上海世博文化中心智能化系统技术特点介绍

田建强 / 黄辰斌 贝 (华东建筑设计研究院有限公司, 上海 200002）

1 项目概况

中国2010年上海世界博览会文化中心，简称：上海世博文化中心。作为世博园区的四大永久建筑之一，上海世博文化中心拥有一个1.8万座的主场馆、音乐俱乐部、电影院、溜冰场、餐厅和零售区域，建筑面积16万m2，是世博园区内主要的娱乐集聚区。文化中心作为上海2010年世博会的焦点，承担了世博会的开、闭幕式的主会场，成为世博会期间展示、交流中外文化艺术的理想场所。

世博文化中心以其穿梭腾飞的姿态、极具未来感的独特外形，表达出对未来的美好憧憬；其文化娱乐集聚区的定位，使其成为永不落幕的城市舞台，精彩展示和延续“城市，让生活更美好”的世博主题。

世博会后，上海世博文化中心将继续发挥积极作用，成为集综合演艺、艺术展示、体育竞技和时尚娱乐为一体的文化娱乐集聚区，在引领上海文化产业发展、促进上海文化大都市的建设方面发挥着积极的作用。

针对世博文化中心多功能、高规格、现代化文化娱乐的综合服务需求，我们将建筑艺术与智能信息技术紧密而完美结合，建立了先进、完美，而节能的“未来综合业务应用”的建筑外立面超高亮投影显示系统、建筑智能化系统、电视制作系统、电视转播管网系统及体育扩声系统。

本工程由华东建筑设计研究院有限公司设计，并获2011年度全国优秀工程勘察设计行业奖——智能化建筑项目二等奖。

2 建筑外立面超高亮投影显示系统＊

为配合世博文化中心“时空飞梭”的设计理念，其外立面投影显示系统是建筑的非常重要的一部分。尤其是晚上，在各类亮化工程的衬托下，整个建筑物宛如一个即将腾空的飞碟。其建筑外立面超高亮投影显示系统更是给人带来了前所未有的冲击和震撼，使世博文化中心体现了其时代性与高科技性的完美结合。

针对世博文化中心建筑外型简洁的特点，建筑外立面铝板上不能进行LED显示模块的安装，而超高亮投影机安装在二层室外平台上既能达到较好的显示效果，又不破坏建筑的整体形象。因而世博文化中心建筑外立面超高亮投影显示系统采用高亮度投影DLP技术，不失为一种较好的解决方案。

设计中，在对许多具体的难题进行了攻破后，超高亮投影显示系统在世博文化中心得以应用，其技术要求及功能特点如下：

图1 建筑外立面投影显示系统图

图2 建筑外立面投影全覆盖显示系统效果图

1）图形变形修整技术：由于世博文化中心外型呈飞状，外型呈多重弧型，采用图像变形修整技术有助于在多重弧型表面上进行投影显示。通过自定义的网格、方向、分辨率、显示区和图像映射，对变形状态进行控制，达到修整还原的技术。

2）边缘融合技术：由于世博文化中心需要同时使用多个投影机来显示一个图像信源，由每个投影机投影最终图像的一个部分。 这样可以实现高亮度、高分辨率的投影显示，通过边缘融合技术达到无缝拼接的显示效果。

3）视频复合投影机联网技术：由于世博文化中心需要将内场转播信号在建筑外立面多个投影机进行投影显示，每个投影机设定IP地址，通过以太网电缆及网络交换机，集中在网上管理和控制每个投影机。在控制室内采用视频控制主机，可以接收输入的视频信号（包括内场演出的直播电视信号），也可以播放存储的视频内容，通过视频控制主机对每路视频信号进行复合分配，并通过网络交换传输至每个投影机。考虑到投影机离控制室比较远，在控制室内配了视频光端机，信号通过光纤传输到每个投影机，投影机采用30000lx DLP技术超高亮投影机，建筑外立面投影显示系统如图1所示。

通过以上分析可以看出，利用DLP技术投影系统是解决建筑外立面显示的最好解决方案。利用30000lx投影机将视频图像投射到外立面铝板上，每块投影区20m×12m，会给人前所未有的冲击和震撼。再利用画面拼接成40m×12m或80m×12m投影区，配合有创意的信号，让人过目不忘，也体现了其时代性与高科技性的完美结合。建筑外立面超高亮投影显示系统已成为世博文化中心的一大亮点，建筑外立面投影全覆盖显示系统效果如图2所示。

