北京奥运会是举世瞩目的世界盛会，奥运会的开闭幕式非常重要，一旦遇到恐怖主义的袭击将不堪设想，因此，安防监控成为最有力的保障。本文则主要介绍了奥运会的开闭幕式视频监控系统的应用方案，仅供读者参考。

项目简述
    北京奥运会开幕式无与伦比的表演震撼了全世界。作为北京奥运会、残奥会开闭幕式排列与演出的重要技术支持手段之一，本文所述的视频监控系统为奥运会开闭幕式演出的圆满成功发挥了重要作用，有力地保障了整个演出流程的顺利进行。

    北京奥运会开闭幕式视频监控系统是专为北京奥运会、残奥会开闭幕式工作团队服务的监控系统，用于对奥运会开闭幕式工作相关的演出排列活动、演职员行进路线、专业设备安装位置等重要区域和过程进行察看、监视，为开闭幕式导演、指挥员、设备操控人员，以及技术保驾人员提供恰当的、实时的、可以事后检索回放的画面显示。同时结合开闭幕式指挥信息、语音调度等其他技术系统，共同完成开闭幕式的指挥调度、技术保驾、应急处置等任务，进而确保其演出、排列活动的顺利进行。

    该系统建设地点在国家体育场（鸟巢），监控范围覆盖鸟巢的各个区域，包括地面地坑、上空维亚、膜内膜外、火炬塔、环形通道及入口、以及国家体育场部分周边区域等。整个系统需在前端布点上做到精密细致，布局合理，恰到好处，既可以看到大型排列场面，又可以看清局部工作细节。本案监控地点则包括了导演、播音、灯光、地坑、上空、火炬、焰火和指挥监控等在内的十二个设备控制或演出调度室，这些房间部分相对集中，部分比较分散。其中监控中心设立于指挥监控设备室，要求能监控和管理所有的视频图像。

设计思路
    奥运会开闭幕式举世瞩目，设计良好的视频监控系统定能大大有益其成功举办。建立一套实用、合理、先进、又相对经济的监控系统来达到整体设计要求，从而将效率、安全、资源便捷地带给开闭幕式工作团队。

    该视频监控系统不同于一般的小区、道路或大楼的安保监控系统，其使用对象、功能作用及安装环境等等都有其特殊的属性和要求。艺术家对图像质量，包括清晰度、实时性在内，要求很高，对全景、对光影都有很强的关切；设备专家注重对设备位移状态、安全状况的监视，同时也希望能看见其业务系统的安装和调试过程；指挥员可能更关注开闭幕式工作人员在幕后的工作情况，比如演职员、运动员密集的区域。该系统监控范围遍及地下、地面、上空，存在多个监控中心，其周围充满着各种各样的强弱电设施，电磁环境也异常复杂，从而提出了更高的抗干扰要求，既要有较强的本体抗干扰能力，又要有屏蔽或避免干扰其他系统的手段。

    鉴于视频监控系统在奥运会开闭幕式担负的重要职责，我们认为本案应超出传统概念上的安防监控系统，对系统的某些指标提出更高的要求。这主要体现在：

·本案在系统级别应能支持高清图像；
·具有很高的图像实时性，时延应小于0.1秒；
·支持夜视或光线较暗的场合；
·很强的抗干扰能力，系统稳定性好；
·强大的权限控制手段；
·灵活方便的视频检索、备份和管理能力。[nextpage]

    基于上述，本系统在设计时结合了模拟系统和数字系统的共同特点，发挥各自优势，并互补各自缺陷。本案主要设备诸如图像采集、图像切换采用传统的视频切换矩阵、模拟摄像机，在传输、存储、显示设备采用数字光端机、硬盘录像机和高分辨率液晶监视器的方式实现本系统核心功能。模拟摄像机、视频切换矩阵系统能从根本上确保图像清晰度和实时性，同时在核心设备采用成熟的技术也是提高系统可靠性的重要手段；数字光端机保障图像传输不会有衰减、提高系统的抗干扰性，支持高清压缩算法的数字硬盘录像机便于资料存储、检索和管理；高分辨率液晶监视器既能支持模拟的视频信号，也能支持计算机数字信号，扩大了设备的使用范围。

    中央监控室配置：系统大部分功能的完成、功能设置及功能实现都通过中央监控室配置来完成。以往系统图像进行矩阵主机处理后输出到监视器中，通过矩阵控制前端摄像机及切换摄像在监视器中的显示，矩阵无法做到对图像的录像功能。若要同一监视器分割显示多路图像或对图像进行录像，需增加其他设备，以前一般大型系统均采用这种方式。目前市场上出现了数字IP视频管理控制系统，这样的监控系统摆脱了对视频切换矩阵的依赖，极大地扩展了系统的灵活性和地域性。但比较传统的模拟图像切换矩阵系统，目前该类系统的实时性能方面大打折扣，满足不了本案的要求。

