某交通指揮中心大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐

摘? 要：大屏幕顯示系統(tǒng)對(duì)交通指揮中心開展交通管理工作發(fā)揮重要作用，依據(jù)交通指揮調(diào)度對(duì)大屏幕顯示高分辨率GIS信息、高清視頻圖像以及可視化數(shù)據(jù)展示等需求，該系統(tǒng)結(jié)合顯示技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從交通指揮中心大屏幕技術(shù)選擇、布局設(shè)計(jì)、舒適度設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、可視化應(yīng)用等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。并通過(guò)某工程實(shí)踐達(dá)到效果，為后續(xù)交通指揮中心大屏幕設(shè)計(jì)應(yīng)用提供借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：交通指揮中心;大屏幕顯示;舒適度;高分可視化

中圖分類號(hào)：TP311;TU855? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）04-0145-05

Design and Practice of Large Screen Display System in a Traffic Command Center

MENG Fanhe

（Anhui Keli Information Industry Co.， Ltd.， Hefei? 230088， China）

Abstract： The large screen display system plays an important role in carrying out traffic management work of the traffic command center. According to the requirements of traffic command and dispatching for large screen display of high-resolution GIS information， high-definition video images and visual data display and so on， the system combines with the development trend and technical standards of display technology， analyzes and designs from the traffic command center large screen technology selection， layout design， degree of comfort design， control system， visualization application and other key links. And the effect is achieved through an engineering practice， which provides reference and help for the follow-up large screen design and application of traffic command center.

Keywords： traffic command center; large screen display; degree of comfort; high score visualization

0? 引? 言

交通指揮中心是城市交通管理的重要基礎(chǔ)設(shè)施，大屏幕顯示系統(tǒng)為現(xiàn)場(chǎng)指揮人員提供豐富的視覺傳達(dá)信息?；诰?xì)化GIS地圖的圖上指揮調(diào)度、基于高清視頻的智能巡邏、基于大數(shù)據(jù)的可視化分析等智能化應(yīng)用也都依賴于大屏幕顯示系統(tǒng)。目前，我國(guó)視頻顯示技術(shù)發(fā)展很快，DLP投影技術(shù)、LCD液晶技術(shù)、LED小間距技術(shù)都在各類指揮中心得到廣泛應(yīng)用，而如何選取合適的技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方式，切實(shí)提高交通指揮中心工作效率，是需要探討的問題。本文詳細(xì)說(shuō)明了某交通指揮中心大屏幕系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)工作。

1? 交通指揮中心大屏幕顯示需求

大屏幕顯示系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于公安、通信、電力、交通指揮機(jī)構(gòu)等各個(gè)領(lǐng)域，在提供共享信息、決策支持、態(tài)勢(shì)顯示方面發(fā)揮著重要作用，是集多種信息接收處理顯示、多類人員操作控制于一體的多媒體互動(dòng)系統(tǒng)，涉及聲光電多方面技術(shù)問題，也涉及有關(guān)部門的管理協(xié)調(diào)問題，還與指揮大廳整體布局密不可分，必須注重需求為主、統(tǒng)籌兼顧、運(yùn)用綜合集成技術(shù)，才能使之達(dá)到預(yù)期效果。大屏幕顯示系統(tǒng)建設(shè)整體應(yīng)布局合理美觀、使用舒適、造價(jià)適中。交通指揮中心大屏幕顯示系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

（1）支持大面積、高分辨率全彩顯示，同時(shí)顯示亮度非均勻性小，支持低亮高灰并可調(diào)節(jié)，沒有光輻射危害。

（2）支持交通指揮中心各類電腦主機(jī)信號(hào)源和接口類型的接入和顯示。支持高分辨率工作站與大屏幕分辨率點(diǎn)到點(diǎn)顯示對(duì)齊。

（3）支持智能交通管理各種高清視頻信號(hào)接入顯示，包括多路道路監(jiān)控視頻，視頻會(huì)議視頻，以及不同廠家視頻平臺(tái)設(shè)備和各種編解碼器的兼容使用。

（4）支持單屏顯示、組合顯示、整屏顯示，支持畫中畫、漫游、疊加功能，支持PC、平板電腦等靈活操作控制，與會(huì)商決策室顯示系統(tǒng)之間聯(lián)動(dòng)控制，使用不受限制。

