基于物联网GIS技术的博物馆藏品管理系统设计与实现.pdf

自动化技术与应用2024 年第 43 卷第 2 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications基于物联网GIS技术的博物馆藏品管理系统设计与实现胡玥明1,王书瑞2,李 博2（1.黑龙江省科学院智能制造研究所，黑龙江 哈尔滨 150090;2.黑龙江省科学院，黑龙江 哈尔滨 150090）摘要:本文基于物联网GIS技术设计与实现博物馆藏品管理系统。根据博物馆藏品的管理流程、管理工作内容、管理需求等，利用物联网GIS技术进行管理系统架构、移动前端、后台服务器、数据库等的设计，然后运用Java、JavaScript等开发语言，Eclipse(luna)+Android SDK Manager+Android Device Manage开发软件与数据库技术等，开发系统的各项功能。对该系统进行运行过程及运行状况的测试，评价系统设计及实现的效果。经过系统测试确定，系统实现了藏品非接触登记，实时采集博物馆环境信息，以及实现采集数据信息的查询、可视化分析与管理等。关键词:物联网技术；GIS技术；博物馆藏品管理系统中图分类号：TP319文献标识码:A文章编号:1003-7241(2024)02-0165-04Design and Implementation of Museum Collection ManagementSystem Based on Internet of Things GIS TechnologyHU Yue-ming1,WANG Shu-rui2,LI Bo2(1.Institute of Intelligent Manufacturing,HeilongjiangAcademy of Sciences,Harbin 150090 China;2.HeilongjiangAcademy of Sciences,Harbin 150090 China)Abstract:This paper designs and implements museum collection management system based on Internet of Things GIS technology.Accord-ing to the management process,management work content and management needs of museum collections,the management sys-tem architecture,mobile front end,background server and database are designed using the Internet of Things GIS technology,andthen Java,JavaScript and other development languages are used.Eclipse(luna)+Android SDK Manager+Android Device ManageDevelops software and database technology,etc.,and develops various functions of the system.The operation process and opera-tion status of the system are tested,and the effect of system design and implementation is evaluated.After the system test,the sys-tem realizes the non-contact registration of collections,real-time collection of museum environmental information,and the real-ization of the collection of data information query,visual analysis and management.Keywords:Internet of Things technology;GIS technology;museum collection management system收稿日期:2022-11-28DOI:10.20033/j.1003-7241.（2024）02-0165-04.1引言在万物互联时代，博物馆藏品已经实现了管理的信息化与数字化，并且大部分博物馆藏品管理采用了射频识别技术RFID与现代的信息技术、计算机技术、互联网技术等打造的藏品管理系统，自动化采集藏品信息。