指挥中心工程系统方案

本溪市公安局开发区分局指挥中心本溪市公安局开发区分局指挥中心 技技 术术 方方 案案 沈阳格微软件有限责任公司沈阳格微软件有限责任公司 2011 年年 10 月月 目目 录录 一 系统概述 4 1 1 项目概述 4 1 2 设计依据 4 1 3 设计原则 5 二 系统详细设计 6 2 1 系统组成 6 2 2 系统结构 6 三 液晶大屏幕显示系统 7 3 1 液晶拼接幕墙系统组成 7 3 2 系统主要技术指标 8 3 3 系统设备功能及技术参数 9 四 LED 显示系统 34 4 1 LED 屏幕安装方式 34 4 2 3 75 室内双基色屏 35 4 3 LED 系统简介及组成 37 五 指挥中心装修改造 45 5 1 工程概况 45 5 2 施工工艺说明 47 5 3 其他质量保证措施 54 5 4 安全 消防 保卫管理 55 六 综合布线系统 60 6 1 设计依据与技术规范 60 6 2 本系统设计指导思想 61 6 3 布线系统 62 6 4 综合结构化布线系统设计说明 63 6 5 管线设计方案 65 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 3 6 6 设备间弱电接地方式 67 七 现场环境要求 68 八 施工办法和质量保证措施 69 8 1 项目实施 69 8 2 施工组织设计 72 8 3 人员组织机构及管理体系 73 8 4 施工队伍管理 74 8 5 质量 安全保证措施 74 8 6 系统工程施工方案 81 九 系统测试及验收 84 十 培训及服务 86 十一 指挥中心大屏系统报价 87 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 4 一 一 系统概述系统概述 1 11 1 项目概述 项目概述 为创造平安药都 构建和谐社会 服务人民 打击犯罪 维护稳定 适应 新形势下公安工作 完成党委 政府赋予公安机关的各项任务 现对本溪市公 安局开发区分局综合楼指挥中心进行整体设计 旨在提高公安机关信息畅通 指挥有力 手段先进 运转高效的指挥体系 同时兼顾技术先进 服务实战 节约资源 持续发展 稳定可靠 安全保密的原则 本溪市公安局开发区分局指挥中心建设总体工程主要分为指挥大厅 机房 电源室 会议室的装修 综合操作台 配电系统 房间布线 铺设防静电地板 视频监控系统 DID 拼接屏 LED 显示屏 报警台设备 UPS 电源和办公设备 采购 原设备线路迁移等 1 21 2 设计依据 设计依据 依据现有的国家标准 规范 并参照国际上通用的规范进行 基本技术依 据的概念 在此为参照和等同 包括特性参数要求标准 特性参数测量方法规 范标准 电气设计规范 安全要求等 电子图纸及甲方的需求 民用建筑电气设计规范 JGJ T16 92 会议系统的电及其音频性能要求 GB T5381 94 智能建筑设计标准 GB T50314 2000 扩声系统的声学特性指标与测量方法 WH01 93 厅堂扩声系统声学特性指标 GYJ25 86 民用建筑隔声设计规范 GBJ118 88 电气装置安装工程施工及验收规范 GBJ232 92 声系统设备互联优选配接值 GB T14197 93 声系统设备互联用连接器的应用 GB T15644 95 视听 视频和电视系统中设备互联的优选配接值 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 5 1 31 3 设计原则 设计原则 先进性和可扩展性 先进性和可扩展性 现代信息技术的发展 新产品 新技术层出不穷 因此本系统在方案优化 的情况下应充分利用现代最新技术 以使系统在尽可能长的时间内与社会发展 相适应 但由于现代科学技术的飞速发展 故必须充分考虑今后的发展需要 设计方案必须具备前瞻性和可扩展性 这种可扩展性不仅充分保护了局方的投 资 而且具有较高的综合性能价格比 本方案对此均作了充分考虑 以便于系 统的扩展和升级 科学性和规范性 科学性和规范性 从系统设计开始 包括施工 安装 调试直到最后验收的全过程 都严格 按照国家有关的标准和规范 做好系统的标准化设计和科学的管理工作 最后 提交正规的相关报告及全套施工图纸和技术资料供甲方存档 安全性和可靠性 安全性和可靠性 系统设计必须安全 可靠 本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品 在 设备选型和系统的设计中尽量减少故障的发生 并从线路辐射 设备安装 系 统调试以及对甲方人员的技术培训等方面 都满足可靠性的要求 总之 在系统设计过程中我们坚持实用性与适用性相结合 保持设备档次 性能的一致性 做到 选系统 系统性能配套 性能价格比合理 具有当前水平 选产品 设备性能易配接 可靠性高 安全性好 在可靠性高的条件下 选用高性能的产品 选用有信誉 售后服务好的厂家或代理商的名牌产品 选用在国内外大型 重点工程中经常被选用的产品 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 6 二 二 系统详细设计系统详细设计 2 12 1 系统组成 系统组成 指挥中心系统由许多子系统组合而成 包括液晶大屏幕系统 LED 大屏幕系 统 网络系统 信号传输系统 综合布线系统 2 22 2 系统结构 系统结构 系统组织结构如下图所示 三 三 液晶大屏幕显示系统液晶大屏幕显示系统 