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一、 概述
近年來，隨著我國城市化進程的不斷加大，交通問題已成為各大城市急待解決的問題，而世界上眾多大城市的成功經(jīng)驗告訴我們：城市地鐵和輕軌是解決大城市交通緊張、市民出行困難、汽車污染環(huán)境等嚴重問題的有效交通方式。城市軌道交通自動化系統(tǒng)是軌道交通中的重要組成部分，對于提高其運營水平起著至關重要的作用。城市軌道交通自動化系統(tǒng)通常包含大屏幕綜合顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)承擔著主控系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的計算機、網(wǎng)絡、視頻信號的集中顯示，應用于鐵路、地鐵、輕軌、電氣化鐵路、高速磁懸浮鐵路系統(tǒng)的控制室。中國的成功案例有：深圳地鐵一期工程供電、環(huán)控及防災報警綜合監(jiān)控自動化系統(tǒng)、武漢市軌道交通一號線一期工程變電系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)、廣州地鐵二、三號線各自的主控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)、南京地鐵南北線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。在這些領域有一個共同點：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)成熟地應用于顯示各種主控系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)信號或變電系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)的運行情況。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）應用管理軟件；
二、技術實現(xiàn)的技巧
為了驅(qū)動超大規(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處理：
方法一：（如圖1所示）：多臺處理器獨立驅(qū)動各自的專業(yè)區(qū)，即“分布式處理器”。各處理器之間沒有內(nèi)在關聯(lián)，不能相互調(diào)用資源，不可能實現(xiàn)跨專業(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，沒有靈活改變物理連接顯示區(qū)域的擴展能力。
圖1
方法二：通過級聯(lián)（PCI總線擴展）的方法，即“級聯(lián)處理器”。雖然可以擴展處理器來驅(qū)動32個以上的屏，但實際上顯示速度已非常慢，無法實現(xiàn)實時顯示。這是因為級聯(lián)系統(tǒng)只有單個CPU（或雙CPU）和單條PCI總線（如圖2所示），多達幾十路信號（十幾路動態(tài)Video，十幾路RGB，十幾路網(wǎng)絡信號）擠在一條PCI總線上靠一個CPU（或雙CPU）處理，其速度可想而知。更不可能跨區(qū)（四個顯示分區(qū)）顯示，甚至于同一個專業(yè)分區(qū)內(nèi)。當這個專業(yè)分區(qū)屏較多時，如30個屏，由于每個擴展箱槽位有限，一般13-18個，必須要有至少2個擴展箱來負責驅(qū)動。由于擴展箱之間有橋接，輸入至不同擴展箱的RGB、VIDEO信號不能互通，只能顯示在半個區(qū)域上，不能全屏任意位置移動。
圖2
三、超大型分布式主從處理系統(tǒng)
為了迎合市場日益增長的需求，VTRON公司在2004年初推出了全新理念和結構的超大型應用解決方案---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構，多臺計算機并行處理，內(nèi)部采用了Vtron專用高速交換傳輸介質(zhì)和VTRON特有的VlinkExpressTM傳輸技術協(xié)議,從而構成一個超級處理系統(tǒng)�？蓪崿F(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。
對比傳統(tǒng)的分布式處理器與級聯(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：
1）全屏單一邏輯屏和整屏移動窗口顯示能力