但系统在实践应用中侧重于藏品属性信息管理，空间信息管理缺失，且无法对环境进行实时监测。博物馆藏品流程与物联网GIS技术、RFID技术等的结合，实现了藏品动态化的管理及藏品周边环境的实时动态跟踪监测，在国内研究领域，以北京故宫博物院与腾讯联合打造的创新实验室为例，可一体化采集藏品多维度数据，依托于数字孪生技术、物联网技术等，打造环境监测系统，藏品端采集环境内的灯光、温湿度、二氧化碳浓度等数据，并根据环境变化自动进行调整，促使藏品管理流程与物联网GIS技术、RFID技术深度融合应用，提升藏品管理的自动化质量及流程效率，为藏品信息化、数字化管理提供了新的研究方向。在国外博物馆藏品数字化管理研究中，采用RFID技术实现了智慧导游及参观者参观兴趣及行为分析等。也就是说现阶段国内外博物馆藏品管理研究领域，对于新一代数字技术、物联网技术在藏品管理中的应用研究重视程度较高，并获取了良好的研究成果。基于物联网GIS技术在博物馆管理领域应用的研究，以往主要集中在电子门票、智慧导游、博物馆数字化建设等方面，而现阶段藏品信息数据采集、实时动态化管理与跟踪监测等方面已经成为研究的热点。本文基于物联网165行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用2024 年第 43 卷第 2 期Techniques ofAutomation&ApplicationsGIS技术结合RFID技术进行博物馆藏品管理系统的设计与实现，以期解决博物馆藏品信息化管理中的关键问题。2基于物联网GIS技术的藏品管理系统设计2.1系统需求分析(1)系统总体需求在博物馆藏品管理系统设计之前，需实地考察博物馆，并与管理人员进行深入的沟通交流，以及对博物馆当前应用的藏品管理系统进行分析与学习，梳理博物馆藏品信息化管理的流程、管理的内容、管理的标准要求等，具体明确博物馆藏品管理的基本业务内容，结合博物馆现有的部门，梳理出管理系统需求流程，一是制RFID电子标签，标签芯片记录藏品基本信息，并且标签上还设有湿度、光度、震动传感器，用于采集藏品所处环境的相应信息；二是藏品登记，在藏品进出博物馆或博物馆展厅时，使用藏品管理系统终端扫描藏品，填写藏品变动信息；三是藏品日常盘点，采用安装管理系统客户端及RFID读写器的手持移动终端，直接在藏品环境中扫视一圈，就可完成环境中藏品的盘点工作。管理系统通过获取电子标签传感器反馈的数据，实时更新藏品的状态，一旦超过系统中设定的阀值，系统自动发出警报1；四是管理系统还可根据收集到的数据，进行数据分析并生成数据分析图表，完成分析结果的可视化展示。(2)功能需求分析由于RFID标签和传感器节点注册与数据传输格式不统一，需对数据进行归一处理，统一各物联网节点的信息模型，以及注册、传输、存储等的数据格式，为节点快速接入提供技术支撑，满足藏品综合管理的需要。在藏品进出与移动登记环节，根据藏品登记的流程，整合智能手机、RFID标签与RFID读写器，通过扫视就可完成信息收集工作。RFID电子标签的存储容量较少，无法存储更多的信息，增加了修改标签的工作量，通过统一藏品属性信息的数据格式，分类存储，以加快藏品信息采集的速度。在藏品信息发生变动后，手机端与服务器端同步更新数据。在藏品环境监测环节，在RFID电子标签上设置各种类型传感器，实时采集环境数据反馈至后台服务器，当采集藏品环境的数据信息超过设定的阀值时，会发出信息或声光警报。藏品电子地图功能，博物馆拥有数量较多的藏品，且有些藏品的位置不固定，在藏品进出的门口位置安装RFID读写器，只要藏品进出RFID就可扫描到藏品上的RFID标签2，然后将采集到的信息反馈给服务器，并在藏品电子地图上显示出来，使用手机就可查阅到藏品所在的位置。2.2系统总体框架设计(1)系统框架基于物联网GIS技术的博物馆藏品管理系统采用三层体系结构，具体如图1所示。感知层，由各种物联网节点构成，如传感器、RFID标签、摄像头等，主要用于采集藏品各项信息，然后将数据传输至后台服务器3；网络层，为信息数据的传输通道，基于藏品信息传输安全及手机、RFID读写器、计算机、传感器等传输信息需要，同时采用移动通信网、互联网及传感器网络；应用层，面向系统使用者提供管理功能服务，采用B/S与C/S混合架构4，完成对藏品日常管理的各项工作。三个层次之间交互控制，相互传递的信息类型多样，非单向的信息传递。图1基于物联网GIS技术的博物馆藏品管理系统框架(2)系统移动前端功能设计系统移动前端功能共设计5个功能模块，如图2所示。用户登录，采取授权登录进行使用者的身份验证，根据博物馆藏品管理岗位的内容进行用户使用权限的分配，如普通管理人员具有登记与盘点、查阅操作权限，高级别的管理人员具有增删改查信息数据与物联网节点的权限5。