朱 君，王 浩，蒲晓虎，何 奇

(重庆市气象信息与技术保障中心，重庆 410047)

0 引言

随着科学技术的不断发展，大数据、云计算以及人工智能等新一轮信息技术迅速崛起[1，2]。大屏显示系统已经成为大数据分析不可或缺的核心基础系统[3-5]。

随着气象信息化、系统集约化、服务现代化进程的加速推进,建立统一数据环境、整合业务应用系统、扩能集约共享的基础设施资源池和气象大数据平台等各项工作业务要求逐渐提升,因此急需建立一套具有全流程、一体化和可视化特点的监控平台，以适应大数据时代下气象综合观测业务、气象预报业务和气象服务的需要[6]。

目前可视化监控平台的主要显示方式有：大尺寸液晶显示屏、投影融合、液晶拼接、DLP拼接和小间距LED[7]等。通过对比不同显示方式的亮度、饱和度、寿命、灵活性及性价比等性能参数，并结合重庆市气象局运行监控室的实际情况，该平台选用投影分布式融合的方式。投影融合技术是对图形、图像、视频等进行大范围、高分辨率显示的一种有效实现方式[8]，常应用于会议监控、视景仿真、作战指挥等系统，能保证超大画面、纯真色彩、高分辨率的显示效果，同时在增大画面、提高亮度和分辨率等方面有着十分明显的优势[9]。

1 系统设计

1.1 监控布局

监控展示墙体的整体高度为2850 mm，设定投影区域的高度为2400 mm，投影墙面采用乳胶漆挂网涂料，光滑平整，利于后期的日常维护。投影仪采用吊装正投的方式，距离墙顶部600 mm，投影距离是3000 mm，投影方式如图1所示。投影区域的长度为16，599 mm，结合投影仪的最大投射画面公式(1)，选用5台投影仪均匀分布的方式进行拼接，共有4个投影融合区，融合区的长度设置为790 mm，投影分布如图2所示。

图1 投影方式

图2 投影分布

Smax=h×S屏/fmin

(1)

式中，Smax表示最大投射画面；h表示投射距离；S屏表示液晶片尺寸；fmin表示最小焦距。

1.2 系统设计

投影分布式融合系统主要由投影幕、投影仪、分布式融合器、融合处理器和后端显示输出设备等组成。其中，图形工作站、摄像头、播放器等多源信号输入融合处理器，通过串行通信接口或网络，实现对融合处理器信号源接入、开窗管理、信号切换、场景管理等功能；融合处理器通过以太网交换机与分布式融合处理器进行互联，并把相关信号输入到分布式融合处理器进行画面拼接，最后通过分布式融合处理器传输到投影仪，实现画面的输出显示。

投影仪：采用工程激光投影仪，亮度6000流明，对比度2，500，000∶1，分辨率1920×1200，光源20，000 h免维护。

镜头：采用投射比为0.65～0.78的原装镜头，可以把投射距离拉近到3 m以内，达到减少光源衰耗和身影遮挡的目的。

分布式融合器：采用分布式的系统设计理念，将信号接入、画面拼接、融合处理等相关功能从系统上区分开，实现不同功能在各自独立的硬件中处理，最大程度提升了设备的稳定性，可实现几何校正、色域调整、融合带调整、暗场补偿等功能。

融合处理器：采用融合拼接处理器，支持≥20通道HDMI信号输入，2通道高分输入，支持HDCP，支持EDID在线编辑，设备支持最大分辨率3840×2160@60Hz，支持≥5通道HDMI信号输出，最大支持输出分辨率3840×2160@60Hz等。

图形工作站：采用带有ECC调整功能的塔式图形工作站，配有16 G显存、单核CPU、2 TB 7200的SATA硬盘、高端专业显卡(16 GB显存)、288 GB/s 显存带宽、4×DP+1DVI-D DL输出口、PCI 3.0总线、2560 CUDA并行计算处理核心、Pascal GPU架构等能力。

以太网交换机：4个万兆上联口，24个10/100/1000 M网口，双电源供电，满足监控室网络接入需求。

采用DVI、HDMI、双绞线等传输线，满足整体需求的4 K画面，稳定传输。图形工作站通过DP转HDMI高清线连接融合处理器；融合处理器通过网络线与分布式融合处理器互联互通；为了提高信号传输距离和减少信号衰减，投影仪通过DVI网线传输器的方式与分布式融合处理器进行互联，分别在两端部署DVI转网线和网络转DVI的转换器，并采用主备双线部署，提高信号传输的稳定性和可靠性。

2 结束语

文章利用投影融合技术，建立可视化监控平台。可满足气象监视信息的高清运营监视、信息服务、决策支持、指挥调度等多方面任务的需求，实现了对气象监视数据的集中统一展示，达到集中运维、统一指挥、快速响应的目的，从而满足气象综合业务运维监视、视频会议等需求，提高了气象业务设备及业务系统运维保障、领导指挥决策的效率，推动了气象业务向综合化、信息化、集约化发展，提高了气象业务管理的信息化和现代化水平。