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    大屏幕拼接显示系统方案

    “为适应调度指挥的需求,提高调度指挥效率及处理紧急突发事件的工作效率,更准确及时地进行各种警力的调配,增强指挥中心综合协调的指挥能力,在调度所调度大厅设置大屏幕显示系统,作为集中信息显示的交流平台,实现对调度所管辖范围内的统一调度指挥、综合监控、管理与协调。通过对调度所大屏幕显示系统的设计方案研究,为超大规模大屏幕显示系统的建设提供参考方案。"


    一、项目背景

    为适应调度指挥的需求,提高调度指挥效率及处理紧急突发事件的工作效率,更准确及时地进行各种警力的调配,增强指挥中心综合协调的指挥能力,在调度所调度大厅设置大屏幕显示系统,作为集中信息显示的交流平台,实现对调度所管辖范围内的统一调度指挥、综合监控、管理与协调。通过对调度所大屏幕显示系统的设计方案研究,为超大规模大屏幕显示系统的建设提供参考方案。

    二、需求分析

    指挥中心大屏幕显示系统的服务对象主要为调度大厅内的各工种调度人员、参观人员及维护管理人员,为提高综合协调的指挥能力,大屏幕显示系统需支持调度管理 系统等相关应用系统。另外,大屏幕显示系统还应具备支持视频监控系统、应急通信、会议电视接入的能力。省级公安局平台对接、点名系统等;大屏幕显示系统作为集中信息显示的平台,为实时调度指挥、决策及信息,视频监看反馈等方面都起到重要作用。大屏幕显示系统应具有以下功能。

    1、多种应用系统的集中接入与显示

    大屏幕显示系统作为调度所多种应用系统信息综合显示的共享平台。省级会议平台接入、每日点名系统接入、海康摄像头画面接入多套视频监控系统,以及应急通信、会议电视系统等多种应用系统的集中接入与显示。根据业务应用及管理的需求,大屏幕显示系统应提供集中管理及按专业管理、控制大屏幕显示的功能及技术手段。

    2、 超大面积高分辨率显示

    现场屏幕采用讯维XUNWEI™55"大屏,拼接成60块画面,12*6超大排列组合,根据客户对分辨率最求极致,采用显卡拼接方案,实现8K画面显示,大屏幕显示系统应能支持大面积、高分辨率显示,以满足在同一时间对多个应用系统的大信息量、实时显示处理等监控需求。

    3、 统一显示与分区显示

    整个显示系统可作为统一显示平台整屏显示某种信号,同时,可划分为多个功能区进行分区分散管理,各功能区将按照功能需要显示各种信号。

    4、 多信号综合显示,灵活性高

    整个系统支持对多种类型信号的显示的主流操作系统的计算机图像信号,各种视频信号,通过网络途径可以实现高分辨率应用画面的网络信号显示。各种信号均可以窗口形式在大屏幕上任意显示,并进行灵活控制和管理。支持对视频信号、平台孪生数字界面信号以实时方式显示,切换操作方便、快捷。

    三、方案设计

    大屏幕显示系统由显示单元、传输系统、拼接控制器 (含图像处理及显示软件)及辅助系统4个主要部分组成。

    1、显示屏系统

    设计初期,针对调度大厅显示面积大、显示信息种类多、图像清晰度要求高等实际工程特点,结合拼接大屏显示效果,在充分满足用户运营维护管理需求的基础上,由于讯维LCD显示技术成熟、显示图像清晰,具有无缝拼接等特点,因此调度所调度大厅大屏幕系统采用讯维拼接及LCD大屏显示技术。根据调度大厅的安装环境及布局,工程中采用55英寸显示单元及60块屏幕。

    显示屏的布局设计原则如下:

    (1)安装空间的净高度 (承重地板至吊顶),该参数可以确定显示单元的尺寸和显示墙的行数。
    (2)安装空间的宽度和结构,该参数可以确定显示墙的列数和安装的结构。
    (3)安装空间的纵深尺寸,该参数可以设计调度台的摆放位置和调度人员的最佳观看距离。

