數(shù)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(shù)字化音視頻資源庫，采用云端建立在線展廳、推送發(fā)布館藏展品和開設展覽等，這些是伴隨互聯(lián)網信息技術興起的常用手段。業(yè)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(shù)碼時代的發(fā)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(fā)展是博物館數(shù)字化轉型的新特征之一，在數(shù)字資源共享和個性化服務的基礎上，多元云系統(tǒng)所使用的微型服務結構將單個應用轉化為一系列小規(guī)模的服務，通過定義系統(tǒng)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(fā)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(xiàn)，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(yè)務應用能力、端點智能、自動化部署，語言與數(shù)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(tǒng)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(tǒng)基礎設施的設計開發(fā)過程，達到開發(fā)設計一鍵啟動和部署。為與Spring 框架實現(xiàn)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(fā)現(xiàn)。

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

針對網上博物館業(yè)務高并發(fā)及大流量的業(yè)務應用場景，采用多級緩存機制以實現(xiàn)性能方面的優(yōu)化，在整個系統(tǒng)架構的各個系統(tǒng)層級之間實施數(shù)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(lián)網+的傳播優(yōu)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(tǒng)采用面向各種業(yè)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(xiàn)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(guī)范，解決適用性高和兼容性強等問題；采用ECMAScript6 標準技術實現(xiàn)數(shù)據雙向綁定、數(shù)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(jié)省帶寬資源、迅速回應用戶操作、優(yōu)化用戶體驗；底層的融合計算采用數(shù)據隔離和邊界防護等安全策略，實現(xiàn)不同應用和服務的隔離；通過數(shù)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(shù)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(chuàng)新服務于系統(tǒng)體系中，為博物館集群數(shù)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(xiàn)場展館“三端”，以“三館合一”為框架設計開發(fā)，以數(shù)據總線的形式實現(xiàn)館際數(shù)據互通，以控制總線的形式實現(xiàn)統(tǒng)一管理，以消息總線的形式實現(xiàn)跨平臺消息推送、統(tǒng)一發(fā)布。構成統(tǒng)一的企業(yè)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(shù)據挖掘、網格存儲和搜索引擎等技術，結合傳統(tǒng)的博物館服務，做到聯(lián)合索引和資訊互通協(xié)同。

⑶通過SAAS 模式，實現(xiàn)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(shù)據分析等高端服務。

⑷上海天文館的每個業(yè)務系統(tǒng)基于獨立部署和集群，每個“微服務”通過統(tǒng)一的標準規(guī)范接入平臺，微服務平臺提供服務通信，服務性能監(jiān)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(tǒng)一的聯(lián)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(shù)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(tǒng)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(lián)網信息服務平臺需對接上?？萍拣^已有的用戶體系、數(shù)字資源體系，導覽定位系統(tǒng)包括布點建設館內的藍牙iBeacon 和無線設備，實現(xiàn)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(shù)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(tǒng)采用主從型的平臺結構，實現(xiàn)資源的彈性分配和按需分配，構建了一套具有可持續(xù)發(fā)展能力的數(shù)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(tǒng)一用戶界面、統(tǒng)一的用戶體系、統(tǒng)一的權限體系，方便業(yè)務人員進行業(yè)務操作。

③大數(shù)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(shù)據應用分析平臺，為整個科技館的運營提供強大的數(shù)據支撐。

⑷N應用

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

①PC端官網

考慮天文專業(yè)性及國際化的水準，天文館官網有參觀、展覽、探索、文創(chuàng)、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(fā)布、展館介紹、活動預約、科普教育、觀眾服務、文創(chuàng)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(tǒng)以微信平臺、移動導覽系統(tǒng)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(xiàn)場觀眾隨時打開微信小程序即可體驗智能導覽、現(xiàn)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(tǒng)

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(tǒng)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(xiàn)場導覽定位系統(tǒng)

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(tǒng)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(fā)環(huán)境下，如何讓平臺平穩(wěn)運行。例如如何應對節(jié)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(yōu)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(yōu)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(tǒng)并發(fā)性能，降低單個節(jié)點的故障概率。三是重新組織業(yè)務流程，通過對預定的配置和檢驗的規(guī)則進行調整，減少實際并發(fā)數(shù)。

博物館數(shù)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(chuàng)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(shù)據治理，為博物館運行提供智慧化的決策支持。