桌面云技术在故宫博物院影像采集中的应用探析

关键词：桌面云；应用；影像采集；博物馆；网络

中图分类号：TP39 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）18-0082-03

1 背景介绍

故宫博物院既是明清故宫（紫禁城）建筑群与宫廷史迹的保护管理机构，也是以明清皇室旧藏文物为基础的中国古代文化艺术品的收藏、研究和展示机构。“故宫博物院”院藏文物体系完备、涵盖古今、品质精良、品类丰富。现有藏品总量已达180余万件（套）。对于如此庞大的文物资源，故宫博物院自建院以来一直进行系统有序地进行影像采集工作。但受制于自身力量，仍有大量的文物尚未完成基础数据（图片和基本信息）的采集。故此，故宫博物院决定与具有丰富影像采集经验的公司合作，加强院藏品基础影像数据（图片和基本信息）的采集工作，加快文物藏品影像采集的进度，收集更多的影像数据。通过这些影像数据，更好地服务于学术研究、展览展示和公众利用，使故宫文化得到更广泛的传播，展现出中国古代文化艺术的魅力。

2 影像采集中面临的难题

专业影像采集合作单位的入驻加快了数据采集的速度，但同时也带来了一些新的问题：

1） 重复工作量大：合作单位的影像采集人员分为若干小组，每个小组需要多台电脑统一进行数据采集。这些电脑需要相同的硬件配置、操作系统和工作软件。每台电脑在使用前都需要重复进行开机、安装和调试等步骤。此外，还需处理电脑的增加、维修和报废。这些重复性工作既耗费大量时间，又浪费人力。

2） 数据安全隐患：故宫博物院的影像数据属于珍贵资料，不得向互联网传输、外泄或私自留存。尽管合作单位的影像采集人员在工作前接受培训并签订保密协议，但仍存在个别人员出于某种目的利用工作之便，通过存储介质拷贝影像数据并带出故宫博物院或在互联网上传播的风险，后果不堪设想。

3） 设备搬迁烦琐：故宫博物院藏品文物数量众多，影像数据采集需在不同的工作区域进行。每次在一个工作区域的文物采集完成后，需要将所有采集设备搬到下一个工作区域。如果使用传统电脑，每次都要经历安装、拆卸再安装的过程，导致工作区域更换过程相当烦琐。此外，文物影像采集工作区域面积有限，传统电脑主机较大的体积和噪音，严重影响了工作环境的舒适度。

4） 运维管理困难：故宫博物院的藏品文物多位于安全等级较高的区域，影像采集工作也在这些区域内进行。若影像采集设备发生故障，运维管理人员需办理进出手续后才能进入该区域。这些烦琐的手续导致运维管理人员无法及时进入设备故障现场进行维修，严重影响了影像采集的工作效率。

3 桌面云技术简介

经过多方面的调研和测试，故宫博物院决定采用桌面云技术来搭建影像采集环境，以解决当前遇到的问题。

桌面云通过深度整合服务器虚拟化、桌面虚拟化和存储虚拟化，形成一种融合架构的新型桌面模式。只需一个小巧的终端设备，即可为使用者提供与普通电脑媲美的软硬件性能和兼容性，同时提供更安全、更高效的桌面云办公体验[1]。

桌面云技术将原本在电脑上的桌面、应用和数据全部集中到中心机房，并通过桌面交付协议，将操作系统界面以图像的方式传送给前端的接入终端设备。只要网络畅通，用户即可通过接入终端访问位于服务器上的个人桌面，从而实现数据保护更安全、桌面管理更高效、用户访问更灵活的效果。

4 应用桌面云技术的优势

与传统的工作电脑相比，应用桌面云技术的优势如下：

4.1 工作性能相对稳定

应用桌面云架构的终端设备相对于传统的办公电脑，结构较为简单，减少了故障发生的概率。终端设备品牌统一，具有一致的硬件配置和操作系统，并安装相同的办公软件，从而加强了软硬件的兼容性，降低了使用过程中软硬件崩溃的概率，使整体系统架构更加稳定。

