某交通指挥中心大屏幕显示系统设计实践

2022-07-07孟繁和

现代信息科技 2022年4期

摘要：大屏幕显示系统对交通指挥中心开展交通管理工作发挥重要作用，依据交通指挥调度对大屏幕显示高分辨率GIS信息、高清视频图像以及可视化数据展示等需求，该系统结合显示技术发展趋势和技术标准，从交通指挥中心大屏幕技术选择、布局设计、舒适度设计、控制系统、可视化应用等关键环节进行分析设计。并通过某工程实践达到效果，为后续交通指挥中心大屏幕设计应用提供借鉴和帮助。

关键词：交通指挥中心;大屏幕显示;舒适度;高分可视化

中图分类号：TP311;TU855 文献标识码：A文章编号：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

交通指挥中心是城市交通管理的重要基础设施，大屏幕显示系统为现场指挥人员提供丰富的视觉传达信息。基于精细化GIS地图的图上指挥调度、基于高清视频的智能巡逻、基于大数据的可视化分析等智能化应用也都依赖于大屏幕显示系统。目前，我国视频显示技术发展很快，DLP投影技术、LCD液晶技术、LED小间距技术都在各类指挥中心得到广泛应用，而如何选取合适的技术及实现方式，切实提高交通指挥中心工作效率，是需要探讨的问题。本文详细说明了某交通指挥中心大屏幕系统具体设计工作。

1 交通指挥中心大屏幕显示需求

大屏幕显示系统广泛应用于公安、通信、电力、交通指挥机构等各个领域，在提供共享信息、决策支持、态势显示方面发挥着重要作用，是集多种信息接收处理显示、多类人员操作控制于一体的多媒体互动系统，涉及声光电多方面技术问题，也涉及有关部门的管理协调问题，还与指挥大厅整体布局密不可分，必须注重需求为主、统筹兼顾、运用综合集成技术，才能使之达到预期效果。大屏幕显示系统建设整体应布局合理美观、使用舒适、造价适中。交通指挥中心大屏幕显示系统应具备以下功能：

（1）支持大面积、高分辨率全彩显示，同时显示亮度非均匀性小，支持低亮高灰并可调节，没有光辐射危害。

（2）支持交通指挥中心各类电脑主机信号源和接口类型的接入和显示。支持高分辨率工作站与大屏幕分辨率點到点显示对齐。

（3）支持智能交通管理各种高清视频信号接入显示，包括多路道路监控视频，视频会议视频，以及不同厂家视频平台设备和各种编解码器的兼容使用。

（4）支持单屏显示、组合显示、整屏显示，支持画中画、漫游、叠加功能，支持PC、平板电脑等灵活操作控制，与会商决策室显示系统之间联动控制，使用不受限制。

（5）大屏幕显示系统拼缝不能影响高精度GIS地图和各类统计图表显示效果，应支持各类主题高分可视化应用。

本次设计中遵循国标GB 50464—2008《视频显示系统工程技术规范》，同时也参考电力行业最新的DL/T411—2018《电力大屏幕显示系统通用技术条件》标准。

2 某交通指挥中心空间布局设计

本文设计的某市交通指挥中心是迁建项目，新办公楼设计之初并未考虑指挥中心场地特点，因此建设利用了原接待大厅场地。交通指挥中心大厅设计面积约190 m2，净空4.2 m，大厅内部有承重柱需避免影响。对指挥中心大厅进行功能布局规划，主要有大屏幕显示区：包括新建主显示区、利旧LCD液晶拼接显示区，以及显示墙维护区组成。另外设置指挥调度区、日常操作区、电台直播区、休息区。受到场地限制，会商决策区规划在大厅上一层。空间布局设计如图1所示。