经过对液晶拼接幕墙的建设目标 使用要求和物理环境情况的了解 我们 设计了这套液晶拼接幕墙系统方案 本系统将国际最卓越的高清晰度数码显示 技术 投影墙拼接技术 多屏图像处理技术 多路信号切换技术 集中控制技 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 7 术等的应用集合为一体 使整套系统成为一个拥有高亮度 高清晰度 高智能 化控制 操作方法最先进的大屏幕显示系统 3 13 1 液晶拼接幕墙系统组成液晶拼接幕墙系统组成 控制室液晶拼接幕墙由纵向 8 列 横向 3 行组成 全部采用三星 46 DID TFT LCD 单元组成 拼接成大屏幕显示墙 并配以拼接控制子系统 液晶拼接幕墙系统组成 1 46 8 3 投影拼墙墙体 46 单屏尺寸为 1026mm 026mm 宽宽 580mm580mm 高高 46 8x3 液晶拼接幕墙全屏显示尺寸为 1026 mm X 8 宽 X 580 mm X 3 高 8208mm8208mm 宽宽 X X 17401740 mmmm 高高 2 多屏拼接控制器 3 大屏幕应用管理系统 软件 4 DVI 传输线缆 液晶拼接系统系统结构图液晶拼接系统系统结构图 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 8 3 23 2 系统主要技术指标系统主要技术指标 大屏幕显示系统的主要指标如下 液晶显示单元尺寸 单屏显示面积为 1026mmX580mm 总的显示面积为 4104mmX1740mm 显示通道数量 24 路 24 块 46 寸液晶显示单元拼接成一幅超大的完整图像 计算机显示通道数 同时显示多路路实时的计算机图像 复合视频显示通道数 同时显示多路实时的计算机图像 系统能确保 24 小时连续运行 系统操作简单 维护方便 使用寿命长 整个投影屏幕具有高分辨率 高亮度 高清晰度和对比度范围宽等特 点 色彩还原真 实 图像失真小 亮度均匀一致 显示清晰 单屏周 边无眩光 完全能在室内正常的 办公环境下能显示清晰明亮的图形 图像效果 支持多屏图像拼接 画面可整屏显示 也可分屏显示 全屏范围内显 示无非线性失真 效果 整个屏幕亮度均匀 无暗角或亮角等现象 画 面稳定无闪烁 画面能够自由缩 放 移动 漫游 不受物理拼缝的限 制 采用软件控制窗口的拼接与分割 屏与屏之间的拼缝不影响汉字和图像 的正确显示 网络环境下计算机的各种应用程序的窗口可以在投影屏上任意开窗口 显示 自由的跨 屏移动 打开 改变大小 网络视频图像 网络 RGB 信号 模拟视频 RGB 信号可以开窗方式显示 窗口可任意 缩放 漫游 拖拽 切换显示具备图像漫游 缩放等显示 功能 画面的移动且不以屏为界 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 9 3 33 3 系统设备功能及技术参数系统设备功能及技术参数 大屏幕显示系统硬件设备包括 46 寸液晶拼接幕墙 拼接控制器 VGA16 8 信号切换矩阵 3 3 1 3 3 1 4646 寸寸 液晶拼接幕墙液晶拼接幕墙 选择显示单元主要考虑屋内空间 色彩 分辩率 对比度 使用寿命等 指标 还要考虑设备的稳定性及与系统配套能力 DIDDID TFTTFT LCDLCD的特征的特征 DID Digital Infomation Display TFT Thin Film Transistor LCD Liquid Crystal Display 是专用产品液晶屏 它是根据应用于安防 广播 电视 医疗 工业及公共媒体发布等领域转业监视器的技术要求而设计和生产 的 是继NB PC以TV之后的第四代LCD产品 其以卓越的显示性能 已经成为人 们认同的当前最高端 最理想的液晶监视器显示屏 DID TFT LCD液晶屏具有高 亮度 高对比度 更好的彩色饱和度 更宽的视角 可靠性更好 纯平面显示 亮度均匀 影像稳定不闪烁 120HZ倍频刷新频率 更长使用寿命等特征 下面 让我们具体介绍一下这些突出特征 高亮度高亮度 与TV和PC液晶屏相比 DID液晶屏拥有更高的亮度 TV或PC液晶屏的亮度一 般只有250 300cd m2 20 1 和400 500 cd m2 26 而DID液晶屏的 亮度可以达到300 500 cd m2 20 1 和700 800 cd m2 26 高对比度高对比度 DID 液晶屏具有1000 1 20 1 1500 1 26 对比度 比传统 PC或TV液晶屏要高出一倍以上 是一般背投的三倍 更好的彩色饱和度更好的彩色饱和度 目前普通LCD和CRT的彩色饱和度只有72 而DID LCD可以达到92 的高彩 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 10 色饱和度 这得益于DID新开发的色彩校准技术 通过这个技术 除了对静止画 面进行色彩校准外 还能对动态画面进行色彩的校准 这样才能确保画面输出 的精确和稳定 更宽的视角更宽的视角 PVA Patterned Vertical Alignment 技术即 图像垂直调整技术 利 用这种技术 可视角度可达双170 以上 横向和纵向 可靠性更好可靠性更好 普通液晶屏为电视 PC显示器设计 不支持日夜连续使用 DID液晶屏为监 视器 广告牌设计 支持在公众场合日夜连续使用 纯平面显示纯平面显示 LCD是平板显示设备的代表 