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摘要：本文分析了博物館建設工程項目在防火、防潮、防盜等方面區(qū)別于普通公共建筑的特點，梳理了現(xiàn)代博物館作為公共建筑在智能應用方面的門禁、安防、照明等要求，并針對博物館的特殊屬性如防火防潮要求高、防盜設計和展品安全技術高等提出了與之相匹配的智能應用場景，結(jié)合案例體現(xiàn)了智能化應用的優(yōu)勢，以期為后續(xù)類似博物館建設工程提供借鑒和思考。

關鍵詞：博物館工程；智慧化應用；應用場景

0引言

博物館是國家文博行業(yè)的支柱型機構，是展示歷史變遷、社會經(jīng)濟文化發(fā)展和各類歷史文物的重要場所。博物館是征集、典藏、陳列和研究代表自然和人類文化遺產(chǎn)的實物的場所，對館藏物品分類管理，為公眾提供知識、教育和欣賞的文化教育的機構、建筑物、地點或者社會公共機構。隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展和博物館公眾服務要求的提升，以信息技術、控制技術、軟件技術、網(wǎng)絡技術等為支撐的建筑智能化系統(tǒng)逐漸成為博物館建設不可缺少的組成部分。對智能化應用雖然已經(jīng)進行了大量的研究，但針對公共博物館工程的智能化應用建設尚缺乏針對性，未充分考慮公共博物館的特點。在博物館工程建設中，如果直接套用常規(guī)公共建筑的智能化建設模式，可能不會完全滿足博物館功能需求，限制博物館的功能發(fā)揮。本文將結(jié)合博物館建設工程的特點，逐一梳理博物館工程對智能化應用的需求。智慧博物館的智能化應用以人的需求為驅(qū)動，重新梳理和構建博物館各要素，提供“物、人、數(shù)據(jù)”三者之間的雙向多元信息交互通道。

1加載智能化應用

已成為現(xiàn)代博物館建設的必然趨勢隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等新興技術的興起和逐漸發(fā)展，智慧城市、智慧建筑、智慧場館成為必然趨勢，現(xiàn)代博物館作為重要的公共活動空間，必然需要順應時代潮流，考慮智能化應用。

1.1智能技術的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）是指通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，通過各類可能的網(wǎng)絡接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術運用在現(xiàn)代博物館中，可通過傳感器等收集參觀者對不同展品的注意力數(shù)據(jù)，剖析參觀者行為，優(yōu)化運營。人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學，通過生產(chǎn)類似以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。人工智能技術運用在現(xiàn)代博物館中，可還原文物生動有趣的一面，有助于使單一靜態(tài)的展陳方式更加生動有趣。區(qū)塊鏈（BlockChain）是利用加密鏈式區(qū)塊結(jié)構來存儲與驗證數(shù)據(jù)、利用分布式共識算法來新增和更新數(shù)據(jù)、利用運行在區(qū)塊鏈上的代碼來保證業(yè)務邏輯自動強制執(zhí)行的一種全新的多中心化基礎與分布式計算范式。區(qū)塊鏈技術運用在現(xiàn)代博物館中，利用其可追溯性的特點可幫助辨識藝術品的來源和去向，改善博物館展品的流通和收藏等。大數(shù)據(jù)（bigdata），指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大，擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營決策更積極目的的資訊。大數(shù)據(jù)技術運用在現(xiàn)代博物館中，有助于使藏品和展品資源更加清晰明了，有助于館藏文物展示在線上平臺，避免文物“沉睡”。

1.2參觀者需求的轉(zhuǎn)變

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人民群眾對精神文化的需求與以往相比發(fā)生了許多改變。公共博物館作為展示歷史文化的重要載體，已成為人們學習、娛樂及旅游的場所，如圖1所示，近十年來博物館參觀人次逐年上升（2020年因新冠疫情原因暫時大幅回落），參觀對象從過去的團體參觀居多到現(xiàn)在的家庭參觀和個體參觀者居多，參觀者的需求和興趣也更加個性化和多樣化。運用新技術加載智能化應用以適應和滿足不斷變化和更新的參觀者需求已經(jīng)成為現(xiàn)代公共博物館發(fā)展的必然趨勢。

