智慧博物館數字化分析系統的設計與實現

謝明洋

摘 要：【目的】為提高博物館的參觀體驗效果，強化其社會宣教功能，弘揚優秀文化，提高觀眾的參與度和滿意度，構建博物館的智慧化、數字化運營新模式?！痉椒ā繌南到y需求分析、方案設計、系統實現、應用效果等方面出發，闡述智慧博物館數字化分析系統的構建過程?！窘Y果】通過性能檢驗，智慧博物館數字化分析系統的運行穩定性較高，該系統的應用為博物館管理人員的工作提供便利，能有效促進博物館資訊發布、智慧導覽、文物活化、觀眾互動等功能的實現，從而減輕博物館工作人員的工作量，解決傳統博物館接待量和展覽量受限的問題?！窘Y論】智慧博物館數字化分析系統是智慧博物館的重要組成部分，智慧博物館數字分析系統的應用能有效改善博物館的管理流程，從而實現對博物館的網絡化管理，為觀眾提供便捷、個性化、沉浸式的參觀體驗。

關鍵詞：智慧博物館；數字化分析系統；總體設計；功能模塊；數據庫

中圖分類號：TP277? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1003-5168（2024）04-0038-07

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.04.007

Design and Implementation of a Digital Analysis System for Smart

Museums

XIE Mingyang

（Nanjing University of Science and Technology， Nanjing 210094， China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to improve the visiting experience and social education function of museums， promote excellent culture， enhance audience participation and satisfaction， and build a new intelligent and digital operation model for museums. [Methods] From the aspects of systemrequirementsanalysis，schemedesign， system implementation and application effect， the construction process of Smart Museum Digital Analysis System was expounded. [Findings] Through performance testing， it has been found that the digital analysis system based on smart museums has high operational stability. The application of this system provides convenience for museum management personnel and can effectively promote the implementation of fanctions such of museum information release， smart navigation， cultural relic activation， and audience interaction，thus reducing the workload of museum staff and addressing the limitations of traditional museum reception and exhibition volumes. [Conclusions] The digital analysis system of smart museums is an important component of the construction of smart museums. The application of the digital analysis system of smart museums can effectively improve the management process of museums， thereby achieving network management of museums and providing visitors with convenient， personalized， and immersive visiting experiences.

Keywords： smart campus; access control system; overall design; authority approval; database

0 引言

智慧博物館數字化分析系統運用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、人工智能（AI）等網絡信息技術，對博物館的環境、展廳、展品、藏品及觀眾研究人員進行全面、透徹的感知，并及時做出響應，從而使各類博物館實現服務個性化、體驗數字化、管理智能化等功能。智慧博物館數字化分析系統的設計要體現出先進性、安全性、開放性與實用性的特點。

1 智慧博物館數字化分析系統的總體需求分析

隨著科技的不斷發展，智慧博物館已成為博物館行業的一個重要發展趨勢。數字化分析系統作為智慧博物館［1］的重要組成部分，對提高博物館的管理水平和觀眾體驗感具有重要的推動作用。通過對智慧博物館數字化分析系統的總體需求進行分析，可以為構建該系統指明方向。

1.1 業務需求分析

1.1.1 博物館在線信息服務。在當今數字化時代，博物館已不再是一個靜態的文物展示場所，通過融入互聯網思維，可以提供多元化的在線信息服務，利用門戶網站、小程序、公眾號、網絡商店、APP等方式，可以為觀眾提供個性化的在線服務，包括重點藏品介紹、展訊發布、文創產品展示、參觀線路規劃、預約預定、活動報名、咨詢建議等。這種在線服務不僅突破了時間和空間的限制，還能更好地滿足觀眾的需求，提高觀眾的參與度和滿意度。除了為普通觀眾提供在線服務外，博物館還需要為特定人員提供學術研究和學習交流方面的信息服務，這些信息包括但不限于學術論文、研究報告、文物數據、歷史資料等，以滿足研究人員、學生和教師等特定人群的需求。在博物館的入口處、大廳等觀眾主要活動區域安裝有顯示設備，可動態發布承載量、在館人數、車輛車位、展覽和活動信息、排隊等候時間和天氣、交通、重要公告等信息，這些信息對觀眾來說具有重要的參考價值，能幫助其更好地規劃行程和安排參觀時間。此外，博物館還提供高清圖片、詳細文字信息等藏品數據的在線查閱、搜索服務，不僅方便了觀眾在博物館外獲取藏品信息，還能促進博物館的數字化建設，提高藏品管理的效率和便利性。博物館在線信息服務［2］是當今數字化時代不可或缺的一部分：通過多種媒體方式提供個性化的在線服務，滿足觀眾需求，提高觀眾的參觀體驗；為特定人員提供學術研究和學習交流方面的信息服務；在博物館內設置顯示設備發布重要信息；提供藏品數據的在線查閱、搜索服務等，都是博物館在線信息服務的重要內容。這些服務不僅能提高博物館的管理效率，還能增強觀眾與博物館之間的互動和聯系。

