中华文化为主要内容的现代化综合博物馆，也是“全国爱国主义教育示范基地”、“全国民族团结进步教育基地”、“全国文明单位”、“国防教育示范基地”。是人们了解西藏、认识西藏、研究西藏的“窗口”，是世人了解和认识西藏社会经济、文化建设成果的重要平台。

随着博物馆事业的蓬勃发展，参观的人数逐年递增，公众物质文化需求也不断提升[1]，在党中央的亲切关怀和高度重视，自治区党委政府和国家有关部委的坚强领导和有力指导下，西藏博物馆于 2016 年 12 月起正式闭馆实施改扩建工程，于2022年7月正式对外开放。同时国家文物局先后出台了一系列政策支持智慧博物馆建设，西藏博物馆在自治区文物局领导下以新馆改扩建为契机，运用物联网、大数据、云计算、5G、AI人工智能等新兴技术，推动智慧服务、智慧管理、智慧保护和智慧教育等新业态，建设成为具备全面透彻感知、宽带泛在的互联、多场景智能融合为一体的智慧化一流大馆[2]。

本文从建设以西藏博物馆数字化、信息化为基础、广泛利用大数据、云计算、人工智能等技术层面，阐述西藏博物馆的智慧博物馆的整体框架设计、总体技术线路、技术选型设计、数据模型设计、终端系统及接口设计等，以及这些技术设计应用到应用系统和应用数据里的设计方法，形成泛在群体的感知，高速动态的互联，数据融合的认知为特征的博物馆智能生态系统。

1.系统总体架构设计

根据西藏博物馆的职能定位和未来多重需求，进行西藏博物馆智慧博物馆管理和应用系统的总体架构的设计和开发，系统架构设计分六个层次，如图1 所示。系统分别由基础支撑层、服务支撑层、业务应用层、应用平台层、服务对象层组成。平台架构的设计严格遵守相关的安全体系和技术标准体系。

图 1 系统总体架构设计图

2.总体技术线路

西藏博物馆的智慧博物馆的总体技术线路设计中，运用了大量的先进软件技术。

2.1微服务架构技术

顶层架构采用微服务架构设计，通过微服务的细化，架构的优化合理设计，能够让各个微服务之间在结构上“松耦合”，而在功能上则表现为一个统一的整体[3]。

2.2中台服务技术

中台服务包含数据中台和业务中台，中台服务能够确保系统保持高并发压力下稳定运行，通过应用层面的弹性、高迸发的性能和灰度发布的能力，满足观众服务需求，通过无侵入接入技术，确保中台服务的快速接入。

2.35G 技术

通过 5G 技术的应用，信息传递速率将更快，延迟也将减少，提升参观用户多媒体资源的使用体验及博物馆内工作人员的管理效率等。

2.4全景漫游技术

通过全景漫游技术，讲给观众带来置身其中的体验感，既可以达到博物馆宣传展示目的，也可以实现吸引游客和扩大影响力的双重效果。

2.5多模定位技术

多模定位技术将是西藏博物馆智慧场馆建设的基础，承载着微信平台、自助导览服务等系统的定位功能，结合博物馆的无线数据传输速度、稳定性等方面进行综合考量，定位引擎通过构建基础室内地图数据拓扑结构，通过网络分析、地图交互操作等功能来支撑西藏博物馆的定位系统。

2.6AR 增强现实技术

AR 增强现实技术能够使交互从精确的位置扩展到整个环境，从简单的人面对屏幕交流发展到将自己融合于周围的空间与对象中。运用信息系统不再是自觉而有意的独立行动， 而是和人们的当前活动自然而然地成为一体。交互性系统不再是具备明确的位置，而是扩展到整个环境。三维注册，即根据用户在三维空间的运动调整计算机产生的增强信息。

2.7工作流技术

采用基于 J2EE 技术体系开发的工作流系统，可以定制出环节数量不受限制的各种日常业务申请、行政审批流程，并可作为共享引擎，来支持相关业务的文件审批或流转控制。

2.8数据可视化

数据可视化技术可以将数据转换为图形或图像形式显示到屏幕上，并进行交互处理的理论、方法和技术。

2.9数据一体化管理

基于关系数据库统一管理空间数据与非空间数据可以有效地实现空间与非空间数据关联和集成。

2.10统一软件开发过程

本系统采用渐进式开发过程，非常适合采用统一软件开发过程(RUP)，RUP 的核心思想就是增量迭代。对于成功软件开发经验的复用是定义软件开发过程的集中体现。

2.11统一的基础平台和应用平台

本系统采用统一的基础平台，包括操作系统平台、数据库平台、数据资源系统平台和应用平台。采用统一平台，可避免不必要的系统间数据的转换、功能的接口、以及系统升级扩展时大量的维护工作量，保证系统的一致性和稳定性。

