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一、 概述
近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加大，交通問(wèn)題已成為各大城市急待解決的問(wèn)題，而世界上眾多大城市的成功經(jīng)驗(yàn)告訴我們：城市地鐵和輕軌是解決大城市交通緊張、市民出行困難、汽車(chē)污染環(huán)境等嚴(yán)重問(wèn)題的有效交通方式。城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)是軌道交通中的重要組成部分，對(duì)于提高其運(yùn)營(yíng)水平起著至關(guān)重要的作用。城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)通常包含大屏幕綜合顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)承擔(dān)著主控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、視頻信號(hào)的集中顯示，應(yīng)用于鐵路、地鐵、輕軌、電氣化鐵路、高速磁懸浮鐵路系統(tǒng)的控制室。中國(guó)的成功案例有：深圳地鐵一期工程供電、環(huán)控及防災(zāi)報(bào)警綜合監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)、武漢市軌道交通一號(hào)線(xiàn)一期工程變電系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)、廣州地鐵二、三號(hào)線(xiàn)各自的主控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)、南京地鐵南北線(xiàn)一期工程控制中心大屏幕投影顯示系統(tǒng)等。
軌道交通涉及到鐵路、地鐵、輕軌、電氣化鐵路、高速磁懸浮鐵路等。在這些領(lǐng)域有一個(gè)共同點(diǎn)：即都要涉及到調(diào)度、信息集中顯示這些需求。數(shù)字顯示拼接系統(tǒng)成熟地應(yīng)用于顯示各種主控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)或變電系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。通常系統(tǒng)有以下幾大部分組成：
1）顯示單元；M X N 的組合；
2）多屏處理器；
3）應(yīng)用管理軟件；
二、技術(shù)實(shí)現(xiàn)的技巧
為了驅(qū)動(dòng)超大規(guī)模的顯示拼墻，傳統(tǒng)的圖像處理器一般采用以下兩種方法來(lái)處理：
方法一：（如圖1所示）：多臺(tái)處理器獨(dú)立驅(qū)動(dòng)各自的專(zhuān)業(yè)區(qū)，即“分布式處理器”。各處理器之間沒(méi)有內(nèi)在關(guān)聯(lián)，不能相互調(diào)用資源，不可能實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)區(qū)顯示，也不能顯示全屏（1024*M）*（768*N）高分辨率靜態(tài)圖像，不能或不易改變顯示區(qū)域大小和位置，沒(méi)有靈活改變物理連接顯示區(qū)域的擴(kuò)展能力。
圖1
方法二：通過(guò)級(jí)聯(lián)（PCI總線(xiàn)擴(kuò)展）的方法，即“級(jí)聯(lián)處理器”。雖然可以擴(kuò)展處理器來(lái)驅(qū)動(dòng)32個(gè)以上的屏，但實(shí)際上顯示速度已非常慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。這是因?yàn)榧?jí)聯(lián)系統(tǒng)只有單個(gè)CPU（或雙CPU）和單條PCI總線(xiàn)（如圖2所示），多達(dá)幾十路信號(hào)（十幾路動(dòng)態(tài)Video，十幾路RGB，十幾路網(wǎng)絡(luò)信號(hào)）擠在一條PCI總線(xiàn)上靠一個(gè)CPU（或雙CPU）處理，其速度可想而知。更不可能跨區(qū)（四個(gè)顯示分區(qū)）顯示，甚至于同一個(gè)專(zhuān)業(yè)分區(qū)內(nèi)。當(dāng)這個(gè)專(zhuān)業(yè)分區(qū)屏較多時(shí)，如30個(gè)屏，由于每個(gè)擴(kuò)展箱槽位有限，一般13-18個(gè)，必須要有至少2個(gè)擴(kuò)展箱來(lái)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)。由于擴(kuò)展箱之間有橋接，輸入至不同擴(kuò)展箱的RGB、VIDEO信號(hào)不能互通，只能顯示在半個(gè)區(qū)域上，不能全屏任意位置移動(dòng)。
圖2
三、超大型分布式主從處理系統(tǒng)
為了迎合市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求，VTRON公司在2004年初推出了全新理念和結(jié)構(gòu)的超大型應(yīng)用解決方案---超大型分布式主從處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一主多從的分布式結(jié)構(gòu)，多臺(tái)計(jì)算機(jī)并行處理，內(nèi)部采用了Vtron專(zhuān)用高速交換傳輸介質(zhì)和VTRON特有的VlinkExpressTM傳輸技術(shù)協(xié)議,從而構(gòu)成一個(gè)超級(jí)處理系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)繁重的超大容量圖像數(shù)據(jù)的高速處理、交換、傳輸和顯示任務(wù)。
對(duì)比傳統(tǒng)的分布式處理器與級(jí)聯(lián)處理器，超大型分布式主從處理系統(tǒng)具有以下主要優(yōu)勢(shì)：
1）全屏單一邏輯屏和整屏移動(dòng)窗口顯示能力
傳統(tǒng)方式要采用多臺(tái)獨(dú)立的處理器分別驅(qū)動(dòng)各自區(qū)域的顯示單元，這樣實(shí)際上只是多套獨(dú)立大屏顯示系統(tǒng)物理位置擺在一起，并沒(méi)有有機(jī)結(jié)合成為一個(gè)單一邏輯屏。由主處理器經(jīng)VTRON專(zhuān)用同步控制機(jī)制控制各臺(tái)從處理器合成拼接，可構(gòu)成一個(gè)完整的（1024*M）*（768*N）的超高分辨率畫(huà)面。各種類(lèi)型活動(dòng)視頻、RGB和來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)和窗口等各種類(lèi)型的圖像信號(hào)可在高分辨率無(wú)縫單一邏輯屏上以窗口方式任意位置顯示，并可任意移動(dòng)、任意縮放。如同在一臺(tái)電腦顯示器上的操作一樣，非常靈活自如。（以深圳地鐵27X3 81屏系統(tǒng)為例）