3 大屏幕显示系统设计

大屏幕显示系统主要由显示屏模块、显示信号控制系统、显示应用系统以及配套的安装维护框架、电气供电防雷等组成。

3.1 屏幕显示技术选择

目前，指挥中心大屏幕显示系统主要有三种技术产品，包括：（1）数字光处理器拼接系统（DLP拼接屏）。单块显示屏有60寸、67寸、80寸等规格，4：3和16：9二种显示比例，DLP拼接屏单块尺寸大，拼缝较小，在大型指挥中心应用广泛，例如安徽省路警联合指挥中心大厅采用了4（行）×12（列）共48块80寸DLP拼接屏系统。但其有采购维护成本高、占用空间面积大、可视角度小的缺点。（2）LCD液晶拼接屏。单块显示屏主要有46寸、55寸规格，仅有16：9比例，其成本较低，视觉显示效果较好，目前在中小型指挥中心应用广泛，但单块尺寸较小，拼缝多且明显。（3）小间距LED拼接屏。是指单位像素点间距小于2.5 mm的LED全彩显示屏，根据LED模块像素点间距尺寸范围，分为P2 mm、P1.6 mm、P1.2 mm等规格，其可根据指挥大厅现场空间任意组合显示尺寸和比例，早期小间距LED屏产品由于像素密度不够静距离观看有颗粒感，亮度太高长期观看舒适性差，随着近年来“三合一表贴”“低亮高灰”等显示技术的突破，同时小间距LED屏具有色彩丰富、动态效果好、无拼缝、静音轻薄等特点，应用效果得到很大提高。

三种显示技术性能对比如表1所示。本次交通指挥中心大屏幕应用主要以高分辨率精细化城市GIS地图、高清视频监控、大数据分析图表应用为主。屏幕拼缝明显会显著影响信息传达效果，同时对可视角度也有较高要求，需要满足大厅各岗位都可以看清屏幕。综合考虑选用P1.2规格小间距LED屏作为交通指挥大厅主显示设备，辅助显示区利旧原有LCD液晶拼接屏。

3.2 大屏幕布局设计

显示屏外观尺寸：11 154 mm（宽）×3 480 mm（高），距离地面800 mm，如图2所示。可以任意组合显示区域，考虑常用显示使用习惯，可以按图3方式划分为多种形式。

3.3 显示舒适度设计

影响指挥中心小间距LED显示屏使用舒适度的因素有亮度、闪烁频率、视距角度、显示清晰度等。具体为：

（1）亮度设计：室内LED显示屏亮度普遍达到800 cd/m2以上，持续在这样亮度条件下观看，人眼容易产生疲劳，实际使用中显示屏亮度与环境亮度匹配很重要，显示屏亮度与环境亮度对比度是指显示屏使用亮度与周围环境亮度平均亮度的比值。当显示屏亮度与环境亮度对比度较大时，人眼需要不断调节适应亮暗变化。本次设计采用的小间距LED显示屏具备亮度调节功能，在保证显示灰度要求前提下，可在100～800 cd/m²范围内调节亮度，同时提高大屏幕前方顶面照明亮度，参考光舒适度评价限值要求，显示屏亮度与环境亮度对比度控制在3：1～2：1之间。

（2）闪烁频率：根据VESA组织对人眼时间对比敏感度的研究，人眼能够感知到瞬时发光频率低于80 Hz以下的闪烁，传统LCD显示屏定义85 Hz逐行扫描为无闪烁标准场频，LED显示屏可以大幅提高场频，本次设计刷新频率>1 000 Hz，远高于无闪烁场频要求。

（3）显示清晰度：LED显示屏清晰度主要由模组拼缝、显示屏分辨率和输入图像分辨率决定，像素间距与像素点间距之间的差值为模组物理拼缝，拼缝越小对清晰度影响也小，显示屏分辨率需要大于输入图像分辨率，同时应保持图像长宽比例。本次设计采用三合一表贴灯尺寸1.0 mm× 1.0 mm像素点间距1.27 mm，拼缝小于0.3 mm，整屏分辨率为8 556（宽）×2 046（高）。

（4）视距角度：LED显示屏最佳观看距离与像素点间距有比例关系，视角为1°情况下，最佳视距=3 400×像素点间距，本次设计显示屏最佳视距为4.32 m，仰视视角为15°～30°，在人眼视野范围内，水平可视角度推荐值为80°～120°，本次显示屏由于宽度较大，屏体设计采用4°弧度设计，提高了可视角度，满足所有岗位观看需要。

