大屏幕信息显示系统的选型.pdf

2 0 0 1 年 第2 期 电力 l 5 大屏幕信息显示系统的选型 S e l e c t i o n o f La r g e s c r e e n Di s p l a y S y s t e m 叶永青，何云良 ( 盘华 电业局 浙 江盘 华 3 2 1 0 0 1 摘要 ：对大屏幕信息显示系统的原理、特点和现状作了初步介绍 提出了造型要点及应考虑的问题 。 关键词 ：屏幕显示 ；系统 ；选型 中图分类号 ：T N 8 7 3 9 2 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 7 1 8 8 1 ( 2 0 0 1 ) 0 2 0 0 1- 5 0 3 电力调度 是电网运行指挥中心，随着现代 电子 技 术 的 发 展 ，调 度 中 心 出 现 了 S C A D A、E M S 、 G I S 、M I S 、视 频监 控 、气 象云 图等 计算 机应 用 系 统 ，给调度员决策提供 了可靠 、丰富的信息。这 些 信息一般在 调度员前 面 的多个 C R T中显示 ，由于 单个 C R T的分辨率及 面积的 限制 ，一 些大 面积 的 电子 图形信息只能用分层 、漫游等手段显示 ，给调 度员浏览图形 、演示带来许多不便。 调度中心必备的设施还有 电力系统主结线 圈， 目前主结线图一般采用镶嵌式 图版来展示 完整 的结 线 ，这种方法的优点是直观 相对单个 C R T ) ，缺点 是 占地面积大 ，维护工作量和重复劳动量大 ，不易 扩展 。面对快速发展的电网 ，镶嵌式图版在容量和 维护工作二 大方面的缺点正 B益显现。 随着电子技术及计算机网络的发展 ，大屏幕信 息显示系统 以其显示方式灵活 、信息量大 、高分辨 率等优 势，被交通 、公安 、消防 、铁路 、电视台较 为普遍 的采用 。近几年来 ，电力 系统也有 了成功使 用的范例并有发展趋势 ，现结合我局对大屏幕信息 显示系统 的调研 ，对大屏幕信息显示系统的技术现 状 ，电力 系统对大屏幕显示 系统 的应用需求以及主 要供应商情 况作一初步介绍 。 1 大屏 幕信息显示 系统的组成 大 屏幕 信息 显示 系统 就是 用 n x m个 高 分辨 率 、高亮度 的专用投影机拼接成一个接近单一的 、 无缝的 、高分辨率屏幕墙 ，它能将大面积的图形一 次性直观 、清晰的展示在 人们面前。它也是一个动 态的 、交互式 的系统 ，使操作 人员可 以同时在同一 大屏幕上工作 ，根据用户的选择 ，它可 以同时多窗 口显示多用 户所 需 的不 同计 算机 系统信 息 ，这 是 单个 小屏或 模拟盘 所做 不到 的 大屏 幕 显示 系统 具有 显示信 息量 大 、方 式灵活 、占地 面积 小 、维 护方 便等突 出优点 ，扩 展或增加 新 的计算 机应用 系统 ，只要 将其接 入计 算机 网络 ，就 可在 大屏幕 显 示 系统 上显 示 其 信息 。随 着 投影 机 性价 比提 高 ，在长 时 间无故 障运行 及高分 辨率 、高亮度 几 方面已达到实用化水平 。 大屏幕显示 系统主要 由二部分组成 ： 1 ) 拼墙 专用投 影机。( 2 ) 控制系统 1 1 拼墙专用投影机 投影机根据其 显示 技术的不 同可分为三类 ： ( 1 ) C R T 成像 器件 ，由红 绿蓝 三个 C R T管及 光学 系统 组成 ，使用 内光源。它是实现最早 ，应用最广的 一 种显示技 术 ，利用 电子束在 荧光屏 上成 像 ，再 经 过光学 系统 放 大 、会 聚到大 屏幕上 显示 。其优 点 是 ：技术成 熟 ；图像 色彩丰 富 ；还 原性 好 ；几 何 失真调整能 力 强 。缺点 ：受 分辨率 与亮 度相互 制 约的影响 ，亮 度在 3 0 0 A N S I 流明左右 ，使亮度 不 能满足在 自然光 环境 下使用 ；成像 器件 与屏幕 分离造成 所 占空 问较大 ，操 作 复杂 ，特别是会 聚 调整繁琐 ；适合安装在环境光较弱、相对固定 、 有足够空阃的场所 。 