交通信息采集系統(tǒng)與信息發(fā)布

1、八、 交通流信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 交通信息采集系統(tǒng)背景簡介交通信息是城市交通規(guī)劃和交通管理的重要基礎(chǔ)信息，通過獲取全面的、豐富的、實(shí)時(shí)的交通信息不但可以把握城市道路的發(fā)展現(xiàn)狀，而且可以對未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測，為城市交通規(guī)劃和交通管理部門的正確決策提供科學(xué)依據(jù)。交通信息服務(wù)也是智能交通系統(tǒng)功能的一個(gè)重要方面，未來智能交通系統(tǒng)先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（ATMS）和先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)（ATIS）等都離不開交通信息，動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)功能是智能交通系統(tǒng)的核心之一，這一功能的實(shí)現(xiàn)也是以城市交通系統(tǒng)中實(shí)時(shí)交通信息為基礎(chǔ)。因此，交通信息采集與處理技術(shù)無論對城市的交通規(guī)劃、路網(wǎng)建設(shè)、交通管理，還是對未來智能交通系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

2、都是非常重要的，是城市交通發(fā)展規(guī)劃和道路交通科學(xué)管理的重要建設(shè)內(nèi)容?，F(xiàn)代化智能交通管理系統(tǒng)的建設(shè)過程中，實(shí)現(xiàn)交通狀況的實(shí)時(shí)檢測和判別是關(guān)鍵的一步，道路車輛數(shù)據(jù)采集器是交通信息數(shù)據(jù)重要的采集終端，主要功能是對于過往車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)、測速、車型分類，然后分析計(jì)算占道信息、單位時(shí)間內(nèi)車流量、車流平均速度等，以此判斷道路擁擠狀況，然后通過通信接口，把采集到的數(shù)據(jù)按預(yù)定的時(shí)間處理周期發(fā)送到管理監(jiān)控中心，為交通調(diào)度和交通事件告警提供決策服務(wù)。車流檢測器伴隨著智能交通系統(tǒng)技術(shù)的漸趨成熟而快速發(fā)展起來，獨(dú)立的車檢器在國外已經(jīng)有80多年的歷史。我國從上世紀(jì)90年代初開始逐步引入以線圈檢測技術(shù)為代表的車輛檢測器，經(jīng)過

3、十幾年的發(fā)展，技術(shù)上基本走向成熟，性能價(jià)格比也很高，但在穩(wěn)定性、抗干擾、檢測靈敏度等方面還有所欠缺，因此國產(chǎn)車檢器市場尚處于培育階段。目前國內(nèi)應(yīng)用的車檢器多數(shù)還是采用國外的進(jìn)口設(shè)備，如英國PEEK公司的MTS4E，南非NORTECH的TD634ES，南非PROCON公司的LD系列車檢器，英國的MoniSense系列、德國SIEMENS公司的產(chǎn)品等。目前國際上對交通流量數(shù)據(jù)采集有很多種方式，微波雷達(dá)、視頻、紅外和地感線圈等，歸納起來主要有三大類：磁頻、波頻和視頻。環(huán)形地感線圈采集方式屬于磁頻采集技術(shù)，當(dāng)有機(jī)動(dòng)車通過檢測區(qū)域時(shí)，在電磁感應(yīng)的作用下交通檢測器內(nèi)的電流會(huì)跳躍式上升。當(dāng)該電流超過指定閥值

4、時(shí)會(huì)觸發(fā)記錄儀，實(shí)現(xiàn)對車輛計(jì)數(shù)和通過時(shí)間的檢測。通過設(shè)置雙線圈可以實(shí)現(xiàn)車輛通過時(shí)速度的檢測。藍(lán)盾LD-100地感線圈交通信息采集系統(tǒng)是一種采用磁頻技術(shù)開發(fā)的交通流量檢測器，它使用環(huán)形地感線圈作為車輛通過時(shí)的電磁感應(yīng)傳感器。可以對路段的交通流量進(jìn)行檢測，系統(tǒng)由前置路口設(shè)備和后臺(tái)中心數(shù)據(jù)處理兩部分組成。該系統(tǒng)是安徽藍(lán)盾光電子股份有限公司自主開發(fā)成功的前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備。其內(nèi)核由美國INTEL公司的工業(yè)級(jí)芯片386EX，以此構(gòu)成成本低廉、可靠性極高的嵌入式系統(tǒng)；通信芯片采用德國西門子公司的MC35模塊，可進(jìn)行語音、短消息通信（SMS）和無線分組業(yè)務(wù)（GPRS）；嵌入式系統(tǒng)內(nèi)集成了TCP/IP協(xié)議棧，可

5、根據(jù)實(shí)際需求通過工業(yè)以太網(wǎng)或者GPRS進(jìn)行客戶端數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)采集卡采用南非NORTECH的TD634ES車輛檢測器（可以兼容英國、南非、德國等地生產(chǎn)的其他標(biāo)準(zhǔn)車輛檢測卡）。LD-100前端裝置最大可安裝四塊車輛檢測卡，即雙向八車道16個(gè)地感線圈的檢測，內(nèi)部算法采用緩沖排隊(duì)結(jié)合輪巡的方式，大大降低檢測誤差，提高了產(chǎn)品可靠性。LD-100有三個(gè)電源：交流電源、太陽能電源和免維護(hù)蓄電池組，一般以交流電源和太陽能電源為主電源，蓄電池作為輔助電源，當(dāng)主電源因故障或天氣原因不能正常工作時(shí)，蓄電池能至少提供三天的不間斷運(yùn)行。LD-100可以根據(jù)監(jiān)控中心的命令響應(yīng)四種遠(yuǎn)程控制功能，包括系統(tǒng)復(fù)位、修改地址碼、

