上海世博文化中心智能化系統技術特點介紹

田建強 / 黃辰斌 貝 (華東建筑設計研究院有限公司, 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、餐廳和零售區域，建筑面積16萬m2，是世博園區內主要的娛樂集聚區。文化中心作為上海2010年世博會的焦點，承擔了世博會的開、閉幕式的主會場，成為世博會期間展示、交流中外文化藝術的理想場所。

世博文化中心以其穿梭騰飛的姿態、極具未來感的獨特外形，表達出對未來的美好憧憬；其文化娛樂集聚區的定位，使其成為永不落幕的城市舞臺，精彩展示和延續“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發揮積極作用，成為集綜合演藝、藝術展示、體育競技和時尚娛樂為一體的文化娛樂集聚區，在引領上海文化產業發展、促進上海文化大都市的建設方面發揮著積極的作用。

針對世博文化中心多功能、高規格、現代化文化娛樂的綜合服務需求，我們將建筑藝術與智能信息技術緊密而完美結合，建立了先進、完美，而節能的“未來綜合業務應用”的建筑外立面超高亮投影顯示系統、建筑智能化系統、電視制作系統、電視轉播管網系統及體育擴聲系統。

本工程由華東建筑設計研究院有限公司設計，并獲2011年度全國優秀工程勘察設計行業獎——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＊

為配合世博文化中心“時空飛梭”的設計理念，其外立面投影顯示系統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了其時代性與高科技性的完美結合。

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采用高亮度投影DLP技術，不失為一種較好的解決方案。

設計中，在對許多具體的難題進行了攻破后，超高亮投影顯示系統在世博文化中心得以應用，其技術要求及功能特點如下：

圖1 建筑外立面投影顯示系統圖

圖2 建筑外立面投影全覆蓋顯示系統效果圖

1）圖形變形修整技術：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有助于在多重弧型表面上進行投影顯示。通過自定義的網格、方向、分辨率、顯示區和圖像映射，對變形狀態進行控制，達到修整還原的技術。

2）邊緣融合技術：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。 這樣可以實現高亮度、高分辨率的投影顯示，通過邊緣融合技術達到無縫拼接的顯示效果。

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

通過以上分析可以看出，利用DLP技術投影系統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，配合有創意的信號，讓人過目不忘，也體現了其時代性與高科技性的完美結合。建筑外立面超高亮投影顯示系統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效果如圖2所示。

為更好地體現建筑外立面超高亮投影顯示系統在世博文化中心的表現效果，在現場主體結構尚未完成的情況下，我們模擬現場實景搭臺在夜間進行了投影實驗。采用30000lx DLP技術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20m×12m。圖3為模擬現場實景進行投影實驗所拍攝的照片，可以看出顯示效果非常理想。實驗中也對系統的圖形變形修整技術、邊緣融合技術、視頻復合投影機聯網技術進行了測試，均達到非常理想的效果。實驗中無論是近觀，還是遠眺，都給人以非常強烈地沖擊和震撼。

當然建筑外立面超高亮投影顯示系統也有一定的局限性，在白天不能很好地發揮作用。在夜間進行的投影實驗中，我們也模擬了建筑周邊的道路照明、景觀照明、泛光照明，當環境照度較強烈時，會對顯示效果產生一定的影響；而當環境照度降低時，又能產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與泛光照明系統、景觀照明系統進行了集成聯動，當建筑外立面超高亮投影顯示系統啟動時，關閉泛光照明系統，降低景觀照明系統的照度，從而使建筑外立面超高亮投影顯示系統更好地發揮它的顯示效果。通過投影實驗可以看出建筑外立面超高亮投影顯示系統的使用，給世博文化中心乃至整個世博園區帶來了強烈的視覺沖擊，營造出非常歡快的節日氛圍。

圖3 模擬現場實景投影實驗照片

3 建筑智能化系統

3.1 通信系統

本系統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。

● 程控交換機子系統：

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

● 無繩電話子系統：

無繩電話功能是集成于程控交換機系統的，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、物業人員移動時的呼叫。通過現場測試定位，將電話天線收發基站安裝在各層的最佳使用點。

● 無線對講子系統 ：

無線對講通訊系統主要用于世博文化中心內部安保人員通訊、工程報修等使用要求，通過基站天線發出高頻尋呼信號，方便文化中心內部管理和維護人員之間建立雙方或多方通信或實現數字信息傳輸之功能。

