徐 億

(華東建筑設計研究院有限公司, 上海 200002)

0 引 言

近年來,隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展,消費重心逐漸向文旅產(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第一批現(xiàn)代化劇場劇院,面對人民群眾日益提升的軟硬件需求,也面臨著更新升級的迫切需求。目前一線城市的主流劇院,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決策的往往并非工程預算,而是停業(yè)停演的巨大損失。上海東方藝術中心建成投入運營至今已數(shù)十年,建筑立面及內(nèi)裝無論從設計理念、用料,還是施工質量而言,設計使用壽命都是30年,目前仍處于主流;機電系統(tǒng)的設計使用壽命為15年,在全年高負荷的運營條件下,目前均已出現(xiàn)不同程度的老化損壞,部分系統(tǒng)甚至已無法使用,故業(yè)主及運營方?jīng)Q定啟動大修工程。運營方提出的要求是: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足,部分區(qū)域需增加攝像點位。簡言之,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”)。

要達到上述要求,實施難度大,因系統(tǒng)的升級需要更換所有至末端的線纜,暗埋管復雜,難以二次利用;增加的攝像機在無法破墻施工的情況下無法實現(xiàn)布線。然而,如若探索并成功實施此次工程,那么對類似觀演建筑“零誤演”大修改造工程都有重要借鑒指導價值。

1 原有埋管的二次利用

通過現(xiàn)場踏勘,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:

(1) 弱電井布線混亂,施工困難。

(2) 走線槽局部穿越觀眾廳天花板,布線影響日常運營。

(3) 原先使用的弱電埋管是黑鐵電線管,經(jīng)過十數(shù)年,整體已腐蝕生銹。原有視頻線拉出已困難,無法利用原管敷設新的線纜。

(4) 原設計在所有管線轉彎處均設有過路盒,但由于施工和后期維護的不規(guī)范,過路盒損壞、堵塞、缺漏情況較普遍。

(5) 原設計為一個末端2根φ20 mm管,視頻線與電源線分管敷設,由于施工和后期維護的不規(guī)范,出現(xiàn)大量兩線、三線共管的情況,造成有限的那部分銹蝕情況尚不嚴重的管路,也由于兩線共管的原因進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子系統(tǒng)中,原有管路的實際可利用率約占整體的10%。對于這10%可施工管路,擬采用最簡單的升級方案:更新末端為IP攝像機;保留原有電源線纜(得益于原設計的合理性,弱電綜合橋架中采用分倉設計,電源線與其他線纜分開,大大降低橋架部位的施工難度);抽出原SYV-75-3同軸視頻線,替換成CAT5e.UTP非屏蔽雙絞線。

2 EOC與無線網(wǎng)橋解決方案

以太網(wǎng)同軸網(wǎng)絡(Ethernet Over Cable,EOC)與無線網(wǎng)橋解決方案用于解決該項目中最普遍的系統(tǒng)實現(xiàn)難題:建立在歸納的工程特點之上的無法利用原管路進行線纜更新的末端,以及新增的末端點位。這是整個視頻安防系統(tǒng)升級工程的主體。在一系列現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)的不利條件中,所幸原設計采用SYV-75-3鋁芯同軸線纜。

SYV-75-3鋁芯線的有效傳輸距離可達200 m,設計團隊將思路鎖定在盡可能利用原有同軸線纜上。原理上,同軸線纜確實可用于傳輸數(shù)據(jù)信號,如基于有線電視網(wǎng)的數(shù)據(jù)寬帶解決方案(“有線通”)。如若類似技術也可移植到視頻安防系統(tǒng)中,則適用于該項目的工程條件。對市場上可供選擇的類似技術進行研究,發(fā)現(xiàn)確實存在針對視頻安防系統(tǒng)的基于同軸線纜的數(shù)字視頻傳輸解決方案,技術標準上主要有3種:同軸電纜復合視頻傳輸技術(Security Link over Coax,SLOC),屬于AV行業(yè)的標準,處于技術推廣期;高清數(shù)字分量串行接口技術(High Definition-Serial Digital Interface,HD-SDI),屬于成熟的廣電/AV行業(yè)開放標準,適合非壓縮數(shù)據(jù)的短距離傳輸,無法利用原有同軸線纜;基于有線電視同軸電纜網(wǎng)的EOC,屬于成熟的通信/廣電行業(yè)開放標準,具有更方便的網(wǎng)絡管理,抗干擾、傳輸距離更長,傳輸碼率自適應,適合傳輸壓縮的IP數(shù)據(jù)傳輸。