1.1.2 預約及票務服務。隨著科技的發展和互聯網的普及，越來越多的博物館開始提供線上預約服務，從而方便用戶和管理部門。博物館分時段線上預約服務已成為一種趨勢，能夠實現分時預約數據與管理部門系統的實時對接。為了滿足游客的不同需求，博物館可提供多種無接觸票務方式。游客可通過官方網站、在線旅行社（OTA）、旅行團在線辦理等方式來購買門票，不僅方便了游客，還減少了博物館工作人員的工作量，提高了工作效率。在入館方面，博物館可提供自動檢票和人工檢票等服務方式。自動檢票是通過閘機或手持設備來實現的，能快速準確地檢驗出門票真偽，減少人工檢票的失誤；人工檢票則是在自動檢票無法識別或出現異常情況時進行的，能更加靈活地應對各種情況。通過這些措施，博物館實現了無接觸快速入館。游客可提前在網上預約門票，到博物館后直接通過自動檢票或人工檢票的方式進入場館，無須排隊等待。這種服務方式不僅提高了入館效率，也降低了人員聚集和交叉感染的風險。分時段線上預約服務和無接觸票務方式是博物館行業未來的發展趨勢，通過這些措施能更好地滿足游客的需求，提高博物館的工作效率和服務質量，同時也能降低人員聚集和交叉感染的風險，保證了游客的健康與安全。

1.1.3 導覽服務。隨著科技的進步和互聯網的普及，博物館作為人們獲取歷史文化知識的重要場所，越來越需要借助智能化手段來提升觀眾的參觀體驗，導覽講解預約管理系統正是實現這一目標的關鍵所在。

導覽講解預約管理系統能對博物館內的各個講解導覽資源進行科學有效的管理，主要表現在以下四個方面：一是優化資源分配。博物館通過該系統可實時了解各個時段的講解需求，從而合理分配講解資源，避免資源浪費。二是提高講解效率。觀眾可通過該系統提前預約講解服務，避免現場排隊等待，提高講解效率。三是提升觀眾體驗。導覽講解預約管理系統可為觀眾提供多樣化的導覽方式，如智能機器人導覽、無線團隊講解器導覽等，從而使觀眾能更加便捷地獲取導覽服務。四是促進知識傳播。博物館通過該系統可及時更新講解內容，確保觀眾獲取最新、最準確的歷史文化知識。

①多種導覽方式來滿足不同需求。導覽講解預約管理系統的導覽方式有以下三種：一是智能機器人導覽。通過應用智能機器人技術，為觀眾提供自動化、智能化的導覽服務。機器人可與觀眾進行語音交互，回答觀眾提問，并提供詳細的展品信息。二是虛擬講解。對一些珍貴的文物或難以接近的展品，虛擬講解是一種有效的替代方式。通過三維建模和虛擬現實技術，觀眾可在展品前獲得如同現場般的講解體驗。三是個性化導覽服務。有條件的博物館可為觀眾提供個性化的導覽服務。根據觀眾的興趣和需求，為其量身定制導覽路線和講解內容，使參觀體驗更加貼心。

②人工講解預約服務的補充。雖然智能化導覽手段為博物館提供了諸多便利，但人工講解服務在某些情況下仍具有不可替代的優勢。因此，博物館應通過官網、小程序、公眾號等渠道來提供人工講解預約服務，包括以下三種方式：一是專業人工講解。博物館應培養一支專業的講解員隊伍，為觀眾提供專業、細致的講解服務，并針對不同年齡段和需求的觀眾，提供符合其興趣和需求的講解內容。二是預約服務。通過官網、小程序、公眾號等平臺，觀眾可提前了解博物館的展覽信息、活動安排及人工講解服務的時間表。在此基礎上，觀眾可根據需求和時間安排對人工講解進行預約。三是互動交流。人工講解服務應注重與觀眾的互動交流，在講解過程中，講解員可邀請觀眾參與到討論、提問環節中，以增強觀眾參觀體驗的互動性和趣味性。

