上海静安:数字孪生技术在档案库房管理领域中的应用

　　文/陈斌

　　上海静安：数字孪生技术在档案库房管理领域中的应用档案库房管理是档案管理工作中的一项基础工作，是档案保管工作的主要体现形式，是确保档案安全、最大限度延长档案寿命、实现档案科学有序管理的基础。

　　随着全国各地各类档案馆（室）建筑楼宇规模的不断扩大，各大建筑物中使用人员及设备越来越多，在运营过程中产生了大量数据资产。同时，这些数据在档案库房管理过程中较为分散，无法有效整合分析，不能进行综合管理。究其原因，主要是传统的档案库房管理系统只能通过人工记录数据进行简单统计分析，难以实现实时、动态、准确的数据收集和分析。

　　数字孪生技术的引入

　　2021年3月，国家“十四五”规划纲要明确提出要“探索建设数字孪生城市”，为数字孪生城市建设提供了国家战略指引。此后，国家陆续印发了不同领域的“十四五”规划，为各领域如何利用数字孪生技术促进经济社会高质量发展作出了战略部署。档案行业积极响应，近年来，全国各级档案馆（室）不断应用数字孪生技术进行探索，在满足库房空间要求的基础上，加入了适应档案事业未来转型的需求，逐步开始使用数字孪生技术实现档案库房数据实时、动态、准确的收集和分析。

　　数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。利用数字孪生技术，可建立一个包含所有子系统功能和设备操作的三维虚拟档案库房，对现实世界的档案库房进行实时模拟仿真，对实体间信息进行交互反馈，并将虚拟世界数据与物理世界进行对比验证和确认。

　　档案库房的数字孪生大概分成以下6个步骤：

　　1.物理空间设计

　　物理空间设计也叫数字孪生建模，是根据用户现有档案库房综合的数字化状况，对传感系统进行综合评估后，确定传感系统和执行系统的改进方案，进行传感系统的扩充和优化，并进行执行系统的数字化构建。

　　2.虚实交互层设计

　　根据传感器和执行器的接口，进行数据采集系统、边缘控制系统和网络连接的设计。数据采集系统要综合考虑应用需求，确定采集的数据类型、采集频率、归档需求等。

　　3.孪生数据构建

　　根据应用确定孪生数据的组成和构建要求；根据孪生数据构建要求确定感知数据和仿真数据的预处理方式和存储方式。

　　4.模型构建

　　根据用户可提供的模型建模基础数据构建数字孪生系统的模型，确定模型广度和深度及模型层级和模型属性覆盖范围，对设备系统进行数字化描述。

　　5.分析、仿真、决策算法库设计

　　分析、仿真、决策算法库包含机理模型求解库、孪生数据预处理和特征分析提取算法库以及对应具体应用和行业的应用算法库。

　　6.具体应用设计

　　通过对应用目标的分析，对孪生数据进行择取，对机理模型进行简化降阶，实现分析、仿真和决策结果的计算，并控制设备的运行对库房管理人员进行决策支持。

　　数字孪生在上海市静安区档案馆的具体应用

　　1.实现了档案库房管理系统向赛博空间数字化模型的转换

　　静安区档案馆运用数字孪生技术打造的“智能档案库房管理系统”集成了智能密集架设备和RFID技术，通过视频监控联动密集架联动及温度、湿度、漏水侦测、空气质量等传感设备，结合防火墙数据自动备份等软硬件设备及技术手段，实现存储设备与视频监控、恒温恒湿净化等设备联动运行，做到智能监测、实时预警、多维度管控、智慧应急处置、数据智能统计分析推送，确保档案存放安环境的安全事宜，真正做到“八防”。

　　在档案库房传感和控制设备实现数字转换的同时，库房里的档案装具和档案实体也实现了赛博空间转换。

　　静安区档案馆运用数字孪生技术打造的“虚拟库房”通过二维虚拟、3D建模、数据图表等，直观地展示档案馆楼层库房密集架的实际布局及存储情况。利用数字孪生技术实现档案库房与数字空间的一一对应，构建起“区域—楼宇—楼层—库房—分区—密集架—各位—档案盒—案卷—文件—全文”的逐级可视，实现档案库房统全局监控、分级呈现和管理。

