廣東地震臺網多屏拼接顯示系統(tǒng)架設實例

摘 要：隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，對地震監(jiān)測提出了更高的要求，要求地震臺網更快、更準地做好地震速報。在地震臺網，地震監(jiān)測信息和震情數(shù)據(jù)的直觀顯示、統(tǒng)一控制，新的大屏拼接技術、信號切換技術、圖像拼接處理技術等的應用，為多屏拼接系統(tǒng)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。該文介紹了廣東臺網新建的一套智能化多屏拼接顯示系統(tǒng)，其系統(tǒng)克服了單一、獨立的畫面，實現(xiàn)了地震臺網實時監(jiān)控、結果顯示、交互分析統(tǒng)一顯示，分道放大縮小的功能。

關鍵詞：地震臺網 多屏 拼接 KVM

中圖分類號：P31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）08（a）-0015-06

1 引言

廣東地震臺網（簡稱“臺網”）是廣東省人民政府和中國地震局共同投資建設的區(qū)域地震臺網。所屬臺站有78個測震臺 ，加上周邊共有100多個臺站。從2016年初起，承擔了中國地震臺網中心的速報災備任務，建成了包含全球有1 000多個測震臺的國家地震速報災備中心。

臺網主要承擔了廣東省及周邊地震速報等任務。日常工作中要監(jiān)控臺站狀態(tài)、分析處理地震波形、產出地震處理結果、發(fā)布震情信息等，每天需要顯示、觀測的信息很多。采用單一屏幕分別顯示，需要的屏幕數(shù)較多，也不利于瀏覽和管理；如果能有一套多屏統(tǒng)一顯示的系統(tǒng)，實現(xiàn)多路輸入多路輸出，圖像可以放大縮小，可漫游，可統(tǒng)一操作管理，就可以減少顯示設備，節(jié)省空間，方便操作管理。

液晶大屏拼接顯示技術是一個新興的技術，具有高亮度、高對比度、高色彩飽和度、高色彩均勻度、長壽命、平均無故障時間長等特點，目前在許多場合都有應用，具有非常好的視覺效果。還具有顯示清晰、可視面積較大、顯示比例可調、色彩艷麗明亮并且機體很薄，使用壽命長。

以前的液晶顯示屏大多都為單機使用方式，隨著科技的發(fā)展和進步，到目前液晶顯示屏已經可窄縫拼接使用（≤3.3 mm），而且能夠得到很好的顯示效果。液晶拼接的應用因為較薄的機體，可以為用戶節(jié)約更大使用空間，拼接組合也簡單快捷，使用液晶拼接屏幕可以說是以較少的投資得到極好的顯示效果，性價比極高。該文介紹的就是這種多屏拼接技術在臺網的使用實例。

2 概述

臺網在2005年中國地震局“十五”網絡項目建成后曾采用6臺46英寸液晶屏組成的電視墻，每臺電視顯示1個獨立畫面，如圖1。這種電視墻采用1臺電腦連接1臺電視機的單一方式，6臺電視機需要6臺電腦，需要6套鼠標鍵盤。整個電視墻需要的設備多，但是功能單一，操作不便。

臺網隨著業(yè)務的不斷拓展，原來的電視墻已經不能滿足需求，迫切需要一套多屏拼接顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)臺站信息、波形信息、網絡信息、地震信息、發(fā)布信息和機房環(huán)境信息等統(tǒng)一監(jiān)控顯示的功能。

多屏拼接顯示系統(tǒng)是指顯示單元、圖形拼接處理器、KVM系統(tǒng)、控制主機和信號源組成的一套系統(tǒng)，如有需要，還可以加上紅外觸摸框，實現(xiàn)觸摸功能。多塊顯示單元根據(jù)實際需要拼接在一起組成一面更大幅面的屏幕，圖形拼接處理器實現(xiàn)畫面拼接，KVM系統(tǒng)完成多臺主機的統(tǒng)一操作。

3 顯示單元

3.1 顯示單元的分類

目前，比較常見的大屏幕拼接系統(tǒng)通常根據(jù)顯示單元的工作方式分為3種類型，即PDP等離子顯示單元拼接、LCD液晶顯示單元拼接和DLP背投顯示單元拼接。其中前兩者屬于平板顯示單元拼接系統(tǒng)，后者屬于投影單元拼接系統(tǒng)。

3.1.1 等離子顯示單元

PDP（PlasmaDisplayPanel），即等離子顯示屏。PDP單元拼接具有顏色鮮亮、高對比度以及高亮度的優(yōu)點，同時也具有其自身無法克服的缺點。等離子由于耗電量與發(fā)熱量很大，會產生嚴重灼傷現(xiàn)象，并不適用于長期靜態(tài)畫面顯示監(jiān)控；且PDP單元用于拼接之后，整機升溫更高，致使設備容易燒毀。此外，目前市面上等離子拼接幕墻價格較高，一般1 m2的價格高達十幾萬。

