智慧化美術(shù)館的建設(shè)方案研究

陳 鑫，嵇 夏，包 震

（1.中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210019；2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司淮安供電分公司，江蘇 淮安 223001）

0 引 言

隨著5G、人工智能、混合現(xiàn)實等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)以陳列方式為主的藏品展陳形式亟待改善，人工智能時代下的美術(shù)館在建設(shè)過程中將融合多種信息化技術(shù)與多媒體應(yīng)用，提升游客與藏品的互動性及體驗感，通過線上與線下結(jié)合的方式，建成獨具自身特色的虛擬美術(shù)館和實體美術(shù)館。

1 建設(shè)現(xiàn)狀與難點

1.1 智慧化應(yīng)用較少

當(dāng)前大部分美術(shù)場館的智慧化應(yīng)用較少，項目建設(shè)時智慧場館一般并入智能化建設(shè)范疇中，而受資金限制，場館智慧化應(yīng)用數(shù)量被壓縮，無法提供多元化的信息內(nèi)容，進而影響游客的體驗感與互動性[1]。

1.2 公眾號/App普及率低

公眾號和App存在的意義在于使美術(shù)館的館藏資源和場館得以推廣，吸引更多游客，而現(xiàn)在多數(shù)場館公眾號或App端信息的呈現(xiàn)效果一般，缺乏館內(nèi)建設(shè)成果的展示以及虛擬場館的游覽，僅僅局限于藏品的介紹與門票預(yù)約而沒有個性化功能，導(dǎo)致場館App普及率低且增長用戶少。

1.3 各系統(tǒng)管理主機分散

由于館內(nèi)各系統(tǒng)相對獨立，部分地區(qū)的美術(shù)場館在建設(shè)初期未考慮建設(shè)綜合管理平臺集中管理各系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)管理主機分散在各樓層弱電間或機房中，數(shù)據(jù)監(jiān)測缺乏可視化平臺，不利于后期統(tǒng)一的運維管理。

1.4 信息共享水平低

當(dāng)前大部分美術(shù)館的藏品未實現(xiàn)數(shù)字化建模，且缺乏完善的管理系統(tǒng)，與上級信息共享平臺也未實現(xiàn)對接，無法實現(xiàn)跨館信息的互聯(lián)互通。

2 建設(shè)需求分析

美術(shù)館信息化建設(shè)要通過引入主流信息化技術(shù)，抓好網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、智能化樓宇控制、多媒體系統(tǒng)、機房建設(shè)工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，在此基礎(chǔ)上提高美術(shù)館網(wǎng)上服務(wù)能力，將藏品進行數(shù)字圖像化、3D化，結(jié)合虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）等技術(shù)在三維虛擬美術(shù)館中展示，結(jié)合多媒體數(shù)字展示系統(tǒng)進一步提升美術(shù)館藏品展陳的現(xiàn)代化、數(shù)字化、智慧化水平與能力，滿足不同類型與觀賞層次游客人群的觀賞要求，提高大眾對藝術(shù)品、美術(shù)品的認識和欣賞能力。通過移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析提供周全、智慧的展廳管理與服務(wù)，為游客提供智能、精準的音視頻媒體信息推送與知識介紹，通過互聯(lián)網(wǎng)隨時隨地提供查閱館藏資料和常識，在藏品管理、綜合業(yè)務(wù)管理、展覽的資源管理都需要采用最新的信息化技術(shù)，將美術(shù)館的參觀人數(shù)、參觀質(zhì)量、社會服務(wù)、志愿者管理、藝術(shù)家服務(wù)、藏品保護、數(shù)據(jù)庫建設(shè)以及公眾教育等實現(xiàn)有效結(jié)合，提高公眾對館藏品的基礎(chǔ)認識并提高智慧游覽的體驗[2]。

3 建設(shè)方案

3.1 智能化系統(tǒng)

美術(shù)館應(yīng)通過相關(guān)智能化系統(tǒng)提高整個美術(shù)館安防措施、樓宇自動化控制、建筑設(shè)備管理的水平，促進美術(shù)館管理、業(yè)務(wù)管理的智能化與便捷性，保障與促進美術(shù)館業(yè)務(wù)的良好開展[3]。智能化系統(tǒng)重點建設(shè)內(nèi)容如下文所述。

3.1.1 安全防范系統(tǒng)

利用入侵報警系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線對講系統(tǒng)以及電子巡查系統(tǒng)等，在前端部署監(jiān)控攝像機、雙鑒探測器、門禁一體機、震動探測器、巡更點以及吸頂天線等設(shè)備，接入智能網(wǎng)，通過綜合安防管理平臺對人流、車流進行有效監(jiān)管，對于重點場所與文物采用多重技術(shù)防護[4]。

3.1.2 建筑設(shè)備管理系統(tǒng)