6、系統(tǒng)自檢、設(shè)定發(fā)送間隔時(shí)間，如果客戶提出新的需求，可以很方便地把這些需求做到前置終端中去執(zhí)行。除此而外，LD-100還充分考慮了戶外工作環(huán)境的惡劣，進(jìn)行了特殊的電磁兼容設(shè)計(jì)和防雷保護(hù)，內(nèi)部元器件全部采用工業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。總之，LD-100集成了目前國內(nèi)數(shù)據(jù)采集設(shè)備多種高端技術(shù)，整體設(shè)備具備很高的技術(shù)先進(jìn)性。2. 交通流采集設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理車流檢測器根據(jù)功能單元?jiǎng)澐郑饕蓹z測卡、處理器、通信模塊、電源模塊、機(jī)箱和線圈來構(gòu)成，處理器可選擇由上位機(jī)代理。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖如下：TCP/IPTCP/IPCHE車流TCP/IPTCP/IPTCP/IP服務(wù)器通過后端協(xié)議編寫軟件TCP/IP機(jī)箱處理器電源檢

7、測卡通信前置設(shè)備中各部分功能模塊介紹如下：1) 檢測卡檢測卡根據(jù)所帶線圈數(shù)分為單通道檢測卡、雙通道檢測卡、多通道檢測卡，再往上更多的需求一般以上面這組產(chǎn)品進(jìn)行匹配。比如：一個(gè)雙通道檢測卡通常能檢驗(yàn)兩個(gè)線圈的感應(yīng)數(shù)據(jù)，這代表一條車道、一個(gè)方向的實(shí)測功能，依此推理，雙向兩車道需要一個(gè)四通道檢測卡，雙向四車道需要兩個(gè)四通道檢測卡，雙向六車道需要三個(gè)四通道檢測卡。一般路面為了測速和測車輛頭尾距離，通常在一個(gè)車道上埋設(shè)一前一后兩組線圈。前后兩組線圈距離我們一般取3米4米。單通道檢測卡常用于低檔需求的場合，比如智能停車場。2) 處理器處理器是負(fù)責(zé)對來自檢測器的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，并負(fù)責(zé)處理所有的串行通

8、訊和錯(cuò)誤報(bào)告、根據(jù)一定的通信協(xié)議確定通信方式，并把需要發(fā)送到控制中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，或者執(zhí)行從中心接收來的命令。處理器根據(jù)應(yīng)用場合可選擇高性能單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)或者直接運(yùn)用80X86系列微型機(jī)。處理器其前面板可選擇帶有按鍵和顯示屏。下圖是功能簡圖：3) 電源模塊車流檢測器的電源消耗需要較小，主要為各車流檢測卡、處理器和通信提供動(dòng)力。目前市面上的車檢器功耗有的小到只有3.5W，大到24W，主要根據(jù)負(fù)載情況來決定。電源設(shè)計(jì)很關(guān)鍵，一方面在要求滿足基本功耗的情況下最大可能的節(jié)能；另一方面需要不間斷供電；第三，因?yàn)殡娫锤蓴_是弱電系統(tǒng)最主要的干擾源，因此電源模塊設(shè)計(jì)直接影響整套系統(tǒng)的電磁兼容性指標(biāo)。本車

9、流檢測器可以根據(jù)現(xiàn)場條件合理配置。若路邊照明線路良好的情況下，采用220V交流電作為主電源，如果采用離網(wǎng)型電源，主要是20W光伏組件（包括蓄電池）。但要注意，本產(chǎn)品在無線發(fā)射狀態(tài)時(shí)功耗較大，如果完全采用離網(wǎng)型電源，要綜合考慮太陽能電池的日照時(shí)間和蓄電池容量。本產(chǎn)品的電源完全是我公司自主設(shè)計(jì)開發(fā)的，能兼容三路電源，自帶蓄電池充電路和三路電源(交流市電、太陽能電池和蓄電池)切換裝置。4) 機(jī)箱機(jī)箱設(shè)計(jì)主要考慮體積小，局部通風(fēng)效果良好，LD-100無線流量采集器的機(jī)箱尺寸長寬高：345230180。特別注意的是，機(jī)架安裝的時(shí)候要可靠接地。5) 硬件電路由上原理可知硬件大致的配置如下：檢測卡、20瓦單

10、晶硅光伏電池組、電源轉(zhuǎn)換模塊、免維護(hù)充電電池、23米高立柱、自帶GPRS模塊的微處理器ETR100主板、128*64點(diǎn)陣液晶顯示屏和機(jī)箱。此外、整體硬件電路還要進(jìn)行專門的抗干擾處理、防雷處理，一般在電源輸入端和信號(hào)輸入端加壓敏電阻或瞬變抑制二極管，機(jī)箱可靠接地。這里要特別介紹一下微處理器和通訊模塊的選型。本產(chǎn)品選用嵌入式網(wǎng)絡(luò)模塊ETR100i ，該模塊是英創(chuàng)公司推出的一款以32-bit 嵌入式微處理器386 CPU 為核心的單板計(jì)算機(jī)模塊，模塊自帶插針可方便地插在你的應(yīng)用電路板上，構(gòu)成完整的應(yīng)用系統(tǒng)。硬件方面ETR100 配備了36個(gè)異步串口、LCD 顯示、512K FLASH ROM，GPI

