觀演建筑“零誤演”大修工程的安防系統(tǒng)改造

徐 億

(華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200002)

0 引 言

近年來(lái),隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,消費(fèi)重心逐漸向文旅產(chǎn)業(yè)傾斜。作為文化產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,觀演建筑在各地如雨后春筍般崛起。而作為早年建成的新中國(guó)第一批現(xiàn)代化劇場(chǎng)劇院,面對(duì)人民群眾日益提升的軟硬件需求,也面臨著更新升級(jí)的迫切需求。目前一線(xiàn)城市的主流劇院,其全年演出日基本都在200天以上,影響其作出全面大修升級(jí)決策的往往并非工程預(yù)算,而是停業(yè)停演的巨大損失。上海東方藝術(shù)中心建成投入運(yùn)營(yíng)至今已數(shù)十年,建筑立面及內(nèi)裝無(wú)論從設(shè)計(jì)理念、用料,還是施工質(zhì)量而言,設(shè)計(jì)使用壽命都是30年,目前仍處于主流;機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用壽命為15年,在全年高負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)條件下,目前均已出現(xiàn)不同程度的老化損壞,部分系統(tǒng)甚至已無(wú)法使用,故業(yè)主及運(yùn)營(yíng)方?jīng)Q定啟動(dòng)大修工程。運(yùn)營(yíng)方提出的要求是:不得破壞任何內(nèi)裝,不得影響劇目的正常演出,提及的更新需求均滿(mǎn)足,部分區(qū)域需增加攝像點(diǎn)位。簡(jiǎn)言之,就是“不可破壞內(nèi)裝、不可影響哪怕一天的正常演出”(“零誤演”)。

要達(dá)到上述要求,實(shí)施難度大,因系統(tǒng)的升級(jí)需要更換所有至末端的線(xiàn)纜,暗埋管復(fù)雜,難以二次利用;增加的攝像機(jī)在無(wú)法破墻施工的情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)布線(xiàn)。然而,如若探索并成功實(shí)施此次工程,那么對(duì)類(lèi)似觀演建筑“零誤演”大修改造工程都有重要借鑒指導(dǎo)價(jià)值。

1 原有埋管的二次利用

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,核心安?？刂剖业墓こ虠l件尚可,工程難度主要集中在樓層弱電間與末端,有如下特點(diǎn):

(1) 弱電井布線(xiàn)混亂,施工困難。

(2) 走線(xiàn)槽局部穿越觀眾廳天花板,布線(xiàn)影響日常運(yùn)營(yíng)。

(3) 原先使用的弱電埋管是黑鐵電線(xiàn)管,經(jīng)過(guò)十?dāng)?shù)年,整體已腐蝕生銹。原有視頻線(xiàn)拉出已困難,無(wú)法利用原管敷設(shè)新的線(xiàn)纜。

(4) 原設(shè)計(jì)在所有管線(xiàn)轉(zhuǎn)彎處均設(shè)有過(guò)路盒,但由于施工和后期維護(hù)的不規(guī)范,過(guò)路盒損壞、堵塞、缺漏情況較普遍。

(5) 原設(shè)計(jì)為一個(gè)末端2根φ20 mm管,視頻線(xiàn)與電源線(xiàn)分管敷設(shè),由于施工和后期維護(hù)的不規(guī)范,出現(xiàn)大量?jī)删€(xiàn)、三線(xiàn)共管的情況,造成有限的那部分銹蝕情況尚不嚴(yán)重的管路,也由于兩線(xiàn)共管的原因進(jìn)一步降低原有管路的可利用率。

綜上,樓層弱電井至末端的水平布線(xiàn)子系統(tǒng)中,原有管路的實(shí)際可利用率約占整體的10%。對(duì)于這10%可施工管路,擬采用最簡(jiǎn)單的升級(jí)方案:更新末端為IP攝像機(jī);保留原有電源線(xiàn)纜(得益于原設(shè)計(jì)的合理性,弱電綜合橋架中采用分倉(cāng)設(shè)計(jì),電源線(xiàn)與其他線(xiàn)纜分開(kāi),大大降低橋架部位的施工難度);抽出原SYV-75-3同軸視頻線(xiàn),替換成CAT5e.UTP非屏蔽雙絞線(xiàn)。