（5）大屏幕顯示系統(tǒng)拼縫不能影響高精度GIS地圖和各類統(tǒng)計(jì)圖表顯示效果，應(yīng)支持各類主題高分可視化應(yīng)用。

本次設(shè)計(jì)中遵循國(guó)標(biāo)GB 50464—2008《視頻顯示系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》，同時(shí)也參考電力行業(yè)最新的DL/T411—2018《電力大屏幕顯示系統(tǒng)通用技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)。

2? 某交通指揮中心空間布局設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的某市交通指揮中心是遷建項(xiàng)目，新辦公樓設(shè)計(jì)之初并未考慮指揮中心場(chǎng)地特點(diǎn)，因此建設(shè)利用了原接待大廳場(chǎng)地。交通指揮中心大廳設(shè)計(jì)面積約190 m2，凈空4.2 m，大廳內(nèi)部有承重柱需避免影響。對(duì)指揮中心大廳進(jìn)行功能布局規(guī)劃，主要有大屏幕顯示區(qū)：包括新建主顯示區(qū)、利舊LCD液晶拼接顯示區(qū)，以及顯示墻維護(hù)區(qū)組成。另外設(shè)置指揮調(diào)度區(qū)、日常操作區(qū)、電臺(tái)直播區(qū)、休息區(qū)。受到場(chǎng)地限制，會(huì)商決策區(qū)規(guī)劃在大廳上一層。空間布局設(shè)計(jì)如圖1所示。

3? 大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

大屏幕顯示系統(tǒng)主要由顯示屏模塊、顯示信號(hào)控制系統(tǒng)、顯示應(yīng)用系統(tǒng)以及配套的安裝維護(hù)框架、電氣供電防雷等組成。

3.1? 屏幕顯示技術(shù)選擇

目前，指揮中心大屏幕顯示系統(tǒng)主要有三種技術(shù)產(chǎn)品，包括：（1）數(shù)字光處理器拼接系統(tǒng)（DLP拼接屏）。單塊顯示屏有60寸、67寸、80寸等規(guī)格，4：3和16：9二種顯示比例，DLP拼接屏單塊尺寸大，拼縫較小，在大型指揮中心應(yīng)用廣泛，例如安徽省路警聯(lián)合指揮中心大廳采用了4（行）×12（列）共48塊80寸DLP拼接屏系統(tǒng)。但其有采購(gòu)維護(hù)成本高、占用空間面積大、可視角度小的缺點(diǎn)。（2）LCD液晶拼接屏。單塊顯示屏主要有46寸、55寸規(guī)格，僅有16：9比例，其成本較低，視覺顯示效果較好，目前在中小型指揮中心應(yīng)用廣泛，但單塊尺寸較小，拼縫多且明顯。（3）小間距LED拼接屏。是指單位像素點(diǎn)間距小于2.5 mm的LED全彩顯示屏，根據(jù)LED模塊像素點(diǎn)間距尺寸范圍，分為P2 mm、P1.6 mm、P1.2 mm等規(guī)格，其可根據(jù)指揮大廳現(xiàn)場(chǎng)空間任意組合顯示尺寸和比例，早期小間距LED屏產(chǎn)品由于像素密度不夠靜距離觀看有顆粒感，亮度太高長(zhǎng)期觀看舒適性差，隨著近年來(lái)“三合一表貼”“低亮高灰”等顯示技術(shù)的突破，同時(shí)小間距LED屏具有色彩豐富、動(dòng)態(tài)效果好、無(wú)拼縫、靜音輕薄等特點(diǎn)，應(yīng)用效果得到很大提高。

三種顯示技術(shù)性能對(duì)比如表1所示。本次交通指揮中心大屏幕應(yīng)用主要以高分辨率精細(xì)化城市GIS地圖、高清視頻監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析圖表應(yīng)用為主。屏幕拼縫明顯會(huì)顯著影響信息傳達(dá)效果，同時(shí)對(duì)可視角度也有較高要求，需要滿足大廳各崗位都可以看清屏幕。綜合考慮選用P1.2規(guī)格小間距LED屏作為交通指揮大廳主顯示設(shè)備，輔助顯示區(qū)利舊原有LCD液晶拼接屏。