因此,設計團隊決定借助于EOC技術,充分利用原有同軸線纜資源解決末端IP攝像機的接入問題。根據(jù)介質轉換技術的不同,EOC技術又分為有源EOC技術和無源EOC技術。當帶寬資源需求不太大的情況下,使用無源EOC技術,更有利于控制改造工程規(guī)模,降低運營維護成本。

通過與市場上基于EOC技術的解決方案提供商的接洽,初步制訂實施方案,理想情況下只要合理分攤數(shù)據(jù)碼流,利用無源EOC技術可以解決該項目的主要問題。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)

該方案簡述如下:在消防安?？刂浦行幕驑菍尤蹼婇g(視與末端的相對距離而定)中設置EOC集中器及無源分配器組;結合機房核心設備的全數(shù)字化升級,EOC集中器上聯(lián)安防系統(tǒng)核心交換機;末端原模擬攝像機更新為IP攝像機及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房無源分配器互連。

該工程方案的可行性被確立后,EOC終端是在末端攝像機附近新增的設備,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備也是一大難題。根據(jù)現(xiàn)場的不同條件,解決所有終端的安裝,如標志性的內(nèi)墻飾面夾縫中實際隱藏許多的EOC終端,通過后期噴涂成黑色,即便較近距離也很難察覺。事實上利用飾面夾層,還隱藏一些末端走線。其他還有利用開放吊頂、風口旁空隙等隱蔽安裝方式。在對美觀度要求不高的后勤走道,局部采用攝像機與EOC終端集成明裝的方式。內(nèi)墻飾面中隱藏的EOC終端與無線網(wǎng)橋如圖2所示。

圖2 內(nèi)墻飾面中隱藏的EOC終端與無線網(wǎng)橋

在實際的工程推進中又發(fā)現(xiàn)新的問題。在系統(tǒng)調(diào)試實測中,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、波浪紋、抖動、滾屏、亮色分離等線路傳輸損傷,無法滿足系統(tǒng)要求。另外,由于新增末端點位有部分所處位置距離較遠,超出200 m的SYV-75-3鋁芯同軸線纜的傳輸范圍,實測中損耗較大,圖像質量不達標。安?？刂浦行南到y(tǒng)調(diào)試如圖3所示。

圖3 安保控制中心系統(tǒng)調(diào)試

針對這種情況,既然局部有線的型式走不通,那就采用無線網(wǎng)橋。將無線網(wǎng)橋接應用于安防系統(tǒng)改造工程中在國內(nèi)還不普及。無線網(wǎng)橋傳輸方案——PTMP模式如圖4所示。

點對多點(PTMP)模式的無線網(wǎng)橋結構并不復雜。接入層交換機下掛無線網(wǎng)橋(千兆級,設置為接入點模式);末端攝像機通過Cat5e.UTP連接現(xiàn)場無線網(wǎng)橋(百兆級,設置為客戶端模式)。無線網(wǎng)橋之間通過802.11a/g/n/ac協(xié)議無線互連,一個接入點可接入多個客戶端,理論上覆蓋范圍可達3 km。千兆級網(wǎng)橋設備的實測吞吐量超過300 Mb/s,實際使用時按照150 Mb/s為標準設計。千兆級網(wǎng)橋設備的天線角度為90°,局部客戶端分布角度較大,需要靈活配置多臺千兆級接入點。另外,無線網(wǎng)橋的末端附近需要隱蔽安裝的設備也相應地從EOC終端換成無線網(wǎng)橋設備,尺寸相差不大,安裝方案同EOC終端方案。