是真正的纯平显示器 完全无曲率大画面 无 变形失真 亮度均匀 影像稳定不闪烁亮度均匀 影像稳定不闪烁 由于LCD每一个点在接收到信号后就一直保持那种色彩和亮度 而不像CRT 那样需要不断刷新亮点 因此 LCD亮度均匀 画质高而且绝对不会闪烁 120HZ120HZ倍频刷新频率倍频刷新频率 专利的120Hz倍频液晶显示技术 能有效解决图像快速运动过程中的拖尾和 模糊 增强图像的清晰度和对比度 使画面更清澈 人眼长时间观看也不易疲 劳 更长使用寿命更长使用寿命 普通的NB PC及TV使用的LCD液晶屏其背光源的使用寿命为1万至3万小时 而DID LCD液晶屏背光源的使用寿命均可达5万小时以上 这就确保了拼接幕墙 使用的每片液晶屏在长时间使用后的亮度 对比度和色度的一致性并且确保幕 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 11 墙的使用寿命不低于5万小时 超薄窄边设计超薄窄边设计 DID液晶屏在拥有超大显示面积的同时 还有厚度薄 重量轻等优势 可以 方便地拼接 安装 一般46英寸的DID LCD 其重量只有15KG 厚度不到10公分 拼接专用的液晶屏 其优秀的窄边设计 使其边缘只有2 4mm 4 2mm 相对于46 寸的大屏幕来说 这么小的边缘完全不影响幕墙的整体显示效果 系统的可用性系统的可用性 46寸液晶拼接幕墙具有很大的组合空间 既可以采用小屏拼接 也可以采用 大屏拼接 既可以一对一单屏拼接 也可以一对m n整屏拼接 还可以大小屏 混合拼装 我们将根据客户对46寸液晶拼接幕墙系统提出的系统规模和应用要 求 选择合适的产品和拼接方式 提出具体实施方案 满足系统的应用需求 我们将根据客户对输入信号的要求 选择不同的视频处理系统 监视器专用 视频处理系统 实现VGA 复合视频 S VIDEO 可选 YPBPR YCBCR 可选 或DVI 可选 信号输入 满足不同使用场合 不同信号输入的需求 通过控制软件 实现各种信号的切换 拼接成全屏显示 任意组合显示 图 像拉伸显示 图像漫游显示 图像叠加显示等 我们因应客户的不同需求 打造个性化系统 提供不同的实施方案和技术支 持 系统的先进性系统的先进性 据赛诺平板电视第3 季度季报显示 2009年前3季度国内平板电视内销出货 共计336万台 其中液晶电视内销出货280万台 同比增长209 等离子电视内 销出货56 5万台 同比增长28 相对内销市场 2009年平板电视出口市场的增长速度更为迅速 据海关数据 2009年前3季度我国平板电视出口量共计约982万台 其中液晶电视出口933万台 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 12 同比增长103 等离子电视出口49万台 同比增长302 据赛诺监测数据 至2009年9月 40英寸以上 含40英寸 平板电视市场 等 离子的销量份额已被液晶电视压至27 由此可见 在平板显示领域 液晶具有绝对的优势 并从以往的小尺寸向大 尺寸发展 全面领先其它平面显示技术 监视器所采用的液晶屏是DID液晶显示 屏 它是当今世界上最新技术的液晶显示屏 是专用的监视器 广告类液晶屏 拼接幕墙采用自主研发的嵌入式拼接系统 突破了传统PCI插卡式系统复杂 分时处理 故障率高等缺陷 实现了功能强大 系统稳定 操作简单的新一代 46寸液晶拼接幕墙 系统的可靠性系统的可靠性 监视器 拼接幕墙一般要求一天24小时 一年365天连续工作 这就要求监 视器 拼接幕墙具有可靠性 稳定性高等特点 以保证系统稳定可靠地运行 影响系统可靠性主要包括温升 结构 干扰 以及系统本身的使用寿命等 系统的发热量大 将大大减少系统器件的使用寿命 而如果设备很重 则不利 于安装和使机构不堪重负 此外 系统的抗干扰能力也直接影响系统的可靠性 拼接幕墙液晶屏选用高可靠性的DID液晶屏 其中46寸重量只有15KG 为目 前同尺寸平板显示设备中最轻的 功耗300W 如此低的能耗 使其发热量非常 小 以至于站在拼接幕墙前面 也感觉不到它的温升 液晶独特的显示原理 全数字化的驱动系统 以及利用工程流体力学设计的空气涡流散热方法 确保 幕墙的高可靠性和稳定性 同时全钢的幕墙机架和合理的工艺设计 使幕墙既 无辐射也不受外界电磁场的干扰 稳定可靠 由于低功耗 重量轻 寿命长 无辐射等特点 使46寸液晶拼接幕墙可靠性 极高 一般可正常工作5万小时以上 系统的经济性系统的经济性 考虑系统的经济性 就不能不提性价比 只有在高性能 高质量的前提下 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 13 系统的经济性才有意义 目前市面上也有等离子 PDP 的拼接幕墙 但其价格较高 一般一平方米 的价格高达十几万 并且由于存在等离子烙印问题 也不适宜在一些显示静态 图像 安防 道路交通 港口码头等 的场合使用 总体性价比低 而DLP电视 墙虽然价格比较低 但一年光灯泡的更换费用就高达几千块每块屏 一个幕墙 加起少则几万 多则十几万 几年下来 其费用惊人 46寸液晶拼接幕墙 以其优异的性能 合理的价格在国内外受到了广泛的欢 迎 其高达5万小时的使用寿命 质量稳定 维护费用低 是明智的不二选择 技技术术指指标标 面板类型 46 寸 TFT LCD 真彩液晶屏 屏幕比例 16 9 亮 度 700cd 对 比 度 1700 1 响应时间 8ms 分 辨 率 1366 768 象素尺寸 