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    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

    來源:數字音視工程網        編輯:xiaotiao    2019-03-26 00:00:00     加入收藏

    以大屏幕為顯示核心的智慧城市數據管理系統,可實現城市運行信息的全面整合與共享,建立一個集中的實時協作環境,在組織、管理、協調、指揮、調度、運行等方面將為城市提供一個運轉高效、安全可靠的指揮調度工作平臺。

      智慧城市運行中心是數字化向更高層次的發展,核心是體現以人為本、智能運行的理念,利用物聯網、云計算等新一代信息技術全面感知城市的運行狀態,提高人與物、物與物之間交互的明確性、靈活性、執行效率和響應速度;對物理現實空間中的各種實體對象更加精確、智能和直觀的控制和展現,提高對各種實體系統的整體優化掌控、實現信息虛擬空間和物理現實空間的同步互動;通過海量的信息收集和存儲分析能力,深入挖掘各種系統間的直接或間接聯系、發現規律并提出方法,為更智慧的決策和行動提供支持。

      早在2013年,國家多部委就開始分批次開展了國家級智慧城市及專項試點城市建設,截至2017年,已有超500+的智慧城市進行了試點簽約。

      以大屏幕為顯示核心的智慧城市數據管理系統,可實現城市運行信息的全面整合與共享,建立一個集中的實時協作環境,在組織、管理、協調、指揮、調度、運行等方面將為城市提供一個運轉高效、安全可靠的指揮調度工作平臺。全方位展示城市“經濟創新、公共安全、人居環境、民生幸福、政務建設”等多維宏觀態勢,根據感知的數據對各領域現狀進行分析、生成問題、提出建議并自動形成書面報告;在應急管理層面,可調用城市范圍內的監控視頻,前端感知應急事件的態勢,通過大數據分析,自動生成“事態數據模型”。便于指揮調度人員迅速方便地了解整個管轄區域的情況,對突發事件做出及時正確的反應。

      在一個現代化、智能化的控制中心,操作人員要面對紛繁復雜的各種信息,大量的信息輸入要接收、顯示、分析與存儲。此時,大屏幕顯示墻就成為各種信息匯總,直觀形象呈現在操作員面前的不可或缺的手段,成為了所有運行操作的焦點。

      智慧城市運行中心的“多信號接入、精細化顯示、長時間觀看、高穩定性”的需求是運行中心對大屏系統的必然要求。

      傳統顯示技術LCD、DLP、投影融合等不同程度地存在拼縫、亮度偏低、易受環境光線影響、亮度不一致、色彩飽和度低、壽命短等諸多弊端,而LED顯示屏有著無拼縫、色彩飽和度高、色域廣、畫面顯示效果好、壽命長,且對環境光線要求低等諸多優勢,既能滿足高端顯示需求,又符合智慧城市下高度集成化、數字化的社會發展趨勢。以小間距LED顯示屏為核心打造的“數字化、模塊化、集中管理”的智能管理系統,實現了“系統集成一體化、數據顯示實時化、數據傳輸網絡化、維護管理智能化”等一系列需求,將有效推動智慧城市的建設,并且在智慧城市建設大數據可視化平臺中起到了不可或缺的作用。

      本文結合艾比森光電股份有限公司在深圳龍崗新型智慧城區運行管理中心的LED大屏幕項目進行方案介紹。

      方案需求

      深圳龍崗新型智慧城區運行管理中心大廳寬約28米,高約7.6米,是一個空間很大的巨型指揮大廳。因此必須建設和大廳空間相適應足夠大的顯示面積才能滿足在大廳各個角度清晰的觀看大屏幕上面的具體顯示內容。

      根據大廳的空間比例,顯示面積約在25.6m X 6.6m左右。

      1.1用戶需求分析

      大屏顯示系統要求集高清晰度數碼顯示技術、無縫拼接技術、多屏圖像處理技術、信號切換技術、網絡技術等的應用綜合為一體,形成一個擁有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先進的大屏顯示系統。

