合肥科研基地防汛会商室DLP大屏功能浅析

胡振兴

科技推广与应用

合肥科研基地防汛会商室DLP大屏功能浅析

胡振兴

“对汛情做出正确的评估分析”和“采取及时有效的应急措施”对防汛安全至关重要，也是异地会商系统的重要作用之一。大屏作为视频图像显示的最终载体，决定着与会者的直观感受，影响着异地会商系统的实际使用效果。防汛会商对大屏操作的方便性和快捷性要求较高，对屏幕显示的清晰度、亮度、对比度及色彩表现力等方面有一定要求。大屏较佳的显示效果以及对信号处理的集中化和自动化控制，将有助于会商人员科学的分析、判断与决策，事关会商目的的顺利达成。

一、显示技术选择

在大屏显示系统中，屏幕决定图像处理能力和显示效果的好坏，需要综合考虑成像效果、拼缝大小、施工难度和成本费用等因素。由于成像机理的差别，不同显示技术在光学机构、亮度/对比度、分辨率、色彩和输入/输出响应特性等方面有较大差别。目前市场上主流的拼接显示技术包括PHP（等离子）、LCD（液晶）拼接和DLP（数字光处理）。这三种技术各有优缺点，主要区别见表1。

表1　三种拼接技术优缺点统计表

结合异地会商对大屏显示的要求和会商室物理环境，通过对比整体来看DLP大屏更适合于异地会商系统。

二、功能分解

系统功能由图像切换与拼接、集中控制和输出显示共同完成，集电视墙拼接、多路信号切换、多屏图像拼接处理、网络传输和智能化中央控制技术为一体，形成功能完善、操作方便的交互式控制与显示平台。系统构成如图1。

图1　系统构成框图

1.图像切换与拼接

实现视频信号的转换、复用、分配、切换等功能，满足各类数字/模拟信号切换处理和双向RS232、IR信号分配切换的需要，见表2。

表2　图像切换功能处理和分配表

图像切换功能的实现是将矩阵与控制机的串口相连，通过控制指令来完成。指令集如表3所示，其中[X1]，[X2]，…，[Xn]代表相应输入端口，[Y1]，[Y2]，…，[Yn]代表相应输出端口，n为输入/输出的序号。

2.图像拼接处理

将来自矩阵的一个完整的图像信号划分后重新分配给大屏显示单元，以窗口形式显示各类图像，可以进行拼接单元、多屏或整屏的显示，实现每路输入信号在屏幕任意位置进行开窗、缩放、移动和定位等功能。

拼接处理采用基于网页浏览器的控制，软件采用图形化的应用界面，只要拖动代表各种功能的图标到屏幕的相应位置，即可实现信号在大屏不同位置的开窗显示功能。

3.集中控制

中控实现对各个设备进行远程集中控制功能。运行维护人员可以远距离切换大屏显示模式，选择矩阵通道，调整功放音量，控制会场内摄像机、投影幕等设备，实现网络化、自动化的控制。控制过程由网络可编程控制主机（含各类控制接口）、无线触摸屏（IPAD）、无线路由器和红外信号收发器共同完成。

（1）中控主机

①中控主机可连入TCP/IP局域网，内置有线网卡，支持指定IP地址。内置网页服务器WebServer，控制机通过使用IE等网页浏览器可实现控制操作。程序可由中控主机下载到计算机，供日后维护及更改。

中控主机采用动态设备发现技术，可自动识别所连接的设备。通过Relay端口配合继电器实现对大屏电源开关的控制。通过RS232串口实现矩阵和拼接处理器的控制。通过IR端口连接的红外信号收发器发送红外信号，模拟遥控器的红外指令，实现对支持红外信号的视频会议终端、会议主机和蓝光播放器的控制。

②中控采用标准控制协议NetLinx，下面以串口设备为例简要介绍其控制过程。

步骤1：按照接口指针的定义连接好控制线。

步骤2：控制分析与功能设计。

大屏的控制分析：开关。功能设计：供电电源通断。

矩阵的控制分析：信号切换。功能设计：重现矩阵控制面板功能，先选择切换模式，再选择输入信号，然后选择输出信号，最后确定执行。

步骤3：控制程序的编写。

DEFINE_DEVICE//定义设备串口

DEFINE_EVENT//定义事件

—DATA_EVENT//通讯参数设置

—BUTTON_EVENT//功能实现

（2）无线触摸屏

无线触摸屏是一个预先编存有控制软件的人机对话平台，通过连接中控主机进行触摸屏程序的下载、修改和上传。触摸屏软件具备直观的图形界面，可实时反馈操作结果与设备状态。无线触摸屏与中控主机通过无线路由器进行信号传输，以广播方式进行显示和管理，省去了原来复杂的操作过程。

4.显示单元拼接

（1）显示单元组合

表3　图像切换功能控制指令集表

尺寸选择主要考虑因素有：拼接单元尺寸越大则拼缝越少，越能提高视觉整体感。大尺寸简化了安装、调试和维护过程，可相应节省拼接的周边器材。尺寸过大会造成费用显著提高，且存在拼接方式不灵活的问题。经过实际对比分析，选用的拼接单元光源为高压水银灯，分辨率为1400×1050，尺寸为720mm（宽）×388mm（高）×345mm（厚），整屏尺寸为4320mm（宽）× 1164mm（高）×345mm（厚）。