1.2 技術需求分析

1.2.1 機房建設。信息機房建設按《數據中心設計規范》（GB 50174—2017）中B級數據中心技術要求執行，消防按《博物館建筑設計規范》（JGJ 66—2015）要求執行。

1.2.2 網絡支持。博物館全區域應接入高速寬帶信息網絡，實現各系統的順暢運行。全場館要實現4G/5G網絡全覆蓋，可方便順暢地將手機、電腦等終端接入互聯網，實現在大密度客流情況下網絡瀏覽無障礙。應支持各種傳感設備的信息互聯，實現對閘機、監控、門禁、周界、對講、空調、照明、車位、停車、安防、消防、建筑設備、會議室等物聯設備的覆蓋。

1.3 系統功能需求

1.3.1 數據處理。數據處理是數字化分析系統的核心，主要包括以下功能：①數據清洗。對采集到的數據進行清洗，去除無效和錯誤數據，保證數據的質量和準確性；②數據轉換。將不同來源的數據進行轉換和整合，使其能有統一的格式和標準，方便后續分析處理；③數據存儲。將處理后的數據存儲到數據庫中，以便后續查詢和使用。

1.3.2 數據分析。數據分析是數字化分析系統的關鍵，主要包括以下功能：①統計分析。對藏品、觀眾、管理等的數據進行統計分析，得到各種指標和報表，如藏品數量、觀眾流量、參觀時長等。②模式分析。通過對數據的模式進行分析，發現數據中的規律和趨勢，如觀眾的行為模式、藏品的保護情況等。③預測分析。通過對數據的預測和分析，預測未來的趨勢和變化情況，如觀眾流量預測、藏品保護預測等。

1.3.3 數據展示。數據展示是數字化分析系統的最后一步，主要包括以下功能：①數據可視化。將數據分析結果以圖表、圖像等形式進行可視化展示，方便用戶理解和使用。②數據報告。將數據分析結果以報告的形式進行展示，包括各種統計報告、模式報告、預測報告等，為用戶提供全面的數據分析結果。③數據交互。用戶可通過數據展示模塊進行交互操作，如篩選數據、調整參數等，以獲得更加精準和個性化的數據分析結果。

2 智慧博物館數字化分析系統設計

2.1 總體架構設計

智慧博物館數字化分析系統的用戶可對博物館的相應信息進行查看，支持搜索功能，方便用戶快速對信息進行查找，還可查看相應詳情介紹信息，提供文物資源、路線指引等功能，為用戶了解信息提供方便。

2.2 設計因素

智慧博物館數字化分析系統的架構設計應考慮以下因素：①安全性。系統應采用嚴格的安全措施，從而保障數據的安全性和保密性。②可擴展性。系統應具備可擴展性，能隨著業務需求的變化和技術發展進行升級和擴展。③穩定性。系統應具備穩定性，能保證系統長時間穩定運行，不出現故障和異常情況。④靈活性。系統應具備靈活性，能適應不同的業務需求和場景，方便用戶進行自定義配置和使用。

2.3 系統模塊

智慧博物館數字化分析系統是一個基于大數據、人工智能等技術的綜合性系統，旨在實現對博物館藏品、觀眾、管理等方面進行數字化分析，為博物館提供更精準、智能的管理和服務。該系統由首頁定位操作模塊、博物館資訊發布模塊、文物賞析模塊、博物館智慧導覽功能模塊組成。

2.3.1 首頁定位操作模塊。用戶在進入首頁后會看到一個定位操作模塊，該模塊能幫助參觀者輕松查看首頁信息顯示，并進行各種操作。簡潔直觀的設計讓用戶可快速找到所需的功能，在定位操作模塊中，可迅速訪問預警信息、熱門文物及檔案、問題上報、巡檢等功能模塊。這些功能模塊是為了滿足用戶需求而精心設計和完善的，在使用智慧博物館移動APP時能獲得極致的體驗。預警信息功能模塊提供實時的預警信息，幫助用戶更好地了解當前情況，并使用戶做出明智的決策；熱門文物功能模塊可展示備受關注的文物信息，讓用戶深入了解文物的歷史和文化背景，同時掌握有關文物的最新動態；檔案搜索模塊的功能強大，能快速找到所需檔案；問題上報和巡檢模塊能方便博物館工作人員記錄和跟蹤問題的進展，確保問題能得到及時解決。首頁定位操作模塊如圖1所示。