傳統(tǒng)方式要采用多臺獨立的處理器分別驅(qū)動各自區(qū)域的顯示單元，這樣實際上只是多套獨立大屏顯示系統(tǒng)物理位置擺在一起，并沒有有機結合成為一個單一邏輯屏。由主處理器經(jīng)VTRON專用同步控制機制控制各臺從處理器合成拼接，可構成一個完整的（1024*M）*（768*N）的超高分辨率畫面。各種類型活動視頻、RGB和來自網(wǎng)絡的計算機和窗口等各種類型的圖像信號可在高分辨率無縫單一邏輯屏上以窗口方式任意位置顯示，并可任意移動、任意縮放。如同在一臺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)采用技術領先的分布式主從多屏處理器多臺處理器并行處理，它擁有專門的內(nèi)部通訊、同步控制協(xié)議和信號分布處理機制，利用Vtron專用高速傳輸介質(zhì)和Vtron獨創(chuàng)的VlinkExpress傳輸協(xié)議，令顯示速度和信號處理能力獲得巨大提升，有效地解決了使用者最擔心的驅(qū)動如此大型顯示系統(tǒng)是否具有足夠的顯示速度問題。
以深圳地鐵81屏項目為例，全屏信息刷新速度在2秒以內(nèi)，單獨應用（分區(qū)使用）的刷新在1秒以內(nèi)。
3）系統(tǒng)資源分配合理
多輸出圖形被傳輸至多臺從處理器中各自分別進行處理，分攤負荷，減輕了各主、從處理器的壓力，系統(tǒng)性能極其穩(wěn)定。在主從架構基本原理圖中，多臺從處理器中，每臺從處理器只需分擔負責驅(qū)動10個左右的單元數(shù)量，輕松自如。
4）優(yōu)化的系統(tǒng)結構
采用一套主從處理器大大簡化了系統(tǒng)的整體結構。傳統(tǒng)方式要采用多臺獨立的處理器分別驅(qū)動各自區(qū)域的顯示單元，這樣實際上只是多套獨立大屏顯示系統(tǒng)物理位置擺在一起，并沒有有機結合成為一個單一邏輯屏。各自操作自己的處理器，管理與操作相對復雜且無整體顯示能力與控制，極不利于日常的操作以及系統(tǒng)的擴展和變化。主從型處理器則是在一個平臺上全面控制所有單元，這與常規(guī)的小系統(tǒng)（如用一臺小型處理器來驅(qū)動10多個單元）是一樣的，而且由于軟件與硬件的結構體系的技術先進性更帶來了各種信號的輸入端口可以大幅度增加,極易擴展。
5）具有分區(qū)的靈活性
整屏可按具體應用分區(qū)固定顯示，又可在不增加硬件設備的前提下隨時任意重新劃分區(qū)域顯示，分區(qū)是虛擬的，用戶可以使用簡單的界面設置即可改變分區(qū)的屏數(shù)，無需物理改變接線。并且在特殊情況和應急情況下，又可將各專業(yè)的RGB信號、視頻信號和網(wǎng)絡信號混合實現(xiàn)靈活的跨區(qū)跨應用專業(yè)的任意開窗口顯示。
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)設計先進、可靠，充分考慮到各種故障的發(fā)生而具有不同的即時解決方案來確保有效的實時監(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確保各種信號實現(xiàn)RGB和Video直通放大顯示，而無需通過主從處理器即可顯示；
- 從處理器冗余: 主從處理器結構以及外圍矩陣配套， 系統(tǒng)不會因為其中某一臺從處理器出現(xiàn)故障時導致系統(tǒng)顯示全盤癱瘓，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窗口可移動至其它從處理器上開窗口顯示。
- 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確保各種信號實現(xiàn)RGB和Video直通放大顯示，而無需通過主從處理器即可顯示；
- 從處理器冗余: 主從處理器結構以及外圍矩陣配套， 系統(tǒng)不會因為其中某一臺從處理器出現(xiàn)故障時導致系統(tǒng)顯示全盤癱瘓，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窗口可移動至其它從處理器上開窗口顯示。
- 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確保各種信號實現(xiàn)RGB和Video直通放大顯示，而無需通過主從處理器即可顯示；
- 從處理器冗余: 主從處理器結構以及外圍矩陣配套， 系統(tǒng)不會因為其中某一臺從處理器出現(xiàn)故障時導致系統(tǒng)顯示全盤癱瘓，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窗口可移動至其它從處理器上開窗口顯示。
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文章來源：中國投影網(wǎng)
