艾比森：基于小間距LED顯示屏的智慧城市設計方案

　　智慧城市運行中心是數字化向更高層次的發(fā)展，核心是體現以人為本、智能運行的理念，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)全面感知城市的運行狀態(tài)，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(shí)空間中的各種實(shí)體對象更加精確、智能和直觀(guān)的控制和展現，提高對各種實(shí)體系統的整體優(yōu)化掌控、實(shí)現信息虛擬空間和物理現實(shí)空間的同步互動(dòng);通過(guò)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(lián)系、發(fā)現規律并提出方法，為更智慧的決策和行動(dòng)提供支持。

　　早在2013年，國家多部委就開(kāi)始分批次開(kāi)展了國家級智慧城市及專(zhuān)項試點(diǎn)城市建設，截至2017年，已有超500+的智慧城市進(jìn)行了試點(diǎn)簽約。

　　以大屏幕為顯示核心的智慧城市數據管理系統，可實(shí)現城市運行信息的全面整合與共享，建立一個(gè)集中的實(shí)時(shí)協(xié)作環(huán)境，在組織、管理、協(xié)調、指揮、調度、運行等方面將為城市提供一個(gè)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(jīng)濟創(chuàng )新、公共安全、人居環(huán)境、民生幸福、政務(wù)建設”等多維宏觀(guān)態(tài)勢，根據感知的數據對各領(lǐng)域現狀進(jìn)行分析、生成問(wèn)題、提出建議并自動(dòng)形成書(shū)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(tài)勢，通過(guò)大數據分析，自動(dòng)生成“事態(tài)數據模型”。便于指揮調度人員迅速方便地了解整個(gè)管轄區域的情況，對突發(fā)事件做出及時(shí)正確的反應。

　　在一個(gè)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(shí)，大屏幕顯示墻就成為各種信息匯總，直觀(guān)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(diǎn)。

　　智慧城市運行中心的“多信號接入、精細化顯示、長(cháng)時(shí)間觀(guān)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(shù)LCD、DLP、投影融合等不同程度地存在拼縫、亮度偏低、易受環(huán)境光線(xiàn)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(zhù)無(wú)拼縫、色彩飽和度高、色域廣、畫(huà)面顯示效果好、壽命長(cháng)，且對環(huán)境光線(xiàn)要求低等諸多優(yōu)勢，既能滿(mǎn)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(huì )發(fā)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(shí)現了“系統集成一體化、數據顯示實(shí)時(shí)化、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )化、維護管理智能化”等一系列需求，將有效推動(dòng)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(jìn)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(gè)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(mǎn)足在大廳各個(gè)角度清晰的觀(guān)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(hù)需求分析

　　大屏顯示系統要求集高清晰度數碼顯示技術(shù)、無(wú)縫拼接技術(shù)、多屏圖像處理技術(shù)、信號切換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等的應用綜合為一體，形成一個(gè)擁有高亮度、高清晰度、高智能化控制、操作方法先進(jìn)的大屏顯示系統。

　　坐席操作人員需求

　　運行中心大廳含36個(gè)業(yè)務(wù)坐席、4個(gè)人監督坐席及2個(gè)指揮坐席，每個(gè)坐席都采用一機三屏，每個(gè)顯示器的信號均能上墻顯示。

　　說(shuō)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(huán)境設備集成在一起，統一在一個(gè)軟件內完成。

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

　　觀(guān)眾需求

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

　　說(shuō)明：需要結合大屏的尺寸，顯示空間確定顯示屏的形狀、點(diǎn)間距、發(fā)光角度、亮度等一系列相關(guān)結構光學(xué)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(shuō)明：電源、信號雙備份，產(chǎn)品滿(mǎn)足快速維護，每臺設備、信號線(xiàn)路需要有明顯的標記。

　　網(wǎng)絡(luò )信號上屏需求

　　數千路網(wǎng)絡(luò )監控信號隨意調取，實(shí)時(shí)上墻。

　　說(shuō)明：需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機，通過(guò)視頻解碼器對網(wǎng)絡(luò )信號進(jìn)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(yè)務(wù)需求分析

