智慧科技館建設的研究與總體設計

何沃林

摘要：隨著現代電子信息技術的發展，物聯網、云計算、大數據等技術的廣泛應用和普及，運用這些先進智能技術來進行智慧科技館的建設和運營管理越來越得到重視和應用，并已經開展了相關的研究和探索。本文通過對智慧科技館的內涵、功能和特征進行了研究和分析，提出了系統平臺的技術框架體系、對系統的各組成部分和特點進行了詳細的介紹，為智慧科技館的建設提供一些思路和參考的依據。

關鍵詞：智慧科技館;物聯網;云計算;智慧管理;智慧服務

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：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、實驗、科學交流等教育方式為公眾普及和傳播科學知識，以科學性、知識性、趣味性相結合的互動展品揭示科學原理及技術應用，鼓勵公眾親自動手進行探索與實踐、以激發科學興趣、培養公眾的科學思想、科學方法和科學精神[1]。隨著新一代信息技術的快速發展和網絡的廣泛應用，擴展了學習環境和改變了學習方式，使公眾可以快速便捷的獲得各種知識，了解科技最新動態，對信息的獲取更加個性化、專業化和智能化。科技館作為重要的科普教育陣地，隨著時代的不斷前進發展、新技術的應用、網絡的互聯和資源共享，科技館的建設、展示形式、運營管理、服務等模式將發生重大的變革，順應時代的發展并隨之進行變化，是科普場館可持續發展的必然趨勢，將對科普場館的發展和繁榮起到至關重要的作用。

1 智慧科技館的內涵和特征

智慧科技館是以人為核心，通過新一代信息技術的智能化應用和科技館業務的知識化應用，通過空間形態、科技館業態和信息生態的高度融合，實現人物結合、人人結合和人機結合的智慧生態系統。

智慧科技館的主要特征體現在五個方面：

（1）智慧感知：通過射頻識別裝置、感應器等傳感設備全方位的感知人（觀眾和工作人員）、物（展品和設備）、環境等不同個體和因素的信息，自動獲取相應的數據后實時傳輸給服務器或云計算中心，對相關的信息進行實時分析和處理，以便給出及時的決策建議和采取相應的措施。（2）智慧管理：可以了解觀眾、工作人員的人流量和實時分布，展品的運行狀態、互動人數和評價，展館內溫度、濕度等環境因素這些實時的信息，自動進行各種數據統計分析后，實施人流的智能引導和分流，合理配置展區展品和工作人員，展館環境因素的智能調節，場館的安保、消防、空調、網絡等系統的自動控制，使人力和物質資源的配置得以優化，降低安全風險和減少成本，實現科技館運營管理的智慧化[2]。（3）智慧服務：智慧服務的范圍包括參觀前、到館、體驗、離館、后續等全過程，為觀眾提供個性化的、自由的和交互式的全方位科學體驗服務。1）觀眾首先通過網站和APP了解參觀內容、預約和查詢交通路線;2）到館后進行身份識別和智能登記;3）參觀時通過手機、iPad等移動智能終端連接WiFi無線網絡，利用提供的智能導覽系統，了解各展區的特色，查看展品的科學原理和操作說明，選擇自己感興趣或最受歡迎的展區參觀;4）觀眾還可以在手機上看到自己和展教員的實時位置，方便查找、規劃參觀路線和尋求幫助;5）后臺系統通過分析觀眾感興趣的展項和對科普資源的需求，自動推送相應的科普知識和活動信息[3]。（4）智慧展覽：展示內容方面，根據最新的科普熱點和參觀者的興趣點，構建需求模型對科技館的展覽資源進行個性化篩選。根據采集參觀者對展項和展品的科學評價，進行定期的更新和淘汰，提高原創展項的比例，以適應公眾對科普內容的需求。在展示形式方面，結合展品的外觀設計和采用先進的技術手段，使參觀者在虛擬與真實結合的展示環境中獲得身臨其境的科學體驗，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手、動腦進行探索與實踐，將原來比較深奧的、抽象的理論知識轉化為平時生活中常見的和容易接受的科學現象，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網、物聯網、云計算平臺等技術實現觀眾與觀眾之間、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，通過搭建廣闊的科普信息資源共享平臺，在不同人群、不同場館、不同區域之間進行有主題、有目的性的信息分享、科學體驗和科學交流[4]。

例如中國科協的“科普中國e站”建設項目就是通過互聯網鏈接“科普中國”服務云數據接口，依托“科普中國”品牌科普資源，利用基層的現有的網絡、傳播平臺、固定閱讀終端、移動應用終端、活動場所等科普設施，建設成科普場館、社區、學校、鄉村科普e站，結合線上線下的科普活動，實現科普服務信息化，成為科普資源共享和落地應用的重要陣地。

2 智慧科技館系統平臺的總體設計

智慧科技館系統平臺主要基于物聯網、大數據、云計算和移動互聯等技術，采用面向服務的SOA技術架構，可以按照模塊化、中間件的方式添加新的應用服務和進行新的業務應用平臺搭建，實現了應用組件的有效整合和系統平臺的統一運行、管理和維護[5]。智慧科技館系統平臺技術框架圖如圖1所示。