建筑設(shè)備管理系統(tǒng)包括樓宇自動化系統(tǒng)（Builoling Automation System，BAS）、環(huán)境溫濕度控制、能耗監(jiān)測、智能照明等系統(tǒng)。

BAS可采用以太網(wǎng)架構(gòu)，館內(nèi)空調(diào)機組、送排風(fēng)機、水泵、電梯等設(shè)備上聯(lián)直接數(shù)字控制（Direct Digial Control，DDC），DDC通過智能網(wǎng)接入平臺統(tǒng)一監(jiān)控，對于自成系統(tǒng)的設(shè)備通過網(wǎng)關(guān)進行接入。利用溫濕度傳感器、漏水檢測儀監(jiān)測庫房溫濕度，保障文物收藏保管環(huán)境。在前端部署智能電表、智能水表、智能燃氣表，基于RS485通信協(xié)議或ModBus通信協(xié)議輸出儀表數(shù)據(jù)，手拉手組網(wǎng)運用能源分析系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)管。智能照明系統(tǒng)通過在前端部署移動傳感器、照度傳感器、智能開關(guān)面板、智能照明模塊，基于KNX、BACNET或EIB等總線協(xié)議根據(jù)策略進行自動照明控制。

3.1.3 一卡通系統(tǒng)

一卡通系統(tǒng)作為美術(shù)館智慧化應(yīng)用的重要組成部分，系統(tǒng)部署于辦公網(wǎng)中，各設(shè)備與管理平臺連接進行數(shù)據(jù)交換，通過基礎(chǔ)信息平臺可進行寫卡、掛失、充值等操作，系統(tǒng)主要服務(wù)員工與訪客，包括日常的考勤管理、消費、場所出入等功能。

3.1.4 多媒體會議系統(tǒng)

通常美術(shù)館會設(shè)置會議室、報告廳等區(qū)域，用以新聞發(fā)布、培訓(xùn)、報告會及學(xué)術(shù)交流等，包括進行視頻錄播、遠程視頻會議等。對于報告廳，顯示系統(tǒng)可部署高清投影或發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）大屏，結(jié)合音頻處理器、功率放大器、無線話筒、線陣音箱、臺唇音箱、返聽音箱以及補音音箱搭建報告廳的擴聲系統(tǒng)，通過多點控制單元（Multi Control Unit，MCU）與視頻會議終端搭建視頻會議系統(tǒng)。會議室可設(shè)置無紙化系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、擴聲系統(tǒng)，配置全向麥克風(fēng)、會議單元、可升降會議終端、多媒體主機、專業(yè)音箱、投影儀以及一體機等設(shè)備。

3.1.5 機房工程

美術(shù)館信息中心機房可按照B類機房標準進行設(shè)計，應(yīng)具有不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）系統(tǒng)、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，部署2套UPS系統(tǒng)保障機房內(nèi)機柜及弱電間信息網(wǎng)機柜用電，通過動環(huán)系統(tǒng)監(jiān)控溫濕度傳感器、漏水檢測儀、監(jiān)控攝像頭、煙感、精密空調(diào)以及門禁等設(shè)備狀態(tài)與信息。監(jiān)控中心機房除設(shè)置UPS、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)外，還應(yīng)部署LED大屏顯示系統(tǒng)，通過綜合安防平臺實時調(diào)取美術(shù)館監(jiān)控畫面、保障機房設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。

3.1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

美術(shù)館宜設(shè)置3套相互獨立、物理隔離的網(wǎng)絡(luò)，即智能化設(shè)備網(wǎng)、辦公網(wǎng)、觀眾網(wǎng)，其中部署于智能化設(shè)備網(wǎng)中的設(shè)備和系統(tǒng)包括綜合安防系統(tǒng)、BAS、智能照明、溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)等；部署于辦公網(wǎng)中的設(shè)備和系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、游客及人員管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源庫等；部署于互聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備和系統(tǒng)包括無線接入點（Access Point，AP）、辦公電腦等。

核心層由辦公網(wǎng)核心交換機、智能網(wǎng)核心交換機和互聯(lián)防火墻組成。辦公網(wǎng)核心交換機承載全網(wǎng)所有的業(yè)務(wù)流量，利用虛擬化技術(shù)，建立邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)通道，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間無干擾的穩(wěn)定運行；智能網(wǎng)核心交換機承載全網(wǎng)所有的監(jiān)控流量；觀眾網(wǎng)主要是訪客的無線互聯(lián)網(wǎng)接入，不單獨設(shè)置核心交換機，共用辦公網(wǎng)核心交換機；互聯(lián)防火墻對辦公網(wǎng)和智能網(wǎng)進行安全管控及訪問策略的控制；核心層設(shè)備采用雙機集群模式來增加穩(wěn)定性。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

考慮等級保護需求，應(yīng)在安全管理中心部署日志審計系統(tǒng)、堡壘機、漏洞掃描等設(shè)備，于出口防火墻側(cè)部署入侵檢測設(shè)備來提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。