● 移動通信信號覆蓋子系統：

移動通信信號覆蓋不僅僅是對室內盲區的改善，同時也包括對室內無線通信質量、網絡質量及系統容量的改善。對于高話務量的文化中心，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，同時也應考慮因接收到來自多個方向的雜亂不穩定信號而容易掉話、斷線、切換不成功等方面因素，解決室內話務及擁塞問題。

3.2 計算機網絡系統

本系統是涉及整個世博文化中心的業務及辦公信息系統，它需要在世博文化中心不同部門、不同應用系統之間進行業務協同和數據交換，實現世博文化中心的對外和對內業務，其網絡結構如圖4所示。

3.3 綜合布線系統

圖4 世博文化中心網絡拓撲圖

本綜合布線系統主要分為工作區子系統、水平區子系統、管理區子系統、垂直區子系統和設備區子系統五個部分。

話音主干采用3類50對或100對大對數電纜，數據主干采用2根室內6芯多模光纖線纜，互為冗余備用。

本綜合布線系統共設信息點1289個。話音電纜和數據電纜全部采用六類4對UTP雙絞線，信息插座采用六類模塊。話音及數據主配線架在地下1層電話網絡信息機房內，每層設立若干個單獨的分配線間及配置相應端接設備。

3.4 衛星接收及電纜電視傳輸系統

上海世博文化中心大樓的衛星及有線電視系統主要用于接收國內及國際的經濟、金融信息及娛樂節目。本系統用于接收市內有線電視系統的傳輸電視信號，同時具備衛星電視節目接收、自辦節目及現場轉播等功能要求。

本系統衛星電視接收部分設計為可同時接收8套衛星電視節目。

電纜傳輸系統分為A、B、C三個不同的回路進行設計，三個不同回路可根據需要進行不同節目源的播放。分別為：

A回路：為溜冰場、各層開放式商業區、各類值班室等普通區域使用，不能收看衛星電視節目；

B回路：為VIP區域和辦公室等部位使用，能收看所有頻道的電視節目；

C回路：為演出及比賽的后場區域使用，平時能收看到所有的電視節目源，在賽事或演出時僅能收看到比賽或演出實況的現場電視信號，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

本系統具有背景音樂廣播、公共廣播、火災事故廣播功能。除了進行正常的日常背景音樂和業務廣播外，出現火災等緊急事件時可接收消防報警系統的聯動信號，自動切換成火災事故廣播，并可隨時轉為人工指揮。

文化中心具有不同類型的區域，如入場區域、賽事后勤區域、影視娛樂區域、餐飲休閑區域等，對背景音樂的內容、音量、播放控制等都會有不同需求。由于和賽事相關的部分有后臺區域、訓練區域、媒體區域等，因此會有內部業務呼叫的需求。

3.6 綜合安保系統

綜合安保系統是現代智能化大樓基礎性的系統，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，人數眾多，來往人員復雜，容易滋生安全問題，故對安全級別要求特別高。本系統是將視頻監控安防系統、入侵報警系統、電子巡查系統、停車管理系統、門禁管理系統及安全檢測系統組合而成的綜合安保系統，是將各個子系統集成形成的綜合安保管理平臺，可實現各個子系統的聯動控制，實現人防和技防的統一。本系統具備與市110報警聯網功能。

3.7 電子信息公告系統

電子公告顯示系統是一套全新的公眾信息發布平臺，每個控制顯示終端（PDP、LED、LCD、觸摸屏等）相當于一個IP地址終端，可以實現群組控制，也可以實現單點控制。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），通過網絡傳遞到任意地點，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 建筑設備監控系統

世博文化中心作為三星綠色建筑，BA系統的設計更應具有充分的可靠性、先進性、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到科學節能的效果。系統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，保護用戶的投資。

3.9 機房工程

機房是計算機系統和其他弱電設備系統的重要組成部分，建立安全、穩定、標準的機房環境并實施科學的機房管理手段，是計算機及通信行業風險防范工作的基礎。

對于電話網絡信息機房、消防安保中心機房、傳播、應急等專業機房的設計，盡可能地減少計算機及各種設備之間的相互干擾，極大減弱外部電磁場對計算機系統和其他弱電系統的干擾，為系統提供可靠的環境及所需的各種條件，保證計算機系統及其他弱電系統的正常運行。

