基于物联网及室内GIS的博物馆藏品智能管理系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于物联网及室内GIS的博物馆藏品智能管理系统及方法，系统包括系统管理平台、数据仓库、RFID标签、博物馆环境因子传感器、移动终端和GIS矢量电子地图；博物馆环境因子传感器设置在博物馆藏品周边，RFID标签设置在博物馆藏品上；博物馆环境因子传感器用于采集博物馆藏品的环境信息，并将环境信息送入系统管理平台，存储在数据仓库中；移动终端通过读取RFID标签，获取博物馆藏品信息；GIS矢量电子地图，结合数据仓库对博物馆内部建筑结构、组织机构分布以及各种藏品的地理位置、空间布局进行数据化管理、更新、维护，实现博物馆的定位导航功能。本发明提高了博物馆的业务管理能力，提高了管理人员的工作效率。

说明书

技术领域

本发明属于智能管理技术领域，涉及一种博物馆藏品智能管理系统及方法，尤其涉及一种基于物联网及室内GIS的智能化博物馆藏品管理系统及方法。

背景技术

博物馆具有收藏保管、陈列研究、宣传教育职能，博物馆的一切活动都是围绕文物来进行的。通过对文物的搜集、保护、研究、展示，发掘其蕴藏的历史、科学和艺术价值，是博物馆的核心工作之一。因此，藏品管理水平的高低，直接影响博物馆各项活动的开展，决定着博物馆社会效益和经济效益的发挥，在博物馆工作中有着举足轻重的作用。随着现代博物馆事业的快速发展，如何实现对实物藏品科学有效智能的管理成为越来越重要的研究课题。

近些年发展起来的射频识别技术（RFID），其无需接触、无需光学可视、快速准确的读写等特点，使实现博物馆藏品智能化管理变成了可能。在当前博物馆藏品RFID管理系统中，主要为这样一种方案：该系统包括电子标签、手持机、服务器三部分。电子标签一般使用贴、挂等方式与藏品固定在一起，其中存储了文物的一些信息，用于藏品识别。手持机中装有读写器，可以对电子标签进行读写。服务器则存储了馆内所有藏品的信息。该系统的工作流程为:在藏品入馆前，先录入信息至电子标签，进入展区时系统对藏品标签进行扫描；藏品的每次变动都要经过系统的扫描，每次扫描信息都录入数据库，使标签和藏品形成唯一对应关系。管理员拿着RFID阅读器（带有全馆藏品数据库信息）在藏馆巡视一遍即可将藏品核对清楚。该方案在一定程度上实现了博物馆藏品的信息化管理，但也有明显的不足之处：1）该方案注重藏品资源自身的输入、处理和管理，几乎撇开了与藏品有关的空间地理信息。博物馆作为藏品收藏展览的实体具有空间地理形态，藏品除拥有各自的属性信息外还具有与博物馆地理坐标相关的空间信息，因而在博物馆内形成了纵横错杂的藏品资源布局，智能化的藏品管理系统不仅对藏品的属性信息进行管理，还需要做到对藏皮管理中与空间位置有关的信息进行有效的管理，达到可视化和直观的效果，并将定位信息、导航信息等同时显示在用户界面，实现信息资源的检索与提取。2）藏品的管理还应该包括每个文物所处的环境信息的实时监控，如温度、湿度、光照、空气状况等；这些对藏品的保护至关重要，但是目前基于RFID的藏品管理系统仅仅是一个对藏品的自身属性信息管理的孤立的系统，并没有与整个博物馆藏品管理中的传感网系统、视频监控系统及博物馆的部门人员管理系统等其他系统有效的协同工作，管理综合性差。3）按照RFID系统所使用的频率分，RFID系统可分为低频、高频和超高频系统。超高频RFID系统识别距离远，识别速度快，且能穿透障碍物识别，但在有金属等可导介质环境中其工作会受到干扰，此时仅依靠RFID技术对藏品进行管理是不可行的。

发明内容

针对上述问题，本发明将RFID技术、传感网技术及室内GIS技术融合，提出了一种集移动管理终端与网络后台信息管理系统于一体的基于物联网技术及室内GIS的博物馆藏品智能管理系统及方法。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种基于物联网及室内GIS的博物馆藏品智能管理系统，其特征在于：包括系统管理平台、数据仓库、RFID标签、博物馆环境因子传感器、移动终端和GIS矢量电子地图；