11、O 以及精簡的ISA 擴(kuò)展總線和日歷時(shí)鐘芯片。軟件方面ETR100i 具有與PC/DOS 完全兼容的運(yùn)行環(huán)境，并配套了豐富的支持軟件，包括PPP-TCP/IP 協(xié)議庫、串口驅(qū)動(dòng)漢字顯示、看門狗及低層配置程序等等。主要技術(shù)指標(biāo)如下： 24MHz Intel386EX高性能32位微處理器48MHz可選 512K字節(jié)系統(tǒng)RAM8位數(shù)據(jù)寬度166ns讀寫周期 512K字節(jié)Flash存儲(chǔ)器帶DOS兼容的FLASH磁盤文件系統(tǒng) 可直接支持M-System公司的DiskOnChip 2000系列電子盤芯片 6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)232異步串口便于與單片機(jī)DSP等各種智能外設(shè)的通訊 4位數(shù)字輸入DIN0.36位數(shù)字輸出DO

12、UT0.5 DIO可配置為支持45矩陣鍵盤 精簡ISA擴(kuò)展總線接口可與大多數(shù)外設(shè)芯片直接相連 支持大多數(shù)字符點(diǎn)陣LCD模塊作為設(shè)備顯示單元 PC兼容的CMOS掉電保護(hù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 PC兼容BIOS及PC/DOS兼容的程序運(yùn)行環(huán)境 支持BC3.1進(jìn)行二次應(yīng)用開發(fā) 供電電壓5V5%全速工作電流約165mA低功耗模式電流約80mA 模塊尺寸94.5mm58.4mm3.72”2.3” 工作溫度-3065/工作濕度5%95%。通訊模塊采用西門子公司生產(chǎn)的MC35模塊，它是GSM雙頻900M/1800M無線模塊。它支持2種操作模式：一種是電路交換數(shù)據(jù)模式CSD，支持語音、數(shù)據(jù)、SMS和FAX業(yè)務(wù)；一種是分組交

13、換模式GPRS，采用多時(shí)隙，支持CS1CS4編碼，兩種模式的最大區(qū)別在于：GPRS模式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)不需要重新?lián)芴?hào)。2種模式的選擇通過AT指令來實(shí)現(xiàn)，MC35模塊提供40線的ZIF接口方式，外部接口部分包括一個(gè)8腳的數(shù)據(jù)接口、SMA（射頻同軸連接器）天線接口、SIM卡座接口等。硬件電路各功能模塊簡圖如下：3. 交通流采集設(shè)備主要功能及技術(shù)指標(biāo)A. 主要功能1) 信息采集功能：設(shè)備可實(shí)現(xiàn)按預(yù)定時(shí)間周期計(jì)數(shù)、統(tǒng)計(jì)車流量；測算車流平均速度；統(tǒng)計(jì)占道率、車輛平均間隔（車頭距）。車型分類等信息的采集。2) 供電方式：分為有線和無線供電2種方式。有線供電是指采用交流市電(220V),而無線供電指的是采用帶蓄電

14、池的太陽能電池供電。當(dāng)采用太陽能電池供電時(shí),保證在連續(xù)3天陰雨的情況下,設(shè)備仍能正常工作。3) 通訊功能通信接口采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232和TCP/IP方式，傳輸?shù)膬?nèi)容包括：a) 交通流有效信息：包括目標(biāo)/源路口號(hào)/區(qū)域號(hào)、檢測器號(hào)、大型車輛和小型車輛數(shù)、占有率、平均車速、平均車長、統(tǒng)計(jì)周期等信息。b) 設(shè)備狀態(tài)報(bào)告信息：包括目標(biāo)/源路口號(hào)/區(qū)域號(hào)、檢測器號(hào)、線圈使能、線圈工作正常/故障、總線故障等。4) 遠(yuǎn)程控制和管理：a) 交通流量檢測儀的路口號(hào)、區(qū)域號(hào)、統(tǒng)計(jì)周期等參數(shù)可以在現(xiàn)場設(shè)置也可以遠(yuǎn)程設(shè)置。接收信息：b) 改變設(shè)定：用于改變交通流量檢測儀的路口號(hào)/區(qū)域號(hào)、統(tǒng)計(jì)周期等設(shè)備主要接口： B.