0 7455mm 0 7455mm 色 彩 数 16 7M 有效面积 1018 00mm 572 00mm 可视角度 左右 上下 178 178 输入信号 YPbPr HDMI BNC VGA S 端子 音频 电 源 输入电压 AC90 250V 工作环境 温度 0 40 湿度 10 85 寿 命 50000 小时 外型尺寸 1026 0mm 580 0mm 59 0mm W H D 重 量 15kg 3 3 2 3 3 2 拼接控制器拼接控制器 拼接控制器 是一款高性能 高端图像处理设备 能够在多个显示屏上同 时显示多个动态画面 主要用于多屏幕拼接显示控制 是大屏幕显示系统的核 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 14 心显示控制设备 对于要求多个视频显示 要求高质量画面效果的场合 例如 指挥控制中心 视频会议 多媒体多功能厅 礼堂 它是理想的现实解决方案 拼接控制器拼接控制器集图像自由缩放 画中画动态显示 多 RGB 信号实时数字处理技术 与一身 所有的输入信号可以自由的显示在显示墙窗口中 全面支持图像的跨 屏 漫游 画中画 叠加 缩放等高端显示功能 使用拼接控制器拼接控制器显示效果震 撼 模式灵活多样 用户操作方便 维护简单 拼接控制器拼接控制器支持多种视频输入方法 包括复合视频 即 DVD 或摄像头信号 计算机视频 即电脑信号等 其中 复合视频 支持 N P 制自适应 计算机视 频 支持从 640 x480 到 1600 x1200 的分辨率 其中 1024x768 1280 x1024 1366x768 等标准档 支持 60Hz 70Hz 75Hz 等多种刷 新频率 数字视频 是将图像信号进行高速数字传输的一种方式 系统支持 1920 x1080 等高端显示模式 拼接控制器拼接控制器支持 RGB DVI 输出方式 包括多种视 频输出格式和分辨率 拼接控制器拼接控制器提供了多种强大的多视频并行处理功能 包括画中画窗口的位 置 大小 缩放比例 叠加优先级 画面冻结等 针对每一个在屏幕上显示的 画面 所有算法 操作均并行进行 图像没有延迟 没有丢桢现象 系统能够 按照用户设计 实现输入信号根本上的实时显示和最好的图像缩放还原效果 拼接控制器拼接控制器拥有多种控制方式 包括面板按键 红外遥控 RS232 串口 网络等 随机附带画面分割器控制软件 可以方便的安装在 Windows 操作系统 上 也可以通过网络远程控制 3 3 2 1 3 3 2 1 拼接控制器特性拼接控制器特性 拼接控制器 VP2000 系列的处理器是最新技术产品 产品以 FPGA 阵列为硬 件基础 采用并行高速图形处理技术 实现了多路高速视频信号的统一处理 从根本上解决了 VGA 信号输入数量受到限制的问题 机器内部由多个硬件模块 阵列构成 基本硬件全部外国进口 产品主要特点如下 独创的 FPGA 硬件图形并行处理技术 FPGA Field Programmable Gate Array 称为现场可编程逻辑阵列 是最 近新发展的硬件技术 FPGA 芯片具有速度快 并行处理 功能灵活的特点 但 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 15 芯片本身只是一个空白的硬件平台 不具备任何功能 需要技术人员根据自己 的要求对其进行硬件编程 VP2000 系列处理器的处理核心就是 FPGA 芯片阵列 系统具有高速信号处理技术 保证高分辨信号输入输出的实时处理 VP2000 系列的处理器采用 DDR 技术作高速数据缓存 运用流水线技术 对高速 信号进行分级顺序处理 保证了信号的实时性 系统输入标准分辨率可高达 1600 x1200 x60Hz 需要预定 非标分辨率可以达到更高 并且保证每一祯都能 够实时的处理完毕 输入与输出之间没有时间拖延 在多单元显示一路信号 一单元显示多路信号 多单元多信号漫游叠加等情况下 显示信号均无延迟 即便在所有输入信号都漫游叠加在一起的极限情况下 所有信号一样保持动态 实时性 系统采用基于输入端口的信号并行处理技术 有效的增加了输入信号个数 系统通过芯片阵列 对高速图形数据流进行逐级处理 每一路信号输入都对应 一列处理器 这样就相当于很多处理器同时工作 做到数据的并行处理 极大 的提高了系统运算速度 有效的使用并行处理技术使得数据得到分散处理 没 有了工控机单处理器的速度瓶颈 从而使得系统对输入信号个数不敏感 就是 说增加信号输入个数 并不增加系统的总体运算负担 这样系统就能够接纳多 个高速信号 能够有效的进行多路 VGA RGB 信号输入 是 VP2000 系列的处理器 与普通插卡式工控机相比 最大的性能优势 系统属于纯硬件数据处理 没有运行 Windows 和 Linux 操作系统 不是一 台计算机 不需要硬盘 光驱 显卡等辅助设备 最新的基于 LVDS 高速数字信号交换体系 VP2000 系列的处理器采用所有输入通道并行方式进入核心处理模块 每条 总线使用 4 个高速 LVDS 信号 这与工控机拼接控制器的 PIC 总线有本质上的区 别 普通工控机的 PCI 总线 基本结构是多个 PCI 插卡使用同一组总线 一般 是 32 个数据位 如下图所示 6 个卡使用同一 PCI 总线 实际上进入核心处理 器的数据只能是其中的一个卡上的信号 PCI 总线要分时复用 由于 CPU 核心 处理器同一时间只能处理一个信号 