    二十一世纪，伴随着数字化网络化为代表的信息技术革命的滚滚浪潮，数字硬盘录像机应运而生，硬盘录像机结合画面分割器和长延时录像机共同特性，在录像及画面显示中都有新的突破。该设备弥补了矩阵系统的不足，也满足了视频资料的数字式管理要求。

    中介传输是整个系统非常重要的部分，其信号传输的质量直接影响到图像的质量。因此，传输设备的选择尤显重要。本案选用的数字光端机，采用先进的数字编码方式，可有效消除重影、抖动和通道间的串扰，从而达到更高的视频传输品质。同时在鸟巢这样大型的公共体育设施中，像本案这样的临时系统受路由缘故，线缆敷设长度往往也超出了信号有效传输的受限距离，选择数字光端机既避免了敷线过多，又避免了信号相互干扰。数字光端机无需进行电气或光学调节，安装也极为简便，同时每个通道的载波探测、数据传输和数据接收状态均有LED指示，可监视系统的运行状况。非但如此，数字光端机还可以提供传输云台控制信号的通道，以及像以太网这样的网络通道，为系统扩展、集成提供了方便。

    前端摄像机虽使用简单，但在本系统的使用中处于非常独特的地位，关系到本案的成功与否。在综合各类用户要求的基础上，考虑使用成本，本案采用高清摄像机、高速快球、红外摄像机、以及低照度半球等模拟摄像机来构成系统的前端系统。

系统说明
    本系统设有122台摄像机，93块液晶监视器/电视机。部分远端摄像机信号采用光缆方式传输。各个监控点的图像实时传送到中央监控室、本地分控室或远程分控室。中央监控室和远程分控室均配有切换矩阵、控制键盘、硬盘录像机、监视墙，具有对视频图像的切换、云台操纵控制以及对视频图像的管理操作等功能。连接到远程分控室的视频图像在受控状态下实时传送到中央监控室。本地分控室配有键盘和监视墙，具有对视频图像的切换、云台操纵控制功能。其中只有中央监控室的键盘能对所有图像具有操纵控制权。

    本案视频监控系统主要由前端系统、传输系统、控制系统和显示系统组成。其主要设备构成包括摄像机、切换矩阵、控制键盘、硬盘录像机、数字光端机和液晶监视器等（见图1）。

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前端系统
    根据应用范围和现场实际情况，本系统选用了高清摄像机、高速快球、红外摄像机、以及低照度半球等。高清摄像机主要用于国家体育场场内监视，为总导演、灯光导演等提供高清无时延的视频播放，这些摄像机既能提供全景摄像，又能提供局部细节，但方位固定。高速快球内置摄像机变焦镜头云台解码器为一体，不仅外观优美，而且在安装及使用上很方便，适合本案中用户对视频图像的可操纵性、实时性需求，其查看距离、方位等可快速调节。红外摄像机主要用来监控设备，特别是夜晚等光照度很小的情况下设备的状态。半球摄像机使用简单，用于室内安装。部分摄像机带有室外防护护罩。

    高速快球：35X室外高速球机。具有35倍光学变焦，12倍数码变焦。水平分辨率达到540线，120倍宽动态范围，256个预置位，最低照度达0.02LUX。具有昼/夜转换、自动聚焦功能，内置散热片及浪涌防雷保护。

传输系统
    考虑到该系统的重要性，同时也因为安装区域电磁环境的复杂多变，原则上视频图像传输距离在400米以上一律采用光缆进行传送，在400米以下的距离采用同轴电缆SYV-75-7或者SYV-75-5，通过控制电缆RVVP2*1.5来传输对前端的控制信号。本系统前端连接到中央监控室的大部分点位采用光纤进行传输，连接到远程分控室的点位因距离近，采用同轴电缆进行传输。本系统数字光端机采用视频8位非压缩编码、高分辨率视频信号、支持PAL等制式摄像机、透明的数据通道支持的云台控制数据接口：RS-485，支持视频无损耗再生中继，平均无故障时间(MTBF)大于100000小时，多模传送大于2km，墙面安装、机架安装或机箱配置型号可选。控制信号线也通过光缆传送。部分光端机提供的视频/数据通道设计上有冗余量。光缆全部采用8芯或4芯，部分线缆设计上有冗余量。

控制系统
    控制系统设备包括视频键盘、切换矩阵、硬盘录像机、多媒体管理主机等。系统的各个参数配置、权限划分、画面控制、视频存储等由其完成。按照权限大小的不同，中央监控室拥有最高的控制操纵权限，本地分控室和远程分控室次之。中央监控室、本地分控室位于开闭幕式总控区域，远程分控室设置于火炬塔设备控制室和地面设备控制室。远程分控室因空间小、距离远，不便于工作人员进行现场管理。