　　2.加强了对馆藏档案实体物流动线的监管

　　现有的数字档案馆管理系统在档案实体的管理方面存在着较明显的短板，相较于对档案信息的全生命周期管理，对档案实体的管理往往只限于档案存址登记、出入库登记电子化级别的计算机辅助管理，经常会发生登记信息和实际情况不相符的情况，出现信息管理和实体管理“一手硬、一手软”。运用了数字孪生技术之后，静安区智能档案库房管理系统明确各方职责，将档案管理流程固化到系统中，利用物联网和RFID等技术实现档案实体全生命周期管理。一方面实现了档案上架、盘点、利用、鉴定、销毁等全生命周期管理，系统还会定期提醒工作人员开展相关工作；另一方面实现档案物流动线的全天候监管，合法出入库的档案可以自动登记，发现非法出入库的档案则会触发现场声光报警和系统报警，记录档案实体在档案馆各楼层之间的流转轨迹。档案信息管理结合档案实体管理真正做到了“两手硬”。

　　3.为后期的人工智能的应用提供数据基础

　　数字孪生档案库房基于数字化模型进行的各类模拟仿真及数据的分析、积累、挖掘，确保了它与现实物理系统的适用性，使得后期的各种人工智能应用成为可能。静安区档案馆在这个方面已经进行了尝试，在数字孪生档案库房的基础上，运用人工智能技术打造了“无人值守库房”。档案馆查档窗口工作人员通过查档系统选择需要调取的实体档案之后，系统自动向“无人值守库房”发出调档指令，数字孪生的智能档案密集架自动打开，调档机器人会根据数字孪生档案库房提供的存储信息，在库房中自动定位、导航，到档案所在的那一格进行抓取，并将其放入库房门口的档案暂存柜中，工作人员走到库房门口，凭借人脸识别打开暂存柜，在不用进入库房的情况下也可以取得所需档案。

　　数字孪生档案库房管理的优势

　　1.更全面的感知

　　数字孪生档案馆通过各类采集终端和各类有线、无线宽带网络技术实现物联网、互联网等网络连接，随时采集环境信息、物体动态信息，增强智慧档案馆信息获取、实时反馈和随时随地智能服务的能力，充分发掘数字档案馆的优势，运用新的信息技术和通信技术手段，感知分析整合档案资源和档案馆运行的信息，从而对包括档案收集、管理利用、存储监督等活动在内的各种需求作出智能响应和智慧支持，为档案馆中物与物、人与物、人与人的全面互联、互通、互动提供基础条件，为档案管理和信息开发创造更美好的前景。

　　2.更高的档案库房管理效率

　　通过系统整合完成了对档案库房的门禁系统、安防系统、监控系统、消防系统、照明系统、环境系统、漏水侦测系统、消毒系统、应急系统等的统一管理，推进了档案库房管理的标准化、智能化、人性化，全面实现了档案智慧安全一体化管控，极大地提升了档案库房管理的效率。

　　3.更全面的分析预测能力

　　数字孪生可视化的价值在于可以通过物联网的数据采集和大数据处理，实现对档案实体信息与楼宇管理信息的综合分析，推断未来的发展趋势，为未来的决策提供有价值的处置策略和考核指标，实现档案实体、档案存储环境的一体化和交互式管理。

　　4.实现数字档案馆向智慧档案馆的转型

　　现有的数字档案馆通过数字孪生可以极大地提升智慧管理水平，运用大数据文本挖掘、自然语言处理等先进技术，构建集档案收集、整理、鉴定、编研于一体的智慧管理平台，拓宽档案收集的类型和渠道，优化档案资源的结构和质量，提高档案管理的能力和水平，实现对档案实体、档案内容、档案管理信息的全面感知，进行智能分析和处理，逐步转型成为智慧档案馆。

静安区档案馆及其数字孪生模型图

用机器人调档的“无人值守库房”

静安区档案馆“虚拟库房”

档案实体在档案馆各楼层之间流转的动线（未归还）

　　作者单位：上海市静安区档案局

　　责任编辑：王辉