宁波市体育中心体育场室外LED全彩显示屏及比赛裁判系统设计方案

吕晓雯

（浙江省宁波市体育中心，浙江 宁波 315040）

在体育场馆的显示屏设计时，显示系统由驱动部分与发光材料等组成。用以实现各类信息显示播放功能。驱动部分由驱动电路和驱动IC组成，驱动电路采用4层线路板设计，增强了系统抗干扰能力；驱动IC采用LED显示屏专用芯片。发光材料选用品牌材料。

宁波市体育中心体育场室外全彩色显示屏设计采用台湾国联、美国CREE公司的产品，台湾国联,美国CREE公司是国际公认的LED光材料制造厂商，其产品在国际市场上享有很高的知名度，光材料的均匀性好、质量优良、稳定可靠。

室外彩色显示屏发光管芯配比，依据白平衡状态下红绿蓝光强的配比30%(R)：60%(G)：10%(B)以及单管亮度参数红绿蓝的数量配比1：1：1，该配比是科学的。

1 显示屏主要技术参数

物理像素间距：10mm，动态象素间距：5mm，像素组成：1R+1G+1B。

1.1 显示屏系统指标参数表

像素点组成：1纯红1纯绿1纯蓝；像素点间距：10mm；显示密度：物理密度：10000点/㎡，视觉密度：40000点/㎡；最大白平衡亮度：≥4000cd/㎡（6500K°色温下，校正后）；灰度级别：红、绿、蓝各≥12bit；显示颜色：≥12bit；失控点数：≤万分之一；最佳视距，5M～100M；可视角度：水平：≥120°垂直上视角≥15°下视角≥30°；亮度调节：16级软件调节；帧频：≥60HZ；刷新频率：≥180HZ；控制方式：同步控制；视频信号：RF、S-Video、RGB、RGBHV、YUV、YC、COMPOSITION；盲点率：＜0.0001（呈离散状态）；防护等级：屏幕正面的防护等为 IP65(系统所有设备及外壳均应进行防水、防尘、防盐雾、防霉处理)；工作电压：AC 220V±15%，50Hz±2 Hz；工作、存储温度：-40℃～+85℃；环境相对湿度：≤95%；功耗（最大、平均）：840W/㎡，220W/㎡；平整度:相邻像度间≤0.5mm；模组拼接间隙≤1mm；有效通讯距离:网线100m（无中继），单模光纤20km；控制系统：PCTV卡+DVI显卡+主控卡+光纤传输软件，专业LED控制软件，可以控制各种类型的输入信号，还可控制图像均衡、过滤器、色调、饱和度、亮度追踪（消除绿色斑点或噪音）、亮度延迟、动态稳定、黑色平衡（消除黑团）并且可完全控制伽马曲线。一旦出现情况，可以记录事件日志、向操作者发出警告信息，或显示器立即自动采取相应的应对措施。

1.2 发光模块设计

发光模块的材料

外壳采用黑色阻燃PC材料，具遮阳外壳，亚光；密封胶采用防水胶，具良好的强度和韧性，黑色；驱动方式采用恒流驱动。

像素管电路设计

像素管线路如下：

1.3 单元模组箱体设计

全彩色显示屏采用独特的单元模组设计，每个单元为完全独立的部分，将电源、驱动控制卡、LED显示模块集成在单元显示箱体中，各单元可互换，每个单元间仅通过简单的通讯线拔插即可，保证系统维修维护方便，具体如下：

显示屏箱体内装有显示驱动板及开关电源等；显示屏箱体有百页窗；采用以上结的发光模块才能方便地将电源、控制驱动板、LED显示模块集成在我公司设计的单元模级箱体中，在需迁移时，只需重新插上电源线和数据线，非常方便、简洁。

通讯系统介绍

1.4 软件设计方案

1.4.1 通用软件功能及显示方式

显示方式：与计算机CRT同步，屏幕与计算机通讯使用专用驱动电路和通讯电缆或者超五类网线。

显示内容：A.多种字体的文本编辑、动画制作、视频播放等；B.显示内容可通过键盘等手段实时进行编辑，即编即显或依照时间、节目程序自动变换。C.可同屏播放视频及计算机画面，或将视频图象与计算机画面进行迭加。

同步控制及通讯部分：采用同步接口卡,在软件支持下将计算机产生的信息通过专用的屏蔽电缆高速传输给屏幕。

可以根据环境亮度通过软件调节显示屏的亮度，使显示效果更好。

可以通过软件来控制显示屏的开关

A、在软件中设定显示屏工作休息时间，并设置好在规定时间播放规定的节目，显示屏可以停止工作，但计算机正常工作，当计算机默认的时间到达软件设定时间时，软件即会通过程序自动启动大屏幕，同样也可以关闭大屏幕，做到无人化管理。