15、數(shù)據(jù)檢測指標(biāo)1、計(jì)數(shù)精度 95%（對于連續(xù)車流）。2、速度檢測精度 92%。3、占有率精度 92%。4、數(shù)據(jù)傳輸滯后時(shí)間：1S。C. 環(huán)境指標(biāo) 工作溫度：-10 +55。 設(shè)備儲(chǔ)藏溫度：-20100。 濕度：5%95%。D. 電源要求1、輸入輸出參數(shù)：（設(shè)備必須可靠接地）。2、主電源一：220V交流電。3、主電源二：18V光伏電池。4、輔電源：12V20AH免維護(hù)電池組。5、功率：正常工作時(shí)10瓦，蓄電池充電時(shí)最大50瓦。E. 電磁兼容性參考?xì)W洲EMC標(biāo)準(zhǔn)的EN50293認(rèn)證，設(shè)計(jì)符合最新國家標(biāo)準(zhǔn)GA47-2002。符合通用電磁標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.1 GB/T17626.12（或者IEC6

16、1000-4-1 IEC61000-4-12）。設(shè)備實(shí)物圖如下所示：F. 檢測器平均無故障工作時(shí)間：大于3年。G. 材料 系統(tǒng)各配件采用防銹、防腐蝕、阻燃材料或做過防銹、防腐蝕、阻燃處理的材料。材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)使系統(tǒng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受正常條件下的運(yùn)輸、安裝、使用中的搬運(yùn)。系統(tǒng)各配件內(nèi)部的電路板材料及部件進(jìn)行防潮、防腐 、防鹽霧處理。H. 電氣裝置 系統(tǒng)安裝有效的過載、漏電及短路保護(hù)裝置裝置，在使用熔斷器處清晰地標(biāo)出熔斷電流的額定值，如有必要?jiǎng)t使用快速熔斷器，以保護(hù)內(nèi)部電路。 系統(tǒng)中使用的電氣接線端子、過載、漏電及短路保護(hù)裝置、熔斷器等裝置均符合國家有關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)要求。A. 電氣安

17、全（1）電源適應(yīng)性在各種供電電源（交流220V，20% 50Hz2Hz）情況下，交通流量檢測儀的各項(xiàng)功能均正常，不出現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象。（2）絕緣絕緣電阻不低于10 M。（3）耐壓耐壓值不小于1500V，50Hz。（4）電磁抗擾度性能靜電放電、電快速瞬變脈沖、浪涌、電壓短時(shí)中斷等電磁干擾環(huán)境下不出現(xiàn)電氣故障。4. 交通信息采集后臺(tái)數(shù)據(jù)處理前置設(shè)備采集的數(shù)據(jù)通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳遞到后臺(tái)服務(wù)器中，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中供分析和交通誘導(dǎo)使用。后臺(tái)軟件系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分，接收服務(wù)程序和數(shù)據(jù)管理分析軟件。交通信息采集系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)交通數(shù)據(jù)通信機(jī)后臺(tái)數(shù)據(jù)分析軟件主要可以實(shí)現(xiàn)如下功能： 主要路段交通狀況； 主要城市

18、地點(diǎn)之間的通行時(shí)間預(yù)報(bào)； 道路每日交通形勢分析； 道路一周交通形勢分析； 城市道路交通速度分布分析； 區(qū)域交通速度比較分析。 后臺(tái)軟件環(huán)境描述如下：5. 軟件開發(fā)平臺(tái)在維護(hù)部分，采用Borland Delphi技術(shù)實(shí)現(xiàn)維護(hù)與控制軟件的開發(fā)，在顯示端，部分采用.net技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布應(yīng)用。6. GIS平臺(tái)GIS平臺(tái)選用MapInfo系列產(chǎn)品。在維護(hù)端部分，采用Borland Delphi+Map X5.0實(shí)現(xiàn)對電子地圖的維護(hù)與道路設(shè)施的管理與維護(hù)。在發(fā)布端部分，采用MapXtreme技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化地圖發(fā)布應(yīng)用。7. 數(shù)據(jù)庫平臺(tái)為保持系統(tǒng)的可靠與穩(wěn)定，系統(tǒng)選用Oracle數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平

19、臺(tái)。我們設(shè)計(jì)開發(fā)的軟件系統(tǒng)構(gòu)架是為了更大范圍應(yīng)用的需求而設(shè)計(jì)的，當(dāng)數(shù)據(jù)采集范圍擴(kuò)大到整個(gè)城市后，將可以直接應(yīng)用到城市的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中去。整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如下圖所示：部分?jǐn)?shù)據(jù)分析結(jié)果顯示界面如下：實(shí)時(shí)信息顯示交通分布比較（一）交通分布比較（二）模擬交通誘導(dǎo)8. 設(shè)備詳細(xì)配置清單序號(hào)設(shè)備材料名稱規(guī)格型號(hào)品牌產(chǎn)地?cái)?shù)量單位1線圈采集卡哈工大ILD4-B：支持四組線圈輸入，支持壓線檢測、車速、方向、車輛類型等檢測功能哈工大深圳17塊2線圈FVN-19/0.32金爾上海2000米3線圈饋線1.5平方毫米屏蔽雙絞線宏生上海1350米4流量檢測控制器自制藍(lán)盾中國9套5流量檢測分析軟件LDR藍(lán)盾中國1套6光纖收發(fā)

