上海世博文化中心智能化系統(tǒng)技術(shù)特點介紹

田建強 / 黃辰斌 貝 (華東建筑設(shè)計研究院有限公司, 上海 200002）

1 項目概況

中國2010年上海世界博覽會文化中心，簡稱：上海世博文化中心。作為世博園區(qū)的四大永久建筑之一，上海世博文化中心擁有一個1.8萬座的主場館、音樂俱樂部、電影院、溜冰場、餐廳和零售區(qū)域，建筑面積16萬m2，是世博園區(qū)內(nèi)主要的娛樂集聚區(qū)。文化中心作為上海2010年世博會的焦點，承擔(dān)了世博會的開、閉幕式的主會場，成為世博會期間展示、交流中外文化藝術(shù)的理想場所。

世博文化中心以其穿梭騰飛的姿態(tài)、極具未來感的獨特外形，表達(dá)出對未來的美好憧憬；其文化娛樂集聚區(qū)的定位，使其成為永不落幕的城市舞臺，精彩展示和延續(xù)“城市，讓生活更美好”的世博主題。

世博會后，上海世博文化中心將繼續(xù)發(fā)揮積極作用，成為集綜合演藝、藝術(shù)展示、體育競技和時尚娛樂為一體的文化娛樂集聚區(qū)，在引領(lǐng)上海文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)上海文化大都市的建設(shè)方面發(fā)揮著積極的作用。

針對世博文化中心多功能、高規(guī)格、現(xiàn)代化文化娛樂的綜合服務(wù)需求，我們將建筑藝術(shù)與智能信息技術(shù)緊密而完美結(jié)合，建立了先進(jìn)、完美，而節(jié)能的“未來綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用”的建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)、建筑智能化系統(tǒng)、電視制作系統(tǒng)、電視轉(zhuǎn)播管網(wǎng)系統(tǒng)及體育擴聲系統(tǒng)。

本工程由華東建筑設(shè)計研究院有限公司設(shè)計，并獲2011年度全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計行業(yè)獎——智能化建筑項目二等獎。

2 建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)＊

為配合世博文化中心“時空飛梭”的設(shè)計理念，其外立面投影顯示系統(tǒng)是建筑的非常重要的一部分。尤其是晚上，在各類亮化工程的襯托下，整個建筑物宛如一個即將騰空的飛碟。其建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)更是給人帶來了前所未有的沖擊和震撼，使世博文化中心體現(xiàn)了其時代性與高科技性的完美結(jié)合。

針對世博文化中心建筑外型簡潔的特點，建筑外立面鋁板上不能進(jìn)行LED顯示模塊的安裝，而超高亮投影機安裝在二層室外平臺上既能達(dá)到較好的顯示效果，又不破壞建筑的整體形象。因而世博文化中心建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)采用高亮度投影DLP技術(shù)，不失為一種較好的解決方案。

設(shè)計中，在對許多具體的難題進(jìn)行了攻破后，超高亮投影顯示系統(tǒng)在世博文化中心得以應(yīng)用，其技術(shù)要求及功能特點如下：

圖1 建筑外立面投影顯示系統(tǒng)圖

圖2 建筑外立面投影全覆蓋顯示系統(tǒng)效果圖

1）圖形變形修整技術(shù)：由于世博文化中心外型呈飛狀，外型呈多重弧型，采用圖像變形修整技術(shù)有助于在多重弧型表面上進(jìn)行投影顯示。通過自定義的網(wǎng)格、方向、分辨率、顯示區(qū)和圖像映射，對變形狀態(tài)進(jìn)行控制，達(dá)到修整還原的技術(shù)。

2）邊緣融合技術(shù)：由于世博文化中心需要同時使用多個投影機來顯示一個圖像信源，由每個投影機投影最終圖像的一個部分。 這樣可以實現(xiàn)高亮度、高分辨率的投影顯示，通過邊緣融合技術(shù)達(dá)到無縫拼接的顯示效果。

3）視頻復(fù)合投影機聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：由于世博文化中心需要將內(nèi)場轉(zhuǎn)播信號在建筑外立面多個投影機進(jìn)行投影顯示，每個投影機設(shè)定IP地址，通過以太網(wǎng)電纜及網(wǎng)絡(luò)交換機，集中在網(wǎng)上管理和控制每個投影機。在控制室內(nèi)采用視頻控制主機，可以接收輸入的視頻信號（包括內(nèi)場演出的直播電視信號），也可以播放存儲的視頻內(nèi)容，通過視頻控制主機對每路視頻信號進(jìn)行復(fù)合分配，并通過網(wǎng)絡(luò)交換傳輸至每個投影機?？紤]到投影機離控制室比較遠(yuǎn)，在控制室內(nèi)配了視頻光端機，信號通過光纖傳輸?shù)矫總€投影機，投影機采用30000lx DLP技術(shù)超高亮投影機，建筑外立面投影顯示系統(tǒng)如圖1所示。

