淺談博物館觀眾統計與分析系統方案設計

摘 要：對于每一個博物館來說，服務的核心就是觀眾，這也是博物館能夠生存下去的基礎，博物館的價值是在與觀眾的互動中實現的。“以觀眾為本”是其核心思想也是博物館實踐基礎。本文針對博物館開發的觀眾統計與分析系統，進行詳細信息記錄、分析和研究，闡述其應用功能。

關鍵詞：觀眾統計與分析系統；博物館

如今，博物館的功能，從剛開始時候的收藏，逐步發展到了展覽、教育、互動、體驗、娛樂、購物、休閑。對于博物館觀眾的需求，就是博物館的強大市場。博物館的觀眾是博物館價值體現，博物館發展和價值通過滿足觀眾的觀念、文化需求來實現。同時觀眾調查是每個博物館都在做的內容，也是必須做的內容。觀眾調查是博物館經常性的長期地工作。其中最為重要的是內容為主的博物館，如何讓觀眾滿意，這是關鍵的重點。

隨著社會經濟的不斷發展，博物館的教育功能不斷加強，參觀博物館的觀眾數量越多，其宣傳教育面就越廣，相應的社會效益、經濟效益就越大，因而觀眾數量、觀眾質量也就成為衡量一個博物館社會效益如何的重要依據。

博物館觀眾分析系統引入統計學及智能技術，運用IC卡數據進行統計分析，為博物院的管理和決策部門提供便捷信息訪問渠道，高效得利用了各種信息，實現智能性統計與分析，有著現實意義。建立觀眾統計與分析系統，使博物館信息系統更加完善，有利于進一步方便觀眾、促使博物館公益事業走向信息化、科學化和規范化，使得博物館公益事業具有更廣闊發展前景。

1 博物館觀眾系統方案分析

1.1 取卡方式

首先，觀眾在博物館指定地點（可以是多處地點）票務處，憑名片或者身份證等具有觀眾有效信息的證件按順序排隊領取觀眾卡。攜帶身份證、名片的觀眾可直接到自動取卡機處取卡。取卡時按規程將身份證、名片等放在識別區域內，在顯示屏上按“取卡”鍵，投入符合要求面額的人民幣，即可取到觀眾卡。取卡后，請確認是否取回身份證、名片，并將身份證、名片和觀眾卡妥善保管。出卡前，觀眾卡讀卡器讀出觀眾卡的信息，并與觀眾的信息一一對應，存入系統中。

未攜帶身份證、名片的觀眾，可以在自助取卡機上通過觸摸屏輸入簡潔信息，自助取卡；也可以到人工取卡處登記信息并取卡。

未成年觀眾，包括兒童小孩可以由成年人陪伴者帶入館內，成年人可由人工售票處購票，最重要的一點事觀眾卡一定要保管好，不可丟失，如丟失需到人工臺辦理遺失手續。

若組團來博物館游覽，則需提前一天預約信息，包括提交觀眾相關信息等，在預約辦事處進行登記手續，由該處辦理適當參觀手續，安排時間。團隊入館需有相關負責人憑借相關證明，到票務領取處領取相關預約卡。

所有觀眾卡如果觀眾選擇不回收，則長期有效。例如博物館有展廳、餐廳、購物區、茶樓、咖啡廳等的入口處，都有觀眾卡讀卡器，自動讀取觀眾卡的信息。那么展廳、餐廳、購物區、茶樓、咖啡廳、等區域內，都有觀眾卡讀卡器，自動讀取觀眾卡的信息。并可根據這些信息，統計觀眾在區域內停留的時間，分析觀眾的參觀路線，分析觀眾對展品、商品的關注度等。

當觀眾要離開博物館的時候，可以選擇回收卡，將卡插入卡自助回收機的入卡口，回收機判斷觀眾卡的有效性，吐出設定金額的紙幣，觀眾取回紙幣，同時觀眾卡進入卡箱中，進入下一輪的發卡流程（循環使用）。

回收卡進入卡箱中，自動碼齊。將卡箱中的觀眾卡，放入自動取卡機中，即可實現觀眾卡的循環使用。

1.2 觀眾統計分析的技術方案

博物館系統通過以太網連接，可采用C/S方式，實現自動取卡機、區域檢卡機、卡自動回收機與服務器之間的軟件通信。

各展覽館之間的連接，也采用C/S方式通信。一旦網絡發生故障，先保存在本地服務器中，待網絡正常，再與中心的服務器進行通訊，刷新數據。

1.3 觀眾自動取卡流程

觀眾來到自動取卡機前，感應器檢測到人后，取卡機進入工作狀態，觀眾的名片或者身份證插入讀卡區，系統收集觀眾信息，如果沒有攜帶身份證或者名片，則通過觸摸屏輸入信息，自動取卡機收集觀眾信息并判斷信息是否有效，若有效，則進入押金環節，繳費成功后，自動取卡機將卡吐出發給觀眾，自動取卡具體流程。

