DLP大屏幕投影系统在潘北矿调度中心的应用

解娅赟

（淮南矿业（集团）有限责任公司潘北矿监控队，安徽 淮南 232000）

DLP大屏幕投影系统在潘北矿调度中心的应用

解娅赟

（淮南矿业（集团）有限责任公司潘北矿监控队，安徽 淮南 232000）

分析各种显示系统的优缺点后，介绍了DLP大屏幕投影系统的技术特点，使其DLP投影系统在潘北矿调度中心得到很好应用。

DLP 大屏幕投影单元；拼接控制系统；应用实践

大屏幕拼接显示系统属现代化视频显示工具，已被广泛用于生产和生活的领域，大屏幕拼接显示墙能够集中显示来自RGB、Video、网络等多种不同信号源的视频信号，可以满足用户的不同需求。

淮南矿业集团潘北矿，地处安徽省淮南市潘集镇，设计年产能力2.4 Mt/a，是建设中的新型高标准现代化矿井。潘北矿调度中心的大屏幕显示墙，根据优中选优原则，结合矿井使用实际，最终选择了DLP大屏幕投影系统。

1 几种大屏幕显示系统的简介

目前，使用较多的大屏幕显示技术一般分为以下几种：

1）阴极射线管（显像管）CRT。该系统是最早采用的大屏幕投影技术，价位低，使用时间长，在较早时期有着广泛的应用，多用于视频播放。但该系统清晰度和分辨率较低，在数字型号显示方面已经不能满足要求。CRT属于淘汰技术，已不再使用。

2）液晶显示屏LCD。该系统分辨率高，价格适中，在民用系统中应用较广。但LCD不适合长时间显示的场合使用，美国蒙塞尔色彩科学试验室测试证明，LCD投影机在连续使用3 000 h左右，图像质量会有明显变差。因此，该技术主要用于不频繁和不连续工作场合，例如会议室、电教室等。

3）等离子显示屏PDP。该技术是一种利用气体放电的显示装置。采用等离子管作为发光元件，大量的等离子管排列在一起构成屏幕。PDP显示屏的每一颗像素都是独立地自行发光，所以其耗电量与发热量都较大，设备寿命相对较短，存在灼伤。此技术主要用大屏幕的电视。

4）数字光学处理器DLP。DLP技术采用全数字化方式，投影画面均匀，可靠性高，对比度和亮度高，色彩还原性好，画面清晰；可实现对多种计算机图像信息的综合显示，广泛用于大屏幕投影显示屏上，已经成为目前市场占有率最高的最成熟的投影显示方式。

2 DLP技术的原理

潘北矿调度中心选择了DLP成像技术。DLP技术的核心是数字微镜芯片，简称DMD。DMD芯片由美国德州仪器公司1987年发明，它是极为精确的一个光开关，可对光进行数字调制，DMD芯片中包含了由130万个精微镜面组成的长方形阵列，每一个镜面对应于一个投影图像中的一个光学像素，这些镜面和数字信号、光源和投影镜头协同工作，能把影像和图形真实地再现出来。

当影像和图形的数字信号进入DLP系统后，会激活各个DMD下方的微型电机推动镜面迎向光源或避开光源。当镜面迎向光源时，会将一个白色像素通过投影镜头反射到屏幕上；当镜面避开光源时处于关闭状态，像素在屏幕上的位置就显示为深色。每一个DMD镜面每秒钟可以开关几千次，改变镜面的开关时间长度，就能产生不同等级的灰度。如果镜面的开启时间长于关闭时间，反射出的灰色像素就比较浅；如果关闭时间长于开启时间，反射出的灰色像素就比较深。通过这种方法，DMD镜面可以反射1024个灰度等级，可产生高度逼真的灰度图像。在光源和DMD镜面座板之间放入一个称为色轮的光过滤器。随着色轮的旋转，红、绿、蓝三种光源依次落在DMD精微镜面上，各个镜面的开关状态会随着彩色光线的转动而调整，这样一个典型的DLP投影系统就能产生1 600万种以上的不同色彩。单一的DLP投影单元，由一个DMD芯片、一个投影灯、一个色轮、一组投影镜头组成。这些系统的组合应能产生清晰和艳丽的图像。DLP投影机的结构见图1。

图1 单片式DLP投影机结构

3 实际工程中的应用

3.1 显示单元

目前国内生产DLP投影单元的有广东威创、中达电通等厂家；国外有东芝、三星、索尼等。潘北矿调度中心本次选用了东芝P670DL Plus投影单元拼接系统，每个投影单元的尺寸为67英吋，拼接方式为3×10，投影单元总数为30个屏。DMD芯片为DDR12度0.7英吋，物理分辨率为1 024×768（即一块DMD芯片上有1 024×768=786 432块小镜片），屏幕尺寸370mm×1212.5mm×745mm。

每个投影单元输入/输出接口各有1路D-sub15p接口，1路DVI接口，1路RS232串口；还有2路视频输入接口，1路视频输出接口。数字接口通过数据线缆循环连接，RS232串口也互相串接一起，控制电脑通过RS232设备控制调整投影机。控制电脑与DLP的连接见图2。

