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一、 概述
近年来，随着我国城市化进程的不断加大，交通问题已成为各大城市急待解决的问题，而世界上众多大城市的成功经验告诉我们：城市地铁和轻轨是解决大城市交通紧张、市民出行困难、汽车污染环境等严重问题的有效交通方式。城市轨道交通自动化系统是轨道交通中的重要组成部分，对于提高其运营水平起着至关重要的作用。城市轨道交通自动化系统通常包含大屏幕综合显示系统，该系统承担着主控系统、监控系统的计算机、网络、视频信号的集中显示，应用于铁路、地铁、轻轨、电气化铁路、高速磁悬浮铁路系统的控制室。中国的成功案例有：深圳地铁一期工程供电、环控及防灾报警综合监控自动化系统、武汉市轨道交通一号线一期工程变电系统电力监控系统、广州地铁二、三号线各自的主控系统的监控系统、南京地铁南北线一期工程控制中心大屏幕投影显示系统等。
轨道交通涉及到铁路、地铁、轻轨、电气化铁路、高速磁悬浮铁路等。在这些领域有一个共同点：即都要涉及到调度、信息集中显示这些需求。数字显示拼接系统成熟地应用于显示各种主控系统的监控系统信号或变电系统电力监控系统的运行情况。通常系统有以下几大部分组成：
1）显示单元；M X N 的组合；
2）多屏处理器；
3）应用管理软件；
二、技术实现的技巧
为了驱动超大规模的显示拼墙，传统的图像处理器一般采用以下两种方法来处理：
方法一：（如图1所示）：多台处理器独立驱动各自的专业区，即“分布式处理器”。各处理器之间没有内在关联，不能相互调用资源，不可能实现跨专业区显示，也不能显示全屏（1024*M）*（768*N）高分辨率静态图像，不能或不易改变显示区域大小和位置，没有灵活改变物理连接显示区域的扩展能力。
图1
方法二：通过级联（PCI总线扩展）的方法，即“级联处理器”。虽然可以扩展处理器来驱动32个以上的屏，但实际上显示速度已非常慢，无法实现实时显示。这是因为级联系统只有单个CPU（或双CPU）和单条PCI总线（如图2所示），多达几十路信号（十几路动态Video，十几路RGB，十几路网络信号）挤在一条PCI总线上靠一个CPU（或双CPU）处理，其速度可想而知。更不可能跨区（四个显示分区）显示，甚至于同一个专业分区内。当这个专业分区屏较多时，如30个屏，由于每个扩展箱槽位有限，一般13-18个，必须要有至少2个扩展箱来负责驱动。由于扩展箱之间有桥接，输入至不同扩展箱的RGB、VIDEO信号不能互通，只能显示在半个区域上，不能全屏任意位置移动。
图2
三、超大型分布式主从处理系统
为了迎合市场日益增长的需求，VTRON公司在2004年初推出了全新理念和结构的超大型应用解决方案---超大型分布式主从处理系统。该系统采用一主多从的分布式结构，多台计算机并行处理，内部采用了Vtron专用高速交换传输介质和VTRON特有的VlinkExpressTM传输技术协议,从而构成一个超级处理系统。可实现繁重的超大容量图像数据的高速处理、交换、传输和显示任务。
对比传统的分布式处理器与级联处理器，超大型分布式主从处理系统具有以下主要优势：
1）全屏单一逻辑屏和整屏移动窗口显示能力
传统方式要采用多台独立的处理器分别驱动各自区域的显示单元，这样实际上只是多套独立大屏显示系统物理位置摆在一起，并没有有机结合成为一个单一逻辑屏。由主处理器经VTRON专用同步控制机制控制各台从处理器合成拼接，可构成一个完整的（1024*M）*（768*N）的超高分辨率画面。各种类型活动视频、RGB和来自网络的计算机和窗口等各种类型的图像信号可在高分辨率无缝单一逻辑屏上以窗口方式任意位置显示，并可任意移动、任意缩放。如同在一台电脑显示器上的操作一样，非常灵活自如。（以深圳地铁27X3 81屏系统为例）
2）极佳的显示速度
处理系统采用技术领先的分布式主从多屏处理器多台处理器并行处理，它拥有专门的内部通讯、同步控制协议和信号分布处理机制，利用Vtron专用高速传输介质和Vtron独创的VlinkExpress传输协议，令显示速度和信号处理能力获得巨大提升，有效地解决了使用者最担心的驱动如此大型显示系统是否具有足够的显示速度问题。
以深圳地铁81屏项目为例，全屏信息刷新速度在2秒以内，单独应用（分区使用）的刷新在1秒以内。
3）系统资源分配合理
多输出图形被传输至多台从处理器中各自分别进行处理，分摊负荷，减轻了各主、从处理器的压力，系统性能极其稳定。在主从架构基本原理图中，多台从处理器中，每台从处理器只需分担负责驱动10个左右的单元数量，轻松自如。
4）优化的系统结构
采用一套主从处理器大大简化了系统的整体结构。传统方式要采用多台独立的处理器分别驱动各自区域的显示单元，这样实际上只是多套独立大屏显示系统物理位置摆在一起，并没有有机结合成为一个单一逻辑屏。各自操作自己的处理器，管理与操作相对复杂且无整体显示能力与控制，极不利于日常的操作以及系统的扩展和变化。主从型处理器则是在一个平台上全面控制所有单元，这与常规的小系统（如用一台小型处理器来驱动10多个单元）是一样的，而且由于软件与硬件的结构体系的技术先进性更带来了各种信号的输入端口可以大幅度增加,极易扩展。
5）具有分区的灵活性
整屏可按具体应用分区固定显示，又可在不增加硬件设备的前提下随时任意重新划分区域显示，分区是虚拟的，用户可以使用简单的界面设置即可改变分区的屏数，无需物理改变接线。并且在特殊情况和应急情况下，又可将各专业的RGB信号、视频信号和网络信号混合实现灵活的跨区跨应用专业的任意开窗口显示。
固定区域划分示意图
显示区域重新划分示意图
跨区示意图
6）多重冗余，系统可靠性高
整体系统设计先进、可靠，充分考虑到各种故障的发生而具有不同的即时解决方案来确保有效的实时监控不间断。
- 内置处理器冗余: 投影单元本身具有内置处理器显示功能可以随时确保各种信号实现RGB和Video直通放大显示，而无需通过主从处理器即可显示；
- 从处理器冗余: 主从处理器结构以及外围矩阵配套， 系统不会因为其中某一台从处理器出现故障时导致系统显示全盘瘫痪，其它从处理器照常显示。发生故障的从处理器上的被显示信号窗口可移动至其它从处理器上开窗口显示。
- 内置处理器冗余: 投影单元本身具有内置处理器显示功能可以随时确保各种信号实现RGB和Video直通放大显示，而无需通过主从处理器即可显示；
- 从处理器冗余: 主从处理器结构以及外围矩阵配套， 系统不会因为其中某一台从处理器出现故障时导致系统显示全盘瘫痪，其它从处理器照常显示。发生故障的从处理器上的被显示信号窗口可移动至其它从处理器上开窗口显示。
- 内置处理器冗余: 投影单元本身具有内置处理器显示功能可以随时确保各种信号实现RGB和Video直通放大显示，而无需通过主从处理器即可显示；
- 从处理器冗余: 主从处理器结构以及外围矩阵配套， 系统不会因为其中某一台从处理器出现故障时导致系统显示全盘瘫痪，其它从处理器照常显示。发生故障的从处理器上的被显示信号窗口可移动至其它从处理器上开窗口显示。
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文章来源：中国投影网