3.2 虛擬美術(shù)館

可基于HTML5+WebGL標準下的B/S架構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)上虛擬美術(shù)館，通過門戶網(wǎng)站、App、公眾號、小程序等對外平臺將美術(shù)館館藏、場館漫游、場館信息等移至線上，即使游客足不出戶也能查看美術(shù)館的特色展陳與精品資源。

3.2.1 門戶網(wǎng)站

借助FLASH、混合現(xiàn)實（Mixed Reality，MR）等技術(shù)使美術(shù)館門戶網(wǎng)站更加鮮活，起到展示和宣傳作用。門戶網(wǎng)站對外可進行活動宣傳、藏品推薦、申辦展覽、參觀預(yù)約、學(xué)術(shù)研究、在線服務(wù)等；對內(nèi)的功能包括網(wǎng)站統(tǒng)計、游客管理、會員管理、新聞發(fā)布以及檢索熱詞統(tǒng)計等。針對特殊人群，可提供無障礙網(wǎng)站服務(wù)，頁面結(jié)構(gòu)清晰、頁面操作簡化。

3.2.2 三維全景漫游

可通過3D Max、Maya等三維建模軟件對美術(shù)館主體建筑、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外圍環(huán)境仿真建模，配合多媒體技術(shù)全面展示美術(shù)館的整體風(fēng)貌、交通方式、展館分布、展陳活動等信息。漫游模式中，游客可自由選擇參觀路線，選擇藝術(shù)品了解具體內(nèi)容，720°任意漫游。

3.2.3 虛擬展廳

可通過Unity、全景VR、三維實景等技術(shù)構(gòu)建虛擬展廳，借助Java、activex、flash等插件，訪客使用鼠標控制視角方向，在固定展臺設(shè)置虛擬人物進行講解，并能實現(xiàn)藏品的720°旋轉(zhuǎn)展示。

3.3 綜合資源庫

綜合資源庫是美術(shù)館信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，包含基礎(chǔ)資源庫、專項資源庫、數(shù)據(jù)庫、知識庫等，資源庫在建設(shè)過程中應(yīng)考慮信息系統(tǒng)的擴展性、通用性。其中，基礎(chǔ)資源庫的主要內(nèi)容包括對資源庫的調(diào)優(yōu)、重組、安全管控、數(shù)據(jù)備份等；專項資源庫主要是借助三維激光掃描儀對美術(shù)館館藏進行實物掃描，利用3D掃描分析軟件拼接點云數(shù)據(jù)生成三維點云圖形，通過人工進行去噪、填補空洞、光滑處理等。通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可與3D軟件對接的數(shù)據(jù)格式，如OBJ、STL等。

3.4 安防綜合管理平臺

安防綜合管理平臺基于J2EE平臺與面向服務(wù)架構(gòu)（Service Oriented Architecture，SOA），整合視頻監(jiān)控、門禁、考勤、入侵報警、停車場管理等安防系統(tǒng)，接入設(shè)備網(wǎng)通過CMM管理模塊進行集中管控，包括設(shè)置門禁權(quán)限、錄像回放、重點人員記錄、大屏控制等功能，與移動端、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）對接，基于電子地圖實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理與視頻監(jiān)管，利用手機、平板進行遠程操作，加強信息交互與及時性[5]。

3.5 中央管理平臺

美術(shù)館中央管理平臺應(yīng)設(shè)置于監(jiān)控指揮中心內(nèi)，負責(zé)數(shù)據(jù)采集及運行狀態(tài)監(jiān)控，系統(tǒng)聯(lián)動總體控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計及報表展示。平臺通過標準與各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)對接，采集各子系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，包括進出館人數(shù)、庫房藏品入庫、出庫情況、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及智能化系統(tǒng)的運行參數(shù)（如能耗監(jiān)測、BAS、照明情況、信息發(fā)布等）。通過搭建可視化平臺構(gòu)建圖表形象化展現(xiàn)數(shù)據(jù)，輔助管理人員決策。對于應(yīng)急突發(fā)事件能提供完整的處置流程，提高辦事水平與效率。中央管理平臺數(shù)據(jù)邏輯流轉(zhuǎn)如圖2所示。

圖2 中央管理平臺數(shù)據(jù)邏輯流轉(zhuǎn)圖

4 結(jié) 論

傳統(tǒng)美術(shù)館游客與展品的互動性較差、展陳方式單一，與美術(shù)館智慧化的需求還存在較大差距。通過多媒體技術(shù)、智能化技術(shù)可使展品數(shù)字化，增強游客體驗感，提升服務(wù)水平，配合中央管理平臺管理各信息系統(tǒng)，保障美術(shù)館智慧化運行?？傊?，建設(shè)智慧化的美術(shù)館應(yīng)結(jié)合各自場館的特色與定位，數(shù)字化形式上別具一格，打造高水平的智慧美術(shù)館。