藏品登记，初始登记，新增藏品入馆的凭证表及基本信息的填写，然后建立藏品实体及其信息与RFID电子标签之间的关联，最后上传保存信息。以及入馆登记、离馆登记与报废登记模块设计的实现，对藏品进行全生命周期的过程控制与管理。环境监测功能，无源电子标签的藏品需要使用移动端逐个的扫描藏品，有源电子标签的藏品，在展厅中合适的位置安装两个固定读写166自动化技术与应用2024 年第 43 卷第 2 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications器，实现长距离的识别，完成环境信息扫描后反馈给后台服务器，使用移动端就可查阅不同时间段藏品所在展厅的环境信息。设备管理，统一集中管理RFID读写器、传感器、有源RFID电子标签等，实现的功能是节点注册、数据接入、节点查询、节点删除等。电子地图展示功能，使用mappwidget进行Android手机端藏品电子地图的开发，精确定位藏品的位置，并在地图上以图标的形式显示出来6。图2藏品管理移动前端功能设计图(3)系统后台功能设计藏品管理系统后台分为三个功能模块，一是系统管理，模块基础信息主要是博物馆部门、人员、展厅与藏品的基础信息。系统参数配置为系统管理的后台，实现的功能是系统配置参数的增删改查等，具体管理内容如图3；二是用户权限管理，添加用户并为用户分配使用权限，在服务器的数据库中建立角色与用户之间多对多的关联关系，角色与功能表中的各项功能多对多关联，在用户登录后，根据用户的编号赋予其相应的角色及可操作的功能；三是藏品档案管理，主要是针对藏品档案的增删改查以及统计与输出功能的设计。图3系统后台系统管理功能2.3数据库设计博物馆藏品管理系统的数据库分为两个部分，一部分是移动端上的数据存储，采用嵌入式关系数据库Sqlite软件，占用移动端系统内存小，确保移动端的运行效率。另一部分是后台数据存储，为博物馆藏品管理系统的数据中心，运用MySQL关系型数据库管理系统，确保管理系统的兼容性与数据管理效率。创建管理系统的概念模型选用的是PowerDesign7，建立博物馆物理实体与其描述数据之间的映射关系，物理实体主要包括了藏品、展厅、传感器、手机、楼层、摄像头等及其面向对象，并制定出相应的概念模型。如博物馆信息，实体对象的内容如下，博物馆ID numeric(12,0)；博物馆代码varchar(15)；所在地varchar(100)；负责人varchar(50)；联系电话varchar(50)；博物馆名称varchar(50)；备注varchar(300)。传感器：传感器ID numeric(12,0)；传感器名称var-char(50)；传感器类型char(3)；X坐标numeric(5，0)；Y坐标numeric(5,0)；状态char(3)；状态时间datetime；传感器描述 varchar(200)；归属博物馆 varchar(15)；备注 var-char(300)；RFID varchar(30)。基于面向对象的信息内容进行物理实体的数据表设计，主要有藏品信息表、操作单据表、操作明细表、藏品图片表、博物馆信息表、传感器表及其参数表等。3基于物联网GIS技术的藏品管理系统实现基于物联网GIS技术的博物馆藏品管理系统设计进行系统开发与运行环境的配置，系统整体为C/S架构，服务器端开发软件为Eclipse Java EE IDE；开发库为Ja-va JDK1.6；开发语言 Java，JavaScript，CSS，Html；数据库选用MySQL Community Server；开发框架Spring+Struts2+Hibernate；使用B/S架构。安卓移动端，选择使用的开发软件为Eclipse(luna)+Android SDK Manag-er+Android Device Manage；开发库Android SDK 22，开发语言 Android 数据库 SQLite。系统的服务端使用MVC框架，服务器端的网络服务器为apache-tomcat-7.0.62-windows-x64，移动端与RFID阅读器、RFID电子标签、传感器等物联网节点之间采用蓝牙通信，并借助HTTP GET/POST建立移动端与后台服务器之间的数据信息交互渠道8。系统移动端实现的功能主要有用户登录，使用用户名与密码登录系统；藏品登记，功能主界面使用 GridView控件进行初始登记、借入与借出展览、借出返还、迁入与迁出本馆、报废登记等功能模块设计9；查看监测数据，用于查看物联网节点感知数据，实现数据查询、分析及显示功能；设备管理主要有注册与查询功能；在线监控，该功能嵌入至其他功能模块，在线展示藏品在博物馆中的空间位置。系统服务器端实现的功能是用户权限的分配，用户信息管理，系统的管理人员拥有所有的操作权限，以及还有系统管理功能，负责物联网各个节点设备的信息管理。