为更好地体现建筑外立面超高亮投影显示系统在世博文化中心的表现效果，在现场主体结构尚未完成的情况下，我们模拟现场实景搭台在夜间进行了投影实验。采用30000lx DLP技术超高亮投影机将视频图像投射到外立面铝板上，每块投影区20m×12m。图3为模拟现场实景进行投影实验所拍摄的照片，可以看出显示效果非常理想。实验中也对系统的图形变形修整技术、边缘融合技术、视频复合投影机联网技术进行了测试，均达到非常理想的效果。实验中无论是近观，还是远眺，都给人以非常强烈地冲击和震撼。

当然建筑外立面超高亮投影显示系统也有一定的局限性，在白天不能很好地发挥作用。在夜间进行的投影实验中，我们也模拟了建筑周边的道路照明、景观照明、泛光照明，当环境照度较强烈时，会对显示效果产生一定的影响；而当环境照度降低时，又能产生非常好的显示效果。故此我们将建筑外立面超高亮投影显示系统与泛光照明系统、景观照明系统进行了集成联动，当建筑外立面超高亮投影显示系统启动时，关闭泛光照明系统，降低景观照明系统的照度，从而使建筑外立面超高亮投影显示系统更好地发挥它的显示效果。通过投影实验可以看出建筑外立面超高亮投影显示系统的使用，给世博文化中心乃至整个世博园区带来了强烈的视觉冲击，营造出非常欢快的节日氛围。

图3 模拟现场实景投影实验照片

3 建筑智能化系统

3.1 通信系统

本系统主要围绕世博文化中心的语音通话需求，涵盖程控交换机、无绳电话、无线对讲、移动信号覆盖4个子系统。

● 程控交换机子系统：

程控电话交换机支持电信提供的DID业务，功能上除了满足文化中心的日常通话外，还另划分一个区域，专用于接听外来有关剧院演出节目的咨询呼叫及订票呼叫。

● 无绳电话子系统：

无绳电话功能是集成于程控交换机系统的，为世博文化中心提供功能强大的具有无线交换能力的办公移动通信，以满足管理人员、工作人员、物业人员移动时的呼叫。通过现场测试定位，将电话天线收发基站安装在各层的最佳使用点。

● 无线对讲子系统 ：

无线对讲通讯系统主要用于世博文化中心内部安保人员通讯、工程报修等使用要求，通过基站天线发出高频寻呼信号，方便文化中心内部管理和维护人员之间建立双方或多方通信或实现数字信息传输之功能。

● 移动通信信号覆盖子系统：

移动通信信号覆盖不仅仅是对室内盲区的改善，同时也包括对室内无线通信质量、网络质量及系统容量的改善。对于高话务量的文化中心，移动无线信号的覆盖，除了对诸如地下室、1层、电梯轿厢等屏蔽性地方信号的引入外，同时也应考虑因接收到来自多个方向的杂乱不稳定信号而容易掉话、断线、切换不成功等方面因素，解决室内话务及拥塞问题。

3.2 计算机网络系统

本系统是涉及整个世博文化中心的业务及办公信息系统，它需要在世博文化中心不同部门、不同应用系统之间进行业务协同和数据交换，实现世博文化中心的对外和对内业务，其网络结构如图4所示。

3.3 综合布线系统

图4 世博文化中心网络拓扑图

本综合布线系统主要分为工作区子系统、水平区子系统、管理区子系统、垂直区子系统和设备区子系统五个部分。

话音主干采用3类50对或100对大对数电缆，数据主干采用2根室内6芯多模光纤线缆，互为冗余备用。

本综合布线系统共设信息点1289个。话音电缆和数据电缆全部采用六类4对UTP双绞线，信息插座采用六类模块。话音及数据主配线架在地下1层电话网络信息机房内，每层设立若干个单独的分配线间及配置相应端接设备。

3.4 卫星接收及电缆电视传输系统

上海世博文化中心大楼的卫星及有线电视系统主要用于接收国内及国际的经济、金融信息及娱乐节目。本系统用于接收市内有线电视系统的传输电视信号，同时具备卫星电视节目接收、自办节目及现场转播等功能要求。