这样的总线结构对于这样的 CPU 正好适合 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 16 VP2000 系列的处理器采用并行处理结构 这样的总线是远远达不到处理器速度 需求的 工控机的 PCI 总线结构 为适应核心并行数据处理要求 VP2000 系列的处理器采用并行总线接入方 式 就是说每个通道都有独自的总线接入核心处理系统 多个通道采用并行的 方式可以实时的将数据送入核心的 FPGA 处理阵列 如果每个输入通道都使用 PCI 总线 那么最终形成的输入线数量会多得惊 人 在 FPGA 核心处理部分中 也许要多组信号进行实时交换 如果也采用并行 总线结构 那么系统间的连线数量会成几何上升 使得系统最终无发实际使用 为解决此结构问题 我们采用超高速 LVDS 进行信号传输 LVDS 是低电平 数字信号的简称 其特点是用两根线差分传输一个数字状态 线间电压低 信 号传输速度快 本系统中使用的 LVDS 信号速度为 2 5G S 信号额定最高速度 可以达到 4G S 以上 使用 LVDS 进行图像传输 4 组线即可传送超高频的显示 信号 是用高速串行信号 极大的减少了系统连线的 使得每个输入输出通道 只使用 4 组线与系统核心计算单元连接 LVDS 信号与并行总线信号 最常见的 体现是硬盘 ATA 的并行排线接口和新型硬盘 SATA 的 LVDS 接口 下图为 VP2000 系列的处理器基本系统节构图 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 17 多通道并行总线结构及串行通信方式 最新的 NIOSII 硬件控制系统 VP2000 系列的处理器系统采用并行硬件系统 这样很大程度提高了系统 数据处理速度 但并行处理 就意味着很多器件同时工作 增加了系统元件 个数 这样 所有器件的同时统一控制 就成为重要问题 对于工控机而言 只有一个 CPU 进行核心运算 数据是串行处理的 因此配置一套接口 就可 以控制所有的设备 而 VP2000 系列的处理器需要用一个高速控制器同时控制 多于 32 个其他部件 同时又要能灵活的协调各部分顺序运行 为解决此问题 我们选用了基于 FPGA 的高速软内核 NiosII NiosII 处理器是 Altera 公司为其 FPGA 产品配套开发的软核 CPU 在逻 辑功能上 它们是 32 位的精简指令集 CPU 在实现方式上 它们是在 FPGA 上通过编程的方式实现的 这也是与传统的 CPU 的一个根本的差别 NiosII 的总线采用了哈佛结构 在很大程度上提高了系统的处理速度 由于系统的总 线控制器是在 FPGA 中实现的 可以进行灵活的配置 在某些外设需要具有冯诺 依曼特性时又可以把两套总线合二为一 从而在局部实现冯诺依曼结构 这样 就使得系统总线兼有哈佛结的高效率与冯诺依曼结构的灵活性 NiosII 系统总 线自动对不同时钟域进行协调 可以使挂在总线上的组件工作在不同的主频下 使系统更为灵活 VP2000 系列的处理器使用一片 FPGA 内嵌 NiosII 软内核 成为系统核 心控制器 在这片 FPGA 上 还编程实现了 64 个外围通信控制模块 为系统 提供 64 个可同时工作的基于 LVDS 的高速接口 与全部系统其他器件进行高 速通信 系统工作时 数据计算 FPGA 阵列 输入输出端口 系统面板 红 外接收器 网络端口 RS232 控制口等元件向主控 FPGA 发送状态信息和请 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 18 求指令 软核的外围通信控制模块先预处理这些信息 将其最主要的内容交 给内核 其他附属信息不需要经过主控制程序 由外围器件自行应答 主控 程序是在内核上运行的并行流水线流程控制程序 它负责整台机器的正常顺 序工作和非常状态处理 程序根据用户指令和系统当前状态 向外围模块批 量发送简单控制指令 由外围模块编译指令 通过LVDS 高速串行口发送给 系统其他设备 VP2000 系列的处理器使用基于 FPGA 的 NiosII 软核和并行外围通信控制 模块 提高了整台机器的信息处理性能 将复杂的并行控制简单化 用一个 芯片实现全部控制 编程调试简单方便 易于升级 四 VP2000 系列的处理器与普通工控机拼接卡系统的性能比较 目前使用的图像拼接控制器 大体分为两种 一种是组装的工控机 需要 从国外购买显示处理卡进行组装 另一种就是硬件拼接处理器 用工控机组装拼接控制器 需要插多个显示卡 多卡使用同一组 PCI 总线 占用 PCI 总线资源 使用同一个 CPU 计算 分时占用 CPU 资源 其结果是机器 性能很大程度上取决于工控机 CPU 计算速度和 PCI 总线传输速度 以普通 Inter Core II 2 4G 的 CPU 为例 可以接受 4 路 VGA RGB 1024x768 信号和 8 路或 9 路 Video 信号 可以支持 16 路输出 一台普通插卡式拼接控制器的性能如下 系统结构 计算机结构 计算核心 一个 CPU 分时计算全部信号 数据传输 8 12 个 PCI 插槽 266 533MHz 系统总线 各信号分时占用总线 输出通道 数量 2 32 个 输出通道分辨率 640 x480 到 1280 x1024 像素 输入视频 个数 1 8 个 格式 NTSC 或 PAL 自适应 8 路 Video 卡 视频信 