数字化转型趋势下基于跨端多元融合云架构的网上博物馆设计与实践

陆文辉，郭 强

(1.上海申腾信息技术有限公司，上海 200040；
2.上海浪潮信息科技有限公司)

博物馆的智慧化建设包括建设数字化音视频资源库，采用云端建立在线展厅、推送发布馆藏展品和开设展览等，这些是伴随互联网信息技术兴起的常用手段。业界将此类网络展示展览形式称之为“网上博物馆”，它极大地拓宽了信息的传播领域，顺应了数码时代的发展，也扩大了辐射面和影响力。

1.1 多元云架构技术体系

集群化发展是博物馆数字化转型的新特征之一，在数字资源共享和个性化服务的基础上，多元云系统所使用的微型服务结构将单个应用转化为一系列小规模的服务，通过定义系统的API 进行通信的小型独立服务组成。微服务体系结构使得应用软件可以迅速地进行开发和迭代，并具有很好的可扩展性，将应用作为一个单独的部件来实现，每个过程和每个微服务都是独立的，因此，每个服务都可以进行部署、更新和扩展。该架构围绕业务应用能力、端点智能、自动化部署，语言与数据的分散控制等保持某些共性的技术特征，相比SOA（面向服务的体系架构，Service Oriented Architecture）更具轻量级，更易实施与理解。图1为多元云架构技术体系图。

图1 多元云架构技术体系图

微服务系统架构的一站式解决方案采用Spring Cloud，通过Spring Boot 全新框架简化了分布式系统基础设施的设计开发过程，达到开发设计一键启动和部署。为与Spring 框架实现无缝集成，采用Dubbo高性能、轻量级的开源服务框架，使各个应用可通过高性能的RPC 解决服务的输出和输入功能，完成面向接口的远程方法调用、智能容错和负载均衡和服务自动注册和发现。

在具体系统设计中，把应用整合到容器，采用Docker 容器化部署，以实现虚拟化。为使数据可从主服务器向任意数量的从服务器上同步，从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器，采用key-value数据库Redis，以设置多服务器集群，并实现分布式锁。

针对网上博物馆业务高并发及大流量的业务应用场景，采用多级缓存机制以实现性能方面的优化，在整个系统架构的各个系统层级之间实施数据缓存，从而使访问效率得以提升。

1.2 相关多端融合应用服务平台核心技术

基于互联网+的传播优势和特点，为建立“人—展品—活动”的新模型以及在网站、移动门户、社会化媒体、天文爱好者、科普志愿者和天文专家等相关人群间构筑社交网络，系统采用面向各种业务场景的“分众化、多端化、线上线下一体化”多端融合服务部署。图2为多端融合应用部署图。

图2 多端融合应用部署图

为充分展现浏览终端的新特性，本文采用HTML5/CSS3标准技术；
遵循W3C标准化Web规范，解决适用性高和兼容性强等问题；
采用ECMAScript6 标准技术实现数据双向绑定、数据代理、异步管理、模块化技术；
内容和资源采用异步加载方式，达到提高响应速度、节省带宽资源、迅速回应用户操作、优化用户体验；
底层的融合计算采用数据隔离和边界防护等安全策略，实现不同应用和服务的隔离；
通过数据分级分类、面向不同用户和应用场景设定不同脱敏策略，以充分保护数据隐私与安全。

上海天文馆作为上海科技馆的分馆，其集科技馆、自然博物馆、天文馆“三馆合一”的超大型综合性集群馆，为此，在设计其网上博物馆时，本文提出了“跨端多元融合云架构”，保持原有IT 服务，又融入创新服务于系统体系中，为博物馆集群数字化转型尝试新的技术路径。

上海天文馆网上博物馆跨端多元融合云架构由以下几部分构成（图3）。

图3 上海天文馆网博跨端多元融合云架构图

⑴ 网上博物馆突出PC 端、移动端、现场展馆“三端”，以“三馆合一”为框架设计开发，以数据总线的形式实现馆际数据互通，以控制总线的形式实现统一管理，以消息总线的形式实现跨平台消息推送、统一发布。构成统一的企业服务总线，也为横向扩展打下软硬件基础。

⑵在上海天文馆、科技馆和自然博物馆之间，共享集成服务信息，建立共有云平台。在此平台上，采用数据挖掘、网格存储和搜索引擎等技术，结合传统的博物馆服务，做到联合索引和资讯互通协同。

