摘 要: 总结了智能化信息显示系统的总体要求, 提出了智能型 LED 显示终端的概念, 对智能 化信息显示系统的总体设计、LED 显示设备控制方式、系统接口等技术设计问题进行了讨论。

关键词: 智能化信息显示系统; 智能型 LED 显示终端; 技术设计

引 言

随着信息技术的发展, 现代信息显示系统已从 基本功能、单一设备、简单封闭性控制和手工操作方 式发展成为自动化、网络化、多功能、多媒体的智能 化信息显示系统。信息获取、处理和发布手段向着多 元化发展, 显示终端广泛采用 LED、LCD、PDP、CRT 等多品种、多规格、大容量、高清晰度设备, 系统网络 日益智能化、标准化, 扩展性强, 可以灵活地与其它 信息子系统连接成为整体型的综合信息服务系统。

1 智能化信息显示系统的总体要求

现代信息显示系统的主要功能需求是适时发布 各类动态信息, 总体上要求整个系统运行稳定可 靠、安全、便于管理、易于操作和维护、运行成本经 济。除了显示专业的动态信息外, 通常还应具有显示 日期、时间等公共信息的能力。信息显示系统还可以 根据需要, 灵活地设置任意一台或多台显示器显示 广告信息或其它需要显示的图文信息。

根据智能化信息显示系统的需求, 在进行系统 建设时, 有以下方面的总体要求:

1.1 实用性和可靠性要求

1) 系统设备的成熟性: 所选用的设备是采用工 业化生产的成熟技术, 在保证技术成熟可靠的前提 下, 尽可能采用先进的高性能价格比的产品。所采用 的标准统一, 支持目前国际业界通用的网络和视频 协议, 拥有广泛的技术支持厂商。

( 2) 系统网络的先进性: 所选用的网络和视频设 备必须高度可靠和具有高可用性。特别是对于网络 的核心设备的选择, 中心服务器所有模块支持热插 拔, 电源模块冗余。网络设备具备足够的带宽, 并留 有扩展余地。支持网管功能和虚拟网络划分。

( 3) 系统的扩展性: 用户数量的扩展对网络结构 没有任何影响。选用的各类设备在系统升级的条件 下, 仍然保持使用价值。

( 4) 设备的可管理性: 网络上的所有设备均可以 用相应的网络管理软件进行监控, 而且可以通过网 管系统进行管理和设置。提供全面、灵活的网络管理 解决方案, 以全局的角度考虑网管, 从而避免用户在 网络安装后的管理成为负担。方便的监控、友好的界 面、完备的系统记录, 都使维护人员轻松自如地进行 日常地管理维护工作。

( 5) 经济实用性: 设备选型要考虑采用国际流行 的通用的工业化生产品, 降低首次投资成本和运行 期间的软、硬件维护成本。

1.2 技术先进性要求

系统的建设必须达到一定的技术水平, 具体包括

1) 信息发布及时、准确, 系统可自动化地对发 布的信息进行获取、编辑、检查, 保 证准确性。

2) 扩展性良好, 采用规范化数据格式、标准化通 信协议和接口, 能够适应系统功能的扩充和扩展要求。

3) 兼容能力强, 系统对各类显示设备兼容并可 适应其它类型设备的替换, 为系统功能的扩充, 或系 统设备的换代与升级提供保证。

4) 尽量采用国际流行的先进技术设备, 使系统在可 用性、可操作性、可维护性方面达到目前国际先进水平。

1.3 安全性要求

高级别的网络安全防护是网络设计、日常维护 的一个重要环节。系统要考虑安全保护, 采取有效的 安全措施, 防止系统外部的非法入侵和内部用户的 越级操作, 保护系统安全。