2 ) L C D L C D又可分 成 液 晶光阀投 影机 和 数字液 晶板 投影机 。 液晶光 阀投 影机 ，采用 C R T管和 液晶光 阀作 为成像器 件 ，是 C R T投影机 与液晶光 闽相结 合的 产物 。为了解决 图像 分辨率 与亮 度间 的矛盾 ，采 维普资讯 http:/ l 6 力 2 0 0 1 年第2 期 用外光源 ，也 叫被动式投影方式 。一般的光阀主要 由三部分组成 ：光 电转换器 、镜子 、光 调制器，它 是一种可 控开关 。通过 C R T输 出的光 信号 照射到 光 电转换 器上 ，将 光信号 转换 为持续 变 化 的电信 号 ；外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部 的镜子反射 ，通过光调制器，改变其光学特性 ，紧 随光 阅的偏振滤光片，将 滤去其 它方 向的光 ，而只 允许 与其光 学缝 隙方 向一致 的光通 过 ，这个 光 与 C R T信号相复合 ，投射在屏幕上。它是 目前 为止亮 度 、分辨率最 高的投影机 ，亮 度可达 6 0 0 0A N S I 流 明 ，分辨率为 2 5 O O x 2 0 0 0 ，适用于环境光较强 、观 众较多的场合 ，如超大规模的指挥中心 、会议 中心 及大型娱乐场所。但其价格高，体积大，光阅不易 维修 ，不适宜长时间连续 运行 。主要 品牌有 ：休斯 一 J V C、A mp r a 等 。 液晶板 投影机的成像 器件是液晶板 ，也是一种 被 动 式 的投影 方 式 。利 用外 光 源金 属 卤素 灯 ( 氙 灯 ) ，通 过分光 镜 形成 R G B三束 光 ，分 别 透 射过 R G B三块 液晶板 ；信号 源经 过模数 转换 ，调制加 到液 晶板 上 ，控制液 晶单元 的开启 、闭合 ，从而控 制光路的通断 ，再经镜 子台 光 ，由光学镜头放大 ， 显示 在大屏幕上 。前几年 ，市场上常见 的液晶投影 机 比较 流行单 片设 计 ，价格 较低 ，分辨 率 1 2 8 0 x 1 0 2 4 ，亮度 1 0 0 0A N S I 流 明 ，但其 光源寿命短 ，色 彩不很均匀。这种投影机虽然也实现 了数字化调制 信号 ，但 液晶车身 的物理特性 ，决定了它的响应速 度慢 ，随着时间的推移 ，性能有所下降 。没有标准 化 的一体化机箱 ，占空间较大 ；调试复杂 ，维护 费 用高。 L C D最近 有新 的突破 ，成像 器件 改为 高性能 的 L C D的材 料 ，真正实 现 了 S X G A ( 1 2 8 0 x 1 0 2 4 ) 分 辨率，超高亮度 ，超高对比度( 1 5 0 0 ： 1 ) 。采用低功 率灯泡后 ，其使 用 寿命也 已大 为延长 ，可满足长 时 问连续运行。 ( 3 ) D L P 成像器件是 D M D数字微反射器 ( 英文 D i a l n P l o c e s o 美 国德克萨斯 仪器公 司专利 ) ，采用 数字光处理技术调制视频信号，驱动 D M D光路系 统通过投影透镜获得图像 。D L P投影机 的技术关键 点如下 ：首先 是数字 优势 。数字技 术 的采 用 ，使 图像 灰 度 等 级 达 2 5 61 0 2 4级 ，色 彩 达 2 5 6 3 1 0 2 4 3 种 ，图像 噪声消失 ，画面质量稳 定。其 次是 反射优势 ，反射 式 D M D器件 的应 用 ，使成像器 件 的总光效率达 6 0 以上 ，对 比度 和亮 度的均匀性 都非 常 出色 。第 三 是无缝 优势 ， 可 显示 高品质 的 无缝 图像 ，在 D MD块上 ，每一个像素 的面积 为 l 6 ra i n x 1 6 m il l ，间隔 为 1 n m。根据 所 用 D M D的片 数 ，D L P投影机 可分 为 ：单片机 、两 片机 、三片 机。