某交通指揮中心大屏幕顯示系統設計實踐

摘? 要：大屏幕顯示系統對交通指揮中心開展交通管理工作發揮重要作用，依據交通指揮調度對大屏幕顯示高分辨率GIS信息、高清視頻圖像以及可視化數據展示等需求，該系統結合顯示技術發展趨勢和技術標準，從交通指揮中心大屏幕技術選擇、布局設計、舒適度設計、控制系統、可視化應用等關鍵環節進行分析設計。并通過某工程實踐達到效果，為后續交通指揮中心大屏幕設計應用提供借鑒和幫助。

關鍵詞：交通指揮中心;大屏幕顯示;舒適度;高分可視化

中圖分類號：TP311;TU855? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：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設施，大屏幕顯示系統為現場指揮人員提供豐富的視覺傳達信息。基于精細化GIS地圖的圖上指揮調度、基于高清視頻的智能巡邏、基于大數據的可視化分析等智能化應用也都依賴于大屏幕顯示系統。目前，我國視頻顯示技術發展很快，DLP投影技術、LCD液晶技術、LED小間距技術都在各類指揮中心得到廣泛應用，而如何選取合適的技術及實現方式，切實提高交通指揮中心工作效率，是需要探討的問題。本文詳細說明了某交通指揮中心大屏幕系統具體設計工作。

1? 交通指揮中心大屏幕顯示需求

大屏幕顯示系統廣泛應用于公安、通信、電力、交通指揮機構等各個領域，在提供共享信息、決策支持、態勢顯示方面發揮著重要作用，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系統，涉及聲光電多方面技術問題，也涉及有關部門的管理協調問題，還與指揮大廳整體布局密不可分，必須注重需求為主、統籌兼顧、運用綜合集成技術，才能使之達到預期效果。大屏幕顯示系統建設整體應布局合理美觀、使用舒適、造價適中。交通指揮中心大屏幕顯示系統應具備以下功能：

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

（2）支持交通指揮中心各類電腦主機信號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到點顯示對齊。

（3）支持智能交通管理各種高清視頻信號接入顯示，包括多路道路監控視頻，視頻會議視頻，以及不同廠家視頻平臺設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，與會商決策室顯示系統之間聯動控制，使用不受限制。

（5）大屏幕顯示系統拼縫不能影響高精度GIS地圖和各類統計圖表顯示效果，應支持各類主題高分可視化應用。

本次設計中遵循國標GB 50464—2008《視頻顯示系統工程技術規范》，同時也參考電力行業最新的DL/T411—2018《電力大屏幕顯示系統通用技術條件》標準。

2? 某交通指揮中心空間布局設計

本文設計的某市交通指揮中心是遷建項目，新辦公樓設計之初并未考慮指揮中心場地特點，因此建設利用了原接待大廳場地。交通指揮中心大廳設計面積約190 m2，凈空4.2 m，大廳內部有承重柱需避免影響。對指揮中心大廳進行功能布局規劃，主要有大屏幕顯示區：包括新建主顯示區、利舊LCD液晶拼接顯示區，以及顯示墻維護區組成。另外設置指揮調度區、日常操作區、電臺直播區、休息區。受到場地限制，會商決策區規劃在大廳上一層。空間布局設計如圖1所示。

3? 大屏幕顯示系統設計

大屏幕顯示系統主要由顯示屏模塊、顯示信號控制系統、顯示應用系統以及配套的安裝維護框架、電氣供電防雷等組成。

3.1? 屏幕顯示技術選擇

目前，指揮中心大屏幕顯示系統主要有三種技術產品，包括：（1）數字光處理器拼接系統（DLP拼接屏）。單塊顯示屏有60寸、67寸、80寸等規格，4：3和16：9二種顯示比例，DLP拼接屏單塊尺寸大，拼縫較小，在大型指揮中心應用廣泛，例如安徽省路警聯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。但其有采購維護成本高、占用空間面積大、可視角度小的缺點。（2）LCD液晶拼接屏。單塊顯示屏主要有46寸、55寸規格，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。是指單位像素點間距小于2.5 mm的LED全彩顯示屏，根據LED模塊像素點間距尺寸范圍，分為P2 mm、P1.6 mm、P1.2 mm等規格，其可根據指揮大廳現場空間任意組合顯示尺寸和比例，早期小間距LED屏產品由于像素密度不夠靜距離觀看有顆粒感，亮度太高長期觀看舒適性差，隨著近年來“三合一表貼”“低亮高灰”等顯示技術的突破，同時小間距LED屏具有色彩豐富、動態效果好、無拼縫、靜音輕薄等特點，應用效果得到很大提高。