所述博物馆环境因子传感器设置在博物馆藏品周边，所述RFID标签设置在博物馆藏品上；所述博物馆环境因子传感器用于采集博物馆藏品的环境信息，并将所述环境信息送入所述系统管理平台，存储在所述数据仓库中；所述移动终端通过读取所述RFID标签，获取博物馆藏品信息；

所述GIS矢量电子地图，结合数据仓库对博物馆内部建筑结构、组织机构分布以及各种藏品的地理位置、空间布局进行数据化管理、更新、维护， 实现博物馆的定位导航功能。

作为优选，所述数据仓库包括藏品信息数据库、藏品活动轨迹数据库、资源设施数据库、传感器观测数据库、地理空间数据库、视频监控数据库、馆员数据库库、档案数据库，各数据信息采用遵循松散耦合联系并交互通讯。

作为优选，所述博物馆环境因子传感器包括温湿度传感器、光照传感器、图片采集传感器、大气阴离子传感器、大气颗粒物传感器。

作为优选，所述移动终端包括档案管理单元、仓储管理单元、预警管理单元、室内地图展示单元、信息查询单元、系统管理单元、工作管理单元。

作为优选，所述系统管理平台采用B/S架构，采用SSH框架；所述移动终端采用C/S架构；所述系统管理平台通过所述博物馆环境因子传感器实现藏品存放环境实时感知，同时利用所述GIS矢量电子地图实现藏品实时定位、地图在线展示及导航路径规划；所述移动终端调用蓝牙连接接口与读头进行RFID标签数据读写以及藏品信息传输，使用HTTP POST方法与所述系统管理平台传输藏品信息。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种基于物联网及室内GIS的博物馆藏品智能管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在移动终端构建登记藏品基本信息；