⑶通过SAAS 模式，实现了信息检索、展览库、慕课库、内容存储等基本服务，以及专家咨询、知识推送、数据分析等高端服务。

⑷上海天文馆的每个业务系统基于独立部署和集群，每个“微服务”通过统一的标准规范接入平台，微服务平台提供服务通信，服务性能监控等技术构架支撑，形成支撑网站群、移动APP、微信、虚拟终端等统一的联合平台。

如图4所示，上海天文馆网上博物馆构建以“1核+3 入口+3 平台+N 应用”为核心的应用服务平台，包括公众服务平台、综合管理平台、科普资源池，以及大数据应用分析服务等，达到“智慧服务、智慧运行、智慧管理”的目的。该平台通过PC 端官网、微信端、移动导览系统小程序等多终端，为广大受众提供一站式票务、活动预约、参与互动、公众调研等线上服务。其中，属地化公众互联网信息服务平台需对接上海科技馆已有的用户体系、数字资源体系，导览定位系统包括布点建设馆内的蓝牙iBeacon 和无线设备，实现全馆的移动导览。

图4 上海天文馆网博总体功能结构图

⑴1核

以科普资源库为中心，采用数字化、信息化的技术手段，对科普资源的采集、接收、鉴选、登记、调用等全过程进行科学的标准化，便于资源的管理与共享。该系统采用主从型的平台结构，实现资源的弹性分配和按需分配，构建了一套具有可持续发展能力的数字服务体系。

⑵3入口

涵盖网站、APP、微信三大公众服务入口。

⑶三大平台

①公众服务平台：立足智慧服务，以公众为核心，将图书馆的各种资源整合起来，提供多渠道、多形式的网络体验，以满足市民的参观、学习需要。公众服务平台主要包含公众网、行政网、外文网站以及专题聚合页。

②综合管理平台：作为公众服务平台的后台支撑，需要建立统一用户界面、统一的用户体系、统一的权限体系，方便业务人员进行业务操作。

③大数据应用分析平台：高效地分析用户的行为，支持和分析个性化的推荐。建立大数据应用分析平台，为整个科技馆的运营提供强大的数据支撑。

⑷N应用

将线上线下科普资源汇集起来，并将传统媒体和新媒体融合，将科普资源进行多媒体整合发布，形成公众用户即时互动的科普资源聚合体系，持续丰富在线科普内容，实现全面的资源共享与流畅的互联互通。

①PC端官网

考虑天文专业性及国际化的水准，天文馆官网有参观、展览、探索、文创、会员五个主要一级栏目，包含30 多个二三级栏目，涵盖天文馆信息发布、展馆介绍、活动预约、科普教育、观众服务、文创商店、个人中心等完整在线宣传服务功能。并提供中英文双语言版本服务和儿童版页面，为观众提供差异化的服务。

②移动端服务

系统以微信平台、移动导览系统小程序等通用的移动端渠道提供一站式服务，含票务、展览资讯、活动预约、参与互动、调研问卷等快捷实用的移动服务。同时以轻量级小程序的形式提供一站式的交互式参观助手，现场观众随时打开微信小程序即可体验智能导览、现场打卡、展项互动、活动提醒、人脸识别等一系列智慧功能。

③天文在线教育系统

建设天文馆在线科普教育品牌专题站，提供体系化的知识教育服务，供感兴趣者选择课程进行系统化的进修学习，提供可逐级深入、有层次的学习内容。还配套相关参考资料、试题检查学习成果，同时提供笔记、师生交流等学习工具。

④现场导览定位系统

上海天文馆拥有全覆盖的无线AP 和蓝牙信号，通过精确的室内定位引擎，可以为展馆提供实时定位服务，支持导航、趣味打卡等智能服务，提高上海天文馆的智能参观体验。

上海天文馆跨端多元融合云架构的网上博物馆系统已取得了良好的社会效应，但在实践中也遇到了一些问题，如在高并发环境下，如何让平台平稳运行。例如如何应对节假日或大型活动等特殊时期的高流量对网上博物馆平台的冲击。本文从以下几个方面对平台进行了优化，取得了明显的效果。一是对票务、网站和微信的请求进行分流，并通过第三方的云服务来分担流量，缓解了场馆的信息化压力。二是底层架构的优化，增加三台虚拟机做应用集群，六台做Redis 服务集群，提高系统并发性能，降低单个节点的故障概率。三是重新组织业务流程，通过对预定的配置和检验的规则进行调整，减少实际并发数。

博物馆数字化转型任重而道远，我们期望在新技术的运用、博物馆服务形式与模式上的不断创新，为博物馆提供更好、更生动、更有效、更具针对性的个性化服务，同时也通过大数据治理，为博物馆运行提供智慧化的决策支持。