三種顯示技術性能對比如表1所示。本次交通指揮中心大屏幕應用主要以高分辨率精細化城市GIS地圖、高清視頻監控、大數據分析圖表應用為主。屏幕拼縫明顯會顯著影響信息傳達效果，同時對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規格小間距LED屏作為交通指揮大廳主顯示設備，輔助顯示區利舊原有LCD液晶拼接屏。

3.2? 大屏幕布局設計

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。可以任意組合顯示區域，考慮常用顯示使用習慣，可以按圖3方式劃分為多種形式。

3.3? 顯示舒適度設計

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）亮度設計：室內LED顯示屏亮度普遍達到800 cd/m2以上，持續在這樣亮度條件下觀看，人眼容易產生疲勞，實際使用中顯示屏亮度與環境亮度匹配很重要，顯示屏亮度與環境亮度對比度是指顯示屏使用亮度與周圍環境亮度平均亮度的比值。當顯示屏亮度與環境亮度對比度較大時，人眼需要不斷調節適應亮暗變化。本次設計采用的小間距LED顯示屏具備亮度調節功能，在保證顯示灰度要求前提下，可在100～800 cd/m2范圍內調節亮度，同時提高大屏幕前方頂面照明亮度，參考光舒適度評價限值要求，顯示屏亮度與環境亮度對比度控制在3：1～2：1之間。

（2）閃爍頻率：根據VESA組織對人眼時間對比敏感度的研究，人眼能夠感知到瞬時發光頻率低于80 Hz以下的閃爍，傳統LCD顯示屏定義85 Hz逐行掃描為無閃爍標準場頻，LED顯示屏可以大幅提高場頻，本次設計刷新頻率>1 000 Hz，遠高于無閃爍場頻要求。

（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，像素間距與像素點間距之間的差值為模組物理拼縫，拼縫越小對清晰度影響也小，顯示屏分辨率需要大于輸入圖像分辨率，同時應保持圖像長寬比例。本次設計采用三合一表貼燈尺寸1.0 mm× 1.0 mm像素點間距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間距有比例關系，視角為1°情況下，最佳視距=3 400×像素點間距，本次設計顯示屏最佳視距為4.32 m，仰視視角為15°～30°，在人眼視野范圍內，水平可視角度推薦值為80°～120°，本次顯示屏由于寬度較大，屏體設計采用4°弧度設計，提高了可視角度，滿足所有崗位觀看需要。

3.4? 大屏幕控制系統設計

大屏幕控制系統是大屏幕顯示系統重要組成部分，不論是靜態信息顯示，還是實時動態信息顯示，均需要通過控制系統來做數據處理和調節控制。目前小間距LED顯示屏為了實現高分辨率高閃爍頻率實時視頻流處理問題，傳統單片機和嵌入式系統在交通指揮中心以逐步被淘汰，各屏體生產廠家均提供了采用FPGA作為屏體內部控制器的方案，采用FPGA技術的發送卡、接收卡具有數據處理速度快、支持帶寬高、I/O資源豐富、易于外部設備通信的特點。在大屏幕拼接控制實現上主要有三種方式：

（1）視頻編解碼拼接一體化主機（視頻綜合平臺）。目前安防行業領先的產品提供商，通過不斷垂直整合產品線，將視音頻圖像編解碼處理、網絡交換、視頻矩陣切換、大屏幕拼接控制、行業軟件應用整合為一套視頻綜合平臺產品。提高了系統整合度，降低了安裝維護成本，在中小型指揮中心得到廣泛應用。但是其不支持超高分辨率工作站做點到點定制應用，另外高整合度也限制了用戶對前端不同品牌攝像機的選擇范圍。