      坐席操作人員需求

      運行中心大廳含36個業務坐席、4個人監督坐席及2個指揮坐席,每個坐席都采用一機三屏,每個顯示器的信號均能上墻顯示。

      說明:至少需要42路本地信號能夠在大屏上墻顯示。

      大屏操作人員需求

      LED大屏幕能在一臺控制電腦上完成所有操作,并且需和音頻及環境設備集成在一起,統一在一個軟件內完成。

      說明:需要一臺上位機(控制電腦)、綜合管理軟件、音頻控制和環境控制軟件,管理現場的所有影音設備。

      觀眾需求

      LED大屏幕需要清晰度高、亮度適中及觀看舒適,能在各個角度觀看到清晰的大屏幕內容。

      說明:需要結合大屏的尺寸,顯示空間確定顯示屏的形狀、點間距、發光角度、亮度等一系列相關結構光學參數。

      維護人員需求

      大屏幕主要控制系統需要有信號雙備份和電源雙備份功能,結構設計需合理,能迅速更換損壞部件,維護方便。

      說明:電源、信號雙備份,產品滿足快速維護,每臺設備、信號線路需要有明顯的標記。

      網絡信號上屏需求

      數千路網絡監控信號隨意調取,實時上墻。

      說明:需要經過網絡交換機,通過視頻解碼器對網絡信號進行分配上墻顯示。

      本項目建設的LED大屏幕系統需要有高清晰度顯示、支持多信號接入、易操作及易維護等特性。

      1.2業務需求分析

      1、需滿足12個作業島,42個坐席電腦信號均能上墻顯示。

      2、數據運營:總體態勢、決策支持。

      3、聯動指揮:業務系統上墻,指揮員就緒。

      4、應急指揮:業務系統上墻,指揮員就緒。

      5、事件管理:事件接報就做作業島,事件分撥員分散在各局。

      6、監測預警:業務系統上墻。系統自動通知。

      本項目建設的LED大屏幕系統需要支持場景模式保存、快速切換調用。

      1.3功能開窗口需求

      本項目需要滿足靈活開窗口,快速切換和調用播放內容。

      1、總體態勢

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

    2、經濟

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      3、交通

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      4、決策門戶

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      本項目建設的LED大屏幕系統需要支持用戶各類信號源任意調用,位置隨業務需要任意改變。

      1.4數據量估算

      根據現有業務需求,本項目預估需接入大屏幕的前端視頻源數量如下:

    項目 類型 數量
    業務坐席計算機 DVI/HDMI信號 108
    監督坐席計算機 DVI/HDMI信號 12
    指揮坐席計算機 DVI/HDMI信號 6
    視頻監控 IP視頻 海量
    高清播放器 HDMI信號 2
    高清機頂盒 HDMI信號 1
    IOC服務器 4K HDMI信號 2
    其他區域共享信號 多媒體系統內部 3-5路

      基于本項目的顯示和控制信號數量非常多,信號的篩選及上墻設計成為本項目系統設計的重中之重。為確保信號能被快速準確的拾取,本項目設計提供的信號控制系統,采用所見即所得的流媒體傳輸與控制方式,可將信號源在移動和PC終端進行放大預覽確認后,再以任意拖拽的方式,投放到大屏幕的任意位置。其他的典型應用如總體態勢運行與監測預警、重大事件聯動指揮及現場視頻回傳、多部委聯合辦公及多系統上墻、日常監測數據顯示等場景,可隨時進行一鍵信號源切換。

      保證城市管理中所產生的海量復雜的數據進行分層次可視化,通過直觀的視覺呈現形式,實現城市各環節運行過程中不同行業、不同業務間的大數據可視化,從而實現對數據的深度挖掘、資源利用,推動決策生成,有力提升了城市管理治理水平。