3.4 大屏幕控制系统设计

大屏幕控制系统是大屏幕显示系统重要组成部分，不论是静态信息显示，还是实时动态信息显示，均需要通过控制系统来做数据处理和调节控制。目前小间距LED显示屏为了实现高分辨率高闪烁频率实时视频流处理问题，传统单片机和嵌入式系统在交通指挥中心以逐步被淘汰，各屏体生产厂家均提供了采用FPGA作为屏体内部控制器的方案，采用FPGA技术的发送卡、接收卡具有数据处理速度快、支持带宽高、I/O资源丰富、易于外部设备通信的特点。在大屏幕拼接控制实现上主要有三种方式：

（1）视频编解码拼接一体化主机（视频综合平台）。目前安防行业领先的产品提供商，通过不断垂直整合产品线，将视音频图像编解码处理、网络交换、视频矩阵切换、大屏幕拼接控制、行业软件应用整合为一套视频综合平台产品。提高了系统整合度，降低了安装维护成本，在中小型指挥中心得到广泛应用。但是其不支持超高分辨率工作站做点到点定制应用，另外高整合度也限制了用户对前端不同品牌摄像机的选择范围。

（2）分布式拼控器+视频解码器。分布式拼控器是近年来LED显示屏控制新型技术，系统基于网络分布式技术，由输入节点、网络设备、输出节点和控制软件组成，其控制规模远超其他方式，由于可以通过网络采用光纤传输，适合场地面积大或场地分散的大型指挥中心。目前其缺点有产品标准化程度低，各厂家产品相互不兼容，产品更新快，一旦停產容易造成使用维护困难。

（3）集中式拼控器+视频解码器。集中式拼控器在传统矩阵+拼控基础上，整合系统架构、数据交换体系、数据处理方式，通过基于FPGA硬件的图像处理设备，具有系统带宽高，支持多路输入输出接口板扩展，易于超高分工作站协同工作的特点。

本次交通指挥中心场地规模较紧凑，小间距LED显示屏与各应用岗位距离较近，设计采用集中式拼控器+视频解码器方式，将大屏体控制与解码、拼接等应用控制解耦，便于用户后期选择不同品牌前端摄像机产品，防止被一家产品绑定。同时通过接入超高分工作站，支持高分辨率可视化应用。辅助LCD拼接屏采用原有视频编解码拼接一体化主机，节约用户投资。具体硬件组成包括集中式拼控器、视频综合主机、超高分工作站、通用视频解码器、控制软件主机、接插件线缆等设备。如图4所示。

3.5 高分可视化应用设计

交通指挥中心大屏幕显示系统是服务于交通指挥业务使用者的需要，显示内容必须能支持用户更便捷的信息获取，高分可视化设计是目前大屏幕应用的关键，高分可视化应用设计原则有：

（1）采用行业语言。界面设计应按照交通管理者行业用户特定的语言，减少接收错误信息的可能。

（2）界面风格简洁一致。界面结构设计应清晰一致，不能有超出一般常识性的逻辑设计。考虑人类大脑处理信息的限度，记忆负担最小化。

（3）排列合理视觉清楚。界面排序应当符合常用阅读习惯，大屏先从上往下看，从中间往左看再看右，视觉效果上无论所在位置远近都便于识别。

（4）美观与协调性：界面在元素大小比例、颜色质感、形状语义、功能设置等方面适合美学规律的同时，符合交通指挥行业独特性呈现。

根据交通指挥中心工作特点，本次设计了4个可视化主题：

（1）综合态势监测。内容包括管辖范围交通拥堵情况、交通突发事件情况、道路通行效率排名和关联视频等。

（2）警情处置监测。内容包括在高分GIS地图上实时显示管辖范围内当前警情处理情况、警情总数、警情轮播以及警情关联视频、警力资源等。如图5所示。

（3）稽查布控监测。内容包括高分辨率GIS地图显示警车警员位置，卡口预警信息、关联视频以及重点布控列表等。

（4）设施运维监测。内容包括各类交通设施在线率、故障设施告警信息、运维工单完成情况统计等。

3.6 辅助工程设计