D L P投影机清晰度高、画面色彩均匀，三片机 亮度可达 1 0 0 0 A N S I 流明以上 ，它抛弃了传统 意义 上 的会 聚，可随意 变焦 ，调整 十分便利 ，拼墙 用 投影机分辨率 已经达到 1 0 2 4 x 7 6 8 。 投影 机按用途 分 又可 分 为便携 式和 拼墙 专 用 二类，拼墙专用投影机的特点是：1 ) 可以用控制 软 件进 行 色 彩 、亮 度 一 致 性调 整 2 ) 有 短焦 镜 头 。3 ) 光学上 为长时 间连续 运行设 计。各种 拼墙 专用投影机 的性能 比较见表 1 所示。 1 2控 制 系统 襄 1 各种拼墙专用投影机主要指标比较 维普资讯 http:/ 2 0 0 1 年 第2 期 电力 1 7 大屏 幕 由 n xm个投影机 拼接而成 ，就必须有 对 n x m个投影机 的图像处理控制设备 ，以实现显 示区域设置、图像分割放大、移动、多用户、多窗 口的显示功能，实现大屏上共享不同计算机网络、 非计算机网络、视频信息。 就显示 而言 ，单个 投影机 就具 有 R G B信 号 、 V i d e o 视频输 接 口，也可在 投影机 内部 配置 图像 处理 电路板 ，就具有单层 图像放大、移动功能 。但 无法实现拼接功能。 对多屏图像的生成和 显示 ，目前有三种拼接方 式 ，即 软件拼接 、硬件 拼接 和 软件硬 件相结 合 拼 接。 硬件拼接系统是较早使用的一种拼接方法代 表性 的产 品有美 国 J u p i t e r 公 司的 M X N T系统 、法 国S y n e l eo公司的 M A S T E R P I X系统。可实现的功能 有 ：分割 、分 屏显示 、开窗 口。由于采 用硬件 拼 接 ，图像 处理完全 是实 时 动态显示 安 装操作 简 单 ；缺 点是 拼接显示 模 式 相对 固定 ，扩 展很 不方 便，显示内容与控制屏相同，没有充分发挥大屏幕 的高分辨率优势 。 软件拼接 系统是用软件来分割图像 ，如加拿大 的 M3 i 公司 的 XWA I L系统 。采用 软件方法 拼接 图像 ，可 十分灵活 的对图像进行特技控 制，如在任 意位置 开窗 口；任 意放 大 、缩小 ；利 用 鼠标 即可 对所开窗 口任意拖动，在控制 台上控制屏幕墙 ， 如同控制 自己的显示器一样方便。 软件与硬 件结合 的拼接 系统 ，可 综合 以上 两 种方法 ，即提供 较为 简单 的软件 拼接方 法 ，又 提 供 R G B通道 ，如法 国 S y n e l e e的 XP R I S M 系统 。 2 大屏 幕显示 系统 的选 型要点 2 1投 影机 首先从 电力调度使用大屏幕显示系统耍求考 虑，需要一个图形拼接准确、具有高分辨率的大 屏幕 拼接端 ，而不是 一个 简单 的 C R T堆积 。为 了 与 S C A D A 图形 接 口，分 辨率 最 好 能 达到 1 2 8 0 x 1 0 2 4 。单个 大屏尺寸 大于 6 7 英 寸 ，以减少 拼缝和 降低成 本 。满 足连续 长 时间开机运 行也 是必 不可 少的条件 。 其次从使 用环 境考虑 ，需 耍投 影机有一 定 的 亮度 ，以满足 2 4 小时视觉耍求 。 由于调 度室 的空 间有 限制 ，最 好选择 占空 间 较小 的一体化投影机 。 以上是对 投影机 的基 本要 求 ，能满足这 些基 本 要求 的是 拼 接专 用 的 D L P 、新 一 代 L C D投 影 机 ，详见表 2 。 表 2 拼墙专用 D L P 、L C I ) 生产厂索刊裹 2 2投 影幕 投影幕有透镜加幕组成，透镜是特殊的树脂材 料，幕由树脂或玻璃材料制成 。根据我们考察结 果，玻璃幕比树脂幕效果要好，但重量偏重，不适 宜多层拼接。无论选用何种材料，都有温度效应， 所 以，要有控制使用地点室 温 l O。 c3 0。 c 的措施 及防尘措施。 2 3控 制系统 ( 1 ) 应 强 调控 制 系统 必 须 具 有 支持 多 网 络功 能 。在保 证 网络安全 的前提 下 同时支持 多网络连