通過以上分析可以看出，利用DLP技術(shù)投影系統(tǒng)是解決建筑外立面顯示的最好解決方案。利用30000lx投影機將視頻圖像投射到外立面鋁板上，每塊投影區(qū)20m×12m，會給人前所未有的沖擊和震撼。再利用畫面拼接成40m×12m或80m×12m投影區(qū)，配合有創(chuàng)意的信號，讓人過目不忘，也體現(xiàn)了其時代性與高科技性的完美結(jié)合。建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)已成為世博文化中心的一大亮點，建筑外立面投影全覆蓋顯示系統(tǒng)效果如圖2所示。

為更好地體現(xiàn)建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)在世博文化中心的表現(xiàn)效果，在現(xiàn)場主體結(jié)構(gòu)尚未完成的情況下，我們模擬現(xiàn)場實景搭臺在夜間進(jìn)行了投影實驗。采用30000lx DLP技術(shù)超高亮投影機將視頻圖像投射到外立面鋁板上，每塊投影區(qū)20m×12m。圖3為模擬現(xiàn)場實景進(jìn)行投影實驗所拍攝的照片，可以看出顯示效果非常理想。實驗中也對系統(tǒng)的圖形變形修整技術(shù)、邊緣融合技術(shù)、視頻復(fù)合投影機聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了測試，均達(dá)到非常理想的效果。實驗中無論是近觀，還是遠(yuǎn)眺，都給人以非常強烈地沖擊和震撼。

當(dāng)然建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)也有一定的局限性，在白天不能很好地發(fā)揮作用。在夜間進(jìn)行的投影實驗中，我們也模擬了建筑周邊的道路照明、景觀照明、泛光照明，當(dāng)環(huán)境照度較強烈時，會對顯示效果產(chǎn)生一定的影響；而當(dāng)環(huán)境照度降低時，又能產(chǎn)生非常好的顯示效果。故此我們將建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)與泛光照明系統(tǒng)、景觀照明系統(tǒng)進(jìn)行了集成聯(lián)動，當(dāng)建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)啟動時，關(guān)閉泛光照明系統(tǒng)，降低景觀照明系統(tǒng)的照度，從而使建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)更好地發(fā)揮它的顯示效果。通過投影實驗可以看出建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)的使用，給世博文化中心乃至整個世博園區(qū)帶來了強烈的視覺沖擊，營造出非常歡快的節(jié)日氛圍。

圖3 模擬現(xiàn)場實景投影實驗照片

3 建筑智能化系統(tǒng)

3.1 通信系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要圍繞世博文化中心的語音通話需求，涵蓋程控交換機、無繩電話、無線對講、移動信號覆蓋4個子系統(tǒng)。

● 程控交換機子系統(tǒng)：

程控電話交換機支持電信提供的DID業(yè)務(wù)，功能上除了滿足文化中心的日常通話外，還另劃分一個區(qū)域，專用于接聽外來有關(guān)劇院演出節(jié)目的咨詢呼叫及訂票呼叫。

● 無繩電話子系統(tǒng)：

無繩電話功能是集成于程控交換機系統(tǒng)的，為世博文化中心提供功能強大的具有無線交換能力的辦公移動通信，以滿足管理人員、工作人員、物業(yè)人員移動時的呼叫。通過現(xiàn)場測試定位，將電話天線收發(fā)基站安裝在各層的最佳使用點。

● 無線對講子系統(tǒng) ：

無線對講通訊系統(tǒng)主要用于世博文化中心內(nèi)部安保人員通訊、工程報修等使用要求，通過基站天線發(fā)出高頻尋呼信號，方便文化中心內(nèi)部管理和維護(hù)人員之間建立雙方或多方通信或?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信息傳輸之功能。

● 移動通信信號覆蓋子系統(tǒng)：

移動通信信號覆蓋不僅僅是對室內(nèi)盲區(qū)的改善，同時也包括對室內(nèi)無線通信質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及系統(tǒng)容量的改善。對于高話務(wù)量的文化中心，移動無線信號的覆蓋，除了對諸如地下室、1層、電梯轎廂等屏蔽性地方信號的引入外，同時也應(yīng)考慮因接收到來自多個方向的雜亂不穩(wěn)定信號而容易掉話、斷線、切換不成功等方面因素，解決室內(nèi)話務(wù)及擁塞問題。