3.2? 大屏幕布局設(shè)計(jì)

顯示屏外觀尺寸：11 154 mm（寬）×3 480 mm（高），距離地面800 mm，如圖2所示?？梢匀我饨M合顯示區(qū)域，考慮常用顯示使用習(xí)慣，可以按圖3方式劃分為多種形式。

3.3? 顯示舒適度設(shè)計(jì)

影響指揮中心小間距LED顯示屏使用舒適度的因素有亮度、閃爍頻率、視距角度、顯示清晰度等。具體為：

（1）亮度設(shè)計(jì)：室內(nèi)LED顯示屏亮度普遍達(dá)到800 cd/m2以上，持續(xù)在這樣亮度條件下觀看，人眼容易產(chǎn)生疲勞，實(shí)際使用中顯示屏亮度與環(huán)境亮度匹配很重要，顯示屏亮度與環(huán)境亮度對(duì)比度是指顯示屏使用亮度與周圍環(huán)境亮度平均亮度的比值。當(dāng)顯示屏亮度與環(huán)境亮度對(duì)比度較大時(shí)，人眼需要不斷調(diào)節(jié)適應(yīng)亮暗變化。本次設(shè)計(jì)采用的小間距LED顯示屏具備亮度調(diào)節(jié)功能，在保證顯示灰度要求前提下，可在100～800 cd/m2范圍內(nèi)調(diào)節(jié)亮度，同時(shí)提高大屏幕前方頂面照明亮度，參考光舒適度評(píng)價(jià)限值要求，顯示屏亮度與環(huán)境亮度對(duì)比度控制在3：1～2：1之間。

（2）閃爍頻率：根據(jù)VESA組織對(duì)人眼時(shí)間對(duì)比敏感度的研究，人眼能夠感知到瞬時(shí)發(fā)光頻率低于80 Hz以下的閃爍，傳統(tǒng)LCD顯示屏定義85 Hz逐行掃描為無(wú)閃爍標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)頻，LED顯示屏可以大幅提高場(chǎng)頻，本次設(shè)計(jì)刷新頻率>1 000 Hz，遠(yuǎn)高于無(wú)閃爍場(chǎng)頻要求。

（3）顯示清晰度：LED顯示屏清晰度主要由模組拼縫、顯示屏分辨率和輸入圖像分辨率決定，像素間距與像素點(diǎn)間距之間的差值為模組物理拼縫，拼縫越小對(duì)清晰度影響也小，顯示屏分辨率需要大于輸入圖像分辨率，同時(shí)應(yīng)保持圖像長(zhǎng)寬比例。本次設(shè)計(jì)采用三合一表貼燈尺寸1.0 mm× 1.0 mm像素點(diǎn)間距1.27 mm，拼縫小于0.3 mm，整屏分辨率為8 556（寬）×2 046（高）。

（4）視距角度：LED顯示屏最佳觀看距離與像素點(diǎn)間距有比例關(guān)系，視角為1°情況下，最佳視距=3 400×像素點(diǎn)間距，本次設(shè)計(jì)顯示屏最佳視距為4.32 m，仰視視角為15°～30°，在人眼視野范圍內(nèi)，水平可視角度推薦值為80°～120°，本次顯示屏由于寬度較大，屏體設(shè)計(jì)采用4°弧度設(shè)計(jì)，提高了可視角度，滿足所有崗位觀看需要。

3.4? 大屏幕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

大屏幕控制系統(tǒng)是大屏幕顯示系統(tǒng)重要組成部分，不論是靜態(tài)信息顯示，還是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息顯示，均需要通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)做數(shù)據(jù)處理和調(diào)節(jié)控制。目前小間距LED顯示屏為了實(shí)現(xiàn)高分辨率高閃爍頻率實(shí)時(shí)視頻流處理問題，傳統(tǒng)單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)在交通指揮中心以逐步被淘汰，各屏體生產(chǎn)廠家均提供了采用FPGA作為屏體內(nèi)部控制器的方案，采用FPGA技術(shù)的發(fā)送卡、接收卡具有數(shù)據(jù)處理速度快、支持帶寬高、I/O資源豐富、易于外部設(shè)備通信的特點(diǎn)。在大屏幕拼接控制實(shí)現(xiàn)上主要有三種方式：