20、器FLAND100MS01：單模、單纖100M新創(chuàng)中國常州9套7室外機(jī)箱定制9套8桿件及基礎(chǔ)定制9套9線纜與附件配套9套9. 信息發(fā)布系統(tǒng)交通信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理是ITS的關(guān)鍵技術(shù)之一。先進(jìn)的采集系統(tǒng)不僅可以把握當(dāng)前交通運(yùn)行狀況和預(yù)測未來的交通狀況，而且可以大大提高交通效率，實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)募s式發(fā)展。及時(shí)發(fā)布交通狀況信息和安防信息是有效地預(yù)防、緩解，盡快消除道路交通擁擠的最有效手段之一。通過交通信號(hào)控制系統(tǒng)、交通流采集、電視監(jiān)控系統(tǒng)獲取的路面實(shí)時(shí)信息在交通管控分中心由GIS交通控制集成系統(tǒng)進(jìn)行信息處理集成后，通過室外LED顯示屏加以發(fā)布，使道路交通使用者和管理者能及時(shí)準(zhǔn)確地了解到所需交通

21、信息。1) 布點(diǎn)設(shè)置根據(jù)建設(shè)需要，確定如下布點(diǎn)位置：編號(hào)地點(diǎn)名稱安裝位置安裝形式1凱通路古銅路口十字路口合理位置直立獨(dú)立安裝2區(qū)政府廣場廣場東北角直立獨(dú)立安裝3龍東格公路過境一級(jí)線進(jìn)城方向，屏面向北直立獨(dú)立安裝2) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息發(fā)布系統(tǒng)主要由上端控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、前端控制系統(tǒng)及LED信息發(fā)布屏等組成。信息發(fā)布系統(tǒng)示意圖如下所示： 上端控制系統(tǒng)上端控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)LED信息顯示屏內(nèi)容的編排、顯示方式的選擇、顯示信息的記錄、通信控制管理等功能。 通信系統(tǒng)采用光纖直接傳輸至LED信息發(fā)布屏 前端顯示控制系統(tǒng)前端顯示控制系統(tǒng)得到上端控制信息后，傳送給LED信息發(fā)布屏。根據(jù)上端控制系統(tǒng)的要求與各信息發(fā)布屏

22、定期或不定期的通訊，傳輸有關(guān)信息。 LED信息發(fā)布屏：漢字及圖表的顯示3) 設(shè)備現(xiàn)場安裝示意圖設(shè)備采用單立柱式安裝，安裝示意圖如下：4) 技術(shù)特點(diǎn)a) 超大規(guī)模集成電路和超大規(guī)?？删幊碳呻娐房刂萍夹g(shù)我們1024級(jí)灰度高度集成化視頻顯示屏顯示控制芯片采用集中控制的設(shè)計(jì)思路，運(yùn)用ASIC設(shè)計(jì)的方法完成，極大地提高了LED顯示屏控制部分的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、從而提高LED顯示屏質(zhì)量，最大限度地滿足LED顯示屏是半永久性電子產(chǎn)品這一要求。 LED顯示屏的控制芯片可以提供每個(gè)像素點(diǎn)已進(jìn)行視頻糾偏的1024級(jí)灰度，極大的提高了可視的色灰度級(jí)別。視頻糾偏后的1024級(jí)灰度的LED顯示屏亮度、色彩過渡平滑是它的

23、主要特色。 高度集成型LED顯示控制芯片使屏內(nèi)LED顯示塊采用串行的數(shù)據(jù)連接方式，有效降低信號(hào)的衰減，確保LED顯示屏準(zhǔn)確的接收、傳送，并完成全視頻動(dòng)態(tài)顯示。利用高集成度，使LED顯示屏的電路得到極大的簡化,電路極其簡單，徹底改變以往LED顯示屏龐大復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，并且增加了可任意拼接、可帶電拔插等多種使用功能。這樣，生產(chǎn)、安裝、維修、升級(jí)都變得方便易行。 獨(dú)特性的設(shè)計(jì)方案簡化了LED顯示屏的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使數(shù)據(jù)運(yùn)行流暢，也減少了個(gè)別元器件意外損壞的可能及通用元器件過多給顯示造成的誤差，提高了顯示屏的整體質(zhì)量，最大幅度的降低了故障率。 模塊化設(shè)計(jì)與串聯(lián)的連接方式極大的減小了信號(hào)的衰減，使大規(guī)模長距

24、離顯示成為可能，從而保證信號(hào)可以傳輸1024點(diǎn)768點(diǎn)，即全屏顯示。 超大規(guī)模集成電路的規(guī)模達(dá)到4.5萬門。 在進(jìn)行系統(tǒng)邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)我們采用超大規(guī)模可編程集成電路FPGA，替代以往系統(tǒng)中大量的中小規(guī)模的可編程集成電路GAL和EPLD。超大規(guī)?？删幊碳呻娐芬?guī)模可達(dá)一萬門至二萬門，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。 采用超大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模可編程集成電路技術(shù)，使我們的顯示系統(tǒng)達(dá)到真正的1024級(jí)灰度、非線性視覺校正功能。b) 遠(yuǎn)程管理技術(shù)我們已實(shí)現(xiàn)了群屏聯(lián)控。不僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)更新，更實(shí)現(xiàn)了對控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理。連接方式靈活：串行通訊口、MODEM、局域網(wǎng)、INTERNET均可；施工難