3.2 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

本系統(tǒng)是涉及整個世博文化中心的業(yè)務(wù)及辦公信息系統(tǒng)，它需要在世博文化中心不同部門、不同應(yīng)用系統(tǒng)之間進(jìn)行業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)世博文化中心的對外和對內(nèi)業(yè)務(wù)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.3 綜合布線系統(tǒng)

圖4 世博文化中心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

本綜合布線系統(tǒng)主要分為工作區(qū)子系統(tǒng)、水平區(qū)子系統(tǒng)、管理區(qū)子系統(tǒng)、垂直區(qū)子系統(tǒng)和設(shè)備區(qū)子系統(tǒng)五個部分。

話音主干采用3類50對或100對大對數(shù)電纜，數(shù)據(jù)主干采用2根室內(nèi)6芯多模光纖線纜，互為冗余備用。

本綜合布線系統(tǒng)共設(shè)信息點1289個。話音電纜和數(shù)據(jù)電纜全部采用六類4對UTP雙絞線，信息插座采用六類模塊。話音及數(shù)據(jù)主配線架在地下1層電話網(wǎng)絡(luò)信息機房內(nèi)，每層設(shè)立若干個單獨的分配線間及配置相應(yīng)端接設(shè)備。

3.4 衛(wèi)星接收及電纜電視傳輸系統(tǒng)

上海世博文化中心大樓的衛(wèi)星及有線電視系統(tǒng)主要用于接收國內(nèi)及國際的經(jīng)濟(jì)、金融信息及娛樂節(jié)目。本系統(tǒng)用于接收市內(nèi)有線電視系統(tǒng)的傳輸電視信號，同時具備衛(wèi)星電視節(jié)目接收、自辦節(jié)目及現(xiàn)場轉(zhuǎn)播等功能要求。

本系統(tǒng)衛(wèi)星電視接收部分設(shè)計為可同時接收8套衛(wèi)星電視節(jié)目。

電纜傳輸系統(tǒng)分為A、B、C三個不同的回路進(jìn)行設(shè)計，三個不同回路可根據(jù)需要進(jìn)行不同節(jié)目源的播放。分別為：

A回路：為溜冰場、各層開放式商業(yè)區(qū)、各類值班室等普通區(qū)域使用，不能收看衛(wèi)星電視節(jié)目；

B回路：為VIP區(qū)域和辦公室等部位使用，能收看所有頻道的電視節(jié)目；

C回路：為演出及比賽的后場區(qū)域使用，平時能收看到所有的電視節(jié)目源，在賽事或演出時僅能收看到比賽或演出實況的現(xiàn)場電視信號，便于演職人員或運動員、教練員等對前場信息的掌控。

3.5 背景音樂及緊急廣播系統(tǒng)

本系統(tǒng)具有背景音樂廣播、公共廣播、火災(zāi)事故廣播功能。除了進(jìn)行正常的日常背景音樂和業(yè)務(wù)廣播外，出現(xiàn)火災(zāi)等緊急事件時可接收消防報警系統(tǒng)的聯(lián)動信號，自動切換成火災(zāi)事故廣播，并可隨時轉(zhuǎn)為人工指揮。

文化中心具有不同類型的區(qū)域，如入場區(qū)域、賽事后勤區(qū)域、影視娛樂區(qū)域、餐飲休閑區(qū)域等，對背景音樂的內(nèi)容、音量、播放控制等都會有不同需求。由于和賽事相關(guān)的部分有后臺區(qū)域、訓(xùn)練區(qū)域、媒體區(qū)域等，因此會有內(nèi)部業(yè)務(wù)呼叫的需求。

3.6 綜合安保系統(tǒng)

綜合安保系統(tǒng)是現(xiàn)代智能化大樓基礎(chǔ)性的系統(tǒng)，作為開閉幕式及各類大型演出和活動場館的世博文化中心，人員流動性大，人數(shù)眾多，來往人員復(fù)雜，容易滋生安全問題，故對安全級別要求特別高。本系統(tǒng)是將視頻監(jiān)控安防系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、電子巡查系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)及安全檢測系統(tǒng)組合而成的綜合安保系統(tǒng)，是將各個子系統(tǒng)集成形成的綜合安保管理平臺，可實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的聯(lián)動控制，實現(xiàn)人防和技防的統(tǒng)一。本系統(tǒng)具備與市110報警聯(lián)網(wǎng)功能。

3.7 電子信息公告系統(tǒng)