（1）視頻編解碼拼接一體化主機(jī)（視頻綜合平臺(tái)）。目前安防行業(yè)領(lǐng)先的產(chǎn)品提供商，通過(guò)不斷垂直整合產(chǎn)品線，將視音頻圖像編解碼處理、網(wǎng)絡(luò)交換、視頻矩陣切換、大屏幕拼接控制、行業(yè)軟件應(yīng)用整合為一套視頻綜合平臺(tái)產(chǎn)品。提高了系統(tǒng)整合度，降低了安裝維護(hù)成本，在中小型指揮中心得到廣泛應(yīng)用。但是其不支持超高分辨率工作站做點(diǎn)到點(diǎn)定制應(yīng)用，另外高整合度也限制了用戶對(duì)前端不同品牌攝像機(jī)的選擇范圍。

（2）分布式拼控器+視頻解碼器。分布式拼控器是近年來(lái)LED顯示屏控制新型技術(shù)，系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)分布式技術(shù)，由輸入節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、輸出節(jié)點(diǎn)和控制軟件組成，其控制規(guī)模遠(yuǎn)超其他方式，由于可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)采用光纖傳輸，適合場(chǎng)地面積大或場(chǎng)地分散的大型指揮中心。目前其缺點(diǎn)有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度低，各廠家產(chǎn)品相互不兼容，產(chǎn)品更新快，一旦停產(chǎn)容易造成使用維護(hù)困難。

（3）集中式拼控器+視頻解碼器。集中式拼控器在傳統(tǒng)矩陣+拼控基礎(chǔ)上，整合系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)交換體系、數(shù)據(jù)處理方式，通過(guò)基于FPGA硬件的圖像處理設(shè)備，具有系統(tǒng)帶寬高，支持多路輸入輸出接口板擴(kuò)展，易于超高分工作站協(xié)同工作的特點(diǎn)。

本次交通指揮中心場(chǎng)地規(guī)模較緊湊，小間距LED顯示屏與各應(yīng)用崗位距離較近，設(shè)計(jì)采用集中式拼控器+視頻解碼器方式，將大屏體控制與解碼、拼接等應(yīng)用控制解耦，便于用戶后期選擇不同品牌前端攝像機(jī)產(chǎn)品，防止被一家產(chǎn)品綁定。同時(shí)通過(guò)接入超高分工作站，支持高分辨率可視化應(yīng)用。輔助LCD拼接屏采用原有視頻編解碼拼接一體化主機(jī)，節(jié)約用戶投資。具體硬件組成包括集中式拼控器、視頻綜合主機(jī)、超高分工作站、通用視頻解碼器、控制軟件主機(jī)、接插件線纜等設(shè)備。如圖4所示。

3.5? 高分可視化應(yīng)用設(shè)計(jì)

交通指揮中心大屏幕顯示系統(tǒng)是服務(wù)于交通指揮業(yè)務(wù)使用者的需要，顯示內(nèi)容必須能支持用戶更便捷的信息獲取，高分可視化設(shè)計(jì)是目前大屏幕應(yīng)用的關(guān)鍵，高分可視化應(yīng)用設(shè)計(jì)原則有：

（1）采用行業(yè)語(yǔ)言。界面設(shè)計(jì)應(yīng)按照交通管理者行業(yè)用戶特定的語(yǔ)言，減少接收錯(cuò)誤信息的可能。

（2）界面風(fēng)格簡(jiǎn)潔一致。界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)清晰一致，不能有超出一般常識(shí)性的邏輯設(shè)計(jì)?？紤]人類大腦處理信息的限度，記憶負(fù)擔(dān)最小化。

（3）排列合理視覺清楚。界面排序應(yīng)當(dāng)符合常用閱讀習(xí)慣，大屏先從上往下看，從中間往左看再看右，視覺效果上無(wú)論所在位置遠(yuǎn)近都便于識(shí)別。