3.1.2 LCD液晶顯示單元

LCD液晶大屏拼接，是采用液晶顯示單元拼接的方式，通過拼接控制軟件系統(tǒng)，來實現(xiàn)大屏幕顯示效果的一種拼接屏體。液晶拼接具有厚度薄、重量輕、低能耗、長壽命、無輻射等優(yōu)點，而且其畫面細膩、分辨率高，各項關鍵性能指標的優(yōu)秀表現(xiàn)，已使它成為發(fā)展主流，前景看好。作為拼接顯示終端，盡管有上述優(yōu)點，但是作為拼接顯示單元，其缺點也是致命的：那就是目前其拼縫較大，目前市面上做到雙邊最小3 mm左右。

3.1.3 DLP背投顯示單元

DLP是“DigitalLightingProgress”的縮寫。它的意思為數(shù)字光處理，也就是說這種技術要先把影像訊號經過數(shù)字處理，然后再把光投影出來。DLP大屏幕拼接系統(tǒng)以DLP投影機為主并配以圖像處理器組成的高亮度，高分辨率色彩逼真的電視墻，能夠顯示各種計算機、網絡信號以及視頻信號，畫面能任意漫游、開窗、放大縮小和疊加。此外，相較于其他拼接技術，DLP拼接的突出優(yōu)勢是“零縫隙”，其物理縫隙畫面整體顯示效果良好。但需要預留比較大安裝檢修空間。

3種拼接系統(tǒng)的特點見表1。

綜合考慮價格成本和安裝場地等因數(shù)，臺網選用了液晶顯示單元的拼接方式。該系統(tǒng)選用了一款46英寸超窄邊液晶屏，屏的特點是：超窄邊設計，雙邊邊框尺寸最窄僅3.3 mm。高分辨率，達到1 920×1 080，真實還原物體色彩，圖像和文本顯示的細節(jié)生動展現(xiàn)。有豐富的接口，全接口支持，HDMI、VGA、VIDEO多種數(shù)字信號格式支持，控制采用RS485工業(yè)接口。具有集成的紅外解碼器適用于大規(guī)模拼接顯示，獨特的超窄邊設計使大屏無縫拼接成為現(xiàn)實，呈現(xiàn)完美的視覺效果，根據(jù)需要共采用12塊屏，按3×4的方式排列安裝。拼接后的拼縫小于3.3 mm，拼接效果很好。拼接效果如圖2。

3.2 電視墻制作

3.2.1 設計

首先，需要依據(jù)建設場地大小設計適合多少塊屏幕？根據(jù)臺網的實際需求，其顯示監(jiān)控區(qū)有100 m2，擺放電視墻的地方寬 9.3 m。根據(jù)選用的46英寸液晶顯示單元尺寸，3×4拼接墻（橫向3行，縱向4列）的規(guī)格如下：

屏寬：1 024 mm×4=4096 mm；

高：578.6 mm×3=1 735.8 mm；

面積：4 096 mm×1 735.8 mm=7.1 m2。

3.2.2 電視墻安裝制作

電視墻的的安裝需要考慮幾個問題：安裝位置、安裝材料、焊接工藝、安裝方法。安裝位置是明確電視墻的位置，明確離開墻的距離是多少？這需要考慮是否方便施工、是否便于后期維護、機器如果散熱等因數(shù)。電視屏厚11 cm，安裝支架6 cm，所以，電視墻共17 cm厚。加上不小于60 cm的檢修通道，即電視墻確定離墻體80 cm的地方開始即可。

單塊46英寸液晶拼接屏的重37 kg，選用優(yōu)質冷軋鋼板，厚度立柱2.0 mm、框架1.5 mm，制作掛架。掛架表面靜電噴塑，防靜電、防腐蝕處理。 按#型焊接安裝支架，如圖3。

把液晶屏鉤掛在兩條橫杠上，按3排4列，共鉤掛12塊液晶屏。電視墻頂部安裝LED顯示屏，用于顯示標題欄；下部采用鏤空金屬板裝飾和散熱功能。電視墻設計效果如圖4。

4 拼接處理器單元

臺網選用的拼接處理器是一臺純硬件架構、無操作系統(tǒng)的視頻圖像處理工作站，能夠將多個動態(tài)畫面顯示在多個屏幕上面，實現(xiàn)多窗口拼接的功能。專為顯示多個畫面的場合設計，尤其適合對不同類型的屏幕和分辨率的靈活控制。

