何沃林

摘要：隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用和普及，運(yùn)用這些先進(jìn)智能技術(shù)來進(jìn)行智慧科技館的建設(shè)和運(yùn)營管理越來越得到重視和應(yīng)用，并已經(jīng)開展了相關(guān)的研究和探索。本文通過對(duì)智慧科技館的內(nèi)涵、功能和特征進(jìn)行了研究和分析，提出了系統(tǒng)平臺(tái)的技術(shù)框架體系、對(duì)系統(tǒng)的各組成部分和特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，為智慧科技館的建設(shè)提供一些思路和參考的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：智慧科技館;物聯(lián)網(wǎng);云計(jì)算;智慧管理;智慧服務(wù)

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）07-0162-02

0 引言

科技館的作用與功能就是通過展覽、培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)、科學(xué)交流等教育方式為公眾普及和傳播科學(xué)知識(shí)，以科學(xué)性、知識(shí)性、趣味性相結(jié)合的互動(dòng)展品揭示科學(xué)原理及技術(shù)應(yīng)用，鼓勵(lì)公眾親自動(dòng)手進(jìn)行探索與實(shí)踐、以激發(fā)科學(xué)興趣、培養(yǎng)公眾的科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)精神[1]。隨著新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，擴(kuò)展了學(xué)習(xí)環(huán)境和改變了學(xué)習(xí)方式，使公眾可以快速便捷的獲得各種知識(shí)，了解科技最新動(dòng)態(tài)，對(duì)信息的獲取更加個(gè)性化、專業(yè)化和智能化?？萍拣^作為重要的科普教育陣地，隨著時(shí)代的不斷前進(jìn)發(fā)展、新技術(shù)的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和資源共享，科技館的建設(shè)、展示形式、運(yùn)營管理、服務(wù)等模式將發(fā)生重大的變革，順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展并隨之進(jìn)行變化，是科普?qǐng)鲳^可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，將對(duì)科普?qǐng)鲳^的發(fā)展和繁榮起到至關(guān)重要的作用。

1 智慧科技館的內(nèi)涵和特征

智慧科技館是以人為核心，通過新一代信息技術(shù)的智能化應(yīng)用和科技館業(yè)務(wù)的知識(shí)化應(yīng)用，通過空間形態(tài)、科技館業(yè)態(tài)和信息生態(tài)的高度融合，實(shí)現(xiàn)人物結(jié)合、人人結(jié)合和人機(jī)結(jié)合的智慧生態(tài)系統(tǒng)。

智慧科技館的主要特征體現(xiàn)在五個(gè)方面：

（1）智慧感知：通過射頻識(shí)別裝置、感應(yīng)器等傳感設(shè)備全方位的感知人（觀眾和工作人員）、物（展品和設(shè)備）、環(huán)境等不同個(gè)體和因素的信息，自動(dòng)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)傳輸給服務(wù)器或云計(jì)算中心，對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，以便給出及時(shí)的決策建議和采取相應(yīng)的措施。（2）智慧管理：可以了解觀眾、工作人員的人流量和實(shí)時(shí)分布，展品的運(yùn)行狀態(tài)、互動(dòng)人數(shù)和評(píng)價(jià)，展館內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境因素這些實(shí)時(shí)的信息，自動(dòng)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析后，實(shí)施人流的智能引導(dǎo)和分流，合理配置展區(qū)展品和工作人員，展館環(huán)境因素的智能調(diào)節(jié)，場館的安保、消防、空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)等系統(tǒng)的自動(dòng)控制，使人力和物質(zhì)資源的配置得以優(yōu)化，降低安全風(fēng)險(xiǎn)和減少成本，實(shí)現(xiàn)科技館運(yùn)營管理的智慧化[2]。（3）智慧服務(wù)：智慧服務(wù)的范圍包括參觀前、到館、體驗(yàn)、離館、后續(xù)等全過程，為觀眾提供個(gè)性化的、自由的和交互式的全方位科學(xué)體驗(yàn)服務(wù)。1）觀眾首先通過網(wǎng)站和APP了解參觀內(nèi)容、預(yù)約和查詢交通路線;2）到館后進(jìn)行身份識(shí)別和智能登記;3）參觀時(shí)通過手機(jī)、iPad等移動(dòng)智能終端連接WiFi無線網(wǎng)絡(luò)，利用提供的智能導(dǎo)覽系統(tǒng)，了解各展區(qū)的特色，查看展品的科學(xué)原理和操作說明，選擇自己感興趣或最受歡迎的展區(qū)參觀;4）觀眾還可以在手機(jī)上看到自己和展教員的實(shí)時(shí)位置，方便查找、規(guī)劃參觀路線和尋求幫助;5）后臺(tái)系統(tǒng)通過分析觀眾感興趣的展項(xiàng)和對(duì)科普資源的需求，自動(dòng)推送相應(yīng)的科普知識(shí)和活動(dòng)信息[3]。（4）智慧展覽：展示內(nèi)容方面，根據(jù)最新的科普熱點(diǎn)和參觀者的興趣點(diǎn)，構(gòu)建需求模型對(duì)科技館的展覽資源進(jìn)行個(gè)性化篩選。根據(jù)采集參觀者對(duì)展項(xiàng)和展品的科學(xué)評(píng)價(jià)，進(jìn)行定期的更新和淘汰，提高原創(chuàng)展項(xiàng)的比例，以適應(yīng)公眾對(duì)科普內(nèi)容的需求。在展示形式方面，結(jié)合展品的外觀設(shè)計(jì)和采用先進(jìn)的技術(shù)手段，使參觀者在虛擬與真實(shí)結(jié)合的展示環(huán)境中獲得身臨其境的科學(xué)體驗(yàn)，通過激活視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等不同感官，喚起參觀者的探索熱情，在參觀的全過程親自動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行探索與實(shí)踐，將原來比較深?yuàn)W的、抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為平時(shí)生活中常見的和容易接受的科學(xué)現(xiàn)象，用更加直觀化、具象化的形式展示出來[1]。（5）智慧共享：智慧科技館可以利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算平臺(tái)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)觀眾與觀眾之間、觀眾與場館之間、場館與場館之間更大范圍的信息資源共享和體驗(yàn)，通過搭建廣闊的科普信息資源共享平臺(tái)，在不同人群、不同場館、不同區(qū)域之間進(jìn)行有主題、有目的性的信息分享、科學(xué)體驗(yàn)和科學(xué)交流[4]。