1.4 區域檢卡流暢

觀眾隨身攜帶觀眾卡進入博物館中的不同展覽區域，通過布置在不同展館中的讀卡器檢測到觀眾卡的信息，并將卡信息入庫。區域檢卡流程圖圖1。

1.5 自動回收卡流程

在不同的出口，安裝有卡自動回收機。觀眾來到自動回收機前，設備檢測到有人，觀眾插入觀眾卡，若卡被正常識別，則吐出紙幣（與押金金額相等），并將信息錄入系統。若卡不被機器識別，則退出該卡，通過人工回收方法（同時錄入卡面的信息），卡自動回收流程圖。

1.6 設備網絡連接拓撲

設備網絡連接拓撲如圖2所示，包括了自動取卡機、區域檢卡機、卡自動回收機，并與數據庫相連。

2 硬件設計及相關模塊分析

自動統計，分為觀眾取卡時自動統計、觀眾進入總入口自動統計（如果有總入口）、觀眾進入展覽廳自動統計、觀眾進入購物區自動統計，觀眾進入茶樓咖啡廳入口自動統計，觀眾進入餐廳入口自動統計，觀眾在展覽區域停留自動統計、觀眾在購物區域停留自動統計，觀眾經過展覽廳出口自動統計，觀眾經過購物區出口自動統計，觀眾進入茶樓咖啡廳出口自動統計，觀眾進入餐廳出口自動統計等。

自動取卡處，可根據觀眾的名片信息、身份證信息、等進行自助領取觀眾卡，同時將觀眾的名片信息、身份證信息錄入系統中。如果觀眾沒有攜帶系統需要的相關證件（身份證、名片等），則可以到人工取卡處領取觀眾卡，相關信息由博物館員工手工錄入。

2.1 IC卡及設計分析

觀眾卡（或稱參觀卡），是非接觸IC卡。非接觸射頻的內部被設定為兩個區域：（1）系統區：一般由開發商也就是發卡機構使用。（2）用戶區：存放用戶個人信息。利用無線電磁波的作用，非接觸性IC卡也就是射頻卡和博物館設計的讀卡器之間實現讀寫操作。兩者間頻率為915MHZ。射頻卡本身是沒有電源的，顯而易見，讀寫器必須時刻關注卡信息，并對其進行讀寫操作，并發出電磁波信號，電磁波信號有電源信號和數據信號構成。所謂電源信號，它是在IC卡接收到相關信息后，震蕩電路會發生感應電磁波，從而產生電流，這是瞬間的電流，這就解決的射頻卡無源的問題。所謂數據信號，就是控制單片機芯片返回信號給終端設備，這一系列的操作就相當于完成了一次讀寫操作。讀寫器一般是由單片機，也就是本系統采用的Typea芯片，以及智能模塊和感應天線構成，并配置了與電腦連接的通訊接口，打印機接口以及輸入輸出接口等等，便于應用在不同領域。

在設計當中，智能射頻卡擁有快速防止沖突的機制，這就解決了多個射頻卡同時進入探測區域可能造成沖突，避免不同卡在同一區域的沖突導致數據的丟失所造成影響分析系統正確性的后果，這樣系統就可以處理一個或過個卡片，進行并行處理，系統的運行速度也將進一步得到提升，這就是說該智能卡有照較強的并行性能。

在制造商將卡片出廠的同時，這些射頻卡已經有了自身固有的ID號，不可更改，并且唯一。這種射頻卡在于讀卡器進行數據交互的同時，會有著一種雙向驗證的機制，讀卡器在接收到射頻卡傳來的信號時，就會驗證該射頻卡是否為其所需卡，確認該卡的固有ID號，反之亦然，射頻卡在接收到讀卡器發出的信號時，也會對其進行驗證，當雙方驗證成功后，讀卡器與射頻卡完成匹配，進行正常數據交互。非接觸式卡讀寫器所傳送的內容在前三者之間的相互認證通信時都是經過加密處理過的，射頻卡中每一個扇區都都會設定自己的操作密碼，同時訪問條件也都需要被設置。

2.2 遠距離無源卡讀卡器

RFID遠距離讀卡器自動識別所利用的重要方法以及手段是信息數據自動識讀、輸入，它作為計算機應用和通信應用發展的一項綜合性相關科學。自動識別技術在最近一些年中取得了較快發展，逐步形成一個包括條形碼技術、磁條卡技術、射頻技術、RFID遠距離射頻技術等集計算機、光、電、通信等技術為一身的高新技術。

一般來說相對于閱讀器的能量，這種無源非接觸的讀卡器能量很小，當發送方能量小的同時，這就要求接收方必須有足夠的能量接收信息。在某些系統當中，當上行和下行頻率不一致時就需要這種模式，因為接收器和發射器在進行信息交互以前是相互獨立的，有可能需要選擇不同功率，但一定要加一些人為限制。這么大的發射功率對于不同的遠距離讀卡器系統一般來說是可以接受的，足以使用。