2博物館建設工程的特點分析

大型博物館建設工程作為公共建筑，具有使用上的開放性、大量的交通和人流以及功能上的多樣性等特點。此外，相對于一般的公共建筑，它還具有以下幾個特點：

2.1防火要求高

博物館內(nèi)收藏著大量的文物，一旦發(fā)生火災將產(chǎn)生不可挽回的損失，而且部分藏品如紙質(zhì)書畫、紡織品等遇水即損，不可使用普通的噴水滅火系統(tǒng)。博物館內(nèi)嚴格控制使用明火。博物館內(nèi)配電設備、電氣線路、電器選型、安裝等應符合相關規(guī)范和防火要求，并配備適用的電器火災防控裝置。博物館內(nèi)宜使用低壓弱電供電和冷光源照明，一般不得使用電熱器具和大功率用電器具。博物館保護范圍內(nèi)嚴禁生產(chǎn)、使用、儲存和經(jīng)營易燃易爆危險品，嚴禁燃放煙花爆竹。嚴禁使用燃氣，不得鋪設燃氣管線，不得堆放柴草、木料等可燃物，并應明顯設立“禁止燃放煙花爆竹”、“禁止吸煙”、“禁止煙火”等標志。藏品庫區(qū)、陳列室的墻體應為非燃燒體，室內(nèi)裝修也應該盡量選用阻燃材料。

2.2防潮除濕要求高

博物館室內(nèi)空間如果較潮濕，則容易導致書籍卷宗出現(xiàn)泛黃、斑點、紙張粘連、霉變腐蝕等現(xiàn)象。尤其是南方地區(qū)梅雨天氣或者溫差較大時，熱脹冷縮的現(xiàn)象更會加速和催化文物損壞。

2.3防盜設計和展品安全要求高

博物館陳列的文物、古籍等較為珍貴，需要進行防盜方面的考慮，展品對安全技術的要求較高。

3現(xiàn)代博物館作為公共建筑屬性對智能應用的需求

現(xiàn)代大型公共建筑對智能應用的需求主要集中在以下幾方面：3.1門禁、安防、視頻監(jiān)控大型公共建筑因人員聚集和出入，需要設置出入口安檢、出入口控制、反恐防沖撞、視頻監(jiān)控等內(nèi)容。安全預警采用現(xiàn)場報警、無線傳輸與保安、公安建立通信聯(lián)系并實現(xiàn)與區(qū)域報警中心聯(lián)網(wǎng)。借助智能化手段，可依托5G和WIFI構建高速基礎網(wǎng)絡環(huán)境，借助人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、VR\AR等前沿技術，布設智慧化應用系統(tǒng)，具體包括在入場通道加裝人臉識別和電子檢票系統(tǒng)，布設綜合安防系統(tǒng)進行人員和車輛軌跡跟蹤、人流分析、煙火識別、告警監(jiān)控等。

3.2設備監(jiān)控管理系統(tǒng)

對建筑的冷熱源、供暖通風和空氣調(diào)節(jié)、給排水、供配電、照明等設備采集溫度、濕度、照度、氣體濃度等基礎數(shù)據(jù)，并進行實時監(jiān)控和管理。

3.3應急響應系統(tǒng)

在人流量密集的室內(nèi)空間設置火災自動報警，并與公共廣播系統(tǒng)相連，一旦發(fā)生可疑緊急情況，可通過應急響應系統(tǒng)及時進行信息傳遞和人群疏散。

4博物館的特殊屬性對智能應用的需求

現(xiàn)代公共博物館因其文物保管、陳列、研究等功能上的特殊屬性，對智能應用還存在以下幾點需求：

4.1更精細的設備監(jiān)控保障

①監(jiān)測公眾區(qū)域空氣中的溫濕度、二氧化碳、硫化物的含量，自動調(diào)節(jié)空調(diào)以保證游覽群體的舒適度。②在藏品熏蒸、消毒、修復的工作區(qū)域監(jiān)測有害氣體，自動調(diào)節(jié)新風量，當達到閾值時進行預警，從而保障工作人員的安全和健康。③在展品和藏品庫區(qū)進行溫濕度數(shù)據(jù)采集，報警和空調(diào)調(diào)節(jié)，使得文物處于其各自最合理的保存溫度和濕度水平。④藏品庫區(qū)設置漏水報警，一旦檢測到庫區(qū)有漏水現(xiàn)象，立即自動開啟警報，提醒博物館的運營工作人員進行緊急處理，以減少對文物的毀壞。⑤分區(qū)域?qū)鹎檫M行預警，在高大空間的展廳設置紅外光束感煙探測器、吸氣式火災探測器，在機房、系統(tǒng)控制室和重要設施隱蔽處設置纜式線型定溫探測器。