本系统卫星电视接收部分设计为可同时接收8套卫星电视节目。

电缆传输系统分为A、B、C三个不同的回路进行设计，三个不同回路可根据需要进行不同节目源的播放。分别为：

A回路：为溜冰场、各层开放式商业区、各类值班室等普通区域使用，不能收看卫星电视节目；

B回路：为VIP区域和办公室等部位使用，能收看所有频道的电视节目；

C回路：为演出及比赛的后场区域使用，平时能收看到所有的电视节目源，在赛事或演出时仅能收看到比赛或演出实况的现场电视信号，便于演职人员或运动员、教练员等对前场信息的掌控。

3.5 背景音乐及紧急广播系统

本系统具有背景音乐广播、公共广播、火灾事故广播功能。除了进行正常的日常背景音乐和业务广播外，出现火灾等紧急事件时可接收消防报警系统的联动信号，自动切换成火灾事故广播，并可随时转为人工指挥。

文化中心具有不同类型的区域，如入场区域、赛事后勤区域、影视娱乐区域、餐饮休闲区域等，对背景音乐的内容、音量、播放控制等都会有不同需求。由于和赛事相关的部分有后台区域、训练区域、媒体区域等，因此会有内部业务呼叫的需求。

3.6 综合安保系统

综合安保系统是现代智能化大楼基础性的系统，作为开闭幕式及各类大型演出和活动场馆的世博文化中心，人员流动性大，人数众多，来往人员复杂，容易滋生安全问题，故对安全级别要求特别高。本系统是将视频监控安防系统、入侵报警系统、电子巡查系统、停车管理系统、门禁管理系统及安全检测系统组合而成的综合安保系统，是将各个子系统集成形成的综合安保管理平台，可实现各个子系统的联动控制，实现人防和技防的统一。本系统具备与市110报警联网功能。

3.7 电子信息公告系统

电子公告显示系统是一套全新的公众信息发布平台，每个控制显示终端（PDP、LED、LCD、触摸屏等）相当于一个IP地址终端，可以实现群组控制，也可以实现单点控制。管理人员在信息中心就可以将制作好的各种材料（文字、图片、声音、视频等），通过网络传递到任意地点，通过安装的各类显示终端，以丰富多彩的方式播放出来。

3.8 建筑设备监控系统

世博文化中心作为三星绿色建筑，BA系统的设计更应具有充分的可靠性、先进性、实用性以及良好的灵活性、开放性，使之能在充分满足世博文化中心运行需要的同时达到科学节能的效果。系统的管理具有良好的人机界面，同时要求具备方便的升级能力，保护用户的投资。

3.9 机房工程

机房是计算机系统和其他弱电设备系统的重要组成部分，建立安全、稳定、标准的机房环境并实施科学的机房管理手段，是计算机及通信行业风险防范工作的基础。

对于电话网络信息机房、消防安保中心机房、传播、应急等专业机房的设计，尽可能地减少计算机及各种设备之间的相互干扰，极大减弱外部电磁场对计算机系统和其他弱电系统的干扰，为系统提供可靠的环境及所需的各种条件，保证计算机系统及其他弱电系统的正常运行。

世博文化中心世博会开闭幕式主会场建设中照片

3.10 智能化系统平台

着眼于绿色智能建筑的各类基本功能，我们将智能建筑集成管理系统（BMS）作为建筑内所有设备运行信息的汇集与处理中心（平台），对各类信息进行分析、归类和处理。采用最优化的控制手段，对各设备进行监控和管理，使各子系统和设备始终处于有条不紊、协调一致的运行状态；在此前提下，合理降低造价，最大限度地节省能耗和日常运行管理的各项费用；保证各系统能得到充分、高效、可靠的运行。

4 体育场馆工艺设计

4.1 电视转播管网系统

为满足世博文化中心举办大型文艺演出或其他活动时电视现场实况的转播和评论、现场实况的广播等需要，场馆为电视转播提供相应条件预留。包含场馆为电视转播机构、广播机构、平面媒体机构等提供符合专业要求的媒体设施及为媒体服务的广播、摄像和信息等基础条件。通常对一个体育场馆来说，其场馆可以根据其所举办的体育赛事的等级（国家级、洲际性比赛、世界性比赛）来进行不同规模的电视转播的条件预留。