4.2 保护数据安全

传统办公电脑的数据存储在本地硬盘上，通过端口很容易被拷贝外泄，安全性较低。而桌面云架构将全部数据存储在服务器上统一管理，这种服务器端数据集中存储的方式大大提升了安全等级。此外，通过对终端设备USB端口的管控，禁止未授权存储设备进行读写操作，杜绝了终端设备感染病毒、木马以及数据拷贝外泄的风险。

4.3 运维成本低

传统办公电脑由主板、CPU、内存、硬盘、电源和风扇等多个配件组成，其中任何一个配件的故障都可能导致电脑无法正常使用，更换配件也增加了运维成本。而桌面云架构下的终端设备结构较为简单，因此更耐用，使用寿命更长，能够有效降低使用成本[2]。

4.4 终端设备小巧灵便

相较于传统办公电脑，桌面云的终端设备更加小巧灵便，非常适合需要经常更换工作地点的场合。

4.5 提高管理人员的工作效率

在桌面云架构的办公环境下，由于有固定的系统模板，管理人员可以快速创建工作系统。这一功能省去了传统电脑系统重装和软件调试的步骤，提高了设备从安装到交付的效率。如果遇到软件故障，管理人员可以通过桌面云的远程操作功能进行处理。当终端设备硬件出现故障时，可以使用新的终端设备替换旧设备，登录旧账号即可继续使用。软硬件问题都可以在第一时间得到解决，节省了现场排查和维修的时间。

4.6 终端设备工作时温度稳定、噪音低

传统办公电脑在使用过程中，电脑主机温度会升高，并且产生较大的噪音。而桌面云技术下的终端设备由于功率较小，设备温度能够保持稳定，产生的噪音也极低，可以让使用者始终处于较为舒适的工作环境，从而提高工作生产效率[3]。

5 桌面云在故宫博物院影像采集中的架构

故宫博物院是最早一批将桌面云技术应用于影像采集的博物馆，因此具备相对成熟的系统架构。为了确保数据安全，专门划分出影像采集网络，该网络与互联网物理隔离，通过这种方式保障安全。故宫博物院影像采集的桌面云架构主要分为两大部分：管理端和客户端。桌面云系统架构如图1所示。

5.1 管理端

管理端是整个故宫博物院桌面云技术应用的核心。在故宫博物院中心机房部署了两种服务器，分别作为桌面云管理端的控制中心和存储中心。控制中心负责整个桌面云系统的搭建、策略下发和实时管控，便于运维人员进行管理[4]。而所有桌面云的数据，包括工作系统模板、所有安装的软件以及使用人员的数据资料等，均存放在存储中心，集中存储使数据更安全。

5.2 客户端

客户端采用体积小、移动方便的终端设备。终端设备可连接显示屏、鼠标和键盘等外接设备。运维管理人员统一对终端设备进行固定IP划分，避免使用过程中出现IP冲突。使用人员可在开机后，通过下发的账户密码，登录办公系统，进行工作生产。接入的终端设备如图2所示。

6 桌面云技术架构下影像采集的实例展现

通过采用桌面云技术，可以有效解决影像采集过程中遇到的问题。以下是一些具有代表性的实例。

1） 通过桌面云技术在控制中心建立操作系统模板。经过对影像采集人员使用软件的调研，在这些模板系统上安装影像采集常用的工具软件，形成工作系统模板。运维管理人员只需对工作系统模板进行克隆，即可得到同样的虚拟系统，进而下发到终端设备上。影像采集人员登录后即可进入该虚拟系统。系统模板可以根据不同需求建立多种不同的系统模板，以满足影像采集人员的使用需求。