2）極佳的顯示速度
處理系統(tǒng)采用技術(shù)領(lǐng)先的分布式主從多屏處理器多臺(tái)處理器并行處理，它擁有專(zhuān)門(mén)的內(nèi)部通訊、同步控制協(xié)議和信號(hào)分布處理機(jī)制，利用Vtron專(zhuān)用高速傳輸介質(zhì)和Vtron獨(dú)創(chuàng)的VlinkExpress傳輸協(xié)議，令顯示速度和信號(hào)處理能力獲得巨大提升，有效地解決了使用者最擔(dān)心的驅(qū)動(dòng)如此大型顯示系統(tǒng)是否具有足夠的顯示速度問(wèn)題。
以深圳地鐵81屏項(xiàng)目為例，全屏信息刷新速度在2秒以?xún)?nèi)，單獨(dú)應(yīng)用（分區(qū)使用）的刷新在1秒以?xún)?nèi)。
3）系統(tǒng)資源分配合理
多輸出圖形被傳輸至多臺(tái)從處理器中各自分別進(jìn)行處理，分?jǐn)傌?fù)荷，減輕了各主、從處理器的壓力，系統(tǒng)性能極其穩(wěn)定。在主從架構(gòu)基本原理圖中，多臺(tái)從處理器中，每臺(tái)從處理器只需分擔(dān)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)10個(gè)左右的單元數(shù)量，輕松自如。
4）優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
采用一套主從處理器大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)方式要采用多臺(tái)獨(dú)立的處理器分別驅(qū)動(dòng)各自區(qū)域的顯示單元，這樣實(shí)際上只是多套獨(dú)立大屏顯示系統(tǒng)物理位置擺在一起，并沒(méi)有有機(jī)結(jié)合成為一個(gè)單一邏輯屏。各自操作自己的處理器，管理與操作相對(duì)復(fù)雜且無(wú)整體顯示能力與控制，極不利于日常的操作以及系統(tǒng)的擴(kuò)展和變化。主從型處理器則是在一個(gè)平臺(tái)上全面控制所有單元，這與常規(guī)的小系統(tǒng)（如用一臺(tái)小型處理器來(lái)驅(qū)動(dòng)10多個(gè)單元）是一樣的，而且由于軟件與硬件的結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)先進(jìn)性更帶來(lái)了各種信號(hào)的輸入端口可以大幅度增加,極易擴(kuò)展。
5）具有分區(qū)的靈活性
整屏可按具體應(yīng)用分區(qū)固定顯示，又可在不增加硬件設(shè)備的前提下隨時(shí)任意重新劃分區(qū)域顯示，分區(qū)是虛擬的，用戶(hù)可以使用簡(jiǎn)單的界面設(shè)置即可改變分區(qū)的屏數(shù)，無(wú)需物理改變接線(xiàn)。并且在特殊情況和應(yīng)急情況下，又可將各專(zhuān)業(yè)的RGB信號(hào)、視頻信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)混合實(shí)現(xiàn)靈活的跨區(qū)跨應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的任意開(kāi)窗口顯示。
固定區(qū)域劃分示意圖
顯示區(qū)域重新劃分示意圖
跨區(qū)示意圖
6）多重冗余，系統(tǒng)可靠性高
整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)、可靠，充分考慮到各種故障的發(fā)生而具有不同的即時(shí)解決方案來(lái)確保有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控不間斷。
- 內(nèi)置處理器冗余: 投影單元本身具有內(nèi)置處理器顯示功能可以隨時(shí)確保各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)RGB和Video直通放大顯示，而無(wú)需通過(guò)主從處理器即可顯示；
- 從處理器冗余: 主從處理器結(jié)構(gòu)以及外圍矩陣配套， 系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槠渲心骋慌_(tái)從處理器出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)顯示全盤(pán)癱瘓，其它從處理器照常顯示。發(fā)生故障的從處理器上的被顯示信號(hào)窗口可移動(dòng)至其它從處理器上開(kāi)窗口顯示。
- 內(nèi)置處理器冗余: 投影單元本身具有內(nèi)置處理器顯示功能可以隨時(shí)確保各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)RGB和Video直通放大顯示，而無(wú)需通過(guò)主從處理器即可顯示；
- 從處理器冗余: 主從處理器結(jié)構(gòu)以及外圍矩陣配套， 系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槠渲心骋慌_(tái)從處理器出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)顯示全盤(pán)癱瘓，其它從處理器照常顯示。發(fā)生故障的從處理器上的被顯示信號(hào)窗口可移動(dòng)至其它從處理器上開(kāi)窗口顯示。
- 內(nèi)置處理器冗余: 投影單元本身具有內(nèi)置處理器顯示功能可以隨時(shí)確保各種信號(hào)實(shí)現(xiàn)RGB和Video直通放大顯示，而無(wú)需通過(guò)主從處理器即可顯示；
- 從處理器冗余: 主從處理器結(jié)構(gòu)以及外圍矩陣配套， 系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槠渲心骋慌_(tái)從處理器出現(xiàn)故障時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)顯示全盤(pán)癱瘓，其它從處理器照常顯示。發(fā)生故障的從處理器上的被顯示信號(hào)窗口可移動(dòng)至其它從處理器上開(kāi)窗口顯示。
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文章來(lái)源：中國(guó)投影網(wǎng)
