第一章：背景与需求

       1.1、需求分析

       博物馆是展示一个国家、一个民族文化底蕴和历史的最好平台。

       各个国家都有着自己独特的文化和传承。

       随着中国经济的发展和现代化，我国越来越重视历史文化的传承，博物馆也开始得到重视，并加强了各地博物馆之间的交流。博物馆中所陈列的文物展示了中国五千年文明的发展历程，是我们民族非常宝贵的遗产。

       文物的安全和完整保存至关重要，文物的管理和安防一直以来都是博物馆运营工作的重中之重。

      目前各地博物馆都在加强信息化建设，从而来保证文物的安全和完整。

      为了使文物很好的保存并传承，文物的保存环境也需要得到重视。

       建设全面高效的物联网文物管理系统显得尤为重要。

       根据长期的交流与沟通，我们总结出鸿山遗址博物馆对物联网智能信息化综合管理平台有如下几点需求：

       一、 遗址环境监测系统

       能够实时的监控遗址环境，对遗址本体及其周边的气候温湿度、土壤温湿度、降雨量、风力风向、紫外光强度、空气中的有害气体（主要是二氧化硫和氮的化合物）等情况进行实时监测。

        二、 遗址防入侵系统

       针对遗址本体的防入侵实时监测，采用电子围栏与物理围栏合二为一的方式进行布设。

       电子围栏通过视频监控、地下传感等形式出现。

        三、 遗址的巡查管理系统

       遗址巡查人员，通过智能手持终端设备，对遗址进行定位、监测数据采集、现状拍摄、填写巡查记录等工作，最终通过电脑数据中心汇总。

       四、博物馆文物管理系统

       1、文物保存环境监测

       对展厅、库房文物的保存环境进行实时监测，主要针对空气成分、温湿度、光照度等情况的实时记录分析，在超出正常范围值后报警。

       2、文物管理

       在博物馆藏品登帐工作完善、建立数据库的前提下，开展物联网技术的文物管理工作。

       主要是对文物的保管位置、出入库、文物修复等信息进行跟踪记录。

        五、博物馆电子导览

       1、门票系统

       基于手机支付的电子门票系统，游客可以直接通过手机进行支付，并可以通过彩信获得二维码，来到博物馆后直接通过扫描手机调出的信息进行验证通过。

        2、导览设备

        游客通过智能手机或智能手持终端设备，实现自动语音讲解、游览线路导览、展览和展品的相关信息介绍，以及公共服务。

       3、游客定位系统

       智能手机或智能手持终端设备的应用，不但使游客获得导览服务，还能使博物馆实现游客定位，达到实时监控、了解游客的分布、运动轨迹等效果，同时游客有任何需求提出，服务人员可以以最快的速度找到这名游客，并提供相应服务。

       六、博物馆安防

      1、 文物位移的监控防盗；

      2、 现有安防系统的整改完善，如周界报警；

      3、 物联网技术实现博物馆电力、消防系统、安防系统和暖通系统的控制与管理；

      4、 物联网技术实现区域进入权限的设置与管理。

 

       第二章、物联网智能感知综合平台 + 应用子系统

        2.1、物联网智能感知综合平台

       “物联网感知综合平台”是综合物联网应用共性特点，贯穿感知、传输、应用服务三层的共性功能模块、协议和平台等的总称。

    “感知综合平台基础标准+应用子集标准”体系已被ISO/IEC JTC1 国际标准化组织和国家物联网基础工作组认可，“物联网感知综合平台+应用子集”的应用模式已被国家发改委采纳，并在无锡推进全国首个国家物联网综合感知应用示范。