      方案設計

      2.1產品選型

      分辨率要求

      本項目共計42個坐席,其中業務坐席36個、監督坐席4個、指揮坐席2個,需要上墻的電腦信號在36個以上,要全高清顯示所有電腦信號,需P1.2或以下的產品才能滿足業務要求。

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      觀看距離和觀看角度

      從座位及作業島設計圖分析可得出,最近一排作業島與大屏距離7米。人眼的分辨能力是由視網膜上感覺接收器的間距決定的,研究表明,在正常背景亮度和對比度的情況下,人眼的最小分辨角度大約是1'。人眼的視角大約是120°,當集中注意力時約為五分之一,即25°。

      由于此項目屏幕較寬,涵蓋的觀眾范圍較廣,在同一水平面上,為了滿足每一個位置的觀眾均能收看到較好的視覺效果,通過適當調整LED屏幕的外形,來解決這一問題。

      如果采用LED弧形屏幕的設計,將原平面屏幕的兩端向內側偏移,能有效提高觀眾觀看屏幕的效果。弧形屏對中心線上的觀眾視覺感受有所提升,對邊緣位置的觀眾來說,對角線處的LED屏幕亮度有一定的提升,有助于保持畫面亮度均勻性。

      根據上述分析,將直面屏與弧形屏的觀看空間做以下分析,如下圖:

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      直面屏觀看空間

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      弧形屏觀看空間

      可見弧形LED屏幕具有更大的最佳觀看區域。

      為保障17個部門共計達36位的坐席,最遠端坐席的觀看視角不超過25°,且均可清晰的觀察全部大屏幕顯示內容,最近端坐席觀看屏幕無顆粒感,本項目經嚴謹的現場測量和數據演算,決定采用圓弧半徑超過37.1米的超大弧形拼接,顯示屏的點間距采用1.27mm。

      結論

      綜上:本項目采用P1.27mm點間距的產品,并且顯示面使用內圓弧半徑37.1米的弧形設計,以達到最佳的觀看效果。

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      LED大屏幕弧形示意圖

      2.2整體架構設計

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      LED大屏幕系統總體拓撲圖

      本方案的LED大屏幕顯示系統主要由以下幾部分組成:

      CR1.2產品,點間距P1.27mm,尺寸25.62m(長)×6.517m (高)。

      信號接收控制卡(內置屏體)。

      信號發送盒。

      管理系統(主機、高性能顯卡、機架式KVM)等。

      LED配電系統。

      拼接器、同步控制器、交換機、線纜等外圍設備。

      大屏幕顯示系統主要由信號源、信號處理、信號控制和信號顯示等幾部分組成:

      信號源:包括來自坐席工作站攝像頭、高清播放器等各種制式的視頻信號;來自用戶坐席工作站的計算機信號;局域網內工作站網絡輸出的顯示信號;遠端IP視頻信號等。

      信號處理:在顯示信號之前對信號進行對應的處理,如選擇、切割、放大、窗口化等。

      信號控制:LED大屏信號控制由1596張接收卡和110臺發送盒組成,均為主從熱備份形式,由一臺安裝了大屏幕控制軟件的PC構成,可對大屏幕上顯示的信號進行控制。

      信號顯示:由LED顯示單元組成的25.62m(長)×6.517m (高)LED大屏幕,可將處理后的信號在大屏幕上顯示出來。

      2.3運行中心LED大屏幕組成及功能

      2.3.1運行中心整體布局

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      運行中心LED大屏幕效果圖

      2.3. 2 LED顯示屏基本信息

      產品型號:CR1.2

      點間距:P1.27mm

      標準箱體尺寸:610mm×343mm×67mm ;

      箱體分辨率:480點(W)×270點(H)

      屏體尺寸(長*高):25.62m * 6.517m。

      屏體面積:166.97m2

      整屏分辨率:20160*5130像素點。

      屏體形狀:曲面內弧形。

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      顯示屏外觀展開圖

      2.3.3可開窗數量

      720P(1280*720):105個、 1080P(1920*1080):40個、4K(3840*2160):10個。支持720P、1080P、4K等更多分辨率窗口,混合開窗。