由于转播一个NBA篮球比赛的摄像机位设置为10!20多个，机位的多少、角度、位置均能直接影响到转播赛事的精彩程度。对于一些复杂的电视转播的机位，如无预埋线路，几乎不可能保证每个必要的机位可以放置摄像机并布线。而高水平的电视转播和节目制作能力，无疑将会增加场馆的市场开发机会、提高场馆利用率和增加营运收入。体育比赛的电视转播首先要求摄像机在体育场馆内必需有一个合理的分布。从近景手执摄像机，到中景、全景摄像机，以及特殊的无人值守的遥控摄像机等，针对不同的比赛，须按照电视转播机构的要求，在比赛场内架设。

4.2 电视制作系统

世博文化中心电视制作系统主要用于演出或比赛现场图像的摄取和切换，类似于电视演播室视频制作系统。通过系统配备的摄像机，将摄取的图像送导控，经导演切换后，送场内安装的大屏幕现实系统。视频制作系统可以完成简单的切换，制作系统需要配备必要的技术控制手段，确保输出图像的技术质量。制作系统只考虑简单音频处理系统，目的是在演出需要播放预先录制好的节目时，可以将音频信号送到扩声系统中。系统配备简单的节目录制手段，可以播放或将经切换后的视频和来自扩声系统的声音录制到硬盘录像机和DVD刻录机上。

世博文化中心电视制作系统配备6台演播室配置的摄像机，用于场内摄像。另外配备3台固定安装式带云台摄像机，安装在球架和视频吊仓下。摄像机采用标清数字标准，传输系统采用光缆。整个制作系统为标清系统。外送信号的传输由接收信号的部门解决。视频格式采用SDI（串行数字信号）和模拟视频信号，符合625行50场、图像宽高比为16:9 和4:3两种模式。

4.3 场馆扩声系统

根据体育馆观众席扩声系统按照中华人民共和国行业标准《体育馆声学设计及测量规程》（JGJ/T131-2000）中一级指标，设计标准如下表所示：

序号 声学设计指标 设计指标1 最大声压级 ≥105dB (平均125Hz!4000Hz)（空场稳态）2 传输频率特性 以125Hz!4kHz 平均声压级为0 dB，在此频率内允许±4 dB的变化（1/3倍频程测量）；63Hz!125Hz和4000Hz!8000Hz的允许范围见JGJ/T131-2000 3 传声增益 ≥10dB (125~4000Hz的平均值)4 声场不均匀度 ≤8 dB，中心频率为1000Hz~4000Hz(1/3倍频程带宽)5 系统总噪声级 不产生明显可觉察的噪声干扰，如交流噪声等

世博文化中心体育馆扩声系统，除传统意义上的扩声系统外，还包括信号传输网络和监控网络。各组成部分主要功能如下：

● 扩声系统：负责体育赛事的语音扩声，支持分区的扩声模式；文艺演出时，兼作为外来演出系统的热备份或基本组成之一；

● 信号传输网络：完成文化中心各技术用房之间的信号交互；完成与本地相关系统、与电台电视台以及记者媒体等之间的信号交互；支持外来演出系统的灵活接入。同时，通过合理的信号传输设计，有效保证文化中心这么大建筑空间内扩声系统的信号传输质量；

● 监控网络：把放置于异处的数字设备，如数字音频处理器、功放和数字调音台等集成于同一监控网络上，从而打破设备放置空间的限制。在软件监控平台上集中管理控制监视这些设备的工作状态，以实现简化系统维护管理、提高故障干预及时性的目标。

5 结束语

世博文化中心充满活力的建筑形态，融合建筑外立面超高亮投影显示系统，将成为永不落幕的城市舞台。建筑外立面超高亮投影显示系统将更好地诠释世博“城市—让生活更美好”、“科技—让世博更精彩”的主题！

先进、成熟、可靠的智能化设计，使得世博文化中心拥有了一套高度集成、高效运转、高新实用的智能化系统。现代化和便捷的通信手段，创建高效、先进的运营、管理体制，将使文化中心成为永不落幕的城市舞台。

对于一个集体育场馆、综合文化、艺术展示、时尚娱乐于一体的文化娱乐集聚区，电视制作系统、电视转播管网、体育扩声系统、舞台机械工艺的作用是不可或缺的。精心的规划和实施，能为高水平演出及比赛的进行、电视转播提供保证。