2 EOC與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋解決方案

以太網(wǎng)同軸網(wǎng)絡(luò)(Ethernet Over Cable,EOC)與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋解決方案用于解決該項(xiàng)目中最普遍的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)難題:建立在歸納的工程特點(diǎn)之上的無(wú)法利用原管路進(jìn)行線(xiàn)纜更新的末端,以及新增的末端點(diǎn)位。這是整個(gè)視頻安防系統(tǒng)升級(jí)工程的主體。在一系列現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)的不利條件中,所幸原設(shè)計(jì)采用SYV-75-3鋁芯同軸線(xiàn)纜。

SYV-75-3鋁芯線(xiàn)的有效傳輸距離可達(dá)200 m,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將思路鎖定在盡可能利用原有同軸線(xiàn)纜上。原理上,同軸線(xiàn)纜確實(shí)可用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào),如基于有線(xiàn)電視網(wǎng)的數(shù)據(jù)寬帶解決方案(“有線(xiàn)通”)。如若類(lèi)似技術(shù)也可移植到視頻安防系統(tǒng)中,則適用于該項(xiàng)目的工程條件。對(duì)市場(chǎng)上可供選擇的類(lèi)似技術(shù)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在針對(duì)視頻安防系統(tǒng)的基于同軸線(xiàn)纜的數(shù)字視頻傳輸解決方案,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上主要有3種:同軸電纜復(fù)合視頻傳輸技術(shù)(Security Link over Coax,SLOC),屬于AV行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),處于技術(shù)推廣期;高清數(shù)字分量串行接口技術(shù)(High Definition-Serial Digital Interface,HD-SDI),屬于成熟的廣電/AV行業(yè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),適合非壓縮數(shù)據(jù)的短距離傳輸,無(wú)法利用原有同軸線(xiàn)纜;基于有線(xiàn)電視同軸電纜網(wǎng)的EOC,屬于成熟的通信/廣電行業(yè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),具有更方便的網(wǎng)絡(luò)管理,抗干擾、傳輸距離更長(zhǎng),傳輸碼率自適應(yīng),適合傳輸壓縮的IP數(shù)據(jù)傳輸。

因此,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定借助于EOC技術(shù),充分利用原有同軸線(xiàn)纜資源解決末端IP攝像機(jī)的接入問(wèn)題。根據(jù)介質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)的不同,EOC技術(shù)又分為有源EOC技術(shù)和無(wú)源EOC技術(shù)。當(dāng)帶寬資源需求不太大的情況下,使用無(wú)源EOC技術(shù),更有利于控制改造工程規(guī)模,降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

通過(guò)與市場(chǎng)上基于EOC技術(shù)的解決方案提供商的接洽,初步制訂實(shí)施方案,理想情況下只要合理分?jǐn)倲?shù)據(jù)碼流,利用無(wú)源EOC技術(shù)可以解決該項(xiàng)目的主要問(wèn)題。EOC高清改造典型組網(wǎng)如圖1所示。

圖1 EOC高清改造典型組網(wǎng)

該方案簡(jiǎn)述如下:在消防安?？刂浦行幕驑菍尤蹼婇g(視與末端的相對(duì)距離而定)中設(shè)置EOC集中器及無(wú)源分配器組;結(jié)合機(jī)房核心設(shè)備的全數(shù)字化升級(jí),EOC集中器上聯(lián)安防系統(tǒng)核心交換機(jī);末端原模擬攝像機(jī)更新為IP攝像機(jī)及EOC終端,兩者之間以CAT5e.UTP連接;EOC終端利用原有同軸電纜資源與機(jī)房無(wú)源分配器互連。