　　1、需滿(mǎn)足12個(gè)作業(yè)島，42個(gè)坐席電腦信號均能上墻顯示。

　　2、數據運營(yíng)：總體態(tài)勢、決策支持。

　　3、聯(lián)動(dòng)指揮：業(yè)務(wù)系統上墻，指揮員就緒。

　　4、應急指揮：業(yè)務(wù)系統上墻，指揮員就緒。

　　5、事件管理：事件接報就做作業(yè)島，事件分撥員分散在各局。

　　6、監測預警：業(yè)務(wù)系統上墻。系統自動(dòng)通知。

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

　　1.3功能開(kāi)窗口需求

　　本項目需要滿(mǎn)足靈活開(kāi)窗口，快速切換和調用播放內容。

　　1、總體態(tài)勢

2、經(jīng)濟

　　3、交通

　　4、決策門(mén)戶(hù)

　　本項目建設的LED大屏幕系統需要支持用戶(hù)各類(lèi)信號源任意調用,位置隨業(yè)務(wù)需要任意改變。

　　1.4數據量估算

　　根據現有業(yè)務(wù)需求，本項目預估需接入大屏幕的前端視頻源數量如下：

　　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(jiàn)即所得的流媒體傳輸與控制方式，可將信號源在移動(dòng)和PC終端進(jìn)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(tài)勢運行與監測預警、重大事件聯(lián)動(dòng)指揮及現場(chǎng)視頻回傳、多部委聯(lián)合辦公及多系統上墻、日常監測數據顯示等場(chǎng)景，可隨時(shí)進(jìn)行一鍵信號源切換。

　　保證城市管理中所產(chǎn)生的海量復雜的數據進(jìn)行分層次可視化，通過(guò)直觀(guān)的視覺(jué)呈現形式，實(shí)現城市各環(huán)節運行過(guò)程中不同行業(yè)、不同業(yè)務(wù)間的大數據可視化，從而實(shí)現對數據的深度挖掘、資源利用，推動(dòng)決策生成，有力提升了城市管理治理水平。

　　方案設計

　　2.1產(chǎn)品選型

　　分辨率要求

　　本項目共計42個(gè)坐席，其中業(yè)務(wù)坐席36個(gè)、監督坐席4個(gè)、指揮坐席2個(gè)，需要上墻的電腦信號在36個(gè)以上，要全高清顯示所有電腦信號，需P1.2或以下的產(chǎn)品才能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)要求。

　　觀(guān)看距離和觀(guān)看角度

　　從座位及作業(yè)島設計圖分析可得出，最近一排作業(yè)島與大屏距離7米。人眼的分辨能力是由視網(wǎng)膜上感覺(jué)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(shí)約為五分之一，即25°。

　　由于此項目屏幕較寬，涵蓋的觀(guān)眾范圍較廣，在同一水平面上，為了滿(mǎn)足每一個(gè)位置的觀(guān)眾均能收看到較好的視覺(jué)效果，通過(guò)適當調整LED屏幕的外形，來(lái)解決這一問(wèn)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(guān)眾觀(guān)看屏幕的效果?；⌒纹翆χ行木€(xiàn)上的觀(guān)眾視覺(jué)感受有所提升，對邊緣位置的觀(guān)眾來(lái)說(shuō)，對角線(xiàn)處的LED屏幕亮度有一定的提升，有助于保持畫(huà)面亮度均勻性。

　　根據上述分析，將直面屏與弧形屏的觀(guān)看空間做以下分析，如下圖：

　　直面屏觀(guān)看空間

　　弧形屏觀(guān)看空間

　　可見(jiàn)弧形LED屏幕具有更大的最佳觀(guān)看區域。

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

　　結論

　　綜上：本項目采用P1.27mm點(diǎn)間距的產(chǎn)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(guān)看效果。