25、度低，無須遠(yuǎn)程布線；能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)工作，無需人工干預(yù)。c) 視屏技術(shù)我們將LED顯示屏與多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，非線性8192級(jí)校正，實(shí)現(xiàn)了在LED顯示屏上無失真地播放錄像及電視實(shí)況轉(zhuǎn)播節(jié)目。目前國內(nèi)很多廠家顯示屏的換幀速率最高只能達(dá)到30幅/秒，放映視頻節(jié)目時(shí)，由于換幀速率不夠，而采用抽幀的辦法，圖像缺乏連續(xù)性（似動(dòng)畫效果），產(chǎn)生與速度相關(guān)的“閃爍”現(xiàn)象，畫面眩目，尤其是在播放電視電影畫面或變化迅速的三維動(dòng)畫節(jié)目時(shí)，視覺效果不佳。而我們顯示屏采用了獨(dú)有的Real-Time技術(shù)，換幀速率實(shí)現(xiàn)了與監(jiān)視器的自動(dòng)同步，最高可達(dá)120幀/秒，速度大大提高，有效地克服了以上不足，完全實(shí)時(shí)地播放視頻節(jié)目。d

26、) 模塊化設(shè)計(jì)各個(gè)子系統(tǒng)以模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在規(guī)范的接口設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，功能相對各自獨(dú)立，為系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)化建立良好的基礎(chǔ)，適于用作大型系統(tǒng)集成項(xiàng)目的下端系統(tǒng)。e) 網(wǎng)絡(luò)化功能由于模塊化設(shè)計(jì)，各模塊易于分解使用，在網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中，很多功能模塊可以獨(dú)立使用。例如用戶管理子系統(tǒng)、顯示屏管理系統(tǒng)、編輯子系統(tǒng)、日志管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、狀態(tài)管理子系統(tǒng)等不直接與顯示屏進(jìn)行通訊的系統(tǒng)模塊，均可以獨(dú)立在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中任意其他終端控制設(shè)備上使用。便于用戶的使用和管理。5) 主要功能a) 漢字及圖表顯示功能 支持GB2312指定的全部漢字和數(shù)字字符。 顯示屏所顯示的字符、圖形的視認(rèn)性符

27、合GB57681999的要求。 顯示點(diǎn)陣圖形： 通過計(jì)算機(jī)編輯文字圖片生成點(diǎn)陣顯示模式，發(fā)送到顯示屏上進(jìn)行顯示，該方式支持多灰度級(jí)顯示，用戶可根據(jù)需要決定使用單灰度級(jí)或多灰度級(jí)方式。多灰度級(jí)方式支持雙基色16、256級(jí)灰度和16位增強(qiáng)色等多種方式，可以表達(dá)更加豐富的圖像效果。 使用點(diǎn)陣圖像方式可以支持計(jì)算機(jī)的多種字體類型。b) 可通過控制計(jì)算機(jī)控制顯示屏的開、關(guān)、黑屏等。c) 網(wǎng)絡(luò)功能：設(shè)備支持多種通訊方式本顯示屏系統(tǒng)支持多種通訊方式，用戶可根據(jù)需要選用不同的配置。 串口方式 標(biāo)準(zhǔn)的串口，可接工業(yè)Modem、GPRS Modem。 通訊速率：1200bit/s57600bit/s RS-422

28、/ RS-485方式 通訊方式：異步，半雙工 通訊速率：1200bit/s57600bit/s 10M/100M以太網(wǎng)d) 同步顯示功能：同步 該電子顯示屏的工作與計(jì)算機(jī)監(jiān)視器（）同步顯示。計(jì)算機(jī)將的位圖信息輸出至轉(zhuǎn)換接口，轉(zhuǎn)換成與顯示屏對應(yīng)的信號(hào)，然后再通過長線驅(qū)動(dòng)器饋送到模塊控制板上，使得顯示屏與同步工作。即在上看到什麼，顯示屏就顯示什麼。實(shí)際上，此時(shí)可以把顯示屏看作是計(jì)算機(jī)的一個(gè)大監(jiān)視器。同步模式的特點(diǎn)是顯示方式靈活多樣，能夠最大限度利用豐富多彩的商品軟件。e) 多種圖形編輯功能： 系統(tǒng)支持Windows Paintbrush等圖文制作系統(tǒng)，并可根據(jù)需要進(jìn)行圖形的繪制、放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、

29、刪除、復(fù)制移動(dòng)、添加修改等多種制作手段，以達(dá)到圖形效果。和WINDOWS軟件的專用接口可方便地進(jìn)行圖形文件格式轉(zhuǎn)換。支持各種圖形文本軟件,功能塊,顯示方式之間可隨時(shí)切換和單獨(dú)調(diào)用,顯示方式靈活多變,如可編成覆蓋、推出、放大、縮小、左右拉、上下推、多項(xiàng)移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、瀑布、淡入、淡出、馬賽克拉簾、凍結(jié)、開窗口、漫游、反白、重疊、分割、閃爍、飄雪、即編即顯。依照時(shí)間定時(shí)控制字體和畫面?？砂l(fā)布廣告、通知、標(biāo)語、綜合信息、政策法規(guī)及公益宣傳等。以下為顯示格式范例。f) 文字編輯功能： 應(yīng)用Windows-Office系統(tǒng)，可選擇仿、黑、楷、宋及其變體等幾十種漢字字體的矢量字庫及多種英文字體，任意放大、縮小