2.12人工智能

通过人工智能技术的引入，赋能现有设备，提高智能化和扩展升级能力，并通过与报警系统、客流统计系统的联动，提高系统信息同步能力以及分析能力。

3.技术选型设计

根据西藏博物馆的总体架构设计，结合当今技术发展情况，并考虑到系统的综合性能指标要求，技术选型如下：

1．操作系统：选用国产的开源服务器操作系统，安全可控。

2．开发语言：JAVA，具有良好的跨平台性和稳定的性能，语言发展成熟度高，开源资源丰富。

3．后台开发框架：SpringBoot，SpringBoot 是目前最为成熟的开发框架之一，构建项目快速，可以对主流框架无配置集成，提供运行时的应用监控，并与云计算天然集成。

4．系统架构：采用微服务架构方案，该方案的优势在于从逻辑和物理层次上隔离，做到深层次解耦，每个微服务领域边界清晰，高内聚低耦合，可并行开发和单元测试，独立部署，无需等待其它微服务即可结合环境进行验证，灵活度高，可扩展性强。

5．微服务治理框架：中文文档全面，兼容性强。

6．Web 服务器：针对大访问量网站的需求设计，具有高效、稳定、安全、易用的特点。

7．消息中间件：使用 Mysql 作为消息存储媒介，可完全水平扩容，被广泛应用在订单，交易，充值，流计算，消息推送，日志流式处理等场景。

8．数据库：MySQL，最好的开源关系数据库管理系统应用软件之一，用于各类数据的存储和查询，可无缝集成云计算，支撑高吞吐量、超大数据量业务场景。

9．前端开发框架：Vue，用于构建用户界面的渐进式框架，可以自底向上逐层应用，双向数据绑定，视图、数据和结构相分离，运行速度快，便于与第三方库或既有项目整合。

10．信息可视化：DataV，专业大屏数据可视化服务，可通过图形化的界面轻松搭建专业水准的可视化应用，丰富表现日志分析数据。

11．缓存：Redis，开源 Key-Value 数据库，遵守 BSD 协议，支持网络，可基于内存亦可持久化，并提供多种语言的 API。

12．弹性伸缩：Kubernetes（k8s），基于容器技术的分布式架构解决方案， 配合微服务，简化应用部署，提高硬件资源利用率，实现系统的健康检查和自修复，自动扩容缩容，服务发现和负载均衡。

持续集成：Jenkins+k8s，Jenkins 是一个独立的开源软件项目，是基于 Java 开发的一种持续集成工具，用于监控持续重复的工作，与 k8s 配合提升开发部署效率，达到持续交付的目的。

图 2 系统持续集成流程图

图 3 系统技术选型分层设计图

4.数据模型设计

博物馆在“人（观众、工作管理人员）”和“物（设备、场馆、藏品）”之间形成数据关联从而开展日常运营，通过建立“人-物”“数据-物”“数据-人” 之间的信息交互和远程控制，同时结合云计算和大数据技术，从而实现对博物馆服务、保护和管理的智能化自适应控制和优化。

图 4 人、物、数据三元关联图

1、“人-物”以馆方直接向观众提供服务和观众参观相关行为产生联系。

图 5 人、物二元关联图

2、“数据-人”以观众参观行为、职工工作产生数据，通过系统数据处理并向观众和职工响应数据。

图 6 数据、人二元关联图

3、“数据-物”以动态监测或调用资源的形式产生数据，通过发送请求信息、展示的形式展开应用。

图7 数据、物二元关联图

5.终端系统及接口设计

系统中涉及到的终端主要包括手持检票终端、互动教育终端、拼接屏互动展示终端、互动式自助教育终端以及观众管理及数据可视化显示终端。

一、终端调用服务通用架构

图 8 终端调用服务架构图

6.安全系统设计

西藏博物馆安全系统设计依据等保网络安全要求，制定符合博物馆现有及未来信息化发展的规范方案。

7.存储备份系统设计

通过虚拟存储技术将所有的存储资源在逻辑上映射成一个整体，用户无需关心具体磁盘阵列如何处理数据，只需要管理虚拟化的统一存储设备即可。

8.标准化体系建设

标准化体系的建立从博物馆实际业务情况出发，以现有国家标准、行业标准为蓝本，根据现状和发展规划进行确定。具有一套完善的标准化体系，对智慧博物馆的发展至关重要。

9.应用系统设计

西藏博物馆智慧博物馆建设分为智慧藏博综合服务管理平台和基础支撑两大部分。智慧藏博综合服务管理平台包含智慧传播、智慧服务、智慧教育、智慧保护和智慧管理五大模块。基础支撑包含内容资源采集设计制作、教育课程设计制作、人工智能基础平台、安全保护设备等模块。