　　LED大屏幕弧形示意圖

　　2.2整體架構設計

　　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(chǎn)品，點(diǎn)間距P1.27mm，尺寸25.62m(長(cháng))×6.517m (高)。

　　信號接收控制卡(內置屏體)。

　　信號發(fā)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(xiàn)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(lái)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(lái)自用戶(hù)坐席工作站的計算機信號;局域網(wǎng)內工作站網(wǎng)絡(luò )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(jìn)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(fā)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(jìn)行控制。

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

　　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

　　運行中心LED大屏幕效果圖

　　2.3. 2 LED顯示屏基本信息

　　產(chǎn)品型號：CR1.2

　　點(diǎn)間距：P1.27mm

　　標準箱體尺寸：610mm×343mm×67mm ;

　　箱體分辨率：480點(diǎn)(W)×270點(diǎn)(H)

　　屏體尺寸(長(cháng)*高)：25.62m * 6.517m。

　　屏體面積：166.97m2

　　整屏分辨率：20160*5130像素點(diǎn)。

　　屏體形狀：曲面內弧形。

　　顯示屏外觀(guān)展開(kāi)圖

　　2.3.3可開(kāi)窗數量

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

　　支持倍頻倍線(xiàn)處理、畫(huà)面漫游、畫(huà)面任意縮放、畫(huà)面疊加、畫(huà)面裁剪、畫(huà)面局部放大、畫(huà)面異常校正、無(wú)縫切換等功能。

　　2.3.4主要功能介紹：

　　接入信號源種類(lèi)：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(diǎn)連接至系統即可，無(wú)輸入節點(diǎn)數量的限制，可實(shí)現無(wú)限擴展功能。

　　艾比森CR系列產(chǎn)品介紹

　　本項目使用的艾比森CR1.2產(chǎn)品是專(zhuān)門(mén)針對控制室等領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的戶(hù)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(shí)現無(wú)縫拼接。

　　CR系列產(chǎn)品圖

　　4.1高顯示穩定性

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

　　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(wú)線(xiàn)技術(shù)，內部空間寬敞，簡(jiǎn)潔干凈，在強化了散熱效果的同時(shí)，還大幅降低了元器件的故障率。同時(shí)箱體也根據空氣對流原理設計，使內部熱量能更快的散發(fā)出去，增加了電氣性能的穩定性。

　　艾比森CR系列電路布局與散熱

　　4.2節能環(huán)保

　　本項目采用的CR1.2產(chǎn)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(shí)艾比森的產(chǎn)品在PCBA焊接過(guò)程中，采用符合RoHS標準的沉金工藝(無(wú)鉛工藝)，不僅環(huán)保，還充分保證了PCB的焊接可靠性和抗氧化性，提升產(chǎn)品可靠性。

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

　　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(gè)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(chǎn)品，也給現場(chǎng)負責人帶來(lái)了驚喜!

　　CR系列不僅具備Precise Align技術(shù)，通過(guò)16點(diǎn)微調及XYZ三軸精準調節技術(shù)，保證了箱體在XYZ三向均可進(jìn)行拼縫精準微調，還配置了專(zhuān)業(yè)的軟件，通過(guò)快速調節拼縫的亮暗線(xiàn)，滿(mǎn)足客戶(hù)對拼接的更高需求。

　　4.4廣色域多級調節

　　由于選用高品質(zhì)的原材料，并采用先進(jìn)的生產(chǎn)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(chǎn)品高31%。

　　同時(shí)為了滿(mǎn)足用戶(hù)在不同季節的體驗需要，以及不同時(shí)間段的環(huán)境光亮度的個(gè)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(guò)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(hù)長(cháng)時(shí)間觀(guān)看的舒適性。

　　作為全球最大的智慧城市運營(yíng)中心，該項目的投入使用，為城市在經(jīng)濟轉型發(fā)展時(shí)期，統籌社會(huì )治理、城市管理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，打破各行政部門(mén)的溝通壁壘，實(shí)現整合協(xié)作，最終為城市管理者的決策，提供了重要依據和保障!