30、、藝術(shù)變形、移動(dòng)、修改、編輯等。和CCDOS、XSDOS、UCDOS等中文操作系統(tǒng)兼容，文字和圖象的無級(jí)放大與縮小使您操作隨心所欲。g) 多媒體功能： 由于本屏采用紅、綠基色發(fā)光管組成，加上1024級(jí)灰度控制，可顯示豐富的色彩，因此通過計(jì)算機(jī)外接視頻設(shè)備，通過多媒體技術(shù)非線性8192級(jí)校正可以方便地將有線電視、攝像機(jī)、VCD/DVD、衛(wèi)星信號(hào)、 影碟機(jī)、錄像機(jī)、重大活動(dòng)實(shí)況直播等輸出的視頻信息源引入計(jì)算機(jī)播放系統(tǒng)。因而可以實(shí)現(xiàn)下列功能： 電視節(jié)目的實(shí)況轉(zhuǎn)播 主要時(shí)事新聞的編輯與播放 重要通告的即時(shí)發(fā)布播報(bào) 錄像、VCD、DVD等視頻信息的播放 廣告信息的播放 動(dòng)畫圖片的播放 天氣預(yù)報(bào)、環(huán)境指數(shù)

31、等公共信息的發(fā)布 自然時(shí)間顯示h) 二維三維動(dòng)畫功能： 動(dòng)畫是計(jì)算機(jī)在廣告和信息發(fā)布中是最具有說服力和感染力的演示手段之一，可分為二維三維兩種基本類型。二維動(dòng)畫用于產(chǎn)生類似卡通片的動(dòng)畫效果，廣告人物的活動(dòng)，以及某些簡單的宣傳創(chuàng)意等。目前制作二維動(dòng)畫主要是利用一些成熟的軟件，其中最重要的是Autodesk公司的Animator pro 軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的動(dòng)畫制作和播放軟件包，可以對靜止圖像進(jìn)行各種處理（移動(dòng)、拷貝、鏡像、收縮等）也可以以角色的方式或者以幀的方式制作各種動(dòng)畫制作和特技，產(chǎn)生生動(dòng)的視覺效果，達(dá)到很好的傳播效應(yīng)。與二維動(dòng)畫相比，三維動(dòng)畫具有制作復(fù)雜，效果極為逼真的特點(diǎn)。Autodes

32、k 公司的3DS/3DSMAX軟件包采用實(shí)體造型的方法，在計(jì)算機(jī)播放過程中完全控制，與一般影碟機(jī)類似，播放時(shí)可隨時(shí)跳到任何一檔節(jié)目，可以用正常速度或者快速播放，也可以單步播放，在播放過程中可隨時(shí)暫停，然后從暫停處重新開始。系統(tǒng)還隨時(shí)指出當(dāng)前時(shí)間的節(jié)目，非常便于使用。同樣對演播效果及亮度、對比度、顏色隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳觀看效果。i) 灰度等級(jí)系統(tǒng)具有1024級(jí)灰度，可顯示1024（紅）1024（綠）種顏色。j) 顯示屏亮度調(diào)節(jié)功能可根據(jù)環(huán)境照度調(diào)整發(fā)光像素的發(fā)光強(qiáng)度，白天陽光直射顯示平面的條件下，在規(guī)定的距離內(nèi)可清晰辨認(rèn)內(nèi)容，調(diào)暗時(shí)夜間無眩光現(xiàn)象。 自動(dòng)模式 用戶可以通過控制計(jì)算機(jī)設(shè)定顯示

33、方式為自動(dòng)方式，設(shè)定該方式后，系統(tǒng)通過亮度傳感器檢測周圍環(huán)境的亮度，根據(jù)環(huán)境亮度，自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示屏的顯示亮度。保持最佳視覺效果。調(diào)整范圍為32級(jí)亮度。 手動(dòng)模式 用戶也可以通過控制計(jì)算機(jī)發(fā)送信息時(shí)可設(shè)定顯示屏的顯示亮度，調(diào)整范圍為32級(jí)亮度。k) 信息存儲(chǔ)能力顯示屏存儲(chǔ)器為8MB，對于點(diǎn)陣存儲(chǔ)方式，雙基色單灰度點(diǎn)陣圖片，系統(tǒng)可存儲(chǔ)1024幅；雙基色16級(jí)灰度點(diǎn)陣圖片，系統(tǒng)可存儲(chǔ)256幅；雙基色256級(jí)點(diǎn)陣圖片和16位增強(qiáng)色點(diǎn)陣圖片，系統(tǒng)可存儲(chǔ)128幅。l) 顯示狀態(tài)自檢功能 系統(tǒng)可以可自動(dòng)檢測顯示內(nèi)容是否在顯示屏上顯示,發(fā)生故障時(shí),可自動(dòng)關(guān)閉顯示屏并將故障狀態(tài)上傳指揮中心，同時(shí)下端控制板記錄相應(yīng)

34、的故障類型,便于維修的查詢。故障檢測包括以下內(nèi)容： 溫度檢測 LED模塊檢測：當(dāng)顯示屏出現(xiàn)失控點(diǎn)時(shí)，對應(yīng)的模塊將故障狀態(tài)上傳至指揮中心。 電源檢測 傳輸檢測6) 顯示屏控制方式如下圖所示，顯示屏由控制計(jì)算機(jī)直接控制，主中心、分中心有權(quán)限的用戶可以經(jīng)由內(nèi)部以太網(wǎng)絡(luò)，通過控制計(jì)算機(jī)對顯示屏進(jìn)行控制，也可以查詢顯示屏的顯示狀態(tài)和工作狀態(tài)。對于主中心直接控制的顯示屏，分中心不能進(jìn)行控制。7) 軟件結(jié)構(gòu)與功能顯示屏控制計(jì)算機(jī)軟件結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，為顯示屏控制計(jì)算機(jī)軟件結(jié)構(gòu)示意圖，由用戶管理子系統(tǒng)、顯示屏管理系統(tǒng)、編輯子系統(tǒng)、日志管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)、狀態(tài)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分解子系統(tǒng)