    根据布局设计原则,调度大厅整个安装面的高度:10~12m(从地面到天花吊顶的下沿高度 );控制台摆放完设备的高度 (各调度工种均需配置9~12屏27" 液晶显示器,采用上下二层叠放方案):1.6m(控制台750~800mm,8个27寸液晶显示器的高度为800mm)。人的眼睛的高度1.1~1.2m,为给调度工作人员提供最佳的观看条件,其观看区域的位置,宜满足调度工作人员仅需转动眼睛即可看清所有显示内容,即调度工作人员的纵向视角向上不大于25°、向下不大于35°,横向视角向左不大于35°、向右不大于35°。根据房间的高度、整个大屏幕系统安装的方式及布局习惯,在屏幕 上 沿 到 吊 顶 下 沿 一 般 预 留 高 度1000~2000mm;控制台全部设备摆放完毕后,考虑到调度人员的观看效果,大屏幕显示系统底座高度至少需要在静电地板以上距离为1800~2200mm。

    以指挥中心为例,指挥中心的显示单元按照4层考虑,底座高度按照2000mm考虑,大屏观看视角≤25°时为最佳视角,可以计算出控制台距大屏幕的最近距离 L。

    根据调度大厅的平面布局及大屏幕安装面弧长,考虑到调度大厅内调度台的布置及视角范围有限,调度大厅的显示单元按照5层考虑,安装面弧长按照120°布置。

    2、控制系统

    (1)控制方式

    大屏幕控制系统用于实现视频信号的调度管理,根据需要对视频信号进行分配 、切换、处理,对图像显示参数进行设置和调整,可对输入信号进行分割、拼接和全屏等多种形式显示。目前,用于大屏幕显示系统的拼接控制技术,按控制方式可分为传统的集中式控制技术与拼接切换控制技术二大类。

    方案一。传统的集中式控制技术通常由一台控制主机和若干台扩展机箱组成,控制主机负责整个系统的管理与控制,扩展机箱主要作用是提供各类输入输出卡的插槽。集中式控制主机由于 PCI总线带宽、插槽数量和CPU 速度的制约,其处理能力受到限制,通常只能控制100台以下显示单元组成的显示墙,当系统输入信号的分辨率与数量要求较高时,所能控制的显示墙规模还将变小。 方案二。拼接控制器采用纯硬件结构设计,无操作系统,整个系统完全封闭式运行,不需要电脑和启动软件等操作,非常简便,稳定性大大高于基于WINDOWS操作系统的"计算机+板卡"方式和嵌入式系统设计的传统控制器,采用目前世界上最先进的高速视频处理芯片,应用先进的数字图像处理算法(去隔行算法)实时处理多路视频VGA图像,即把压缩后的画面在投影机上显示。拼接控制器专业针对大屏幕、投影、液晶等设备的拼接控制器,最新引进美国专用超高速芯片,同时支持非实时显示TCPIP网络内任意多台PC机桌面图像,可控制多路实时视频和VGA至UXGA组合显示。处理器组成的电视墙分辩率高、可靠性高、动态图象自然流畅、清晰艳丽、成本低、显示特技丰富。适合指挥、电视电话会议、三维演示、监控、广告等UXGA和视频混合运用的高端领域。多台级连可组成任意规模的电视墙 。直接连接监控硬盘录像机VGA接口、电视会议电视墙终端、WEB视频监控工作站终端。是专门针对高要求实时超高分辩率应用而设计的。

    (2) 多种信号源接入

    调度所需要在大屏幕上显示的主要有计算机网络信号、计算机显卡信号及视频信号,根据输入信号源的不同,信号处理系统分为计算机网络信号处理模块、信号,然后通过数据交换子系统传输到各个信号显示模块。