号不能叠加 输入 RGB 个数 1 4 路 时钟速度 123M 采样颜色深度 16bpp 系统支持 WindowsXP 2000 软件支持 设备提供上自开发软件 控制 本地键盘鼠标 远程鼠标键盘 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 19 需要注意的是 当 VGA RGB 信号多于 2 路时 系统分配给每路 VGA 信号的处理时间不 足 导致信号实时性降低 基本现象就是鼠标和动态图像的不连续 有些工控系统号称具有 24bpp 的采样颜色深度 事实上在实际使用中 由于计算速度的限制 都只用到 16bpp 颜色 采用网络接口采样的方法增加 RGB 输入信号数量 并不能节约系统资 源 结果仍然是多个信号同时显示的时候 图像实时性受影响 并且 网络信号采样的质量 实时性等受到网络速度 通信质量等环境影响 有一定未知性和不稳定性 实际计算 一路 1280 x1024 60Hz 的普通计 算机图像信号 包含的数据速度为 1280 水平像素 x1024 垂直像素 x60 刷新率 x3 颜色深度 24 位 字节 即一秒钟需要的数据量为 235 929 600 字节 即 235M 字节 加上 TCP IP 协议包的头尾 实际需 要的网络速度为 300M 就是说 对于 100M 以太网 传一路 VGA 信号 只能传送有效数据的 1 3 实际发送的数据每秒 20 桢 如果同时传送 两路 VGA 信号 直接导致信号严重失真 不能实时显示 播放图像是 图像跳动 VP2000 系列的处理器拼接控制系统采用全硬件设计 与工控机有本质区别 系统采用多通道分离处理 所有数据并行处理 使用 FPGA 阵列并行处理信号 速度快 支持通道个数多 系统主控芯片与系统计算芯片分离 采用主程序串 行控制 不属于工控机 不运行 Windows Linux 操作系统 不存在计算机防病 毒问题 不存在软件系统维护问题 数据实时处理 不需要硬盘 光驱等海量 存储设备 设备支持全年 24 小时运行 不需要特殊维护 其基本性能特点如下 系统结构 系统结构 并行处理结构 自定义高速 LVDS 总线 速度 2 5Gb s 输入视频 单系统 1 32 路 内部级联后无限扩展 格式 NTSC 或 PAL 自适应 Video 信号高速动态图像补偿 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 20 信号任意拉伸 压缩 可以在多屏内任意位置开窗口 信号任意跨屏漫游 叠加 信号叠加层数不宜超过 4 层 图像实时性不受影响 输入 RGB 实时页面存储 分级数据预处理 单系统 1 32 路 内部级联后无限扩展 采样深度 24bpp 32bpp 真彩色 分辨率 640 x480 到 1600 x1200 像素 可定制特殊分辨率的支持功能 如可 以支持 4096x768 或 1920 x1080 支持 DVI I 模拟数字接口 信号任意拉伸 压缩 可以在多屏内任意位置开窗口 信号任意跨屏漫游 叠加 信号叠加层数不宜超过 4 层 图像实时性不受影响 输出通道 实时页面存储 数量 1 40 个 内部级联后 可依据当前显示窗口数无限扩 展 分辨率 640 x480 到 1600 x1200 像素 可定制特殊分辨率 如 4096x768 1x4 屏 或 1920 x1080 支持 DVI I 模拟数字接口 系统支持 不需要系统日常维护 不需要电脑支持 软件支持 VP200 2000 远程控制软件 控制方式 RS232 串口 面板按键 红外遥控 100 1000Mbps 网络 TCP IP 协议 性能特点 性能特点 多多 RGBRGB 信号并行处理信号并行处理 VP2000 系列的处理器拼接控制器的所有核心处理模块均并行工作 处理一 路 RGB 信号只需要一个模块即可 多个模块并行工作 即可同时处理多个 RGB 信号 VP2000 系列的处理器可以同时处理多达 32 个 RGB 信号 工控机插卡式 拼接器使用 CPU 和 PCI 总线 所有信号串行 以目前的硬件速度 能够同时实 时处理 4 路 RGB 信号 实际应用中 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 21 1 在大中型会议室环境下 VP2000 系列的处理器可以让多个领导 发 言人 主持人的电脑 笔记本信号同时的 实时的 有侧重的显示在大屏幕上 2 在高级监控环境中 视频信号进入硬盘录像机 硬盘录像机输出为 VGA 信号 VP2000 系列的处理器可以将大批量的硬盘录像机送到大屏幕 拼接墙 上 多多 VideoVideo 信号并行处理信号并行处理 Video 信号 就是普通的 DVD 或摄像头信号 其信号速度为 RGB 电脑信号的 1 3 VP2000 系列的处理器拼接控制器的能够解决大量 Video 信号处理问题 这些 Video 信号可以进行叠加 漫游 单屏分割等操作 工控机插卡式拼接器 对 Video 信号存在输入个数 速度 显示功能等限制 低端的 Video 采集不能 实现信号叠加 只要有一个 Video 信号放在另一个 Video 信号上面 下面的那 个 Video 信号立即停止刷新 静止在那里 对于大量 Video 信号 工控机插卡 式拼接器同样存在处理速度不足的问题 实际应用中 电视台一般有多于几十路的 Video 信号 使用 20282028 可以将其 