解析大屏幕投影显示系统特点及应用

iveice · 发表于 2016-8-23 07:26:40

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在整个电力行业中，热工自动化技术发展最快。Dcs在电厂中很好地实现了其控制功能，发挥了安全、经济、可靠的优点，应用已相当成熟。新扩建的大型火电厂均采用了DCS。近几年的125MW 、20oMw 老机组控制系统改造也无一例外全部采用DCS。由于DCS的高可靠性，近些年新建的大型火电机组M／A站已全部取消，开关量的后备手操也仅仅保留原电力部电规总院规定的几个保证机组在危急情况下能安全停机的常规硬接线后备手操按钮。

由于DCS取消M／A站，开关量后备手操装置及常规表计的数量减至最少，同时电气控制也纳入DCS，实现炉，机、电集中管理，因此，新、扩建机组传统的BTG（Boiler、Turbine、Generator）盘的设置已完全没有必要。在一些运行水平较高的电厂，由于DCS人机接口功能完善，完全能满足大型火电厂过程监控简洁、方便、实时的要求，尽管这些电厂原都设置了BTG 盘，但实际上也只是一种摆设。因此，近几年来，采用太屏幕显示系统（Large Screen Display System 简称 LSD 系统）已是新、扩建大型火电机组一种新的技术措施。

九江三期工程概况

九江三期工程是江西省首次利用日元贷款兴建的大型电力项目，也是国电华中公司控股公司中唯一利用外资的国际招标工程，整个工程将兴建2x350MW 燃煤发电机组。该工程主厂房内的设备及系统垒部采用国际招标形式采购，其中机炉岛（B＆T）的设备分别由美国福斯特惠勒公司和日本日立公司提供。仪表岛（I＆C）设备由日本日立公司提供。通过招标实现DCS的一体化，DCS覆盖了模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、数据采集系统（DAS），数字电液控制系统（DEH）、小汽轮机电液控制系统（MEH）、汽轮机紧急跳闸系统（ETS）、小汽轮机紧急跳闸系统，厂用电、发电机一变压器组等电气量控制也纳入了DCS。

本建设工程实施时间长，又是涉外工程，在具体实施过程中，结合热工自动化发展情况，从更高的角度出发，作了大量工作，如取消BTG 盘和所有M／A站等，同时采用颇具特色的LSD系统，使机组的控制模式上了一个台阶，具有较高的自动化水平，机组建成时将具有国内同期同类型机组的先进水平。

大型火电机组采用大屏幕投影显示系统的特点

（1） LSD 系统能用于多种信息媒体中，提供的是一种动态、综合、交互的信息媒体，这种信息媒体可为大家所共享，同时还由于大屏幕显示不仅仅屏幕的显示的面积大，还具有很高的分辨率（目前投影机的最高分辨率可达选2500x2000），因此，大屏幕显示系统提供的醒目、清晰的显示及综合的信息有助于运行人员进行有效的操作。

（2）老机组的热工控制系统一般都采用传统的BTG 盘，采用这种模式的控制系统，在系统或设备发生变更，需作修改是非常困难的，采用LSD系统后，在系统发生变更或增减设备，需作屏幕画面修改时，只需利用计算机系统，借助于监视器、鼠标器等就可方便、快捷、经济地完成大屏幕显示画面的变更处理，十分方便。

（3）在利用CRT作为电厂过程监控的主要手段时，由于CRT 的画面色彩不够柔和等原因，运行人员长时间监视CRT易造成视觉疲劳。导致视力下降。而采用LSD 系统后，运行人员就可结合LSD 和CRT 互补使用，以缓解视觉疲劳，提高监盘质量。

（4）LSD 系统可覆盖DCS中CRT 的全部功能，在CRT上完成的所有显示和操作都可在大屏幕上完成。目前新、扩建的火电机组采用LSD 系统就可取消BTG盘，同时适当考虑减少CRT操作员站的数量，这样可简化中央控制室监控系统的组态，缩小运行人员的监视范围，使机组的监控模式推向一个更高水平。