( 1) 、系统建设要加强系统的可靠性、安全性措施, 确保系统安全、可靠的运行。防止因系统故障带来混乱。

2) 、系统的单体设备必须满足可靠性的性能指 标, 在系统上采用冗余配置及分布式结构, 具有自诊 断功能, 保证系统具有高度的可靠性。系统拥有完备 的安全策略, 完善的风险分析功能, 健全的安全规 则, 强大的技术防御体系, 实时的安全监控, 并具有 灾难性防御、保护和恢复功能。

( 3) 、采取特殊技术方法和手段, 设置系统管理 功能, 使系统管理员能够远程管理和控制整个系统 中的任意一台设备。杜绝主观无意的失误、设计的漏 洞和后门, 防范客观有意的错误操作和攻击系统的 漏洞与缺陷, 降低软件故障所导致的系统瘫痪概率。 万一发生故障时, 能够及时发现, 及时修复。

2 智能型 LED 显示终端

显示设备按照控制方式划分, 总体上有智能型 与非智能型显示终端两大类。

所谓智能型显示终端( ID) , 是指在显示产品中集成了一个具有自主控制功能部件的显示单元, 它 具有独立联网运行功能和完整的显示控制功能。比 如, 有些显示器中集成了一台工业控制计算机, 便构 成一台智能显示器。目前国际上和国内主要机场所 采用的 ID 产品都是属于这种类型。实际上, 智能显 示器就是一部不带有 ( 但留有接口) 用户操作设备 的、功能完备的计算机系统。

非智能型显示器, 就是不具备智能化部件和自 主控制能力的显示器。我们通常所用的电视、监视 器、普通型 LCD、LED 显示屏等设备, 都是非智能型 的显示器的例子。由于没有智能控制部件, 所有的非 智能显示器都必须依靠外部计算机或者其他设备所 产生的显示信号( 如电视信号) 驱动才能工作。

常见的显示产品, 一般都可以分成智能型和非 智能型这两类显示器。PDP 显示器、CRT 显示器、 LCD 显示器、LED 显示屏等都可以是智能型的, 也 可以是非智能型的。

适应现代智能化信息显示系统的要求, 我们提 出智能型 LED 显示终端产品的概念。智能型 LED 显示终端较常规的 LED 显示屏具有以下优点:

显示功能强, 能在自身微机的控制之下, 显示出 一般 LED 显示屏难以完成的显示功能;

系统配置灵活, 不受系统显示设备安装现场位 置的限制,只要计算机网络所能够连通的位置, 都可 以进行安装; 系统扩展方便

系统扩展方便, 由于它本身是一个独立的计算 机系统, 可以很方便地连接到现有的信息网络中, 或 者从网络中移动到任何位置, 而不会对整个信息系 统有任何影响;

设备管理、维护和操作方便。通过通用的网络管 理软件, 就可以监视和管理每一个显示终端的运行 状态和显示信息画面, 极大提高了系统的自动化水 平和运行效率。

3   主要技术设计要点

3.1 系统总体设计

智能化信息显示系统通常是作为一个子系统进行工作的, 其网络平台往往建立在与之相关的业务 信息中心相联结的信息网络系统上。信息网络系统 是指整个信息系统的网络平台, 包括完整的计算机 软、硬件设备、网络控制设备以及相应的通信线路, 其中包括有大型数据库服务器、网络管理工作站、信 息工作站、网络交换机、路由器以及其它的应用系 统。

信息网络系统的物理结构可以设计成一个星型 的广域网络。其中心节点是信息中心局域网, 连接各 个具体需要进行信息发布显示的显示区域的多个局 域网。除了网络硬件设备以外, 系统采用数据库服务 器作为信息系统的处理核心, 采用网管工作站和配 套软件作为设备管理平台, 采用 C/S 结构信息管理 应用软件作为整个系统中信息维护、管理和应用的 核心, 形成完整的信息显示系统骨干。此外, 信息显 示系统还可以与电视监视系统、广播系统等集成。