图2 投影机通过串口与控制电脑相连

3.2 控制系统

大屏幕投影显示系统中，除了显示单元，其控制系统也很重要，几乎所有的视频信号和数据信息，所有的显示处理工作都要经过控制系统来处理和完成。控制系统的好坏对整个显示系统的显示效果、操作灵活性、可靠性都有着决定性作用。控制系统主要包括视频矩阵和RGB矩阵，并配合多路视频和RGB信号选择系统。系统的控制部分，由系统专用计算机（控制PC）及相应控制软件完成。系统专用计算机通过相应的控制线缆可以实现：对投影机单元的控制，对图形控制器的控制，对视频矩阵切换器的控制，对RGB矩阵切换器的控制。

潘北矿调度中心的控制系统主要包括以下部分：

1）由PDT图形控制器控制16台大屏幕系统的显示。通过图形控制器可以实现16路视频信号和4路RGB信号的输入。

2）系统RGB信号处理：RGB信号输出通过32进32出RGB切换矩阵，32路RGB信号进入矩阵，32路RGB信号从矩阵输出，其中4路连接至图形控制器，从而在大屏幕上实现4路RGB信号窗口任意放大缩小、层叠。RGB矩阵输出的另28路信号可直接连接到两边的18个投影机的RGB2输入接口，通过投影机的内置拼接控制器完成，RGB信号在大屏幕的拼接放大显示。

3）系统视频信号处理：视频信号输出通过32X32视频切换矩阵，32路视频信号进入矩阵，32视频信号从矩阵输出，其中16路视频输出连接到控制器视频输入接口，使16路视频信号可以同时在大屏幕上显示，视频窗口可在大屏幕上任意开窗口、缩放显示。另16视频信号，可连接到两边的18个投影机单元的视频输入接口，通过投影机的内置图形控制器和视频矩阵，完成视频信号在大屏幕上的单屏显示和拼接放大显示和切换。

4）网络信号的显示：由于大屏幕控制电脑处在网络中，网络信号可以通过RGB传输的方式，通过图像控制器或者直通大屏的方式在大屏幕上显示。

4 DLP投影系统的优点

4.1 显示单元

高品质的DLP显示单元，保证了投影系统的显示质量，大屏幕投影系统可每天24 h、一年365 d连续工作。主要部件的正常使用寿命都大于1×105 h；采用特有的DNP RUCS高强度树脂屏幕，保证平整度；精密屏幕拼接，物理拼缝＜0.4 mm，光学拼缝＜1 mm。屏前亮度 550cd/m2，对比度 1 700∶1，屏幕的亮度均匀性大于9O，即使在光亮环境中，也能正常观看；屏幕视角水平160°，垂直80°。观看者在不同空间范围都能清晰观看。

4.2 控制系统

大屏幕系统的显示控制，可由图形控制器和投影机内置控制器控制。投影机内置控制系统保证了系统的可靠性和显示灵活性。两个控制系统在物理连接上是独立的，可分别或同时运用，为系统显示提供了不同的显示方式，增加了系统显示的灵活性。当在图形控制器故障的情况下，内置控制器同样可以显示应用图形，提高了系统的可靠性和容错性能。

4.3 RGB信号和视频信号的多种连接和显示方式

RGB信号和视频信号可与图形控制器连接，图形在大屏上可有开窗、缩放、移动等多种显示功能。RGB信号和视频信号可与投影机直接连接，通过投影机内置控制器拼接显示，图形可按屏幕几何拼接放大。不同的显示方式可同时运用，增强了信号的显示灵活性。

通过控制计算机集中控制，各通道任何一路信号均可切换自如；并可根据用户需要制定常用显示模式，实现简单灵活的使用界面。同时，支持多用户的操作，对用户的权限进行设定，通过控制计算机许可，网络上的任一台计算机都可操作大屏幕，通过软件远程控制大屏幕的画面；并且可以远程开窗，运行应用程序。实现图像的相互调用和控制。

5 结论

通过对潘北矿调度中心DLP大屏幕投影系统的介绍，可以看出：该系统性能优越、可靠，使用灵活、方便，非常适合于矿井调度中心不间断工作的要求；而且随着技术的进步，DLP的价格也在趋于下降，适合推广使用。

Abstract:The paper,firstly,analyzes the strengths and weaknesses of various display systems,and then introduces the technology characteristics of DLP large screen display system and its application in the Dispatch Center of Panbei mine.

Key words:DLP large screen display unit;splicing control system;application

编辑：徐树文

Application of DLP Large Screen Display System in the Dispatch Center of Panbei Mine

XIE Ya-yun

(Panbei Mine Monitoring and Control Team,Huainan Mine Industry Group,Huainan Anhui,232000,China)

TD679

A

1672-5050（2010）09-0072-03

2010-07-23

解娅 （1982—），女，安徽淮南人，本科，助理工程师，从事技术管理工作。