9.1智慧传播

智慧传播主要包含了官方网站升级、云展览虚拟漫游展示系统、微信小程序、微信公众号、AR 互动 App等功能

9.2智慧服务

博物馆的智慧服务包括了全网预约服务系统、智能定位导航系统、讲解管理系统、无线团队讲解系统、团队智慧讲解系统、客流统计系统、会员服务系统、拼接屏互动展示系统、

9.3智慧教育

博物馆的智慧教育包括了研学教育管理系统、互动教育系统等功能。

9.4智慧管理

博物馆的智慧管理包括了观众管理及可视化系统

、全流程藏品管理系统、图书管理系统、志愿者管理系统、办公自动化系统、文创销售管理系统、国家一级博物馆运行评估规则指标监控管理平台等功能。

9.5智慧保护

智慧保护包括了文物数字化采集、文物三维数据模型处理、文物保护及修复管理系统、摄影室等内容。

10.应用数据设计

10.1数据采集

结合智慧化建设目标和整体业务需求，需要对观众参观及场馆运营所产生的数据进行采集。

图 9 数据采集架构图

10.2系统关联

西藏博物馆五大业务领域包括智慧服务、智慧传播、智慧管理、智慧教育和智慧保护，各逻辑业务层通过数据交换实现互通联动，其顶层结构图如下图所示。

图 10 系统关联示意图

1、智慧服务业务领域可以了解并展示热门展厅（单元）、热门藏品、观众画像等数据，并进行群体推送，因此需要分别调用来自智慧管理业务领域的“藏品信息”数据、智慧教育业务领域的“课程信息”数据、智慧传播业务领域的“观众预约”数据和“观众互动”数据。

2、智慧传播业务领域可以为观众提供云展览服务，因此需要调用智慧管理业务领域的“藏品信息”数据、智慧保护业务领域的“藏品数据”数据、智慧服务业务领域的“讲解服务”数据。同时智慧传播业务领域可以将观众的“智慧互动”数据返回到智慧服务业务领域， 形成“观众偏好”与“观众行为”数据。

3、智慧教育业务领域将“课程信息”数据传递到智慧服务业务领域，观众通过发送“观众预约”请求，并向智慧教育业务领域返回“课程参与”数据，形成“观众偏好”与“观众行为”数据。

分解顶层系统图，以观众管理及可视化系统汇聚各系统数据，形成热门数据、观众兴趣分布、观众画像等数据业务流程为例，其系统逻辑如下图所示:

图 11 系统关联逻辑图

以预约服务系统、观众管理与可视化系统及相关业务流程展开，根据各业务领域内子系统之间的功能互通性和数据关联性可进一步分解，其系统逻辑如下图所示:

图 12 系统关联逻辑图2

10.3数据存储

为保障藏文可以正常用作检索条件，数据库字符集采用 utf8mb4 格式。各系统所采集的数据其存储目录如下所示：

11.结语

本文介绍了西藏博物馆运用物联网、大数据、云计算、5G、AI 人工智能等新兴技术，建设具备全面透彻感知、宽带泛在的互联、多场景智能融合为一体的智慧化一流大馆的创新实践方案。智慧博物馆将文化与科技广泛结合于文物保护利用、展览体验、文化传播、管理运营等方面，具有显著优势和广泛前景，可以实现从实体馆舍向数字云端的系统性转型，带来公共文化服务理念与方式的认识变革。

当前我国智慧博物馆发展存在不平衡、不充分等问题，要加快推进全国智慧博物馆的建设，一是需筑牢智慧博物馆的制度基础，进一步完善政策支持体系，加强政策协同配套，加大数字化标准供给；二是应充分发挥国家文化和科技融合示范基地引领作用，鼓励相关部门、地方结合需求布局智慧博物馆创新平台，取得强大的5G网络、虚拟现实、三维可视化等技术支持；三是要加强人才培养和学术研究，提高文物保护工作者数字化专业素质和业务能力，重视交叉学科交流与建设，培养“文化+数字”多层次人才队伍；四是要坚持把社会效益放在首位，鼓励博物馆与社会企业深度合作形成合力，推动文物数字资源与教育、旅游等领域的深度融合，加强优秀文化资源的数字化开发利用。

[1]陈 刚. 智慧博物馆——数字博物馆发展新趋势[J]. 中国博物馆2013(04)

[2]贾晓微.智慧博物馆体系建设的思考[J]. 智库时代201(12)

[3]赵红 .” 互联网 +” 时代物馆如何讲好城市故事——濮阳市博物馆智慧博物馆设计与思考 [J]. 公关世界 ,2017,(15):94-95.

[4]秦新华 . 博物馆综合业务信息平台的建设与研究——以山西博物院为例 [J]. 史志学刊 ,2014,(1):193-197.