大屏以18块60in背投箱作为拼接单元，按3行6列模式进行组合，配合相关外围设备（框架、支撑、底座和线缆等）经一体化拼接组成。拼接单元采用模块化的箱体设计，标准化、模块化的拼接单元和积木式的拼接方式能保证大屏整体的牢固性和紧凑性。拼接单元安装基座高度定位在800mm，从会议桌到大屏的观看距离大于3m。

为使图像跨屏显示时画面连接处无“断裂”现象，对拼接单元位置需进行精确调整定位，使相邻显示单元满足在同一平面要求。为保证DLP大屏整体的亮度及颜色均匀一致，需对大屏的某些显示单元进行亮度和颜色的调节，使显示单元之间的显示效果最大程度地趋于相同。

（2）信号及控制

拼接单元配有一块D2数字信号卡用于接收来自矩阵和视频处理器的图像信号，信号可以从矩阵直接输入大屏显示（直通显示），也可以经拼接处理后再输入大屏进行显示（拼接显示），实现显示形式的多样化。显示单元的2个RS232串口进行输入和输出的互相串接，利用中控进行集中控制。

大屏配有专用控制软件，通过基于TCP/IP协议的软件实现对大屏的控制。软件具有直观的中文图形操作界面，通过简单的操作便可实现对大屏的开关，窗口和模式管理，信号自动检索、分类和选择，矩阵切换和网格处理等功能，并可显示大屏信息及操作记录。系统运行如图2所示。

图2　系统运行示意图

三、功能与特性

提供异地会商、重点防洪工程视频监控及多媒体信息显示功能，为会商人员提供一个高清化、智能化的信息展示与互动平台，满足对大屏显示内容的实时动态管理要求。

1.图像的高清显示

全数字信号处理技术保证信号无失真处理，将优质的画面送至大屏。支持多路画面的实时高清显示，多屏拼接时显示窗口的分辨率为拼接单元分辨率的累加，此时多屏作为一个高分辨率、大尺寸的逻辑显示屏，全屏分辨率为8400×3150。

2.良好的兼容性

支持多种视频输入模式，对复合视频，能做到NTSC/PAL制式自适应；计算机（VGA/DVI）信号能支持多种不同分辨率，支持不同制式信号的同时显示与管理。

3.切换的高效性

可实现异地会商、重点防洪工程视频监控、计算机、蓝光播放器等多路、多种信号的快速切换，信号切换过程无延迟和丢帧现象。

4.显示的灵活性

每路输入都可在屏幕上的任意位置移动与缩放，突破了以往以屏为单位的缩放模式，把多屏视为一个逻辑上的整体，此种方式有利于显示更多的信息，是大屏显示最明显的优势之所在。

5.操作的便捷性

通过中控这一集成化的综合管理平台，实现对所有接入设备的管理。具备预案管理功能，可预先编存程序、设置常用的显示模式，通过无线触摸屏可以一键化实现对信号源和显示方式的控制，大大提高了对会商室内各种设备进行集中统一管理的效率。

6.控制的多样性

实现硬件控制和软件控制、本地控制与远端控制的组合。

混合高清矩阵信号切换可通过水晶按键面板操作，RS485扩展键盘操作，利用RS232串口连接到控制电脑进行操作，还可通过中控控制。拼接处理可采用基于网页浏览器的控制，也可通过中控直接调用预先设定好的拼接模式。

7.应用的安全性

（1）硬件设施的安全。中控多管理的所有受控设备均外置电源，使中控主机、触摸屏等内部精密敏感的控制电路及端口免受高压电路串电、短路的危险。

（2）软件应用的安全。中控应用程序可设定密码保护，可设定不同的使用者进入页面的权限。大屏应用软件通过用户编辑功能实现对用户及密码的管理，可以对用户进行添加、修改和删除。既方便了应用管理，也提高了应用的安全性。

8.系统的扩展性

（1）接入设备的扩展。配置的矩阵型号可扩展为72路输入/输出，为新增设备留有扩充空间。可灵活配置信号类型及通道数量可变的输入输出板卡，以便灵活匹配不同的信号类型。

（2）控制功能的扩展。考虑将来拓展功能的需求，预留控制端口，满足红外、继电器、RS232/422/485和传感器等多种控制需要。

四、结语

以DLP大屏为依托的淮委科研基地异地会商系统自建成以来，历经全国水利厅局长会议、南水北调东线设计回访会等多次重要应用，目前已成为异地会商、重点防洪工程视频监控、多媒体信息显示和讲座报告等应用的综合展示平台。今后应充分利用其完善的硬件资源，在满足现有使用功能的基础上，在雨情、水情和工情的实时监测，重要闸坝水库的监控等方面不断拓展覆盖范围，使实时视频图像的采集、传输和显示应用得到进一步的扩展，使各类现场实时图像得以清晰流畅地显示。可以预见DLP大屏将更加广泛地应用于防汛工作，不断发挥其使用效益■

（作者单位：淮河水利委员会通信总站233001）