      支持倍頻倍線處理、畫面漫游、畫面任意縮放、畫面疊加、畫面裁剪、畫面局部放大、畫面異常校正、無縫切換等功能。

      2.3.4主要功能介紹:

      接入信號源種類:輸入接口SDI、DP、HDMI、DVI、IP流媒體、VGA等,采用分布式的結構,如有擴展需求,只需要添置相應數量的節點連接至系統即可,無輸入節點數量的限制,可實現無限擴展功能。

      艾比森CR系列產品介紹

      本項目使用的艾比森CR1.2產品是專門針對控制室等領域開發的戶內高清固裝顯示屏,箱體采用27.5吋16:9比例設計, 箱體2x2剛好為55吋,可完美替換55吋LCD拼接墻,實現無縫拼接。

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      CR系列產品圖

      4.1高顯示穩定性

      艾比森CR系列小間距產品,對電源和接收卡核心部件采用1+1冗余設計,實現真正的兩進兩出電源/信號雙備份,保證了顯示屏永不黑屏。

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      艾比森CR系列采用雙電源雙接收卡備份

      CR系列箱體內部均采用全插拔無線技術,內部空間寬敞,簡潔干凈,在強化了散熱效果的同時,還大幅降低了元器件的故障率。同時箱體也根據空氣對流原理設計,使內部熱量能更快的散發出去,增加了電氣性能的穩定性。

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      艾比森CR系列電路布局與散熱

      4.2節能環保

      本項目采用的CR1.2產品,平均功耗僅為153W/㎡,較常規55寸LCD液晶高亮拼接單元低25%—35%。同時艾比森的產品在PCBA焊接過程中,采用符合RoHS標準的沉金工藝(無鉛工藝),不僅環保,還充分保證了PCB的焊接可靠性和抗氧化性,提升產品可靠性。

      CR系列產品還具有黑屏、部分黑屏智能節電功能,使用過程中自動開啟動態節能模式,達到高效節能省電,讓顯示屏的節能達到進一步深化。下圖一邊箱體開啟智能節電,另一邊則關閉此功能,從電表上數字對比可直接得知,開啟智能節電可降低20%功耗(減少多少功耗與展示圖面相關),智能節電的功能能帶給客戶巨大的價值點——對電量和費用的雙重節省。

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      模擬控制室黑屏節電效果

      4.3高精度拼裝

      單屏面積近167㎡,累計798個箱體,相當于近200塊55吋液晶拼接墻大小!如此高精度,大面積的弧形安裝,這在國內尚屬首例!本次項目最終選型成功的CR1.2產品,也給現場負責人帶來了驚喜!

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      CR系列不僅具備Precise Align技術,通過16點微調及XYZ三軸精準調節技術,保證了箱體在XYZ三向均可進行拼縫精準微調,還配置了專業的軟件,通過快速調節拼縫的亮暗線,滿足客戶對拼接的更高需求。

      4.4廣色域多級調節

      由于選用高品質的原材料,并采用先進的生產工藝,艾比森的CR系列擁有近110%的廣播級NTSC色域,較高端的OLED液晶顯示屏的色域還要高6%,甚至比常規的LCD液晶產品高31%。

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      同時為了滿足用戶在不同季節的體驗需要,以及不同時間段的環境光亮度的個性化需求,CR系列還擁有一鍵的色溫調節以及亮度調節,通過降低亮度使用,在節省用電的情況下調整達到最佳的顯示效果,保證了用戶長時間觀看的舒適性。

    艾比森:基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

      作為全球最大的智慧城市運營中心,該項目的投入使用,為城市在經濟轉型發展時期,統籌社會治理、城市管理、產業發展與生態環境的協調發展,打破各行政部門的溝通壁壘,實現整合協作,最終為城市管理者的決策,提供了重要依據和保障!

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