    在每个监控室都设置有视频切换键盘，用户可以利用键盘对图像进行切换和操作，当然每个控制键盘的控制操纵权限是严格定义好的。本案对云台的操纵有严格的权限划分，避免产生争抢现象。只有中央监控室的主视频键盘可以控制所有的图像切换，其他视频键盘仅能控制本地图像显示。中央监控室、远程分控室分别设置视频切换矩阵和硬盘录像机。其中中央监控室设置有一个主切换矩阵，在两个远程分控室各设置有一个小切换矩阵，主切换矩阵通过级联线控制小切换矩阵。

    主切换矩阵：全交叉点矩阵完全切换；160路输入，64路输出，切换时间小于16ms，可在TCP/IP网络进行远程观看和控制；可对所选定的云台遥控，进行摇摄和俯仰摄；可对所选定的镜头进行变焦、调焦，进行手动控制；可对所选定的解码器进行控制；视频矩阵控制有RS422接口、VGA口等；视频、数据、控制信号端口备有可扩充方案；键盘可以控制DVR和多画面处理器；可对超过15个以上的键盘进行互连、权限设定和控制；强大的宏命令功能；可提供热切换器、备用主机。

    硬盘录像机：采用16/8路嵌入式硬盘录像机，H.264视频压缩编码标准，同时支持16/8路实时录像和1路检索回放，可以显示1、4、8、9、16画面，视频质量六档可调，最高清晰度可达D1级，支持网络浏览与回放，刻录，视频录像速度大于25×16帧/秒，硬盘容量达3TB，满负荷支持4天不间断、D1级清晰度的视频图像存储。[nextpage]

    多媒体管理主机：该主机设置于中央监控室，用于对所有硬盘录像机进行管理操作。该主机具备较强的资料备份能力，可以通过IP网络连接和管理包括远程分控室在内的所有硬盘录像机，这样工作人员在中央监控室就可以对所有视频资料进行检索、回放和刻盘。

显示系统
    每个监控室还有数量不等的液晶监视器和电视机组成的电视墙，便于显示包括前端视频图像以及现场电视直播信号。考虑到国家体育场各监控室宝贵的空间，本案所有显示设备均选用体积型号较小的液晶产品，主要由20寸液晶监视器和42寸液晶电视机组成。它们都支持高分辨率，既能接受AV视频，也能接收VGA信号，这为本系统提供了良好的扩展能力，比如可以接纳指挥信息系统的信号，以及提供超高清电视的播放。

    液晶监视器：采用了边缘较窄，没有音箱，直角的监视器产品，便于产生良好的整体拼接效果。屏幕尺寸20寸，支持1600×1200以上分辨率，屏幕比率4:3，对比度700:1，亮度300cd/m2，黑白响应时间12ms，32M色彩。

    液晶电视机：可以放大视频画面，并在必要时显示电视直播。屏幕尺寸42寸，具备AV输入输出端口，支持1366×768以上分辨率，屏幕比率16:9，对比度1200:1，亮度800cd/m2，黑白响应时间6ms，32M色彩，水平垂直可视角度大于178度。

系统主要功能
1、系统为奥运会开闭幕式、残奥会开闭幕式在国家体育场的排列、演出提供视频服务，这种服务既可以实时性的，也可以是事后的；既有高清的现场排练演出视频，也有标清的设备状态视频；既能很好应用于晚上，也能很好应用于白天。
2、系统可灵活设置操作员权限，被授权的操作员具有不同的操作权限、监控范围、显示内容。操作员权限的设定依赖于其使用的键盘，对其操作权限所对应范围内的设备进行操作和图像调用。系统支持分别以摄像机、操作键盘、监视器为优先的操作优先级。
3、系统核心支持用户编程，支持单个指令完成多个复杂命令的自动快速运行，即一键式命令。这些指令集可以由用户直接编程、存储和运行。系统能对视频显示顺序进行动态编排，不拘泥于物理输入顺序、能对视频输入进行编组，用以对各组不同视频的显示及操作进行组别限制。
4、系统根据开闭幕式等演出流程设置场景变更序列，这种切换序列可以根据流程随时间的变化自动进行，从而使得各个分控室的监视墙可以根据流程自动显示工作人员当前最需要的画面。系统范围内设备时钟同步统一，并能与外部时钟源保持同步。
5、系统采用硬盘录像机录像，系统可以定时或实时记录监视目标的图像和数据。提供高精度的视频画面存储、回放和检索。提供灵活的画面合成、显示功能，便于集中观看。可以备份录像资料，方便批量DVD刻盘。

结语
    作为成功应用于北京奥运会开闭幕式的视频监视系统，我们主要是从功能上紧紧抓住用户需求，从系统安装环境切入，力求快速建立起一个稳定、成熟、可扩展的，用户期待感强的可视化监控系统。作为奥运会历史上第一次单独为开闭幕式演出与仪式活动建立的一套专业视频监视系统，这是技术发展、普及的必然结果，而它的成功应用更充分体现了这样一套系统存在的价值和意义，也必将为今后类似奥运会开闭幕式这样的大型广场表演活动提供有益的系统建设经验。