電子公告顯示系統(tǒng)是一套全新的公眾信息發(fā)布平臺，每個控制顯示終端（PDP、LED、LCD、觸摸屏等）相當(dāng)于一個IP地址終端，可以實現(xiàn)群組控制，也可以實現(xiàn)單點控制。管理人員在信息中心就可以將制作好的各種材料（文字、圖片、聲音、視頻等），通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到任意地點，通過安裝的各類顯示終端，以豐富多彩的方式播放出來。

3.8 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

世博文化中心作為三星綠色建筑，BA系統(tǒng)的設(shè)計更應(yīng)具有充分的可靠性、先進(jìn)性、實用性以及良好的靈活性、開放性，使之能在充分滿足世博文化中心運行需要的同時達(dá)到科學(xué)節(jié)能的效果。系統(tǒng)的管理具有良好的人機界面，同時要求具備方便的升級能力，保護(hù)用戶的投資。

3.9 機房工程

機房是計算機系統(tǒng)和其他弱電設(shè)備系統(tǒng)的重要組成部分，建立安全、穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)的機房環(huán)境并實施科學(xué)的機房管理手段，是計算機及通信行業(yè)風(fēng)險防范工作的基礎(chǔ)。

對于電話網(wǎng)絡(luò)信息機房、消防安保中心機房、傳播、應(yīng)急等專業(yè)機房的設(shè)計，盡可能地減少計算機及各種設(shè)備之間的相互干擾，極大減弱外部電磁場對計算機系統(tǒng)和其他弱電系統(tǒng)的干擾，為系統(tǒng)提供可靠的環(huán)境及所需的各種條件，保證計算機系統(tǒng)及其他弱電系統(tǒng)的正常運行。

世博文化中心世博會開閉幕式主會場建設(shè)中照片

3.10 智能化系統(tǒng)平臺

著眼于綠色智能建筑的各類基本功能，我們將智能建筑集成管理系統(tǒng)（BMS）作為建筑內(nèi)所有設(shè)備運行信息的匯集與處理中心（平臺），對各類信息進(jìn)行分析、歸類和處理。采用最優(yōu)化的控制手段，對各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，使各子系統(tǒng)和設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)調(diào)一致的運行狀態(tài)；在此前提下，合理降低造價，最大限度地節(jié)省能耗和日常運行管理的各項費用；保證各系統(tǒng)能得到充分、高效、可靠的運行。

4 體育場館工藝設(shè)計

4.1 電視轉(zhuǎn)播管網(wǎng)系統(tǒng)

為滿足世博文化中心舉辦大型文藝演出或其他活動時電視現(xiàn)場實況的轉(zhuǎn)播和評論、現(xiàn)場實況的廣播等需要，場館為電視轉(zhuǎn)播提供相應(yīng)條件預(yù)留。包含場館為電視轉(zhuǎn)播機構(gòu)、廣播機構(gòu)、平面媒體機構(gòu)等提供符合專業(yè)要求的媒體設(shè)施及為媒體服務(wù)的廣播、攝像和信息等基礎(chǔ)條件。通常對一個體育場館來說，其場館可以根據(jù)其所舉辦的體育賽事的等級（國家級、洲際性比賽、世界性比賽）來進(jìn)行不同規(guī)模的電視轉(zhuǎn)播的條件預(yù)留。

由于轉(zhuǎn)播一個NBA籃球比賽的攝像機位設(shè)置為10!20多個，機位的多少、角度、位置均能直接影響到轉(zhuǎn)播賽事的精彩程度。對于一些復(fù)雜的電視轉(zhuǎn)播的機位，如無預(yù)埋線路，幾乎不可能保證每個必要的機位可以放置攝像機并布線。而高水平的電視轉(zhuǎn)播和節(jié)目制作能力，無疑將會增加場館的市場開發(fā)機會、提高場館利用率和增加營運收入。體育比賽的電視轉(zhuǎn)播首先要求攝像機在體育場館內(nèi)必需有一個合理的分布。從近景手執(zhí)攝像機，到中景、全景攝像機，以及特殊的無人值守的遙控攝像機等，針對不同的比賽，須按照電視轉(zhuǎn)播機構(gòu)的要求，在比賽場內(nèi)架設(shè)。

4.2 電視制作系統(tǒng)