例如中國科協(xié)的“科普中國e站”建設(shè)項(xiàng)目就是通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接“科普中國”服務(wù)云數(shù)據(jù)接口，依托“科普中國”品牌科普資源，利用基層的現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)、傳播平臺(tái)、固定閱讀終端、移動(dòng)應(yīng)用終端、活動(dòng)場所等科普設(shè)施，建設(shè)成科普?qǐng)鲳^、社區(qū)、學(xué)校、鄉(xiāng)村科普e站，結(jié)合線上線下的科普活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)科普服務(wù)信息化，成為科普資源共享和落地應(yīng)用的重要陣地。

2 智慧科技館系統(tǒng)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)

智慧科技館系統(tǒng)平臺(tái)主要基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，采用面向服務(wù)的SOA技術(shù)架構(gòu)，可以按照模塊化、中間件的方式添加新的應(yīng)用服務(wù)和進(jìn)行新的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)搭建，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用組件的有效整合和系統(tǒng)平臺(tái)的統(tǒng)一運(yùn)行、管理和維護(hù)[5]。智慧科技館系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)框架圖如圖1所示。

（1）感知層：通過傳感器、RFID、M2M終端、二維碼等感知設(shè)備，對(duì)觀眾、工作人員、展館環(huán)境、展品等這些管理目標(biāo)的信息進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)、完整的采集，再通過CAN總線或者485總線等有線方式，以及藍(lán)牙、WiFi、zigbee、WiFi等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和一些集成通信模塊，實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)層的接入[6]。（2）網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)將感知層獲取的信息進(jìn)行安全可靠的傳輸，采用雙絞線、同軸電纜、光纖、3G、4G、衛(wèi)星等傳輸方式，通過電信網(wǎng)（固網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)）、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和專線網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行數(shù)據(jù)信息安全穩(wěn)定的傳輸。（3）基礎(chǔ)設(shè)施層：把服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備等計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施進(jìn)行整合利用后為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供服務(wù)，采用虛擬化技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建，將計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化后形成資源池，統(tǒng)一向外界提供服務(wù)。基礎(chǔ)設(shè)施層可根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)資源的需求，進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和資源分配調(diào)度，實(shí)現(xiàn)信息資源的快速存儲(chǔ)、調(diào)用和計(jì)算[7]。（4）數(shù)據(jù)層：主要提供對(duì)感知層設(shè)備的數(shù)據(jù)、科技館資源數(shù)據(jù)、運(yùn)營管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)用、處理等服務(wù)。采用數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理與共享，充分應(yīng)用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)之間的整合利用，實(shí)現(xiàn)查詢、分類統(tǒng)計(jì)等功能，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)抓取、數(shù)據(jù)交換和信息共享提供合理有效的支持。（5）服務(wù)層：為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的系統(tǒng)級(jí)平臺(tái)應(yīng)用支撐服務(wù)，全面的應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境，可以運(yùn)用服務(wù)層組件進(jìn)行獨(dú)立開發(fā)和部署。包括SOA公共應(yīng)用服務(wù)總線、GIS應(yīng)用支撐服務(wù)、系統(tǒng)應(yīng)用支撐服務(wù)、移動(dòng)應(yīng)用支撐服務(wù)、工作流組件、集中認(rèn)證組件、報(bào)表分析組件和數(shù)據(jù)交換組件等[5]。（6）應(yīng)用層：為用戶提供各種類型的綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件服務(wù)，用戶進(jìn)入相關(guān)的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序查看和獲取所需的科技館信息資源和服務(wù)，如場館介紹、智能導(dǎo)覽、人員位置、展廳運(yùn)行參數(shù)、展品原理和操作說明、科普信息檢索等。（7）交互層：為用戶提供了友好的界面展示效果和交互方式，包括：微信公眾號(hào)、場館自助終端、科技館APP、運(yùn)營管理服務(wù)平臺(tái)等。（8）用戶層：系統(tǒng)面向的對(duì)象主要是社會(huì)公眾、工作人員、管理層、科技館行業(yè)系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 展品運(yùn)行維護(hù)的全過程跟蹤