3.2 控制方式设计

不同的显示设备, 需要设计不同的相应系统控 制和显示驱动方案, 这些方案决定着整个系统能够 实现的功能、性能指标和系统的价格。

1) 对于智能型 LED 终端显示设备, 设计主要 采用网络分布式智能控制方式。

由于每个 ID( 智能显示终端) 单元都具有完整 的微机系统的全部功能, 所以它们可以很方便地直 接通过计算机网络综合布线系统与数据库服务器、 磁盘阵列、计算机工作站无缝连接成一个整体, 形成 集基础信息采集、处理、存储、生成、分配和发布显示 功能于一体的各种公众信息系统。

在这种控制方式中, 每一台 ID 显示器就是一个 独立的计算机显示工作站, 它们可以自主地访问网 络数据库, 获取所需要的信息, 采用多种灵活的方式 进行显示。另一方面, 采用这种方式对显示器的管理 和控制也极为方便。通过任何一种网管软件都可以 对系统中的任意显示器进行各种诊断和管理。

2) 对于非智能型的 LED 显示终端, 可以采用 网络分组式 UDC 控制方式。

UDC( 通用显示控制器) 是指专门应用于对公众信息显示系统中的显示器进行控制的计算机。目前 有多种型号, 既有基于通用 PC 机的产品, 也有基于 专用 CPU 芯片的产品。由于 PC 计算机应用较为普 及, 所以在很多大型信息显示系统中都采用了基于 PC 的 UDC 产品。

由于智能型 LED 显示终端已经自身具备了控 制能力, 所以所有的 UDC 控制方式都是针对非智能 型显示器如一般的工业和民用监视器、电视机、LED 显示屏等设备而设计的。

采用 UDC 对显示器进行控制, 既可以是一对一 方式, 也可以是一对多方式( 也叫做分组式 UDC 控 制方式) 。

与分布式智能控制方法相比, 采用 UDC 对显示 终端分组控制具有配置灵活、经济实用的优点, 但其 覆盖面较小, 在可靠性、显示内容的多样性、维护管 理功能等方面较差。

3) 集中式显示控制。

在这种控制方式下, 显示系统与 CATV 复合信 号传输, 所有的显示设备都连接在有线电视系统中, 所显示的信号的传输方式与通用的闭路电视系统完 全相同。这种方式成本比较低, 具有显示内容灵活、 信号来源多样的优点, 但是它的缺点也比较突出, 即 显示的图象质量不高。适合对图象质量要求不高、显 示方式要求多、投资较少的用户。

3.3 系统接口设计

根据一般的信息系统设计理论和我们多年的设 计经验, 接口问题是极端重要的。特别是在系统进入 自动化联调和运行阶段, 主要的系统故障和冲突都 将发生在信息系统各部分的接口上。合理的软、硬件 接口不但可以使系统长期稳定的运行, 而且会降低 系统的开发成本和运行费用。在系统的详细设计阶 段, 应当对信息系统中各个子系统的接口设计投入 足够的时间和精力, 并要进行统一的组织和有效的 协调。

智能化信息显示系统的网络系统是一个以业务 信息中心为中心节点的广域网, 其外围节点是各个 显示区域内的局域网。具体的 LED 显示终端连接在各个局域网上。因此, 智能化信息显示系统中要妥善 解决与 LED 显示屏、局域网、广域网的互联问题。

结束语

实践中, 我们开发设计了 " 智能化公众交通信 息显示系统 ", 以此为平台, 针对具体工程项目和行 业应用进行二次设计, 最终形成详细的系统方案。

该系统是一个基于分布式网络数据库平台的、 客户 / 服务器二层结构的信息系统。它包括信息数 据库维护子系统、网络维护管理子系统、自动广播子 系统、引导显示子系统、信息自动查询子系统等多个 相互关联而又自成体系的软件模块。能够完成从信 息的采集、存储、加工、分配和利用的全过程。以该系 统为原型的类似系统已经广泛应用于民航公路、铁 路和城市交通各个领域。