4.2更智能的控制管理

①智能防滲除濕系統(tǒng)：針對古建筑、文物儲藏對溫濕度控制的需求，以及根據(jù)不同文物和儲存空間的實際工況，匹配不同規(guī)格型號的電滲透，可以有效控制環(huán)境的相對濕度，減少附著在文物表面上的水分，抑制細菌繁殖，避免出現(xiàn)霉變長斑的情況。尤其在我國南方的梅雨季節(jié)，需要對文物所處環(huán)境進行密切的關注并及時采取措施，通過智能防滲除濕系統(tǒng)可以有效避免文物因受外界氣候和環(huán)境的影響而收到破壞。②珍貴展品的實時定位和追蹤：對較重要的珍貴展品尤其是古文物進行定位和實時追蹤等，完善現(xiàn)有藏品管理系統(tǒng)。

4.3更豐富的觀展體驗

博物館常規(guī)的觀展方式為館方挑選部分藏品放置在玻璃陳列柜中，參觀者進入展廳觀賞，信息交互表現(xiàn)為最直接的從“物”到“人”。在智能化應用系統(tǒng)的支持下，可通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等手段，將藏品進行信息化轉(zhuǎn)化為“數(shù)字”，然后通過網(wǎng)絡進行線上展示，信息交互表現(xiàn)為從“物-數(shù)字”和“數(shù)字-人”。同時，在常規(guī)展覽方式下受制于有限的場地空間，不是所有的藏品均有機會在展廳進行陳列。某個時段內(nèi)，需要根據(jù)不同的主題挑選一部分展品進行陳列。在智能化應用模式下，不再有空間和時間的限制，可以在對藏品實物進行數(shù)字化處理，使得所有藏品同時展出在技術上沒有障礙。如圖2所示。①文物3D數(shù)據(jù)管理：基于文物保護的目的，博物館內(nèi)的展品都收藏在展柜中，受到展柜空間的限制，觀眾無法近距離觀看展品細節(jié)，也看不到文物被展柜遮擋的部分。同時，還有一些文物不可或不便移動如壁畫、石窟等。借助三維建模、高動態(tài)影像、攝影測量等技術，采集文化遺產(chǎn)環(huán)境的實景，獲取高分辨率圖像資料，方便參觀者進行觀賞，對物品的表面、紋理和色彩等細節(jié)方面獲得更豐富的感知。②線上閱覽平臺：通過三維激光點云和三維高清影像及紋理原始數(shù)據(jù)，采集高清照片，搭建文物的三維數(shù)據(jù)庫，并制作配套的視頻，使公眾在博物館數(shù)字資源平臺上能夠鑒賞文物、觀看視頻、學習專業(yè)知識，突破實體博物館在時間、空間和展示形式上的局限性，使得溫度、濕度、光線等問題不再成為制約展示的障礙，擴展博物館的延伸空間，最大限度的拓展博物館功能，滿足社會大眾的多層次多方位需求。③數(shù)字交互體驗系統(tǒng)：利用kinect體感互動、unity等技術，打造體感互動展項，使得歷史人物的照片和畫像在流水幕布上緩緩流動，游客雙手可觸摸，交錯展示時間軸和人物事跡，能更好地發(fā)揮社會功能和教育功能。在實體文物旁邊放置立體顯示觸摸屏終端，或者在必要的參觀引導處懸掛立體顯示設備，讓參觀者與該數(shù)字文物進行交互，實現(xiàn)對虛擬文物的旋轉(zhuǎn)、放大縮小等操作，隨意從任何角度多種精度觀賞高真實數(shù)字文物，并能獲取大量平時無法從實體文物中獲取的信息，從而實現(xiàn)了真實文物無法提供的新穎的交互式參觀模式。這一模式可以彌補智能參觀模式下人與物之間聯(lián)系的分離，并加強了人與物之間并行關系的處理，提供給參觀者更多的體驗感和參與感。④數(shù)字古建復原：基于古建筑保護的目的，很多時候，參觀者只能在圍欄外或者隔著玻璃參觀古建筑內(nèi)景，受到室內(nèi)光線和參觀距離的限制，室內(nèi)陳設模糊不清，往往無法達到理想的參觀效果。虛擬現(xiàn)實技術引入后，可將文物古跡用數(shù)字化形式展現(xiàn)給觀眾，讓觀眾在實際游覽中無法進入的著名宮殿建筑中無憂暢游，零距離觀賞宮殿內(nèi)部陳設和古建筑原貌，在保護文物古跡不被損傷的同時滿足了人們的求知欲。使用虛擬現(xiàn)實技術對古建筑、文博遺址進行數(shù)字古建復原，幫助參觀者了解古跡的發(fā)現(xiàn)、挖掘和重建、修復的過程。