2.3.2 博物館資訊發布模塊。該模塊是智慧博物館數字化分析系統的重要組成部分，向公眾傳遞最新的展覽信息、活動安排、研究成果等重要資訊。該模塊的主要功能如下：①資訊錄入。博物館工作人員可隨時隨地通過移動設備或電腦端錄入新的資訊，包括文章標題、正文內容、圖片等；②資訊審核。為了確保資訊的真實性和準確性，錄入后的資訊需經過審核才能發布。審核人員可對資訊進行編輯、修改或駁回，待審核通過后方可發布；③資訊分類。為了方便觀眾查找感興趣的資訊，資訊發布模塊支持對資訊進行分類管理，如可將資訊分為展覽信息、活動安排、研究成果等類別；④定時發布。博物館可根據需要設置資訊的發布時間，確保資訊在規定時間內自動發布；⑤互動評論。觀眾可在資訊下方進行評論和互動，分享自己的觀點和感受。博物館可設置開啟或關閉評論功能，以維護良好的網絡環境；⑥數據統計。為了更好地了解觀眾需求和資訊傳播效果，資訊發布模塊需具備數據統計功能，如可統計每篇資訊的瀏覽量、點贊數、評論數等指標，為博物館決策提供有力支持；⑦移動端適配。為了方便觀眾能隨時隨地獲取資訊，資訊發布模塊支持在手機等移動設備上查看。同時，應優化界面設計，提高用戶體驗。資訊發布操作模塊如圖2所示。

2.3.3 文物賞析模塊。在文物賞析模塊中，需要設計出一個具有吸引力和易用性的頁面，頁面風格應與文物本身的歷史和文化背景相符合，還要考慮到用戶的閱讀習慣和操作體驗。文物賞析操作模塊如圖3所示。

①文物信息獲取與查看。用戶可在文物賞析頁面上獲取和查看文物的詳細信息，包括文物的圖片、名稱、年代、材質、尺寸、重量、來源地、發掘時間、保存狀態、歷史背景、文化內涵、藝術價值、科學研究價值等。用戶可通過單擊文物圖片或名稱進入詳情信息頁面，從而獲取更加詳細的信息。

②文物圖片與簡介信息查看。在文物賞析頁面中，用戶可查看文物的圖片和簡介信息，幫助用戶更好地了解文物的外觀和特點。同時，用戶還可通過單擊文物圖片或名稱進入詳情信息頁面，從而獲取更加詳細的信息。

③詳情信息頁面設計。在詳情信息頁面中，除了要顯示文物的圖片和簡介信息外，還應包括文物的歷史背景、文化內涵、藝術價值、科學研究價值等方面的詳細信息。此外，還可添加與文物相關的音頻、視頻、三維模型等多媒體資源，使用戶能更深入地了解文物的價值和特點。

④交互設計。在文物賞析模塊中，交互設計是非常重要的一部分。用戶可通過交互操作來獲取更加詳細的信息和更好的使用體驗，如在文物賞析頁面中添加放大、縮小、旋轉等操作按鈕，使用戶能更加方便地查看文物的細節和特點；在詳情信息頁面中添加分享、收藏、打印等操作按鈕，使用戶能更加方便地將文物信息分享給其他人或進行個人收藏。

2.3.4 博物館智慧導覽功能模塊。在導覽頁面中，點擊路線指引按鈕，即可輕松獲取詳盡的導覽路線信息。輕觸頁面功能按鈕，即可進行精準定位，讓觀眾隨時隨地掌握展品的位置信息。博物館智慧導覽功能模塊還具備多語言翻譯功能，為來自世界各地的游客提供貼心的語言服務。通過與機器人的語音識別與交互功能，能輕松地獲取展品信息和其他服務。借助AR增強現實技術，通過掃一掃展品，即可呈現其3D模型或相關視頻介紹，可深入了解展品的歷史和文化背景。博物館智慧導覽功能模塊運用尖端技術，為用戶打造更加智能化、人性化的導覽服務，讓觀眾在博物館游覽中暢通無阻，盡享探索之樂。博物館智慧導覽模塊如圖4所示。

2.4 智慧博物館數字化分系統的運行環境

智慧博物館數字化分析系統是一款助力博物館工作效能提升的強大工具，為觀眾打開了一扇通向博物館數字化世界的窗戶，使觀眾能隨時隨地輕松獲取各類信息。該系統提供搜索功能，幫助用戶迅速捕捉到所需的關鍵內容；該系統以移動設備為載體［3］，無論游客身處何地，只要連接互聯網，就可無縫訪問；該系統高性能處理器與充足的內存和存儲空間為用戶帶來流暢的使用體驗。同時，為了保證數據安全，該系統采用先進的加密技術來保護數據傳輸與存儲安全，確保只有注冊用戶有權訪問個人數據。為了維護系統的穩定性和可靠性，還會定期對系統進行維護和升級，確保其能始終為用戶提供高效、穩定的服務。