（2）分布式拼控器+視頻解碼器。分布式拼控器是近年來LED顯示屏控制新型技術，系統基于網絡分布式技術，由輸入節點、網絡設備、輸出節點和控制軟件組成，其控制規模遠超其他方式，由于可以通過網絡采用光纖傳輸，適合場地面積大或場地分散的大型指揮中心。目前其缺點有產品標準化程度低，各廠家產品相互不兼容，產品更新快，一旦停產容易造成使用維護困難。

（3）集中式拼控器+視頻解碼器。集中式拼控器在傳統矩陣+拼控基礎上，整合系統架構、數據交換體系、數據處理方式，通過基于FPGA硬件的圖像處理設備，具有系統帶寬高，支持多路輸入輸出接口板擴展，易于超高分工作站協同工作的特點。

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

3.5? 高分可視化應用設計

交通指揮中心大屏幕顯示系統是服務于交通指揮業務使用者的需要，顯示內容必須能支持用戶更便捷的信息獲取，高分可視化設計是目前大屏幕應用的關鍵，高分可視化應用設計原則有：

（1）采用行業語言。界面設計應按照交通管理者行業用戶特定的語言，減少接收錯誤信息的可能。

（2）界面風格簡潔一致。界面結構設計應清晰一致，不能有超出一般常識性的邏輯設計。考慮人類大腦處理信息的限度，記憶負擔最小化。

（3）排列合理視覺清楚。界面排序應當符合常用閱讀習慣，大屏先從上往下看，從中間往左看再看右，視覺效果上無論所在位置遠近都便于識別。

（4）美觀與協調性：界面在元素大小比例、顏色質感、形狀語義、功能設置等方面適合美學規律的同時，符合交通指揮行業獨特性呈現。

根據交通指揮中心工作特點，本次設計了4個可視化主題：

（1）綜合態勢監測。內容包括管轄范圍交通擁堵情況、交通突發事件情況、道路通行效率排名和關聯視頻等。

（2）警情處置監測。內容包括在高分GIS地圖上實時顯示管轄范圍內當前警情處理情況、警情總數、警情輪播以及警情關聯視頻、警力資源等。如圖5所示。

（3）稽查布控監測。內容包括高分辨率GIS地圖顯示警車警員位置，卡口預警信息、關聯視頻以及重點布控列表等。

（4）設施運維監測。內容包括各類交通設施在線率、故障設施告警信息、運維工單完成情況統計等。

3.6? 輔助工程設計

大屏幕顯示系統設計中還需要考慮以下輔助工程：

（1）維護空間：本次主顯示小間距LED顯示屏設計采用后維護支架，為最大化利用空間，后維護間距按照最小可通過空間設計如圖6所示。輔助LCD拼接顯示屏采用前維護支架，節約空間，安裝時應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：大屏幕顯示系統接地滿足《建筑物電子信息系統防雷技術規范》（GB 50343—2012），接地電阻小于1 Ω，配備三級防雷器，保證系統防雷接地可靠。

（3）供電設計：大屏幕按照供電總負荷，設計采用50 kW配電柜，輸入電壓380 V，輸出電壓220 V，內部控制采用歐姆龍PLC控制器和網絡遠程控制，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個單相回路。

4? 設計成果

通過系統設計和工程實踐，某市交通指揮中心大屏幕顯示系統已投入應用，如圖7所示，在實際使用過程中，系統技術選型先進，規模設計合理，與用戶業務特點相符合，能夠支撐交通指揮調度的需要。

5? 結? 論

交通指揮中心大屏幕顯示應用是完整的系統建設，包括屏幕顯示技術選擇、空間布局規劃、舒適度設計、控制方式設計以及針對性的可視化應用設計，最終實現為交通指揮調度提供清晰有效的顯示信息。希望通過本次工程設計實踐論述，為后續類似指揮中心遷建項目提供參考與借鑒。

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作者簡介：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。