其拼接處理器具有強大的信號處理能力，具有采集高清視頻信號、實時處理高分辨率數(shù)字圖像、三維高階數(shù)字濾波等高端圖像處理功能。其采用大容量高速FPGA陣列和CrossPoint數(shù)字多總線數(shù)據(jù)路由交換的處理機制，保證對所有輸入信號源進行全實時處理和數(shù)據(jù)一致性，圖像無延遲、無離散化、不丟幀，實現(xiàn)圖像的完美呈現(xiàn)。

其具有把各種信號：IP網絡信號、電腦VGA信號、DVI信號、攝像頭Video信號、播放器HDMI信號等匯集到拼接處理器，經由拼接處理器處理，再上傳到顯示單元播放，實現(xiàn)放大縮小、漫游疊加的能力，其系統(tǒng)技術結構如下圖5。

5 KVM切換器單元

5.1 KVM切換器

為了解決怎樣統(tǒng)一控制多種信號源和信號主機的問題，引入了KVM系統(tǒng)。KVM系統(tǒng)主要的是KVM切換器，又名多計算機切換器或KVM SWITCH，是讓系統(tǒng)管理員可以通過一組鍵盤、顯示器和鼠標，控制多臺服務器或電腦主機的計算機外圍設備。根據(jù)臺網的信號源主機數(shù)量，選用了8口KVM切換器，其有8個VGA和USB輸入端口，可以控制八臺信號主機；還有1個VGA和1組USB輸出端口，其外觀如下圖6。

5.2 KVM系統(tǒng)構成

臺網的 KVM系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是利用一套鼠標鍵盤集中控制4臺電腦主機、12路VGA信號，統(tǒng)一調配4臺電腦主機的12路VGA信號在12塊拼接電視墻上顯示出來，并且能實現(xiàn)控制其拖拉、點擊等功能。

在實際應用中，把信號源主機的VGA端口依序經分頻器連接至KVM切換器的VGA輸入端口和多屏拼接處理器的視頻輸入端口；把信號源主機的USB端口依序用打印線連接至KVM切換器的USB輸入端口；把KVM切換器的VGA輸出端和USB輸出端分別連接顯示器、鼠標鍵盤，具體連接如圖7。連接后，雙擊鍵盤“滾動鎖定Scroll Lock”鍵+數(shù)字鍵+“回車 Enter”鍵，就能實現(xiàn)控制某臺主機的功能。

6 多屏拼接顯示系統(tǒng)的實現(xiàn)

前面介紹了多屏顯示系統(tǒng)的各組成單元，下面則要講述如何把他們有機的組合起來。

6.1 鏈接實現(xiàn)

首先，把信號源主機的DVI視頻端口連接拼接處理器的視頻輸入端口，之后把12塊液晶屏的DVI輸入接口連接到拼接處理器DVI輸出端口；每塊屏的RS485端口用RJ45跳線串聯(lián)后連接到網絡交換機；拼接處理器的RJ45口接入到網絡交換機；控制主機的RS232端口轉RJ45，連接到網絡交換機，主機的RJ45口連接網絡交換機。系統(tǒng)連接如圖8所示。

6.2 功能實現(xiàn)

（1）全屏顯示。

拼接顯示屏整個幅面只顯示1個相同的動態(tài)（視頻）和靜態(tài)（計算機數(shù)據(jù)）畫面，實現(xiàn)全屏顯示，如圖9。全屏顯示多用于系統(tǒng)測試，測試每塊屏的亮度、清晰度、色溫、時差等。如果某塊屏不正常，就可直觀的表現(xiàn)在亮度或顏色上的不正常，或兩塊屏之間的過度突跳。全拼顯示還用于需要放大某一個顯示單元，突出重點時使用，比如需要單獨顯示某一個地震的相關信息時，就可以把其放大到全屏幕顯示。

（2）單屏顯示。

拼接顯示系統(tǒng)的12塊屏分別顯示不同的畫面，實現(xiàn)各屏獨立顯示，如圖10。日常工作中，臺網拼接顯示系統(tǒng)的12塊屏幕是分別顯示一路信息，臺網值班員能直觀考察各系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)臺網地震觀測實時監(jiān)控功能。

（3）跨屏漫游。

就是一幅畫面能夠在幾個屏之間跨屏顯示，并且可以疊加、漫游，如圖11。

（4）任意組合。

在1至12塊屏之間，可以任意放大或縮小某一幅畫面。比如，當需要重點顯示臺網某個地震定位結果時，就可以把它放到2×2或3×3的大幅面上，實現(xiàn)放大顯示的效果，如圖12。

7 結語

經過近一年的建設，終于建成了一套技術先進、功能豐富、外觀時尚的多屏拼接顯示系統(tǒng)。建成的大于160英寸的電視墻，最多能同時接入12路不同信號源分別在12塊不同屏幕上顯示，或局部放大，或局部縮小，或唯一顯示一面160英寸大幅面。使得廣東臺網地震監(jiān)測水平提上新臺階，成為廣東臺網一個新亮點。

參考文獻

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