智慧博物館數字化分系統的運行環境如下：①開發硬件環境。CPU型號為i5-8250U、CPU速度為1.60 GHz（基本頻率）、核心為四核、內存容量為4 GB。②運行的硬件環境。CPU型號為驍龍845（SDM845）、CPU頻率為Adreno 630 、CPU核數為八核。③開發該軟件的操作系統為Windows 操作系統。④該軟件的運行平臺/操作系統為安卓9.0基礎設施，主要有計算機設備、存儲設備、網絡及物聯網等，能提供物聯設備接入、算力和存儲資源的動態調配等服務。

3 系統性能測試

為了驗證智慧博物館數字化分析系統的運行性能與安全性，本研究對該系統進行了全面的性能測試。在Windows 10操作系統的Chrome瀏覽器中單獨運行該系統，以檢驗其運行穩定性。同時，為了確保系統的可靠性，對其進行了長時間的運行測試。在性能測試中，采用多種方法來評估該系統的性能。首先，在瀏覽器中打開多個頁面來測試系統的響應速度；其次，模擬大量用戶同時訪問系統來測試系統的并發處理能力；最后，長時間運行系統來測試其穩定性和可靠性。在測試過程中，發現該系統的運行性能非常出色。在Chrome瀏覽器中，該系統能快速響應并流暢地加載各種頁面，即使在模擬大量用戶同時訪問時，該系統也能有效處理并發出請求，保持響應速度和穩定性。此外，經過長時間運行測試，該系統沒有出現任何崩潰或故障，證明了其高度的穩定性和可靠性。除了性能測試外，還對該系統的安全性進行評估。通過模擬黑客攻擊和惡意軟件入侵等惡意行為來測試該系統的防御能力。結果表明，該系統具有較高的安全性，能有效抵御各種攻擊手段。

通過對智慧博物館數字化分析系統的性能測試和安全性評估，證明該系統具有優良的性能和可靠性，為智慧博物館的建設提供了有力的技術支持和保障，為其他類似系統的設計和應用提供了有益的參考和借鑒。

4 結語

本研究以5G、人工智能、物聯網、大數據等智能技術為基礎，以“讓文物活起來”［4］的理念為指導，構建了智慧博物館數字化分析系統。建立該系統的目的是對博物館的文物進行全面的數字化分析，通過智能技術手段來揭示文物的歷史價值和文化內涵，讓更多人來了解和欣賞文物的魅力。在構建智慧博物館數字化分析系統時，需要對文物進行高精度的數字化掃描和采集，以便對文物的細節和特征進行全面的分析和研究。借助人工智能和大數據技術對文物進行分類、識別、修復和保護，以延長文物的使用壽命和價值。通過5G技術可實現更高效的數據傳輸和共享，讓更多的人參與到文物的數字化保護和研究工作中。物聯網技術的應用也可實現對文物的實時監測和管理，確保文物的安全和保護工作的順利進行。智慧博物館［5］數字化分析系統的建立，不僅能提高文物的保護和研究水平，還能通過數字化手段將文物的歷史價值和文化內涵傳遞給更多人。通過智能技術能更好地揭示文物的內涵和價值，讓更多人了解和欣賞文物的魅力。在未來的發展中，還將繼續完善智慧博物館數字化分析系統，通過不斷的技術創新和實踐經驗的積累，為文物的保護和研究工作提供更加智能化、高效化的支持。同時，通過該系統的構建，促進文化交流和傳承，讓更多的人了解和喜愛中華優秀傳統文化。

參考文獻：

［1］中央宣傳部，國家發展改革委，教育部，等.關于推進博物館改革發展的指導意見［EB/OL］.（2021-05-11）［2023-12-20］.http：//www.ncha.gov.cn/art/2021/5/24/art_722_168090.html.

［2］溫昱.業務架構·應用架構·數據架構［M］.北京：電子工業出版社，2021：26.

［3］付曉巖.企業級業務架構設計：方法論與實踐［M］.北京：機械工業出版社，2019.

［4］李姣，陳洪海.“智慧”讓文物活起來［N］.光明日報，2019-04-14.

［5］中國博物館協會.國際博協特別全體大會通過新版博物館定義［EB/OL］.（2022-025）［2023-12-20］.https：//www.chinamuseum.org.cn/cma/detail.html？id=12&contentId=12403.