利用展品智能管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)量眾多的展品設(shè)備實(shí)施集中管理控制，在線實(shí)時(shí)監(jiān)測展品的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障展品及時(shí)向維修人員終端推送消息，及時(shí)檢查維修。系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)展品完好率、故障類型等信息，維修人員可以及時(shí)得到和跟蹤每件展品的信息（如：軟硬件、生產(chǎn)單位和零配件供應(yīng)商等），了解到展品在運(yùn)行過程中的保修、維修情況。部門負(fù)責(zé)人可以根據(jù)每件展品運(yùn)行過程中的故障、維修情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)這些量化數(shù)據(jù)制訂定期檢修計(jì)劃和零配件采購計(jì)劃，為展品更新、改造提供決策依據(jù)。

3.2 各類人員的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和科學(xué)化管理

通過攜帶標(biāo)識(shí)了身份ID的RFID卡或者移動(dòng)終端設(shè)備，對(duì)觀眾、志愿者、展教員等這些人員進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以解決各類人員在移動(dòng)過程中的身份識(shí)別、跟蹤、定位和管理等問題。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測攜帶定位ID觀眾的實(shí)時(shí)位置信息，掌握展館的人流量和分布請(qǐng)況，對(duì)人流進(jìn)行引導(dǎo)和分流。觀眾可以在手機(jī)等智能終端上查看自身位置信息、展教員位置分布，提供智能導(dǎo)覽和路線規(guī)劃。系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測展廳到崗展教員的數(shù)量和位置，對(duì)展教員進(jìn)行合理配置。通過客觀記錄展教員到崗情況、活躍程度、活動(dòng)路由等，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析比對(duì)，得出展教員的績效考核成績。

3.3 參觀數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析為評(píng)估科普服務(wù)水平提供有效依據(jù)

通過采集的參觀者信息，匯總到系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中，采用數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)分析手段，自動(dòng)生成動(dòng)態(tài)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，繪制各種數(shù)據(jù)形象的統(tǒng)計(jì)圖表，例如：參觀者的個(gè)人身份信息、展館客流量、展區(qū)的人流密集分布情況、展品展項(xiàng)的平均停留時(shí)間等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為以后場館建設(shè)、展項(xiàng)開發(fā)、展品評(píng)價(jià)提供重要依據(jù)。同時(shí)對(duì)這些主要指標(biāo)進(jìn)行保存，后期可以提取其中具有參考價(jià)值的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息，對(duì)展館的科普服務(wù)水平進(jìn)行科學(xué)評(píng)估[8]。

4 結(jié)語

智慧科技館的建設(shè)通過多種先進(jìn)信息技術(shù)的綜合運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)觀眾、工作人員、展品、展館設(shè)施等多種人力和資源的智慧化管理，為公眾提供了更加多樣化、人性化、科學(xué)化的服務(wù)，全方位的科學(xué)互動(dòng)體驗(yàn)，大大提高了科技館的運(yùn)營管理和科普服務(wù)水平。目前智慧科技館的建設(shè)還處在探索階段，隨著科技的發(fā)展和新技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，將為公眾提供更加豐富的展現(xiàn)方式，為科技館插上信息化的翅膀，搭建科技館智慧化服務(wù)體系，提供更加智能化的服務(wù)解決方案。

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