全部同时实时显示出来 并且能够将其任意摆放 RGBRGB 信号和信号和 VideoVideo 信号叠加信号叠加 VP2000 系列的处理器拼接控制器在信号处理过程中 对于 RGB 信号和 Video 信号同等对待 能够做到 RGB 信号和 Video 信号的叠加 画中画等高级 组合显示功能 工控机插卡式拼接器对 Video 信号输入采集与 RGB 信号处理等 级不同 很难实现 RGB 信号和 Video 信号的叠加 实际应用中 普通环境下 VP2000 系列的处理器可以用主控电脑作为底图 叠加一个辅助的电脑信号 同时可以将多个 Video 信号任意放置其上 实时处理实时处理 VP2000 系列的处理器拼接控制器所有信号并行处理 从根本上保证了多信 号的图像处理速度 所有图像处理每秒 60 桢 工控机插卡式拼接器进行 4 个 RGB 信号同时处理时就开始存在速度问题 实际应用中 VP2000 系列的处理器同时运行 16 个 RGB 信号 每个 RGB 信号 的电脑都播放一个 avi 或 rm 的视频文件 绝对保证信号实时性 其显示信号 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 22 于电脑上的信号速度相同 工控机插卡式拼接器遇到此情况 各个 RGB 信号上 的图像会出现缺桢现象 图像跳动严重 快速启动快速启动 VP2000 系列的处理器拼接控制器为纯硬件构架 启动过程极快 纯硬件系 统 启动过程不需要操作系统支持 全过程不到 3 秒钟 一般的工控机插卡式 拼接器启动至少需要 30 秒 软件安装越多 启动速度越慢 实际应用中 VP2000 系列的处理器能够良好的适应需要快速反应的环境 全部系统上电 图像可以在 3 秒钟内亮起来 支持高分辨率支持高分辨率 VP2000 系列的处理器拼接控制器支持极高分辨率输入 其输入分辨率可以 定制 VP2000 系列的处理器支持的输入分辨率有 640 x480 1280 x1024 1366x768 1400 x1050 1600 x1200 1920 x1080 2048x768 2048x 1536 2048x2048 3072x768 3072x1536 等 还可以支持例如 1888x768 等极 特殊分辨率 这样用户可以不用考虑分辨率问题 一般的工控机插卡式拼接器 最高支持 1600 x1200 分辨率 并且在这个分辨率下不保证信号实时性 实际应用中 有些特殊场合需要特殊分辨率 例如大部分雷达信号 卫星 信号为 2048x2048 分辨率 VP2000 系列的处理器可以有效地显示这些高端信号 内嵌矩阵支持更多的输入信号内嵌矩阵支持更多的输入信号 VP2000 系列的处理器拼接控制器内部嵌入了一个大规模矩阵 根据实际应 用 此矩阵可以扩展 这样就可以省掉外接矩阵以节省工程费用 且系统集成 度 设备维护方便 使用风险低 工控机插卡式拼接器是不可能内嵌矩阵的 拼接和矩阵只能使用分体方式 实际应用中 客户要将 4 个 RGB 信号和 16 个 Video 信号送到 5x8 的拼接墙 上 只需要一台 BP VP2000 系列的处理器 0416 即可 且信号能够同时显示在 屏幕上 而使用工控机拼接器 一般要加一台 VGA8x4 矩阵和一台 Video16x8 矩 阵 且只能同时显示其中 2 个 RGB 信号和 8 个 Video 信号 自动地图像识别建立过程自动地图像识别建立过程 VP2000 系列的处理器拼接控制器具有信号自动识别功能 在系统中新增加 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 23 一个 RGB 电脑信号 只需要用软件控制自动识别一次 系统就能够记住此信号 的分辨率 刷新频率 水平垂直偏移 相位等多个参数 以后此信号在上拼接 时不在需要调整 工控机拼接器对于一个陌生信号 必须手动调节参数 VP2000 系列的处理器图像自动识别过程 极大的方便了用户开放性使用 实际应用中 在会议室 各个领导可以随时将自带的笔记本电脑信号通过 拼接放到大屏幕上 自动识别仅需要 5 秒钟 而工控机拼接器对于陌生信号 需要手工调整参数 就是说当领导需要将自己的笔记本电脑信号送到大屏幕上 的时候 与会人员需要等待会场技术工作人员打开拼接控制软件 手动调整好 此信号 会议才能有效的继续 窗口控制软件窗口控制软件 随机附带的窗口控制软件 提供全面的实时的控制功能 所有的参数都可 以使用此软件进行调节 软件有一个系统图形界面 准确地显示当前窗口布局 和图像位置信息 方便用户参考 软件窗口具有自由拖放 叠加功能 所有窗 口操作均能实时的显示在终端设备上 此软件操作方便 好学易用 基本不需 维护 示例 多个图像在一个单元或多个单元上实现图像分割功能 示例 多个图像在一个单元或多个单元上实现图像叠加功能 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 24 示例 多个图像实现图像叠加缩放功能 技技术术指指标标 视频输入 种类 个数 VGA RGB Video DVI I 接口 VGA RGB 接口 15 针 D 插座 复合视频 Video 接口 BNC 插座 DVI 数字接口 DVI I 插座 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 25 电平 VGA RGB 信号 0 7V 峰值 复合视频信号 