世博文化中心世博會開閉幕式主會場建設中照片

3.10 智能化系統平臺

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（BMS）作為建筑內所有設備運行信息的匯集與處理中心（平臺），對各類信息進行分析、歸類和處理。采用最優化的控制手段，對各設備進行監控和管理，使各子系統和設備始終處于有條不紊、協調一致的運行狀態；在此前提下，合理降低造價，最大限度地節省能耗和日常運行管理的各項費用；保證各系統能得到充分、高效、可靠的運行。

4 體育場館工藝設計

4.1 電視轉播管網系統

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場實況的轉播和評論、現場實況的廣播等需要，場館為電視轉播提供相應條件預留。包含場館為電視轉播機構、廣播機構、平面媒體機構等提供符合專業要求的媒體設施及為媒體服務的廣播、攝像和信息等基礎條件。通常對一個體育場館來說，其場館可以根據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）來進行不同規模的電視轉播的條件預留。

由于轉播一個NBA籃球比賽的攝像機位設置為10!20多個，機位的多少、角度、位置均能直接影響到轉播賽事的精彩程度。對于一些復雜的電視轉播的機位，如無預埋線路，幾乎不可能保證每個必要的機位可以放置攝像機并布線。而高水平的電視轉播和節目制作能力，無疑將會增加場館的市場開發機會、提高場館利用率和增加營運收入。體育比賽的電視轉播首先要求攝像機在體育場館內必需有一個合理的分布。從近景手執攝像機，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，須按照電視轉播機構的要求，在比賽場內架設。

4.2 電視制作系統

世博文化中心電視制作系統主要用于演出或比賽現場圖像的攝取和切換，類似于電視演播室視頻制作系統。通過系統配備的攝像機，將攝取的圖像送導控，經導演切換后，送場內安裝的大屏幕現實系統。視頻制作系統可以完成簡單的切換，制作系統需要配備必要的技術控制手段，確保輸出圖像的技術質量。制作系統只考慮簡單音頻處理系統，目的是在演出需要播放預先錄制好的節目時，可以將音頻信號送到擴聲系統中。系統配備簡單的節目錄制手段，可以播放或將經切換后的視頻和來自擴聲系統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配備6臺演播室配置的攝像機，用于場內攝像。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。攝像機采用標清數字標準，傳輸系統采用光纜。整個制作系統為標清系統。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

根據體育館觀眾席擴聲系統按照中華人民共和國行業標準《體育館聲學設計及測量規程》（JGJ/T131-2000）中一級指標，設計標準如下表所示：

序號 聲學設計指標 設計指標1 最大聲壓級 ≥105dB (平均125Hz!4000Hz)（空場穩態）2 傳輸頻率特性 以125Hz!4kHz 平均聲壓級為0 dB，在此頻率內允許±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 系統總噪聲級 不產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，除傳統意義上的擴聲系統外，還包括信號傳輸網絡和監控網絡。各組成部分主要功能如下：

● 擴聲系統：負責體育賽事的語音擴聲，支持分區的擴聲模式；文藝演出時，兼作為外來演出系統的熱備份或基本組成之一；

● 信號傳輸網絡：完成文化中心各技術用房之間的信號交互；完成與本地相關系統、與電臺電視臺以及記者媒體等之間的信號交互；支持外來演出系統的靈活接入。同時，通過合理的信號傳輸設計，有效保證文化中心這么大建筑空間內擴聲系統的信號傳輸質量；

● 監控網絡：把放置于異處的數字設備，如數字音頻處理器、功放和數字調音臺等集成于同一監控網絡上，從而打破設備放置空間的限制。在軟件監控平臺上集中管理控制監視這些設備的工作狀態，以實現簡化系統維護管理、提高故障干預及時性的目標。

5 結束語

世博文化中心充滿活力的建筑形態，融合建筑外立面超高亮投影顯示系統，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、成熟、可靠的智能化設計，使得世博文化中心擁有了一套高度集成、高效運轉、高新實用的智能化系統。現代化和便捷的通信手段，創建高效、先進的運營、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、藝術展示、時尚娛樂于一體的文化娛樂集聚區，電視制作系統、電視轉播管網、體育擴聲系統、舞臺機械工藝的作用是不可或缺的。精心的規劃和實施，能為高水平演出及比賽的進行、電視轉播提供保證。