167行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用2024 年第 43 卷第 2 期Techniques ofAutomation&Applications4结束语根据博物馆藏品实际的管理流程与管理需求，基于物联网GIS技术设计了一个移动端与后台相互关联的博物馆藏品管理系统，使用RFID阅读器、RFID电子标签、传感器等，实现对藏品的动态跟踪管理及环境监控，并使用Android智能手机采集藏品状态信息，传输至后台服务器，还可完成藏品登记、盘点、借入借出等操作。该系统的设计与实现，解决了藏品管理人工记录效率低下、环境信息监测缺失、人工差错率高等问题，由系统实时采集、统一管理、集中存储监测数据，实现藏品管理过程的可视化、信息化及数字化，全面提高博物馆藏品管理的质量与效率，实现管理系统设计的预期目标，具有在博物馆藏品管理中应用的可行性与实用性。参考文献:1 陈咏芯.浅谈博物馆藏品管理系统的分析与设计J.文物鉴定与鉴赏,2019(4):95-97.2 周国栋.博物馆藏品信息管理系统设计J.电脑爱好者(电子刊),2021(3):3561-3562.3 滕卫,张兴.浅谈山东博物馆藏品管理系统的建设J.文物鉴定与鉴赏,2022,223(4):39-41.4 辛力.Web环境下私人博物馆管理系统设计需求与业务流程分析J.科技风,2021(10):110-111.5 赵庆丽.浅谈博物馆文物藏品的科学管理与保护J.文学少年,2021(25):1.6 徐丹,薛丽丽.博物馆藏品管理系统盘点与人工盘点J.文物鉴定与鉴赏,2023(1):60-63.7 任巍.博物馆安全技术防范系统设计探析J.博物院,2022,(5):6.8 秦惟跃.浅谈地区文物藏品数据库在智慧博物馆建设中的必要性J.中国民族博览,2021(1):3.9 彭宇,柳泳.藏品数字化管理系统的建设实践J.数字技术与应用,2023,41(3):193-195.作者简介:胡玥明(1985-)，女，助理研究员，研究方向：科技战略管理。通信作者：王书瑞（1981-），女，正高级工程师，研究方向：软件工程。压真空断路器处于正在检修中的状态；户外高压隔离开关处于检修完毕的状态；高压SF6环网柜处于急需检修的状态。说明仿真结果能够实现电力设备的运维检修状态检测。4结束语为实现更深层次的电力设备运维检修可视化，设计一种基于增强现实技术的电力设备运维检修仿真方法，实现了带电区域检测的仿真以及电力设备识别、运维检修状态检测的仿真，也实现了更深层次的可视化仿真，取得了一定研究成果，对于电力系统可视化领域的发展有一定启发意义。未来将针对该方向进行更加深入地研究，并在更大范围内进行测试。参考文献:1 熊一,詹智红,柯方超,等.基于改进BP神经网络的变电站检修运维成本预测J.电力科学与技术学报,2021,36(4):44-52.2 赵仕策,赵洪山,寿佩瑶.智能电力设备关键技术及运维探讨J.电力系统自动化,2020,44(20):1-10.3 蒲天骄,乔骥,韩笑,等.人工智能技术在电力设备运维检修中的研究及应用J.高电压技术,2020,46(2):369-383.4 黄新波,刘成,张烨,等.CBR和RBR融合的牵引变压器运维策略J.电力自动化设备,2020,40(3):194-200.5 张凯,原军,药炜,等.基于通信网络状态感知的电力交换光网络一体化运维平台J.自动化技术与应用,2022,41(7):65-68.6 彭志强,周航,韩禹.智能变电站自动化设备透明运维系统构建与应用J.电力系统保护与控制,2020,48(13):156-163.7 刘可真,林铮,骆钊,等.基于改进关联规则的直流换流站典型运维事件集诊断方法J.电力系统自动化,2022,46(4):180-187.8 饶贇,熊楠,陈怀蔺,等.基于能观性分析的继电保护系统状态评估与智能运维J.电力系统及其自动化学报,2022,34(3):59-66.9 王家宝,傅浩,孙琼,等.变电站辅助设施智能运维管控系统的研发与应用J.科技通报,2020,36(1):70-73.10 易校石,刘念.山地电力架空线路运维质量的智能评估J.西南大学学报：自然科学版,2020,42(1):124-133.11 陈振宇,刘东,高兴宇,等.一种面向电力调控云的高效运维方法J.电力系统保护与控制,2020,48(14):175-181.12 官国飞,宋庆武,刘恢,等.基于边缘计算的配网管理和运维体系研究J.电网与清洁能源,2020,36(10):90-96.13 肖维颖,王健,李文顺.松树株数识别的YOLOv5轻量化算法研究J.森林工程,2023,39(4):126-133.14 唐振营,徐景龙,邹继斌,等.