客戶端與接入點之間存在阻隔的環(huán)境,為減少信號衰耗,需要用到無線網(wǎng)橋的另一種模式——中繼模式。中繼模式對帶寬不會有影響。實測中發(fā)現(xiàn),每經(jīng)過一臺無線網(wǎng)橋,延時約增加5 ms,故最終實施時不超過3跳(每跳為2個無線網(wǎng)橋)。無線網(wǎng)橋傳輸方案——中繼模式如圖5所示。

圖4 無線網(wǎng)橋傳輸方案——PTMP模式

圖5 無線網(wǎng)橋傳輸方案——中繼模式

3 AHD解決方案在極端工程條件點位上的應用

管路大面積堵塞癱瘓的區(qū)域使用EOC技術,即便管線老化損毀,還可采用無線網(wǎng)橋技術。現(xiàn)有的EOC技術和無線網(wǎng)橋技術均需要在現(xiàn)場安裝終端設備(EOC集中器或無線網(wǎng)橋設備)?，F(xiàn)場條件多變,在一些極端場景中終端設備無處安放。音樂廳儀式大廳入口(4臺攝像機需升級為高清攝像機)就是這樣一種場景,層高、墻、頂、地的空間結構和飾面條件均比較復雜,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,無法隱蔽安裝終端設備。即便管線噴涂為黑色,由于缺少內(nèi)廳飾面的結構陰影,加之特殊的照明環(huán)境,效果太過明顯,無法滿足儀式大廳入口處莊重、簡約的建筑裝飾要求。另外,原管路堵塞嚴重。因此,除了原有線纜保存相對完好,就僅有更換攝像機,再也找不到實施EOC+無線網(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)過反復的溝通,采用局部模擬高清(Analog High Definition,AHD)模轉數(shù),這是一種成熟的基于同軸線纜實現(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(相當于960 P分辨率)后,通過AHD混合錄像機將模擬信號轉換為IP信號,再通過樓層接入交換機與大系統(tǒng)對接。最終實測,分辨率均在720 P以上,畫質甚至優(yōu)于720 P IP攝像機。AHD系統(tǒng)拓撲結構如圖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,也可實現(xiàn)與全數(shù)字大系統(tǒng)的對接,但信源上是基于模擬信號,從系統(tǒng)管理的便捷性、日后升級的靈活性、各類智能分析功能的豐富性而言均不及IP全數(shù)字末端。待日后項目更大規(guī)模的停業(yè)翻修時,仍需通過破壞性施工更新這些末端。

圖7 AHD系統(tǒng)拓撲結構

4 末端供電的實現(xiàn)方式

大體上,原有末端點位均可延用原有供電線纜供電。需要面對的主要問題是新增的那部分攝像機以及個別供電線纜老化損毀的原有點位。EOC與無線網(wǎng)橋可解決信號的傳輸路由,但無線供電在當今科技水平下尚處于實驗室階段,無法提供幫助?？梢圆捎萌缦陆鉀Q方案:得益于原電氣設計的預留充分(凸顯設計中適當留有冗余的重要性),可以在局部借由預留插座回路取電;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別點位,使用就近弱電間明管結合裝飾隱蔽布線的方式解決。

東方藝術中心“零誤演”安防系統(tǒng)升級項目工程解決方案如表1所示。

5 結 語

觀演建筑安防系統(tǒng)的大修改造工程,尤其是“零誤演”要求下的工程實施,實際推進過程復雜瑣碎。上海東方藝術中心的安防系統(tǒng)升級是多種解決方案綜合合理配置的結果,可為今后類似工程提供參考。

表1 東方藝術中心“零誤演”安防系統(tǒng)升級項目工程解決方案