該工程方案的可行性被確立后,EOC終端是在末端攝像機(jī)附近新增的設(shè)備,雖然尺寸不大,但在不可破壞內(nèi)裝的前提下如何隱藏這些設(shè)備也是一大難題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同條件,解決所有終端的安裝,如標(biāo)志性的內(nèi)墻飾面夾縫中實(shí)際隱藏許多的EOC終端,通過(guò)后期噴涂成黑色,即便較近距離也很難察覺(jué)。事實(shí)上利用飾面夾層,還隱藏一些末端走線(xiàn)。其他還有利用開(kāi)放吊頂、風(fēng)口旁空隙等隱蔽安裝方式。在對(duì)美觀度要求不高的后勤走道,局部采用攝像機(jī)與EOC終端集成明裝的方式。內(nèi)墻飾面中隱藏的EOC終端與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋如圖2所示。

圖2 內(nèi)墻飾面中隱藏的EOC終端與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋

在實(shí)際的工程推進(jìn)中又發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。在系統(tǒng)調(diào)試實(shí)測(cè)中,有部分同軸電纜可能因老化的原因,不同程度地出現(xiàn)雪花、噪點(diǎn)、波浪紋、抖動(dòng)、滾屏、亮色分離等線(xiàn)路傳輸損傷,無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。另外,由于新增末端點(diǎn)位有部分所處位置距離較遠(yuǎn),超出200 m的SYV-75-3鋁芯同軸線(xiàn)纜的傳輸范圍,實(shí)測(cè)中損耗較大,圖像質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。安?？刂浦行南到y(tǒng)調(diào)試如圖3所示。

圖3 安?？刂浦行南到y(tǒng)調(diào)試

針對(duì)這種情況,既然局部有線(xiàn)的型式走不通,那就采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋。將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋接應(yīng)用于安防系統(tǒng)改造工程中在國(guó)內(nèi)還不普及。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋傳輸方案——PTMP模式如圖4所示。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PTMP)模式的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜。接入層交換機(jī)下掛無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋(千兆級(jí),設(shè)置為接入點(diǎn)模式);末端攝像機(jī)通過(guò)Cat5e.UTP連接現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋(百兆級(jí),設(shè)置為客戶(hù)端模式)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋之間通過(guò)802.11a/g/n/ac協(xié)議無(wú)線(xiàn)互連,一個(gè)接入點(diǎn)可接入多個(gè)客戶(hù)端,理論上覆蓋范圍可達(dá)3 km。千兆級(jí)網(wǎng)橋設(shè)備的實(shí)測(cè)吞吐量超過(guò)300 Mb/s,實(shí)際使用時(shí)按照150 Mb/s為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。千兆級(jí)網(wǎng)橋設(shè)備的天線(xiàn)角度為90°,局部客戶(hù)端分布角度較大,需要靈活配置多臺(tái)千兆級(jí)接入點(diǎn)。另外,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋的末端附近需要隱蔽安裝的設(shè)備也相應(yīng)地從EOC終端換成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋設(shè)備,尺寸相差不大,安裝方案同EOC終端方案。

客戶(hù)端與接入點(diǎn)之間存在阻隔的環(huán)境,為減少信號(hào)衰耗,需要用到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋的另一種模式——中繼模式。中繼模式對(duì)帶寬不會(huì)有影響。實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn),每經(jīng)過(guò)一臺(tái)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋,延時(shí)約增加5 ms,故最終實(shí)施時(shí)不超過(guò)3跳(每跳為2個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋傳輸方案——中繼模式如圖5所示。

