數字化轉型趨勢下基于跨端多元融合云架構的網上博物館設計與實踐

陸文輝，郭 強

(1.上海申騰信息技術有限公司，上海 200040；2.上海浪潮信息科技有限公司)

0 引言

博物館的智慧化建設包括建設數字化音視頻資源庫，采用云端建立在線展廳、推送發布館藏展品和開設展覽等，這些是伴隨互聯網信息技術興起的常用手段。業界將此類網絡展示展覽形式稱之為“網上博物館”，它極大地拓寬了信息的傳播領域，順應了數碼時代的發展，也擴大了輻射面和影響力。

1 網上博物館相關技術原理簡述

1.1 多元云架構技術體系

集群化發展是博物館數字化轉型的新特征之一，在數字資源共享和個性化服務的基礎上，多元云系統所使用的微型服務結構將單個應用轉化為一系列小規模的服務，通過定義系統的API 進行通信的小型獨立服務組成。微服務體系結構使得應用軟件可以迅速地進行開發和迭代，并具有很好的可擴展性，將應用作為一個單獨的部件來實現，每個過程和每個微服務都是獨立的，因此，每個服務都可以進行部署、更新和擴展。該架構圍繞業務應用能力、端點智能、自動化部署，語言與數據的分散控制等保持某些共性的技術特征，相比SOA（面向服務的體系架構，Service Oriented Architecture）更具輕量級，更易實施與理解。圖1為多元云架構技術體系圖。

圖1 多元云架構技術體系圖

微服務系統架構的一站式解決方案采用Spring Cloud，通過Spring Boot 全新框架簡化了分布式系統基礎設施的設計開發過程，達到開發設計一鍵啟動和部署。為與Spring 框架實現無縫集成，采用Dubbo高性能、輕量級的開源服務框架，使各個應用可通過高性能的RPC 解決服務的輸出和輸入功能，完成面向接口的遠程方法調用、智能容錯和負載均衡和服務自動注冊和發現。

在具體系統設計中，把應用整合到容器，采用Docker 容器化部署，以實現虛擬化。為使數據可從主服務器向任意數量的從服務器上同步，從服務器可以是關聯其他從服務器的主服務器，采用key-value數據庫Redis，以設置多服務器集群，并實現分布式鎖。

針對網上博物館業務高并發及大流量的業務應用場景，采用多級緩存機制以實現性能方面的優化，在整個系統架構的各個系統層級之間實施數據緩存，從而使訪問效率得以提升。

1.2 相關多端融合應用服務平臺核心技術

基于互聯網+的傳播優勢和特點，為建立“人—展品—活動”的新模型以及在網站、移動門戶、社會化媒體、天文愛好者、科普志愿者和天文專家等相關人群間構筑社交網絡，系統采用面向各種業務場景的“分眾化、多端化、線上線下一體化”多端融合服務部署。圖2為多端融合應用部署圖。

圖2 多端融合應用部署圖

為充分展現瀏覽終端的新特性，本文采用HTML5/CSS3標準技術；遵循W3C標準化Web規范，解決適用性高和兼容性強等問題；采用ECMAScript6 標準技術實現數據雙向綁定、數據代理、異步管理、模塊化技術；內容和資源采用異步加載方式，達到提高響應速度、節省帶寬資源、迅速回應用戶操作、優化用戶體驗；底層的融合計算采用數據隔離和邊界防護等安全策略，實現不同應用和服務的隔離；通過數據分級分類、面向不同用戶和應用場景設定不同脫敏策略，以充分保護數據隱私與安全。

2 上海天文館網上博物館跨端多元融合云架構設計

上海天文館作為上海科技館的分館，其集科技館、自然博物館、天文館“三館合一”的超大型綜合性集群館，為此，在設計其網上博物館時，本文提出了“跨端多元融合云架構”，保持原有IT 服務，又融入創新服務于系統體系中，為博物館集群數字化轉型嘗試新的技術路徑。

上海天文館網上博物館跨端多元融合云架構由以下幾部分構成（圖3）。

圖3 上海天文館網博跨端多元融合云架構圖

⑴ 網上博物館突出PC 端、移動端、現場展館“三端”，以“三館合一”為框架設計開發，以數據總線的形式實現館際數據互通，以控制總線的形式實現統一管理，以消息總線的形式實現跨平臺消息推送、統一發布。構成統一的企業服務總線，也為橫向擴展打下軟硬件基礎。

⑵在上海天文館、科技館和自然博物館之間，共享集成服務信息，建立共有云平臺。在此平臺上，采用數據挖掘、網格存儲和搜索引擎等技術，結合傳統的博物館服務，做到聯合索引和資訊互通協同。