自动化运维在电力企业信息系统中的应用J.自动化技术与应用,2020,39(8):154-158,163.作者简介:司洁（1982-），女，硕士，高级工程师，研究方向：人工智能。通信作者:张华（1968-），女，硕士，副教授，研究方向：计算机科学与技术。(上接第159页)基于数据挖掘的新旧动能转换成效监测体系研究卢兆军1,谢红涛1,郝 泉2（1.国网山东省电力公司，山东 济南 250001；2.国网山东省电力公司淄博供电公司，山东 淄博 250001)摘要:采用目前方法构建新旧动能转换成效监测体系时，没有对监测数据进行去噪处理，导致方法的监测精度和敏感度较低。为此，提出基于数据挖掘的新旧动能转换成效监测体系研究方法。首先确定构建新旧动能转换成效监测体系的具体步骤，其次在双树复小波原理的基础上对监测数据进行去噪处理，利用数据挖掘方法构建新旧动能转换成效监测指标体系，并对监测指标进行标准化处理，最后结合熵权法和非线性加权模型完成新旧动能转换成效的监测。实验结果表明所提方法的监测精度和敏感度较高。关键词:数据挖掘；双树复小波原理；层次分析法；非线性加权模型；新旧动能转换成效监测中图分类号：TP277；F407.2文献标识码:A文章编号:1003-7241(2024)02-0169-04Research on the Effectiveness Monitoring System of New andOld Kinetic Energy Conversion Based on Data MiningLU Zhao-jun1,XIE Hong-tao1,HAO Quan2(1.State Grid Shandong Electric Power Company,Jinan 250001 China;2.State Grid Zibo Power Supply Company,Zibo 250001 China)Abstract:When the current method is used to build the monitoring system for the effectiveness of new and old kinetic energy conversion,the monitoring data are not denoised,resulting in low monitoring accuracy and sensitivity of the method.Therefore,the researchmethod of the monitoring system for the effectiveness of new and old kinetic energy conversion based on data mining is pro-posed.Firstly,the specific steps of building the monitoring system for the effectiveness of new and old kinetic energy conversionare determined.Secondly,based on the principle of dual tree complex wavelet,the monitoring data are denoised,the monitoringindex system of new and old kinetic energy conversion effect is constructed by using data mining method,and the monitoring in-dexes are standardized.Finally,the monitoring of new and old kinetic energy conversion effect is completed by combining entro-py weight method and nonlinear weighting model.The experimental results show that the proposed method has high monitoringaccuracy and sensitivity.Keywords:data mining;double-tree complex wavelet principle;analytic hierarchy process;nonlinear weighting model;monitoring of theconversion effect of new and old kinetic energy168