（5）大屏幕显示可与多媒体技术相结合，如工业电视信号纳入大屏幕的显示范围，这样可使大屏幕显示的作用得到充分发挥：如本工程采用的ISD 系统，每套系统都考虑了3个视频接口，通过这些视频接口可将工业电视及其它视频信呼引人大屏幕进行显示，达到满意的视觉效果。

iveice · 发表于 2016-8-23 07:26:59

大屏幕投影显示分类

（1）从投影方式上分为前投式和背投式2种。一般前投式安装较简便，但易受安装位置的限制，投影效果也易受环境的影响背投式的安袈较复杂，需设置投影暗室，成像效果较好。目前新、扩建火型火电机组一般都采用背投式。

（2）从成像原理上分为液晶式投影（LCD技术）和阴极射线管投影（CRT技术）2种。阴极射线管投影机（即CRT 技术投影机）应用模拟成像原理，显示的图像色彩丰富，还原性好，一般应用下对图像分辨率有非常高要求的场合，但其重要技术指标— — 亮度受本身CRT管的约束，由于没有外加光源，因此其最大亮度值一般不超过300ANSI流明，倘若要安装在亮度较高的地方如大型火电厂的中央控制室等场合，出于投影图像亮度不够，一般难以获得理想的投影效果，液晶式投影机（LCD 投影机）需要外加光源，属于外加光源的显示技术，目前主要有透过式LCD 液晶板示技术、反射式LCD 显示技术（反射式DLV数宁液晶光阀技术，反射式D—ILA 数字液品光阀技术）反射式DLP 数宁光处理技术一反射式光成像原理的优点在于：像素驱动电路集中在背后，不会阻挡光路，像素隙极小、密集度高，图像质好，无像素感：同时这种形式的投影机开孔率扁达90％以上，光利用率高，光阀发热量小，散热容易，因此有很高的可靠性。而原来通常所说的LCD投影机采用的是星光透LCD板成像的原理，像索驱动及连接电路在像素周围，阻挡光路，像素间隙宽，开孔率在VGA 分辨翠时最好只能到70％，而在XGA（1024~768）分辨率时下降到50％，使图像画质差，光利用丰低，LCD 板因吸收光能而发热量大，且技术上散热不易，严重时影响图像质量，可靠性降低。因此透过式LCD 技术一般应用于对图像效果没有严格要求的便携式投影机中，而反射式技术则广泛应用在对图像有较高要求的监控巾心、大型会议场所等。九江三期工程选用的是加拿大Christie Digita Systems公司最新款DLP技术专业投影机，DLP全数字处理技术是美国德仪TI公司的专利技术。作为DLP核心技术的DMD 微器件是一个高集成度的半导体光切换器件。它也是利用光反射成像原理，每个像素点的驱动电路都在其背后，不会阻挡光路。像素点间距极小仅l um，单个像素点面积为l6um×16um，因此像素密集度高，再现的画而无像素感，画质于电影相当。

大屏幕显示主要技术指标

1 屏幕尺寸

屏幕大小一般按屏幕对角线大小划分，电厂常用有254cm、177.8cm等，屏幕尺寸太小如l27 cm等，要达到较好的投影效果，需考虑画面组合问题。

2 分辨率

用于电厂监控的投影机其分辨率一般满足l 280xl 024就够了，LCD 型投影机可很好地满足这一要求，因操作员站CRT 的分辨率一般也为l280xl024，如需更高的显示分辨率还得取决于DCS 中的RGB（Red、Green、Blue）信号的分辨率。

3 亮度

应用于大型火电机组中央控制室这样一个强光环境，如大屏幕显示亮度不够，就难以获得理想的投影效果。在这种环境下使用的投影机亮度至少应有l 200 ANSI流明。采用背投影式并对背投影幕前的灯光等做较好的控制，才能获得较好的图像效果。