2.3 自動吐卡機

自動吐卡機是為博物館人員入場特別設計產品。產品設計了IC卡讀卡時天線的安裝位置，可以讓卡片邊發邊完成讀寫等相應工作；為了緩解人員排隊取卡現象，產品提供了預發卡和預讀發卡功能以加快發卡速度；有一種情況，卡片還沒有被取走的時候，也就是說超時會永遠自動回收功能，用來防范卡的丟失，并且會接入人體感應信號，這樣就可以實現當人來的時候才發卡，并且保證一人一卡，自動吐卡機。

該機器采用工業級高端設計，結構相當緊湊、控制接口簡易，可靠性強，并且可模擬人手摩擦式發卡，用戶體驗良好，有較強適應性。該設計采用嵌入式微型實時操作系統（RTOS），運行可靠，當遇到特殊情況，比如卡少、缺卡、發生意外的時候會有自動報警聲響，當出錯報警100秒之后就會立即復位，該模塊內置于自動取卡機中，與主控設備（工控機）通過串口連接。

2.4 自動取卡機

本文將自動取卡機中觀眾統計專用票卡分為員工，導覽，講解，觀眾卡等等，觀眾卡自動取卡機，由主控單元（工控機）、身份證/名片自動識別模塊、紙幣處理模塊、自動吐卡模塊、打印機模塊、觸摸屏、液晶顯示器、人體感應器、設備狀態顯示器、門控感應器、招援按鈕、UPS電源、電源箱（配電模塊）、觀眾卡讀寫器、等組成。該觸摸屏的安裝緊緊貼著顯示器，用鋼化玻璃制成，硬度極大，若損毀后，觸摸屏的碎片也不會對觀眾人員有所損害，具有較強的安全性，能為顯示器提供防沖擊破壞保護。觸摸屏可自動識別灰塵和障礙物，具有防水、防塵、抗刮擦等特性。

觀眾卡自動取卡機，識別到觀眾的身份證信息、名片信息，或者通過觸摸屏輸入觀眾的有效信息后，提示觀眾投入紙幣，自動吐卡模塊葉卡，觀眾卡讀寫器預先讀卡，連同觀眾信息與卡信息一起寫入數據庫中，觀眾取出觀眾卡即可進入參觀、購物活動。

紙幣找零器由錢箱及框架、獨立回收箱、吸鈔模塊、高精密鈔票厚度檢測模塊、疊鈔模塊、送鈔通道及送鈔嘴組成，支持1～4級錢箱擴展，能夠非常準確得吸出錢幣并且找零，若遇到假幣或者不合格的錢幣會自動退出，將不合格錢幣退還觀眾，當人有觀眾會遺失錢幣在取卡機內，也會有相關提示提醒觀眾。

2.5 區域檢卡機

區域自動檢卡機，由自動檢卡終端和一定數量的觀眾卡讀卡器組成。

自助檢卡終端，可以由一臺電腦組成（連接一定數量的觀眾卡讀卡器），并與后臺服務器相連。如果自助檢卡終端，需要實現查詢、分析、匯總、等操作的話，自助檢卡終端設計為一單獨自助檢卡設備，由電腦（一般選擇工控機）、觸摸屏、顯示器、打印機、UPS電源、電源模塊、傳感器、等組成，可以另外設計一顯示器，用于播放展覽信息與商品信息等。

觀眾進入展廳或者購物區域入口時，入口的讀卡器檢測到觀眾卡的信息，記錄，并傳輸至后臺，觀眾進入展覽區域、購物區域后，會被不同的讀卡器檢測到觀眾卡的信息，當只有某一個讀卡器檢測到觀眾卡的信息時，我們知道觀眾在某一特定區域，當有兩只讀卡器同時檢測到觀眾卡的信息時，我們知道觀眾在這兩個讀卡器之間的位置，當有三只讀卡器同時檢測到觀眾卡的信息時，我們知道觀眾在這三個讀卡器之間的位置，當有四只讀卡器同時檢測到觀眾卡的信息時，我們知道觀眾在這四個讀卡器之間的位置。

3 系統設計

通過區域檢卡機的檢測，我們可以清楚地知道觀眾在該區域中起動的路線，以及在每個位置停留的時間。為統計分析觀眾的參觀路線、購物路線、參觀時間、購物時間、對相應展品、商品的關注度，提供了必需的數據。

分析觀眾卡在博物館觀眾統計與分析系統中的具體使用過程，結合不同展覽館位置以及展覽館中展品的位置、和商店的位置，利用E-R圖分析，設計主要數據流程圖、業務流程圖，并確定可系統內部的數據屬性所存在的必要性、正確性，通過該觀眾統計與分析系統，從觀眾滿意度，觀眾滿意率評估博物館展覽的成敗及社會教育功能，從觀眾參觀率評估博物館社會教育功能。

博物館觀眾統計分析系統，利用商業智能性相關理論進行了良好的需求分析，可以為博物館決策者在調研觀眾滿意度中提供了一個相對于觀眾卡的統計分析平臺，博物館人員可通過觀眾統計分析系統得到的一系列觀眾數據，將其整合分析，并進一步改善自己的工作。