B、在软件中设定显示屏开关功能，通过计算机+5V弱电，控制显示屏强电开关即远程控制，从而避免人员管理的烦琐。

在显示屏正在播放需要编辑修改时，可锁定显示内容而不必黑屏，这样进一步改正了同步屏的占用计算机的缺点。

播放形式多样变化：有放大，缩小，左右移动，上下滚动，四角进入，百叶退出等等，五彩斑斓，色彩交替。

1.4.2 田径比赛操作设备及操作系统

竞赛计时摄像判读系统，比赛计时，终点摄像判读系统，计时记分，系统具有计时精度高、操作简便、判读速度快、成本低廉等优点，可打印成绩单、打印图像及发送成绩。符合国际竞赛规则关于径赛终点全自动计时设备的要求。适合于各种级别的田径、自行车、赛马、赛狗、赛艇、皮划艇、速滑等终点计时竞赛项目。

2 系统特点

产品采用高像素、高帧频的CMOS图像传感器芯片，保证图像的全数字化的高晰采集；采用标准的USB2.0接口，直接通过USB电缆传输和供电，具有即插即用的特点，使用非常方便；终点摄像速度：2600 帧/秒；判读精度：1mS；成绩发布精度：0.01秒及0.001秒可选；256级图像灰度，图像清晰，显示分辨率1024×768；能够快速准确地判读径赛成绩和名次；能够在判读结束时立即打印输出比赛成绩和终点摄影图像，并可以在联网的其它挂有打印机的电脑上打印输出；图像及成绩存储功能，并具备方便地查询及重判功能，方便对有争议的结果进行仲裁；具备图像调整功能，图像增益，灰度等软件可调。信息输入具备手工录入，可进行完整的径赛赛前和赛中编排工作，具备专门的修改界面，可以方便的完成加减运动员、加减组等修改操作。

田径成套计时记分系统

3 田径计时记分系统组成

田径计时记分系统分径赛设备和田赛设备两部份。

3.1 径赛设备包括：⊙（黑白型或彩色型）网络化终点摄像计时及判读系统，⊙径赛实时计时器，⊙计圈器，⊙起端设备等项组成；

3.2 田赛设备包括：⊙田赛成绩公告牌，⊙激光测距仪，⊙延时计时器，⊙以及田赛及径赛都使用的风筒式风速仪。

分别介绍：

A.终点摄像计时及判读系统

简介

系统具有计时精度高、操作简便、判读速度快、成本低廉等优点，可打印成绩单、打印图像及发送成绩。符合国际竞赛规则关于径赛终点全自动计时设备的要求。适合于各种级别的田径、自行车、赛马、赛艇、皮划艇、速滑等终点计时竞赛项目。

B.径赛实时计时器

设备能直观地在竞赛中给运动员和观众提供从发令计时的实时进行情况，属完整的半自动计时设备。径赛实时计时器不仅能与全自动终点摄像计时配合使用（配有相互接口），在一些竞赛项目更换终点传感方式后就是符合规则的正式计时装置，如自行车、滑雪、滑冰等。此外还可用于径赛的训练等，它是多用途计时设备。

3.3 组成

径赛实时计时器由计时控制计算机、打印机、红外光电拦切装置，7位7段LED显示牌组成，计时控制计算机能自动接收来自发令传感器的讯号启动计时器工作，接收来自运动物体经过终点瞬时的光电拦切信号，自动停止计时；同时输出一路控制设在场内的时间公告牌，另一路可输出到实时时间视频叠加为电视提供滚动时间视频信号。成绩可由打印机打印。

C电子起端监跑设备

通过带电子传感器的塑胶跑道专用起跑器，检测运动员的起跑反应时间，并根据竞赛规则规定，判定是否有运动员起跑犯规。该设备由电子监测起跑器、100米起端监跑及扩声设备、200米起端监跑及扩声设备、400米起端监跑及扩声设备组成。

D田赛成绩公告牌

田赛成绩公告牌是用磁翻转显示器件，显示运动员号码、次数、成绩及成功或失败信息。它由专用田赛成绩公告牌控制器控制，也可由联网微机控制并可旋转。

E激光测距仪

仪器利用激光测量原理，测量跳高、跳远、标枪、铅球、铁饼、链球田赛项目运动员的成绩，并将成绩传给田赛管理计算机，从而实现成绩的处理和公告。

F延时计时器

设备供田赛使用，根据国际田径竞赛规定，当运动员准备完毕后，必须在规定的时间内完成动作，为完成此功能给裁判和运动员提供依据，同时也使观众和运动员本身了解时间进行情况。

G风速仪（带显示牌）

测量田径比赛的径赛直道项目和田赛跳远、标枪等项目现场的风向及数值，并通过风速显示牌公告显示。

[1]设计动态[J].城市建筑，2008.10.05.