步骤2：在线向系统管理平台登记藏品；

步骤3：在移动终端的室内地图展示模块按位置迁入或迁出文物；

步骤4：博物馆环境因子传感器对藏品存放环境智能感知监控；

步骤5：在移动终端室内GIS矢量电子地图上显示异常藏品位置及生成导航路径。

作为优选，步骤1的具体实现包括以下子步骤：

步骤1.1：所述移动终端调用蓝牙连接接口与读头读取RFID标签的序列号；

步骤1.2：构建藏品属性信息，包括藏品名称、藏品类别、藏品年代、藏品产地、归属博物馆、关联传感器名称、关联传感器ID、传感器阀值、关联摄像头ID、藏品存放位置。

作为优选，步骤2的具体实现包括以下子步骤：

步骤2.1：将信息写入RFID标签中；

步骤2.2：发送藏品数据登记请求到系统管理平台，在线登记藏品信息。

作为优选，步骤3的具体实现包括以下子步骤：

步骤3.1：在移动终端的GIS矢量电子地图展示模块上，馆内所有已登记的藏品显示在GIS矢量电子地图界面上；

步骤3.2：根据藏品图标颜色不同判断当前蓝牙读取到的藏品；

步骤3.3：点击生成路径按钮，在GIS矢量电子地图上生成藏品入馆或出馆的迁移路径。

作为优选，步骤4的具体实现包括以下子步骤：

步骤4.1：博物馆环境因子传感器将观测数据发送到系统管理平台；

步骤4.2：系统管理平台将观测数据存储到数据仓库，并将观测数据与设定的阀值进行比较；

步骤4.3：若观测数据异常，系统管理平台发送异常信息到移动终端；

步骤4.4：移动终端接收到异常信息后，产生振动及报警声。

作为优选，步骤5的具体实现包括以下子步骤：

步骤5.1：通过GIS矢量电子地图显示藏品在各个展厅及仓库的分布位置；

步骤5.2：通过GIS矢量电子地图上藏品图标，查看图标所代表的藏品的详细信息及博物馆环境因子传感器观测信息；

步骤5.3：当接收到系统管理平台发送的异常信息后，藏品被设置为异常藏品；

步骤5.4：通过异常藏品图标，获取藏品异常原因；

步骤5.5：生成由当前位置到异常藏品的最佳路径。

本发明具有以下优点和积极效果：

（1）本系统包括文物从入馆到出馆整个生命周期，藏品入馆、馆内管理、藏品出馆及在不同博物馆之间流通的业务流程更加安全便捷。文物进入博物馆及离开博物馆之前需要在移动终端进行登记，在移动终端有“初始登记”、“入馆登记”、“离馆登记”及“报废登记”模块：初始登记是指藏品由发现地迁入到本馆，藏品在迁入本馆之前不属于任何博物馆，初始登记需要给藏品新建标签；入馆登记包括借出返回、借入展览和迁入本馆三种类型，借出返回指本馆藏品暂时借出到其他博物馆进行展览后返回本馆中，借入展览则是指其他博物馆的藏品暂时借入本馆中展览，迁入本馆是指其他博物馆中的藏品迁入到本博物馆中，入馆登记需要修改藏品上的标签；离馆登记包括借出展览和迁出本馆，借出展览指本博物馆中的藏品借出到其他博物馆，迁出本馆指将藏品从本博物馆迁出，离馆登记需要修改藏品上的标签；报废登记是指藏品因损坏或其他原因而失去价值而需要进行的登记，报废登记需要移除掉藏品上的标签。这四个模块包括了博物馆管理藏品的所有业务，藏品在进行登记时不仅登记藏品的相关信息，还要登记与之关联的传感器、摄像头信息及存放位置信息，通过服务器对这些信息资源综合管理大大提升了博物馆管理的信息化水平。移动终端调用蓝牙连接接口与读头进行标签数据读写以及藏品信息传输，大大提高了工作效率，藏品自从进入博物馆后所有的变动都要进行登记，提高了博物馆的业务管理能力，提高了管理人员的工作效率、减少差错率。

（2）系统自动的进行主动地藏品安全管理，大大提高了问题发现的及时性和准确性，杜绝了依靠人工监控因长期工作易产生疲劳、大意所造成的损失。系统将藏品与传感器建立关联，通过温湿度传感器、振动传感器及光照度传感器来对藏品进行安全管理，提高了博物馆管理的智能化水平。

（3）支持在博物馆藏品管理中与空间位置有关的信息资源、设施等信息进行统一管理。物联网所联系和管理的物体都具有时空属性，依赖于由GIS所管理的地理空间信息。此外，GIS的信息集成、可视化表达以及强大的空间分析等技术特点可以为物联网应用提供海量时空数据管理、时空关系与时空过程分析、时空信息动态可视化等强大能力。因此，GIS技术及应用成为了物联网的核心支撑技术之一，也是智慧城市信息基础框架的关键平台。本系统基于GIS软件建立室内GIS矢量电子地图模型，结合空间数据库对博物馆内部建筑结构、组织机构分布以及各种信息资源的地理位置、空间布局等空间信息进行管理、更新、维护， 实现了博物馆的定位导航功能。本系统改变了博物馆藏品传统的管理方式，使信息管理由数值领域进入到空间领域，即可保留原有信息管理系统的优点，还可将整个博物馆藏品的信息管理模拟到可视化环境中。

附图说明

图1是本发明实施例的系统架构图；

图2是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1所示，本发明提供的一种基于物联网及室内GIS的博物馆藏品智能管理系统，包括系统管理平台、数据仓库、RFID标签、博物馆环境因子传感器、读头、作为蓝牙-通讯信号转换器的安卓智能手机、移动终端；数据仓库包括有藏品信息数据库、藏品活动轨迹数据库、资源设施数据库、传感器观测数据库、地理空间数据库库、视频监控数据库、馆员数据库库、档案数据库等，各数据信息采用遵循松散耦合联系并交互通讯；博物馆环境因子传感器包括温湿度传感器、光照传感器、图片采集传感器、大气阴离子传感器、大气颗粒物传感器中的一种或多种；移动终端包括档案管理单元、仓储管理单元、预警管理单元、室内地图展示单元、信息查询单元、系统管理单元、工作管理单元；

本实例包括采用B/S架构的系统管理平台（亦称为“服务器端”）与采用C/S架构的移动终端。服务器端采用SSH（Spring+Struts2+Hibernate）框架，通过整合传感器观测数据接入实现藏品存放环境实时感知，同时利用室内导航定位电子地图（即“GIS矢量电子地图”）实现藏品实时定位、地图在线展示及导航路径规划；服务器端部署在Tomcat 7.0.29网络服务器下。移动终端调用蓝牙连接接口与读头进行标签数据读写以及藏品信息传输，使用HTTP POST方法与服务器端传输藏品信息。

参见图2所示，本发明提供一种基于物联网及室内GIS的博物馆藏品智能管理方法，包括以下步骤：

步骤1：在移动终端构建藏品登记表单，表单内容包括标签ID、藏品名称、藏品类别、藏品年代、藏品产地、归属博物馆、关联传感器名称、关联传感器ID、传感器阀值设置、关联摄像头ID、藏品存放位置；