2） 此次影像数据采集的网络结构在本院内网上实现，并与互联网进行物理隔离，从而杜绝了互联网外泄风险。通过桌面云技术的策略对设备上的USB 接口进行管控，允许通过USB端口连接的鼠标、键盘和打印机等设备使用，但封堵USB连接的U盘、移动硬盘等存储设备，不允许其进行读写操作。如果特殊存储设备需要使用USB接口进行读写，影像采集人员可以向管理人员申请，申请通过后，管理中心会对该存储设备进行放行并下发权限，使其可以在指定设备上正常读写数据。

3） 桌面云终端设备小巧轻便，只需连接电源和网线即可达到普通电脑的性能。由于影像采集经常需要更换工作区域，桌面云终端设备小巧轻便，便于搬运和移动，发挥了巨大的优势。影像采集人员进行调整后，也可以快速创建新账号和删除旧账号。

4） 如果影像采集人员在使用桌面云终端设备过程中出现软件故障，运维管理人员可以通过桌面云的控制中心进行远程操控，快速处理问题，帮助影像采集人员恢复设备正常，免去管理人员办理特殊区域进出的烦琐手续，加快对采集设备问题的响应速度，提高运维效率[5]。当采集人员使用过程中出现系统崩溃，需要重装系统时，管理人员可以通过桌面云控制中心创建该系统的备份，在建立新的虚拟系统后，恢复原始备份数据，从而保护数据，避免丢失。

7 使用桌面云产生的新问题及思考

通过对桌面云技术的应用，故宫博物院的影像采集基本维持了稳定和安全。然而，在实际应用过程中，仍然会出现一些亟待完善解决的新问题。

7.1 屏幕显示分辨率较低

由于桌面云系统架构下的终端设备功率较低，导致性能大打折扣。而影像采集中大部分数据为图片，这造成图片显示分辨率不高。低功率和高性能往往不能同时满足，因此不断测试找到一个平衡点成为当务之急。

7.2 设备运行存在延迟现象

桌面云技术对网络设备要求较高，但故宫博物院办公面积大，环境复杂，网络设备更新较为缓慢。老旧的网络设备常常导致桌面云终端设备运行延迟，降低了使用体验的质量[6]。目前，已逐步分批更换老旧网络设备，以解决延迟现象。

7.3 对运维管理人员技术要求较高

使用传统办公电脑时，运维人员只须处理一些网络以及电脑软硬件的故障。然而，采用桌面云技术架构后，运维管理人员不仅需要掌握上述技术，还需掌握桌面云管理端和客户端故障的处理方法，这增加了一定的难度和学习成本。

7.4 使用人员使用初期较为抵触

许多使用人员最初对桌面云技术架构下的终端设备颇为抵触。一方面是因为对传统电脑的使用习惯，另一方面是对数据存储在服务器上的安全性存在顾虑。未来计划定期组织桌面云设备使用培训课程，使用人员能够快速了解桌面云设备，并打消对数据安全性的顾虑。

7.5 前期成本搭建成本较高

在搭建桌面云系统架构的网络环境时，由于需要购买适配的服务器、终端设备以及其他软硬件产品，并且前期终端设备接入较少，造成一定的资源浪费，导致前期搭建成本较高。然而，随着系统架构的不断完善和更多终端设备的接入，折合下来的综合成本将逐步降低。

8 未来计划

通过几年的使用，桌面云所具备的功能有效解决了故宫博物院影像采集初期面临的问题。通过不断的测试和调整，逐步完善了基于桌面云技术的整体架构。现尝试将故宫博物院其他的工作流程也纳入这套基于桌面云架构的网络中，直至覆盖全院网络系统，以此解决全院办公用电脑数量多、覆盖面积广、网络复杂等问题。这将简化全院计算机网络的使用，发挥桌面云技术架构下终端设备体积小、控制中心远程管理和策略下发等诸多优点，推广桌面云技术。不仅方便了院内不同需求职工的使用，也便于后台管理人员的管控和运维。通过此次网络的改进，彻底解决困扰故宫博物院多年的计算机网络问题。

希望通过本篇文章的介绍，能对其他博物馆使用桌面云技术起到一定的参考作用。