4.4更先進的運營管理

①智慧導覽和講解：利用多媒體信息手段，拓展語音導覽內(nèi)容及形式，為參觀者提供更多語種、更多版本、針對性更強的導覽內(nèi)容，滿足公眾多元化參觀需求，持續(xù)提升廣大參觀者的觀展體驗。②定點人數(shù)統(tǒng)計，以頭部為識別目標統(tǒng)計展廳中陳列的各展品的瞬時人數(shù)，進行用戶畫像，并根據(jù)受歡迎程度調(diào)整展品，將參觀者停留時間長和停留人數(shù)多的展品陳列在更明顯的位置，同時優(yōu)化展線。③智慧客流分析：通過人臉動態(tài)識別技術和紅外線技術，對觀眾的參觀路徑與動態(tài)進行實時跟蹤和統(tǒng)計消除安全隱患，保障參觀人群的安全和舒適。通過客流分析結(jié)果防止人群過于密集，在達到博物館單個展廳可承受上限時發(fā)出預警，及時進行智能化導流和分流，必要時進行限流，減少排隊等待時長，幫助民眾實現(xiàn)舒適化游覽等。

4.5更精密的文物修復和研究

①文物修復方案可行性檢驗：博物館在運營過程中，隨著時間的推移，其文物可能會出現(xiàn)脆化、脫色、剝落等現(xiàn)象，利用虛擬現(xiàn)實技術可以數(shù)字化記錄文物古跡的現(xiàn)實狀態(tài)，跟蹤監(jiān)測受損程度，還可以制定出相應的虛擬修復方案，預先模擬修復過程，檢驗修復技術和手段的可行性，從而避免直接人工操作帶來的不必要的文物損傷。②文物殘缺補全研究：依靠大量算法分析和數(shù)據(jù)智能梳理，輔助修復專家進行文物清理預判、殘缺補全，有效補充專家經(jīng)驗，提高修復的準確性、可靠性以及修復效率。③古籍智能研究：古籍作為歷史文化和先人智慧的重要載體，具有重要意義，但因其多為紙質(zhì)文獻，易被損毀且難以傳播。通過數(shù)字化，讓古籍文字實現(xiàn)從紙本到網(wǎng)絡的空間轉(zhuǎn)移，不僅能長久地留存古籍內(nèi)容，延長古籍的文化生命力，而且還可以打破傳統(tǒng)古籍的種種限制，提升了古籍文獻的普及率。借助光學字符識別技術，識別版刻古籍，并轉(zhuǎn)化為文本格式，再根據(jù)特定算法把古籍文本自動標注現(xiàn)代中文標點符號。對古籍進行全文解析、分級主題標注等實現(xiàn)智能化信息檢索。利用知識圖譜手段，運用大數(shù)據(jù)的計量統(tǒng)計、定位查詢、聚類查詢、空間分析、數(shù)據(jù)關聯(lián)等技術，實現(xiàn)古典文獻和研究成果的圖譜化、智能化。為現(xiàn)代人減輕古文獻閱讀障礙，使得古籍閱讀更加容易，將專業(yè)領域的科研成果轉(zhuǎn)化為社會大眾共享的文化資源。

5案例

5.1項目概況

華東地區(qū)某省級博物館，陳列面積兩千余平方米，館藏文物二十余萬件。

5.2智能化應用建設

該博物館在進行智能化建設時，以藏品資源建設為核心，以信息基礎設施和綜合業(yè)務平臺建設為基礎，加載了智慧客流分析、智慧安防監(jiān)測、館內(nèi)智能導覽、智能輔助文物修復、古籍文獻智能研究等應用場景系統(tǒng)。（表1）以智慧客流分析系統(tǒng)為例，其數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)用途如圖3所示。

5.3智能化應用效益

智能化應用系統(tǒng)投入使用后，取得了多樣化的收益，包括但不限于降低能源消耗、節(jié)約人力成本、提升運營管理效率、增加入館參觀人數(shù)、提升游客滿意度、輔助文物和古籍研究等方面。有些收益可以通過折算進行定量化，有些只能定性描述，還有部分短時間內(nèi)未看到明顯效果但從長期來看是有價值的。根據(jù)該館加載智能化應用前后的年度記錄，整理其具體效果如表2所示。

6結(jié)語

隨著智慧城市和智慧場館的發(fā)展，博物館工程在建設或改造時需要考慮當下和未來的智慧化應用，本文結(jié)合博物館工程的特點，分別梳理了其作為公共建筑屬性和特殊屬性對智能應用的要求，并結(jié)合實際案例進行了智能應用的效益分析，以期為后續(xù)博物館工程建設提供借鑒和參考。

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作者:林楠 單位:上海建科工程咨詢有限公司