4 平均故障间隔时间

目前投影机的平均故障间隔时间（MTBF，Mean Time Between Failures）都较长，如LCD 型投影机故障率就很低，实际上主要考虑的是灯泡使用寿命，透过式LCD技术的投影机普遍采用金属卤素灯，这是一种冷光源，其发光效率较高但颜色偏冷，在整个使用寿命中光谱极不稳定，这种现象一般在投影机使用30-50h就开始表现出来，因此图像色彩的还原性、图像层次较差，尤其在显示视频同像时更显弊端。一般反射技术的投影机光源采用电影院放映机普遍使用的氙灯，氙灯的光谱同日光类似且稳定性好，色彩不会随使用时间的延长而改变，因此色彩的还原陆性好，层次感强，饱和度高，图像色彩艳丽、真实。

LSD系统组成

本工程每台机组设置2套254 cm 背投式LsD系统，LSD系统与DCS的CRT操作员站一样，均挂在uΣ一100高速环网（日立公司HIACS一5 000M 型DCS的高速数据公路）上，二者功能完全一样。图1所示为LSD 系统的配置情况，因选用的投影机本身具有频率矫正功能，必另外考虑倍频仪。同时投影机本身带有标准RGB 输入端及标准VGA 连接器、标准视频输入接口及RS232 口，也不必专门的视频选择装置、大屏幕显示站的H—POC（HIACS-5 000M型DCS的过程控制站）配置与CRT 站的H—POC 完全一致。本工程选用性能优越的DLV 1280一DX型投影机，该型投影机的分辨率为l280x1024，亮度为l 500ANSI流明，平均故障间隔时间（MTBF）大于20000 h。该投影机本身带有一个标准视频输入接口，是一款采用DLP数字光处理技术的最新款投影机，能很好满足电厂监控要求。

LSD系统优点

（1）每套LSD 系统都具有独立的操作站．任意一个CRT操作员站的内容都能完整地显示在大屏幕上。

（2）在3个视频输入信号中，通过视频选择装置进行选择，同时只能有其中1个信号显示在任一大屏幕上。

（3）选用数字光处理技术（DLP）的投影机分辨率为l280xl024，采用氙灯作光源．性能稳定，图像色彩丰富艳丽、真实，寿命长。

（4）冗于配置的大屏幕显示器可作为主要的人机接口。大屏幕显示是交互式的，为运行人员提供鼠标等输人装置。

（5）大屏幕显示器亮度较高，可达1500ANSI流明，因此即使在白天，控制室不用遮光也能清楚分辨，可很好地满足机组监控要求。

LSD系统布置

图2所示为投影机及大屏幕的布置情况，实际上投影机的信号如直接投影到大屏幕上，图像的清晰度可提高。但直接投影，254 cm LSD 系统的投影机至大屏幕的直线距离需5m 左右。4套LSD 系统就会占州很大空间，由于受空间限制。本工程采用反射镜反射的投影系统，这样可将投影机至大屏幕的安装距离减小至2.5m 左右，节省了大量空间，当然，采用这种方式图像的投影效果会有一定影响，同时反射镜随时间推移会有一定污损．增加维护工作量，困此，在实际应用时应根据具体情况来定。

大屏幕显示画面的分割与组合

大屏幕显示用于大型火电机组作为过程监控用，并不象应用于大型会议的演示系统。不必考虑复杂的动态演示效果。在画面分割和组合问题，对于254 cm 的大屏幕显示，将1个操作员站的信息经画面拼接与切割处理后，显示在2个大屏幕上，受DCS中RGB信号分辨率的限制，大屏幕显示的分辨率并不会因此而提高，仅仅是图像向两边延伸，并无大的实际效果，况且这样还须增加相应的硬件及软件如画面拼接控制器、视频矩阵切换器、RGB矩阵切换器及相关软件，使系统结构变得复杂，也增加不少投资．因此没有必要。实际上1台机组设置2套独立的254 cm ISD 系统完全可满足机组运行情控需求。

大屏幕显示的分辨率

刚户在选择LSD 系统时，一定要结合DCS具体情况，如本工程的LSD 系统，实际上日立公司HIACS一5000 M 系统RGB 信号最高分辨半为1 280X1024，即使选用的投影机有更大的显示分辨率，显示在大屏幕上图像的分辨率也不会得到提高，因此要从实际出发．不能一味地追求投影机的高分辨率。

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