⑶通過SAAS 模式，實現了信息檢索、展覽庫、慕課庫、內容存儲等基本服務，以及專家咨詢、知識推送、數據分析等高端服務。

⑷上海天文館的每個業務系統基于獨立部署和集群，每個“微服務”通過統一的標準規范接入平臺，微服務平臺提供服務通信，服務性能監控等技術構架支撐，形成支撐網站群、移動APP、微信、虛擬終端等統一的聯合平臺。

3 上海天文館網上博物館的多端融合應用場景

如圖4所示，上海天文館網上博物館構建以“1核+3 入口+3 平臺+N 應用”為核心的應用服務平臺，包括公眾服務平臺、綜合管理平臺、科普資源池，以及大數據應用分析服務等，達到“智慧服務、智慧運行、智慧管理”的目的。該平臺通過PC 端官網、微信端、移動導覽系統小程序等多終端，為廣大受眾提供一站式票務、活動預約、參與互動、公眾調研等線上服務。其中，屬地化公眾互聯網信息服務平臺需對接上海科技館已有的用戶體系、數字資源體系，導覽定位系統包括布點建設館內的藍牙iBeacon 和無線設備，實現全館的移動導覽。

圖4 上海天文館網博總體功能結構圖

⑴1核

以科普資源庫為中心，采用數字化、信息化的技術手段，對科普資源的采集、接收、鑒選、登記、調用等全過程進行科學的標準化，便于資源的管理與共享。該系統采用主從型的平臺結構，實現資源的彈性分配和按需分配，構建了一套具有可持續發展能力的數字服務體系。

⑵3入口

涵蓋網站、APP、微信三大公眾服務入口。

⑶三大平臺

①公眾服務平臺：立足智慧服務，以公眾為核心，將圖書館的各種資源整合起來，提供多渠道、多形式的網絡體驗，以滿足市民的參觀、學習需要。公眾服務平臺主要包含公眾網、行政網、外文網站以及專題聚合頁。

②綜合管理平臺：作為公眾服務平臺的后臺支撐，需要建立統一用戶界面、統一的用戶體系、統一的權限體系，方便業務人員進行業務操作。

③大數據應用分析平臺：高效地分析用戶的行為，支持和分析個性化的推薦。建立大數據應用分析平臺，為整個科技館的運營提供強大的數據支撐。

⑷N應用

將線上線下科普資源匯集起來，并將傳統媒體和新媒體融合，將科普資源進行多媒體整合發布，形成公眾用戶即時互動的科普資源聚合體系，持續豐富在線科普內容，實現全面的資源共享與流暢的互聯互通。

①PC端官網

考慮天文專業性及國際化的水準，天文館官網有參觀、展覽、探索、文創、會員五個主要一級欄目，包含30 多個二三級欄目，涵蓋天文館信息發布、展館介紹、活動預約、科普教育、觀眾服務、文創商店、個人中心等完整在線宣傳服務功能。并提供中英文雙語言版本服務和兒童版頁面，為觀眾提供差異化的服務。

②移動端服務

系統以微信平臺、移動導覽系統小程序等通用的移動端渠道提供一站式服務，含票務、展覽資訊、活動預約、參與互動、調研問卷等快捷實用的移動服務。同時以輕量級小程序的形式提供一站式的交互式參觀助手，現場觀眾隨時打開微信小程序即可體驗智能導覽、現場打卡、展項互動、活動提醒、人臉識別等一系列智慧功能。

③天文在線教育系統

建設天文館在線科普教育品牌專題站，提供體系化的知識教育服務，供感興趣者選擇課程進行系統化的進修學習，提供可逐級深入、有層次的學習內容。還配套相關參考資料、試題檢查學習成果，同時提供筆記、師生交流等學習工具。

④現場導覽定位系統

上海天文館擁有全覆蓋的無線AP 和藍牙信號，通過精確的室內定位引擎，可以為展館提供實時定位服務，支持導航、趣味打卡等智能服務，提高上海天文館的智能參觀體驗。

4 結束語

上海天文館跨端多元融合云架構的網上博物館系統已取得了良好的社會效應，但在實踐中也遇到了一些問題，如在高并發環境下，如何讓平臺平穩運行。例如如何應對節假日或大型活動等特殊時期的高流量對網上博物館平臺的沖擊。本文從以下幾個方面對平臺進行了優化，取得了明顯的效果。一是對票務、網站和微信的請求進行分流，并通過第三方的云服務來分擔流量，緩解了場館的信息化壓力。二是底層架構的優化，增加三臺虛擬機做應用集群，六臺做Redis 服務集群，提高系統并發性能，降低單個節點的故障概率。三是重新組織業務流程，通過對預定的配置和檢驗的規則進行調整，減少實際并發數。

博物館數字化轉型任重而道遠，我們期望在新技術的運用、博物館服務形式與模式上的不斷創新，為博物館提供更好、更生動、更有效、更具針對性的個性化服務，同時也通過大數據治理，為博物館運行提供智慧化的決策支持。