步骤1.1：通过蓝牙发送数据读取贴在文物上的RFID标签ID；

步骤1.2：在移动终端填入藏品名称、藏品类别、藏品年代、藏品产地、归属博物馆、关联传感器名称、关联传感器ID、传感器阀值、关联摄像头ID、藏品存放位置；

通过移动终端对RFID标签进行初始化写入，将藏品名称、藏品类别、藏品年代、藏品产地以及藏品位置信息写入RFID标签中，并与特定藏品关联，作为该藏品的唯一标识。初始化过程在移动终端与读头中蓝牙匹配之后进行，其中标签ID是RFID标签的自有属性，其余信息由移动终端手动输入或手动选择。

步骤2：在移动终端向系统管理平台登记藏品；

步骤2.1：利用移动终端将藏品属性信息写入RFID标签中；

步骤2.2：利用移动终端发送藏品登记表单到系统管理平台，在线登记藏品信息。移动终端会将信息通过互联网发送至系统管理平台，在系统管理平台中登记藏品信息；

藏品登记主要有初始登记、入馆登记、离馆登记和报废登记四种类型，初始登记是指藏品由发现地迁入到本馆，藏品在迁入本馆之前不属于任何博物馆，初始登记需要给藏品新建标签；入馆登记包括借出返回、借入展览和迁入本馆三种类型，借出返回指本馆藏品暂时借出到其他博物馆进行展览后返回本馆中，借入展览则是指其他博物馆的藏品暂时借入本馆中展览，迁入本馆是指其他博物馆中的藏品迁入到本博物馆中，入馆登记需要修改藏品上的标签；离馆登记包括借出展览和迁出本馆，借出展览指本博物馆中的藏品借出到其他博物馆，迁出本馆指将藏品从本博物馆迁出，离馆登记需要修改藏品上的标签；报废登记是指藏品因损坏或其他原因而失去价值而需要进行的登记，报废登记需要移除掉藏品上的标签。

步骤3：在移动终端的室内GIS矢量电子地图展示模块按位置迁入或迁出文物；

步骤3.1：在移动终端的室内GIS矢量电子地图展示模块上，馆内所有已登记的藏品显示在GIS矢量电子地图界面上；

步骤3.2：根据藏品图标颜色不同判断当前蓝牙读取到的藏品；

步骤3.3：点击生成路径按钮，在GIS矢量电子地图上生成藏品入馆或出馆的迁移路径；

基于博物馆的几何网络模型图及博物馆内的展厅、楼梯及走廊连通关系可建立具有网络拓扑结构的博物馆室内平面图，博物馆空间数据采取分层的方式进行描述、表达和管理，博物馆内的展厅、楼梯及走廊各为一个数据层；每个展厅内装有固定的读头，藏品登记完成后系统管理平台将藏品登记录入的存放位置信息传送到移动终端室内GIS矢量电子地图展示模块，在移动终端室内GIS矢量电子地图的相应展厅上会显示登记的藏品图标，此时图标为黄色；点击生成路径按钮可根据展厅、楼梯及走廊的互通关系生成导航路径，根据导航路径将藏品迁入到相应展厅后，展厅内的读头感应到藏品，此时藏品在GIS矢量电子地图上的图标变为绿色；

步骤4：博物馆环境因子传感器对藏品存放环境智能感知监控；

步骤4.1：博物馆环境因子传感器将观测数据发送到服务器端；

步骤4.2：服务器端将观测数据存储到数据仓库，并将观测数据与设定的阀值进行比较；

步骤4.3：若观测数据异常，服务器端发送异常信息到移动终端；

步骤4.4：移动终端接收到异常信息后，产生振动及报警声；

步骤5：在移动终端室内GIS矢量电子地图上显示异常藏品位置及生成导航路径；

步骤5.1：进入GIS矢量电子地图界面即可显示藏品在各个展厅及仓库的分布位置；

步骤5.2：点击GIS矢量电子地图上藏品图标，可查看图标所代表的藏品的详细信息及传感器观测信息；

步骤5.3：当接收到服务器端发送的异常信息后，藏品在GIS矢量电子地图上的图标变为红色；

步骤5.4：点击异常藏品图标，获取藏品异常原因；

步骤5.5：点击路径导航按钮生成由当前位置到异常藏品的最佳路径；

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认定为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。