 
       基于物联网感知综合平台的智慧博物馆优势有：

      1、强大易扩展的物联网应用支撑平台：

       2、支持多种类型感知设备适配接入，兼容现有各类传输网络，提供灵活的应用服务部署和业务交互共享模式，并可根据用户需求在平台上动态添加新的应用。

       3、打破孤立“竖井式”应用架构所形成的“信息孤岛”：

       为物联网应用提供标准体系架构，并支持多应用业务信息融合和服务共享，实现应用业务间无缝集成与协作。

       4、强大的平台开发及运维支撑能力：

       显著降低物联网业务应用开发成本、服务运营成本及维护成本，降低物联网准入门槛。

       5、支持二次开发和快速集成：

       采用先进、成熟、符合国际标准的软硬件技术， 系统采用可扩展的开放式体系结构，能根据技术、业务的发展需要对平台功能进行调整、增加。

       6、为物联网应用提供坚实的安全保障：

       物联网智能化应用支撑平台采用多种信息加密手段与安全管理协议保证数据传输安全性，通过灵活的访问权限模板机制实现对设备、感知信息的可定制化访问权限管理。

       2.2环境监测应用子系统

       2.2.1简介

       物保护环境监测系统主要是为了满足博物馆文物保存环境、遗址保护现场、考古发掘现场等场所的环境监测需要，实现对文物保存环境参数，如大气温度、大气相对湿度、土壤温度、土壤水分含量、文物表面温度、大气二氧化碳浓度、光照度、紫外线辐射强度、浮尘、总挥发性、有机化合物含量、风速、风向、降雨量等参数的实时监测，并且对监测数据进行挖掘整理，建立环境参数历史数据库，为文物预防性保护提供技术支撑，并为文物保护措施的制定提供科学依据。

       文物保护环境监测系统包括数据采集监测点、中继、网关等硬件设备，以及系统数据库、中间件和终端业务软件等系统软件。

       实时监控遗址环境，对遗址本体及其周边的气候温湿度、土壤温湿度、降雨量、风力风向、紫外光强度、空气中的有害气体（主要是二氧化硫和含氮的化合物）等情况进行监测。

       系统的设计目标为:

       应用物联网技术实现博物馆中温度、湿度、光线等环境因素的监测系统。

       该系统要求传感器节点在监测区域内构成网络，采集所需要的数据，并将采集所需的数据实时地传送给监控终端，使博物馆管理人员能够通过监控终端查询所需的数据。

        最终系统可以完成如下功能:

       (1) 具有远程访问的功能，管理人员可以远程监控传感器网络的状态和数据；

       (2) 作为环境监测，有足够长的网络生存期；

       (3) 对自然环境的影响小，传感器网络的部署和工作不影响文物；

       (4) 具有感应和搜集数据能力。传感器网络能够对环境中的大气温度、大气相对湿度、土壤温度、土壤水分含量、文物表面温度、大气二氧化硫浓度、含氮化合物浓度、光照度、紫外线辐射强度、浮尘、有机化合物含量、风速、风向、降雨量等参数进行采集；

       (5) 数据存储能力。它能将大量的传感数据存储到远程数据库，并能够进行离线的数据访问。

 
       2.2.2 监测智能区域定位、报警，智能处理方法示例

       所采用的物联网环境专用传感器是一款电池供电、具有无线通讯组网功能的环境监测传感单元。

       物联网环境专用传感器具有温度、湿度、大气压、二氧化碳、烟感、倾角、噪声、空气质量、光照等九项检测功能，对室内环境进行智能化检测，并实现信号的无线传输，传感器九项检测功能可根据客户需求进行集成。

       物联网环境专用传感器的网络中的每个节点可以对达到或者超过警戒值数据的采集点进行实时的定位、报警，并根据共性平台的数据进行对比，给出最佳处理方案。并能够通过平台向流动工作人员发出相关的提醒。