35、、通訊子系統(tǒng)組成。各子系統(tǒng)功能描述如下： 用戶管理子系統(tǒng)：用戶管理子系統(tǒng)提供對系統(tǒng)用戶的分組和權(quán)限管理，每個(gè)用戶具有自己的用戶名、密碼、分組和權(quán)限。提供用戶更改自己密碼的功能。 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)提供對軟件系統(tǒng)的設(shè)置和管理，一些軟件系統(tǒng)可選功能、可設(shè)置功能和初始化功能在這里提供。例如：日志保存期等。 日志管理子系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)的工作和顯示屏硬件系統(tǒng)的工作狀態(tài)均將被保存到日志，通過日志管理子系統(tǒng)，可以查看系統(tǒng)的工作日志。日志包括系統(tǒng)工作日志、員工登錄日志、員工操作日志、顯示屏工作日志、顯示屏狀態(tài)日志。日志具有一定保存期限，超過保存期的日志將被自動(dòng)刪除。日志可以備份為文件，遠(yuǎn)程傳送到控制中心，

36、由控制中心監(jiān)察顯示屏系統(tǒng)的工作情況。 系統(tǒng)工作日志：軟件系統(tǒng)的啟動(dòng)、關(guān)閉等。 員工登錄日志：員工用戶的登錄、退出、更改用戶操作。 員工操作日志：員工對系統(tǒng)的各項(xiàng)操作的記錄。 顯示屏工作日志：顯示屏開、關(guān)。 顯示屏狀態(tài)日志：顯示屏每次反饋信息有錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)的記錄。 顯示屏管理子系統(tǒng)：在這里，對顯示屏的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)硬件信息和通訊方式進(jìn)行設(shè)定。 編輯子系統(tǒng)：由于本顯示屏的工作方式，通用軟件的編輯方式將會(huì)很復(fù)雜，具體來講，可以分解為物理屏、邏輯頁、邏輯屏、基本圖元四層結(jié)構(gòu)?；緢D元主要是文本信息和圖片信息。對于基本圖元和邏輯屏來說，還需要有運(yùn)動(dòng)方式的描述。編輯子系統(tǒng)的功能就是為用戶提供一個(gè)對工

37、程的編輯功能?？梢詾轱@示屏所能夠顯示的各項(xiàng)功能提供一個(gè)編輯的工具。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)保存用戶編輯的工程項(xiàng)目、日志記錄和用戶數(shù)據(jù)等。 狀態(tài)管理子系統(tǒng)：狀態(tài)管理子系統(tǒng)查詢和管理圖文屏的工作狀態(tài)，在顯示屏狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出特定的警告信息。 數(shù)據(jù)分解子系統(tǒng)：本子系統(tǒng)對用戶編輯的顯示計(jì)劃進(jìn)行分解打包，對需要更新的數(shù)據(jù)形成更新數(shù)據(jù)序列，通過通訊子系統(tǒng)同步顯示屏內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。以最小的通訊數(shù)據(jù)量達(dá)到需要實(shí)現(xiàn)的效果。 通訊子系統(tǒng)：通訊子系統(tǒng)根據(jù)主機(jī)與顯示屏的通訊方式的不同，選擇合適的方式，與顯示屏的通訊模塊進(jìn)行通訊。8) 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)a) 防雷設(shè)計(jì)從目前防雷擊器件的使用情況看，避雷針、網(wǎng)帶、法拉弟

38、籠防止建筑物遭直擊雷侵害效果較好。但在引雷落的過程中，雷電流留在周圍產(chǎn)生的電磁場對電子設(shè)備有很大的破壞作用，為此制造商采用專用避雷設(shè)備對供電線路及信號(hào)線路進(jìn)行保護(hù)，可以防止感應(yīng)雷擊對顯示屏電子設(shè)備的影響及破壞，當(dāng)雷擊發(fā)生的瞬間，避雷設(shè)備能快速對地放電，將強(qiáng)大的電流引入大地，從而保障LED顯示屏體及其附屬設(shè)備萬無一失。整個(gè)顯示屏的金屬外殼可作為避雷網(wǎng)，防直擊雷的措施是把顯示屏的鋼結(jié)構(gòu)與建筑物的主筋連接。主筋直接引入大地，一般都可作為防雷接地極。防感應(yīng)雷采用在顯示屏的配電柜上口安裝一個(gè)（8/20us）電源避雷器，避雷器的接地可接到三相五線制的PE地。接地是防雷的關(guān)鍵，通常采用聯(lián)合接地。以配電柜內(nèi)的PE相銅排作為接地排，將動(dòng)力電纜的保護(hù)地線PE、箱體內(nèi)開關(guān)電源的接地線、電源避雷器接地線分別接在