（1）感知層：通過傳感器、RFID、M2M終端、二維碼等感知設備，對觀眾、工作人員、展館環境、展品等這些管理目標的信息進行自動、實時、完整的采集，再通過CAN總線或者485總線等有線方式，以及藍牙、WiFi、zigbee、WiFi等無線傳感器網絡和一些集成通信模塊，實現與網絡層的接入[6]。（2）網絡層：負責將感知層獲取的信息進行安全可靠的傳輸，采用雙絞線、同軸電纜、光纖、3G、4G、衛星等傳輸方式，通過電信網（固網、移動通信網）、廣電網、互聯網和專線網絡等進行數據信息安全穩定的傳輸。（3）基礎設施層：把服務器、網絡和存儲設備等計算機硬件設施進行整合利用后為業務系統提供服務，采用虛擬化技術進行構建，將計算資源、存儲資源和網絡資源虛擬化后形成資源池，統一向外界提供服務。基礎設施層可根據業務應用系統對資源的需求，進行動態管理和資源分配調度，實現信息資源的快速存儲、調用和計算[7]。（4）數據層：主要提供對感知層設備的數據、科技館資源數據、運營管理數據的存儲、調用、處理等服務。采用數據平臺技術實現數據的管理與共享，充分應用數據關聯分析、數據挖掘等技術實現多種數據之間的整合利用，實現查詢、分類統計等功能，為各業務系統之間的數據抓取、數據交換和信息共享提供合理有效的支持。（5）服務層：為業務應用提供統一的系統級平臺應用支撐服務，全面的應用軟件開發環境，可以運用服務層組件進行獨立開發和部署。包括SOA公共應用服務總線、GIS應用支撐服務、系統應用支撐服務、移動應用支撐服務、工作流組件、集中認證組件、報表分析組件和數據交換組件等[5]。（6）應用層：為用戶提供各種類型的綜合業務應用軟件服務，用戶進入相關的業務應用程序查看和獲取所需的科技館信息資源和服務，如場館介紹、智能導覽、人員位置、展廳運行參數、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、場館自助終端、科技館APP、運營管理服務平臺等。（8）用戶層：系統面向的對象主要是社會公眾、工作人員、管理層、科技館行業系統。

3 系統特點

3.1 展品運行維護的全過程跟蹤

利用展品智能管理系統對數量眾多的展品設備實施集中管理控制，在線實時監測展品的運行狀態，發現故障展品及時向維修人員終端推送消息，及時檢查維修。系統自動統計展品完好率、故障類型等信息，維修人員可以及時得到和跟蹤每件展品的信息（如：軟硬件、生產單位和零配件供應商等），了解到展品在運行過程中的保修、維修情況。部門負責人可以根據每件展品運行過程中的故障、維修情況進行統計分析，根據這些量化數據制訂定期檢修計劃和零配件采購計劃，為展品更新、改造提供決策依據。

3.2 各類人員的動態監測和科學化管理

通過攜帶標識了身份ID的RFID卡或者移動終端設備，對觀眾、志愿者、展教員等這些人員進行標識，以解決各類人員在移動過程中的身份識別、跟蹤、定位和管理等問題。系統動態監測攜帶定位ID觀眾的實時位置信息，掌握展館的人流量和分布請況，對人流進行引導和分流。觀眾可以在手機等智能終端上查看自身位置信息、展教員位置分布，提供智能導覽和路線規劃。系統實時監測展廳到崗展教員的數量和位置，對展教員進行合理配置。通過客觀記錄展教員到崗情況、活躍程度、活動路由等，進行數據統計分析比對，得出展教員的績效考核成績。

3.3 參觀數據的統計分析為評估科普服務水平提供有效依據

通過采集的參觀者信息，匯總到系統平臺的數據庫中，采用數據挖掘和統計分析手段，自動生成動態的統計結果，繪制各種數據形象的統計圖表，例如：參觀者的個人身份信息、展館客流量、展區的人流密集分布情況、展品展項的平均停留時間等統計數據，為以后場館建設、展項開發、展品評價提供重要依據。同時對這些主要指標進行保存，后期可以提取其中具有參考價值的準確數據信息，對展館的科普服務水平進行科學評估[8]。

4 結語

智慧科技館的建設通過多種先進信息技術的綜合運用實現了對觀眾、工作人員、展品、展館設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、科學化的服務，全方位的科學互動體驗，大大提高了科技館的運營管理和科普服務水平。目前智慧科技館的建設還處在探索階段，隨著科技的發展和新技術的進一步應用，將為公眾提供更加豐富的展現方式，為科技館插上信息化的翅膀，搭建科技館智慧化服務體系，提供更加智能化的服務解決方案。

參考文獻

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[2] 吳季泳.物聯網技術在科技館運營管理中的應用探討[C].束為.2014（安徽·蕪湖）全國科技館發展論壇論文集，北京：中國科學技術出版社，2015：342-349.

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[8] 王靜.寧夏科技館信息化管理平臺“科普云”的應用研究[D].銀川：寧夏大學，2016.