       案例：M1-N3 区域报警时，在已经预备好的三维区域实景图中将该区域红色报警显示，并将处理该报警的级别提升到急需处理级别，如图所示：

       M1-N3 区域二氧化氮浓度较大，对文物有很大的伤害，请紧急处理。

       当工作人员无法及时有效的进行处理时，五分钟后将以短信或者呼叫已经设定好的当班人员的手机进行紧急提醒，告知需要处理的地点和处理的方法。

 
        2.3 物联网智能感知安防子系统

        2.3.1电子巡更系统

        加入电子巡更系统，加强安全防范：

       1、建立巡查点；
       2、设置路线；
       3、每条路线设置巡查点；
       4、设置班次；
       5、每个班次设置巡查任务；
       6、登记巡查点信息钮；
       7、登记巡查人员 RFID 卡，如要增加巡查人员信息，则需增加；
       8、设置巡查员名单；
       9、登记巡查人员 RFID 卡；
       10、 当班人员巡查前，先读自己的人员 RFID 卡，然后读各巡查点。

 
        2.3.2、遗址外围防入侵系统

        土墩分布示意图

        鸿山遗址保护工作应用物联网技术项目，所涉及的土墩共 7 座，其普查编号分别为M1-1、M1-2、M1-N1、M1-N2、M1-N3、M1-4 和 S1-9。

       其中， M1-N3、M1-4 和S1-9 实行单个土墩保护，M1-1、M1-2、M1-N1和 M1-N2 实行整体保护（土墩分布示意图中已用红框圈起，T-1 为博物馆的邱承墩）。

       案例：当外围遗址遭到入侵或者破坏的时候，现场报警系统将智能分析出报警者的具体意图，并在安防子系统中开始报警，智能分析如下：

       当系统分析出如下报警行为时，将产生报警：

       在系统中，显示报警情况下，将现场视频画面调出，并进行声光电的联动：
 
        系统中报警如下：

       2.3.3、物联网智能感知安防子系统的整体实现

       由于博物馆安防系统所需要的安全性高、容错率低等特性，鸿山遗址博物馆安防子系统由多个部分组成：防入侵报警系统、巡更系统、门禁系统、视频监控系统、通信系统、辅助照明系统、计算机网络系统、集中管理中心控制系统、供电系统、防雷电系统、传输系统、记录系统等，如此多的子系统，通过我们感知综合平台安防子系统的整合将发挥各自的功用，这些子系统之间具有有效的联动机制。

       案例：当报警子系统检测到有火灾时，会联动门禁系统，自动打开所有消防门禁，所有区域内视频监控实时记录现场画面，对通过门禁的所有文物通过 RFID 读取进行个体信息记录，并统计数量，并及时处理相关信息。自动联动消防系统， 自动开启消防系统，该区域内摄像头自动记录现场画面。并实现 GIS 定点定位。

       如图所示：

       此时门禁系统开启，所有消防通道门禁自动打开：

       2.4、博物馆文物管理子系统

       2.4.1 展品环境实时监测

       对展厅、库房文物的保存环境进行实时监测，主要针对空气成分、温湿度、光照度等情况的实时记录分析，在超出正常范围值后报警。并采取预防、智能处理、报警等方法处理。

 
       2.4.2文件管理

       用 RFID 标记文物藏品，对每个文物进行编号记录。将所对应文物信息录入到系统数据库里，将RFID 扫描的文物进行绑定登记。每个文物经过 RFID 扫描绑定后，将具有唯一的“电子标签身份证”，通过RFID 标记文物，记录文物的名称特征等信息，对文物的品种、数量进行实时统计。文物藏品的所在位置及去向，都会被系统软件记录存档。

       文物出入库管理，藏品流动的每一个步骤都在信息化系统数据库中自动记录，管理人员可以通过登录系统软件调用查看。

       在博物馆藏品登帐工作完善、建立数据库的前提下，开展物联网技术的文物管理工作。主要是对文物的保管位置、出入库、文物修复等信息进行跟踪记录。

       遗址巡查人员，通过智能手持终端设备，对遗址进行定位、监测数据采集、现状拍摄、填写巡查记录等工作，最终通过电脑数据中心汇总。

       RFID 在博物馆各个系统模块的应用实施，使得在博物馆管理体系中建立一条基于 RFID技术的便捷管理系统，实现馆藏文物的高效管理，经过对目前 RFID 技术相关主流产品的技术特点，及博物馆工作人员和馆藏文物管理系统的应用情况进行分析。

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