世博文化中心電視制作系統(tǒng)主要用于演出或比賽現(xiàn)場圖像的攝取和切換，類似于電視演播室視頻制作系統(tǒng)。通過系統(tǒng)配備的攝像機，將攝取的圖像送導(dǎo)控，經(jīng)導(dǎo)演切換后，送場內(nèi)安裝的大屏幕現(xiàn)實系統(tǒng)。視頻制作系統(tǒng)可以完成簡單的切換，制作系統(tǒng)需要配備必要的技術(shù)控制手段，確保輸出圖像的技術(shù)質(zhì)量。制作系統(tǒng)只考慮簡單音頻處理系統(tǒng)，目的是在演出需要播放預(yù)先錄制好的節(jié)目時，可以將音頻信號送到擴聲系統(tǒng)中。系統(tǒng)配備簡單的節(jié)目錄制手段，可以播放或?qū)⒔?jīng)切換后的視頻和來自擴聲系統(tǒng)的聲音錄制到硬盤錄像機和DVD刻錄機上。

世博文化中心電視制作系統(tǒng)配備6臺演播室配置的攝像機，用于場內(nèi)攝像。另外配備3臺固定安裝式帶云臺攝像機，安裝在球架和視頻吊倉下。攝像機采用標(biāo)清數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，傳輸系統(tǒng)采用光纜。整個制作系統(tǒng)為標(biāo)清系統(tǒng)。外送信號的傳輸由接收信號的部門解決。視頻格式采用SDI（串行數(shù)字信號）和模擬視頻信號，符合625行50場、圖像寬高比為16:9 和4:3兩種模式。

4.3 場館擴聲系統(tǒng)

根據(jù)體育館觀眾席擴聲系統(tǒng)按照中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《體育館聲學(xué)設(shè)計及測量規(guī)程》（JGJ/T131-2000）中一級指標(biāo)，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下表所示：

序號 聲學(xué)設(shè)計指標(biāo) 設(shè)計指標(biāo)1 最大聲壓級 ≥105dB (平均125Hz!4000Hz)（空場穩(wěn)態(tài)）2 傳輸頻率特性 以125Hz!4kHz 平均聲壓級為0 dB，在此頻率內(nèi)允許±4 dB的變化（1/3倍頻程測量）；63Hz!125Hz和4000Hz!8000Hz的允許范圍見JGJ/T131-2000 3 傳聲增益 ≥10dB (125~4000Hz的平均值)4 聲場不均勻度 ≤8 dB，中心頻率為1000Hz~4000Hz(1/3倍頻程帶寬)5 系統(tǒng)總噪聲級 不產(chǎn)生明顯可覺察的噪聲干擾，如交流噪聲等

世博文化中心體育館擴聲系統(tǒng)，除傳統(tǒng)意義上的擴聲系統(tǒng)外，還包括信號傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。各組成部分主要功能如下：

● 擴聲系統(tǒng)：負(fù)責(zé)體育賽事的語音擴聲，支持分區(qū)的擴聲模式；文藝演出時，兼作為外來演出系統(tǒng)的熱備份或基本組成之一；

● 信號傳輸網(wǎng)絡(luò)：完成文化中心各技術(shù)用房之間的信號交互；完成與本地相關(guān)系統(tǒng)、與電臺電視臺以及記者媒體等之間的信號交互；支持外來演出系統(tǒng)的靈活接入。同時，通過合理的信號傳輸設(shè)計，有效保證文化中心這么大建筑空間內(nèi)擴聲系統(tǒng)的信號傳輸質(zhì)量；

● 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)：把放置于異處的數(shù)字設(shè)備，如數(shù)字音頻處理器、功放和數(shù)字調(diào)音臺等集成于同一監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上，從而打破設(shè)備放置空間的限制。在軟件監(jiān)控平臺上集中管理控制監(jiān)視這些設(shè)備的工作狀態(tài)，以實現(xiàn)簡化系統(tǒng)維護(hù)管理、提高故障干預(yù)及時性的目標(biāo)。

5 結(jié)束語

世博文化中心充滿活力的建筑形態(tài)，融合建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)，將成為永不落幕的城市舞臺。建筑外立面超高亮投影顯示系統(tǒng)將更好地詮釋世博“城市—讓生活更美好”、“科技—讓世博更精彩”的主題！

先進(jìn)、成熟、可靠的智能化設(shè)計，使得世博文化中心擁有了一套高度集成、高效運轉(zhuǎn)、高新實用的智能化系統(tǒng)?，F(xiàn)代化和便捷的通信手段，創(chuàng)建高效、先進(jìn)的運營、管理體制，將使文化中心成為永不落幕的城市舞臺。

對于一個集體育場館、綜合文化、藝術(shù)展示、時尚娛樂于一體的文化娛樂集聚區(qū)，電視制作系統(tǒng)、電視轉(zhuǎn)播管網(wǎng)、體育擴聲系統(tǒng)、舞臺機械工藝的作用是不可或缺的。精心的規(guī)劃和實施，能為高水平演出及比賽的進(jìn)行、電視轉(zhuǎn)播提供保證。