Video 1V 峰值 输入阻抗 75 欧姆 行频范围 15kHz 100kHz 场频范围 50Hz 120Hz 输入分辨率 640 x480 1600 x1200 容许的直流电压偏移最大值 0 5V 视频处理参数 数字采样 24 位 每种颜色 8 位 160M 采样速率 颜色个数 1678 万色 视频输出参数 种类 个数 VGA RGB 1 个 DVI D 1 个 接口 VGA RGB 接口 15 针 D 插座 DVI 数字接口 DVI I 插座 电平 VGA RGB 信号 0 7V 峰值 输出阻抗 75 欧姆 行频范围 15kHz 100kHz 场频范围 50Hz 120Hz 输出分辨率 640 x480 1600 x1200 直流电压偏移最大值 25mV 远程控制 串行控制接口 RS 232 9 针 D 插座 波特率和协议 19200Bps 8 位宽度 1 停止位 没有奇偶校验 没有流控制 串口接线 RS 232 2 TX 3 RX 5 GND 网络接口 RJ45 网络数据速率 10 100Base T 网络协议 TCP IP UDP 程序控制 控制软件 基于 Windows 操作系统 其他 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 26 电源 100 240V AC 50 60Hz 50W 大小 根据实际规模计算 重量 根据实际规模计算 无故障运行时间 50000 小时 3 3 2 2 3 3 2 2 控制管理软件控制管理软件 软件软件运行在 Windows9x NT 2000 环境 可实现对大屏幕投影墙显示模式 管理 窗口管理 投影机控制 预案管理等功能 且所有操作都能在软件和控 制界面上完成 该软件安装在用户的控制 PC 上 使得对投影墙的操控方便 快 捷 操作界面友好直观 系统控制台的主界面系统控制台的主界面 系统菜单系统菜单 系统菜单中的选项有拼接串口设置和退出两项 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 27 拼接串口设置选项主要用于设置系统的通讯端口 控制台列举出系统所 有的可用端口供用户选择 复位窗口菜单复位窗口菜单 复位窗口用于关闭所有已打开的输入通道 可选择通讯 端 各项基本功能菜单 口 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 28 刷新屏幕刷新屏幕 每次读取场景以后 控制软件的虚拟窗口和大屏幕实际显示的通道就不相 同了 点击刷新屏幕后控制软件的虚拟窗口和大屏显示就同步了 参数设置参数设置 此项为厂家调试设备用 调试好以后用户一般不做改动 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 29 保存场景保存场景 系统显示状态调整好后 可保存为场景 供今后调用 系统最多可保存 32 个场景 读取场景读取场景 点击此按钮 调出场景保 存窗口 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 30 系统保存过的场景 可通过此选项调出 打开输入通道打开输入通道 点击相应的输入通道按钮 打开所要显示的信号窗口 点击此按钮 调出场景读 取窗口 点击相应 的输入按 钮 打开 所要显示 的信号窗 口 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 31 窗口属性窗口属性 选择设定模式 可以对显示窗口的位置 窗口大小进行自定义 快捷方式快捷方式 点击快捷方式可以指定输入的通道在指定的窗口以单屏或几块屏拼接 方式 或单屏四分割方式显示 输入信号自动调整输入信号自动调整 点击相应的输入通道号 对所输入信号进行水平垂直位置偏移 相位等 参数进行自动调整 点击相应 的输入按 钮 打开 所要显示 的信号窗 口 点击相应 的输入按 钮 打开 所要显示 的信号窗 口 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 32 3 3 2 3 3 3 2 3 控制指令集控制指令集 本指令集使用 ASCII 码字符集 指令字符大小写均可 例如 IGHT ight ight 均为有效命令 每一个命令都以 回车键 为结束符 回车键 的十六进制值为 0DH 十进制数 13 保存预设场景保存预设场景 格式 Save 场景号 回车 系统最多可保存 64 个场景 场景号的范围为 0 63 例如 把当前系统状态保存到场景二 可发送命令 Save 2 回车 调出预设场景调出预设场景 格式 Load 场景号 回车 场景号的范围为 0 63 例如 调出预设场景三 可发送命令 Load 3 回车 窗口复位窗口复位 格式 Reset 回车 例如 关闭所有已打开的通道 可发送命令 Reset 点击相应 的输入按 钮 对所 输入的信 号进行自 动调整 本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案本溪市公安局开发区分局指挥中心设计方案 33 3 3 33 3 3 VGAVGA 16 816 8 矩阵矩阵 RGB 系列矩阵切换器是专门为计算机显示信号以及高分别率 RGB 图像信号 的显示切换而设计的高性能智能矩阵开关设备 该系列产品广泛的用于大屏幕 投影显示工程 电化教学 指挥控制中心 多媒体会议室