    a.视频信号。针对调度所视频信号的处理要求,采用2种方案实现视频信号的上屏显示。一是采用传统的视频解码服务器和模拟矩阵的方式,对综合视频监控系统的视频信号实现解码输出;二是通过设置视频服务器实现数字视频解码能力,数字视频信号可以直接通过网络接入大屏幕系统视频服务器实现视频信号的处理显示,并通过数据交换子系统输出到大屏幕系统显示,而无需预先通过解码器进行解码,最大程度的避免了在此过程中产生的画面质量损耗,保证了更高质量的画面还原。
    b.计算机显卡视频信号。针对各应用系统的接入需求,不仅可以通过各系统与大屏幕显示系统的接口来实现,还可以通过在调度大厅设置的计算机显示终端的显卡拼接信号接口实现在大屏幕4K画面输出显示。通过设置HDMI处理器处理器来实现计算机显卡信号屏幕显示的需求。
    c.高可靠性设计大屏幕控制系统是一个高度综合化、模块化的系统。作为一个实时拼接显示系统的基础平台,要求其具有结构的开放性、规模的可伸缩性、技术的独立性、高可靠性与可维护性等特点。实时拼接显示系统信号输入模块、网络传输模块、系统管理模块等几大核心软硬件模块。在系统硬件设备方面,选择高可靠的服务器、网络设备及电源设备,同时采用网络冗余备份、电源冗余备份等手段来充分保障硬件设备运行的稳定可靠。
    d.在系统软件方面,主要功能有1、画外画平铺模式:多路或者部分信号以任意矩形显示格式全屏或非全屏显示,单屏最多可以打开四个窗口。
    e、单屏幕可开多个窗口(选配):在同一屏幕内,可根据需要同时显示2个~4个窗口,并显示相同或不同的画面(注:具体单屏最大显示窗口数请以收到货物为准)。
    f、画中画模式:以某幅画面为背景,其他窗口信号采用开窗口平铺显示。
    g、叠加模式:以某个通道画面为背景,其他通道的画面在显示时,窗口与窗口之间部分或者全部覆盖,被覆盖部分没有显示。
    h、缩放和位移:窗口的大小和位置任意可调。
    i、边缘屏蔽技术:传统的拼接技术,在遇到有边缘的显示器件(例如背投、平板电视、LCD/PDP或者DLP、CRT等有边框的显示器件组成的电视墙)时,分割后的画面再拼接显示时,相邻的两组显示器件间由于存在无法显像的边缘而分割,导致画面不自然变形。

    (3)传输系统

    传输系统是指实现信号源 (需显示的计算机网络信号、计算机显卡输出信号和视频信号)至拼接控制系统、控制系统至显示屏系统之间的信号传输。

    a、信号源至控制系统之间

    海康摄像机网络视频信号。针对于海康摄像机客户不需要使用解码器,采用海康后台直接解码然后通过电脑上屏接入的需求,采用计算机网络信号接入,通过计算机视频信号输出上屏。
    计算机显卡输出信号,采用4个4k信号拼接上屏在大屏上呈现8K显示效果。

    b、控制系统于控制电脑之间

    根据指挥大屏幕显示单元的具体配置,由于控制电脑需要控制现场所有信号源的切换,大小缩放,开窗漫游、画中画模式等,控制计算机需要采用网线直连接到拼接处理器中,实现拼接画面控制。

    四、安装注意事项

    大屏幕显示系统作为集中信息显示的交流平台,在实时调度指挥、决策及紧急事件反馈等方面都起到重要作用。由于大屏幕显示系统是一个综合化、精细化的系统,为保证该系统能够正常运行,对周边安装环境有较高的要求。结合工程建设实际,提出以下建议:

    1.安装设备的地面要求平整,地面承重荷载需满足显示屏、安装钢架及维护人员的重量。建议显示屏所处的调度大厅宜采用格调清新、色调偏冷、简洁明快装修风格。墙面饰板色调明快,适当部位配以吸音材料,墙面哑光为主。显示墙安装完成后,需对投影墙和装修墙的接口处进行收边处理。收边材料应可以拆卸,以方便大屏幕系统今后的维修。

    2.调度大厅空调的出风口位置应尽量远离投影墙,所有出风口距离投影墙及屏幕不应少于3m,并且出风口不能直接对着投影墙及屏幕吹,以避免投影屏幕受冷热不均匀而损坏或结露。大屏幕投影墙前方大厅和后面维护通道均应设有良好的空调环境,以保证室内环境达到投影墙理想工作温度,并使投影墙前后温度保持一致。维修通道中建议使用风机,保证大屏幕投影墙后部的空气循环。消防喷头要远离投影箱体1m 左右,不使用自动喷水喷淋头,宜采用干粉喷雾灭火剂。

    3.建议屏幕前面4m内为暗区,灯光不要直接照射到屏幕上,并且尽量不要使用荧光灯。对于调度大厅可能射入的户外光线 (如窗户),应有必要的遮挡措施。显示单元后部的维修通道应具备必要的照明,并具备单独的开关。 大屏幕显示系统的构建及实施应确保其高安全可靠性。本文对调度大厅大屏幕系统的系统架构、设计特点、难点等方面进行分析,介绍了调度所大屏幕系统的设计方案。为大规模的大屏幕显示系统的工程设计提供参考和借鉴。

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