（4）美觀與協(xié)調(diào)性：界面在元素大小比例、顏色質(zhì)感、形狀語(yǔ)義、功能設(shè)置等方面適合美學(xué)規(guī)律的同時(shí)，符合交通指揮行業(yè)獨(dú)特性呈現(xiàn)。

根據(jù)交通指揮中心工作特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)了4個(gè)可視化主題：

（1）綜合態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)。內(nèi)容包括管轄范圍交通擁堵情況、交通突發(fā)事件情況、道路通行效率排名和關(guān)聯(lián)視頻等。

（2）警情處置監(jiān)測(cè)。內(nèi)容包括在高分GIS地圖上實(shí)時(shí)顯示管轄范圍內(nèi)當(dāng)前警情處理情況、警情總數(shù)、警情輪播以及警情關(guān)聯(lián)視頻、警力資源等。如圖5所示。

（3）稽查布控監(jiān)測(cè)。內(nèi)容包括高分辨率GIS地圖顯示警車警員位置，卡口預(yù)警信息、關(guān)聯(lián)視頻以及重點(diǎn)布控列表等。

（4）設(shè)施運(yùn)維監(jiān)測(cè)。內(nèi)容包括各類交通設(shè)施在線率、故障設(shè)施告警信息、運(yùn)維工單完成情況統(tǒng)計(jì)等。

3.6? 輔助工程設(shè)計(jì)

大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還需要考慮以下輔助工程：

（1）維護(hù)空間：本次主顯示小間距LED顯示屏設(shè)計(jì)采用后維護(hù)支架，為最大化利用空間，后維護(hù)間距按照最小可通過(guò)空間設(shè)計(jì)如圖6所示。輔助LCD拼接顯示屏采用前維護(hù)支架，節(jié)約空間，安裝時(shí)應(yīng)注意與裝飾墻面收邊處理，要能夠滿足拆卸檢修。

（2）防雷接地：大屏幕顯示系統(tǒng)接地滿足《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343—2012），接地電阻小于1 Ω，配備三級(jí)防雷器，保證系統(tǒng)防雷接地可靠。

（3）供電設(shè)計(jì)：大屏幕按照供電總負(fù)荷，設(shè)計(jì)采用50 kW配電柜，輸入電壓380 V，輸出電壓220 V，內(nèi)部控制采用歐姆龍PLC控制器和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，元器件采用施耐德接觸器和斷路器。輸出回路：雙三相回路，6個(gè)單相回路。

4? 設(shè)計(jì)成果

通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐，某市交通指揮中心大屏幕顯示系統(tǒng)已投入應(yīng)用，如圖7所示，在實(shí)際使用過(guò)程中，系統(tǒng)技術(shù)選型先進(jìn)，規(guī)模設(shè)計(jì)合理，與用戶業(yè)務(wù)特點(diǎn)相符合，能夠支撐交通指揮調(diào)度的需要。

5? 結(jié)? 論

交通指揮中心大屏幕顯示應(yīng)用是完整的系統(tǒng)建設(shè)，包括屏幕顯示技術(shù)選擇、空間布局規(guī)劃、舒適度設(shè)計(jì)、控制方式設(shè)計(jì)以及針對(duì)性的可視化應(yīng)用設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)為交通指揮調(diào)度提供清晰有效的顯示信息。希望通過(guò)本次工程設(shè)計(jì)實(shí)踐論述，為后續(xù)類似指揮中心遷建項(xiàng)目提供參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳政濤，李磊，張龍強(qiáng)，等.核電廠應(yīng)急指揮中心大屏幕顯示設(shè)計(jì)探討 [J].儀器儀表用戶，2021，28（9）：60-63.

[2] 賈云超，逄京.某綜合指揮中心項(xiàng)目智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析 [J].建筑電氣，2021，40（5）：60-66.

[3] 劉秀娟，趙英，周鋼，等.室內(nèi)LED顯示屏光舒適度評(píng)價(jià)要求探析 [J].信息技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2020（4）：13-15+19.

[4] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.視頻顯示系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范：GB 50464—2008 [S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[5] 陳梅金，張賽男.基于HDMI輸出的大屏幕顯示系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì) [J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（2）：110-112.

作者簡(jiǎn)介：孟繁和（1976—），男，漢族，安徽合肥人，工程師，本科，研究方向：智能交通信息化。