圖4 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋傳輸方案——PTMP模式

圖5 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋傳輸方案——中繼模式

3 AHD解決方案在極端工程條件點(diǎn)位上的應(yīng)用

管路大面積堵塞癱瘓的區(qū)域使用EOC技術(shù),即便管線(xiàn)老化損毀,還可采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)?，F(xiàn)有的EOC技術(shù)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)均需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝終端設(shè)備(EOC集中器或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋設(shè)備)?，F(xiàn)場(chǎng)條件多變,在一些極端場(chǎng)景中終端設(shè)備無(wú)處安放。音樂(lè)廳儀式大廳入口(4臺(tái)攝像機(jī)需升級(jí)為高清攝像機(jī))就是這樣一種場(chǎng)景,層高、墻、頂、地的空間結(jié)構(gòu)和飾面條件均比較復(fù)雜,采用的是清水混凝土直接貼面的形式。貼面后可供利用的空間極薄極窄,無(wú)法隱蔽安裝終端設(shè)備。即便管線(xiàn)噴涂為黑色,由于缺少內(nèi)廳飾面的結(jié)構(gòu)陰影,加之特殊的照明環(huán)境,效果太過(guò)明顯,無(wú)法滿(mǎn)足儀式大廳入口處莊重、簡(jiǎn)約的建筑裝飾要求。另外,原管路堵塞嚴(yán)重。因此,除了原有線(xiàn)纜保存相對(duì)完好,就僅有更換攝像機(jī),再也找不到實(shí)施EOC+無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋解決方案的辦法。儀式大廳入口如圖6所示。

圖6 儀式大廳入口

這種情況極少,條件極端有限,但必須解決,經(jīng)過(guò)反復(fù)的溝通,采用局部模擬高清(Analog High Definition,AHD)模轉(zhuǎn)數(shù),這是一種成熟的基于同軸線(xiàn)纜實(shí)現(xiàn)高清的解決方案。AHD與EOC相比,前者是模擬高清,后者是數(shù)字高清。具體方案如下:將末端更換為1 500 TVL HD模擬攝像機(jī)(相當(dāng)于960 P分辨率)后,通過(guò)AHD混合錄像機(jī)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為IP信號(hào),再通過(guò)樓層接入交換機(jī)與大系統(tǒng)對(duì)接。最終實(shí)測(cè),分辨率均在720 P以上,畫(huà)質(zhì)甚至優(yōu)于720 P IP攝像機(jī)。AHD系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7所示。

需要注意的是,雖然AHD的系統(tǒng)穩(wěn)定性高,分辨率好,也可實(shí)現(xiàn)與全數(shù)字大系統(tǒng)的對(duì)接,但信源上是基于模擬信號(hào),從系統(tǒng)管理的便捷性、日后升級(jí)的靈活性、各類(lèi)智能分析功能的豐富性而言均不及IP全數(shù)字末端。待日后項(xiàng)目更大規(guī)模的停業(yè)翻修時(shí),仍需通過(guò)破壞性施工更新這些末端。

圖7 AHD系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4 末端供電的實(shí)現(xiàn)方式

大體上,原有末端點(diǎn)位均可延用原有供電線(xiàn)纜供電。需要面對(duì)的主要問(wèn)題是新增的那部分?jǐn)z像機(jī)以及個(gè)別供電線(xiàn)纜老化損毀的原有點(diǎn)位。EOC與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋可解決信號(hào)的傳輸路由,但無(wú)線(xiàn)供電在當(dāng)今科技水平下尚處于實(shí)驗(yàn)室階段,無(wú)法提供幫助?？梢圆捎萌缦陆鉀Q方案:得益于原電氣設(shè)計(jì)的預(yù)留充分(凸顯設(shè)計(jì)中適當(dāng)留有冗余的重要性),可以在局部借由預(yù)留插座回路取電;借由末端附近的照明回路取電(得益于照明回路的電量充足)。這兩種條件均不具備的個(gè)別點(diǎn)位,使用就近弱電間明管結(jié)合裝飾隱蔽布線(xiàn)的方式解決。

東方藝術(shù)中心“零誤演”安防系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目工程解決方案如表1所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

觀演建筑安防系統(tǒng)的大修改造工程,尤其是“零誤演”要求下的工程實(shí)施,實(shí)際推進(jìn)過(guò)程復(fù)雜瑣碎。上海東方藝術(shù)中心的安防系統(tǒng)升級(jí)是多種解決方案綜合合理配置的結(jié)果,可為今后類(lèi)似工程提供參考。

表1 東方藝術(shù)中心“零誤演”安防系統(tǒng)升級(jí)項(xiàng)目工程解決方案