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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、汽車污染環境等嚴重問題的有效交通方式。城市軌道交通自動化系統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通常包含大屏幕綜合顯示系統，該系統承擔著主控系統、監控系統的計算機、網絡、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的控制室。中國的成功案例有：深圳地鐵一期工程供電、環控及防災報警綜合監控自動化系統、武漢市軌道交通一號線一期工程變電系統電力監控系統、廣州地鐵二、三號線各自的主控系統的監控系統、南京地鐵南北線一期工程控制中心大屏幕投影顯示系統等。
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：即都要涉及到調度、信息集中顯示這些需求。數字顯示拼接系統成熟地應用于顯示各種主控系統的監控系統信號或變電系統電力監控系統的運行情況。通常系統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、技術實現的技巧
為了驅動超大規模的顯示拼墻，傳統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）：多臺處理器獨立驅動各自的專業區，即“分布式處理器”。各處理器之間沒有內在關聯，不能相互調用資源，不可能實現跨專業區顯示，也不能顯示全屏（1024*M）*（768*N）高分辨率靜態圖像，不能或不易改變顯示區域大小和位置，沒有靈活改變物理連接顯示區域的擴展能力。
圖1
方法二：通過級聯（PCI總線擴展）的方法，即“級聯處理器”。雖然可以擴展處理器來驅動32個以上的屏，但實際上顯示速度已非常慢，無法實現實時顯示。這是因為級聯系統只有單個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Video，十幾路RGB，十幾路網絡信號）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（四個顯示分區）顯示，甚至于同一個專業分區內。當這個專業分區屏較多時，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
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。該系統采用一主多從的分布式結構，多臺計算機并行處理，內部采用了Vtron專用高速交換傳輸介質和VTRON特有的VlinkExpressTM傳輸技術協議,從而構成一個超級處理系統。可實現繁重的超大容量圖像數據的高速處理、交換、傳輸和顯示任務。
對比傳統的分布式處理器與級聯處理器，超大型分布式主從處理系統具有以下主要優勢：
1）全屏單一邏輯屏和整屏移動窗口顯示能力
傳統方式要采用多臺獨立的處理器分別驅動各自區域的顯示單元，這樣實際上只是多套獨立大屏顯示系統物理位置擺在一起，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屏系統為例）
2）極佳的顯示速度
處理系統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，它擁有專門的內部通訊、同步控制協議和信號分布處理機制，利用Vtron專用高速傳輸介質和Vtron獨創的VlinkExpress傳輸協議，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動如此大型顯示系統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，單獨應用（分區使用）的刷新在1秒以內。
3）系統資源分配合理
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，系統性能極其穩定。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動10個左右的單元數量，輕松自如。
4）優化的系統結構
采用一套主從處理器大大簡化了系統的整體結構。傳統方式要采用多臺獨立的處理器分別驅動各自區域的顯示單元，這樣實際上只是多套獨立大屏顯示系統物理位置擺在一起，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，這與常規的小系統（如用一臺小型處理器來驅動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）具有分區的靈活性
整屏可按具體應用分區固定顯示，又可在不增加硬件設備的前提下隨時任意重新劃分區域顯示，分區是虛擬的，用戶可以使用簡單的界面設置即可改變分區的屏數，無需物理改變接線。并且在特殊情況和應急情況下，又可將各專業的RGB信號、視頻信號和網絡信號混合實現靈活的跨區跨應用專業的任意開窗口顯示。
固定區域劃分示意圖
顯示區域重新劃分示意圖
跨區示意圖
6）多重冗余，系統可靠性高
整體系統設計先進、可靠，充分考慮到各種故障的發生而具有不同的即時解決方案來確保有效的實時監控不間斷。
- 內置處理器冗余: 投影單元本身具有內置處理器顯示功能可以隨時確保各種信號實現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， 系統不會因為其中某一臺從處理器出現故障時導致系統顯示全盤癱瘓，其它從處理器照常顯示。發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。
- 內置處理器冗余: 投影單元本身具有內置處理器顯示功能可以隨時確保各種信號實現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， 系統不會因為其中某一臺從處理器出現故障時導致系統顯示全盤癱瘓，其它從處理器照常顯示。發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。
- 內置處理器冗余: 投影單元本身具有內置處理器顯示功能可以隨時確保各種信號實現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， 系統不會因為其中某一臺從處理器出現故障時導致系統顯示全盤癱瘓，其它從處理器照常顯示。發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
