户外全彩LED大屏施工技术方案.docx
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户外全彩LED大屏施工技术方案
LED显示屏
方
案
一、项目分析及设计
针对此次LED改造项目，我司选用P-16户外全彩LED显示单元。
并且针对于该项目设计考虑了防雨，防尘，防雷，防电，防磁的五防要求，管线采用耐磨耐用的抗老化管线，结构经专业工程师设计，由专业的施工队伍架设施工。
用具体参数如下：
1.1全彩显示屏参数
1、LED灯管组成
（1）结构示意图
结构说明：
每个象素点都由1R1B1G构成，由系统操控显示色彩。
（2）专业分析
序号
分析项目
专业分析内容
1
配色分析
为使配色达到最佳的白平衡效果，配色对LED发光的亮度有严格要求，其中各种颜色亮度的配色比例为:
R:
G:
B/3:
6:
1。
2
序号
项目
中心波长
亮度
1
纯红LED
620nm-625nm
600mcd
2
纯绿LED
520nm-525nm
1800mcd
3
纯蓝LED
465nm-470nm
400mcd
2、屏体参数
说明
技术指标参数
1、像素管单元箱
1）物理点间距：
16mm
2）显示密度：
3906点/m2
3）发光点颜色：
1R1G1B
4）基色：
纯红+纯绿+纯蓝
5）屏体尺寸：
（宽）284mm×（高）284mm
2、显示屏整屏
1）模组分辨率：
16*16点
2）最佳视角：
水平110度，垂直50度
3）环境温度：
存贮-40℃～+85℃，工作-30℃～+65℃
4）相对湿度：
10%～95%
3、供电
1）工作电压：
AC220V±10％，50Hz（三相五线制）
2）平均功耗：
320W/m2
3）最大功耗：
≤640W/m2
4、控制系统
1）控制方式：
同步控制
2）显示卡：
DVI显卡
3）编辑卡：
PCTV卡
5、主要技术参数
1）驱动器件：
采用LED专用驱动器件
2）驱动方式：
静态恒流驱动
3）换帧频率：
≥60帧/秒
4）刷新频率：
≥400帧/秒
5）灰度/颜色：
红绿蓝各256级，可显示16.7M颜色
6）白平衡亮度：
≥8500cd/m2
7）寿命：
10万小时
6、软件
LED通用播放软件
7、保护技术
防潮、防尘、防腐、防静电、防雷击，同时具有过流、短路、过压、欠压保护功能。
8、播放内容
文本文件，WORD文件，所有图片文件（BMP／JPG／GIF／PCX．．．），所有的动画文件（MPG／MPEG／MPV／MPA／AVI／VCD／SWF／RM／RA／RMJ／ASF．．．）。
9、拼装结构
单元模组化结构设计，屏面采用模组—显示箱体—显示屏组合拼装结构，组装方便。
1.2LED显示系统可实现的功能
1、视频功能
◆实时显示真彩色视频图像，实现现场转播、回放功能；（需配备相关视频处理投术设备）
◆驳接摄像机，清晰、无闪烁的实时显示视频图像，实用显示真彩色视频图像，
实现现场直播；
◆播放录像机、影碟机（VCD、DVD、LD）等视频节目，满足视频信号播放和基本要求；支持PAL、NTSC、SECAM等各种制式
◆实现文字图像迭加文字信息，全景、特写、慢镜头、拖拽影像等特技效果的编辑和播放功能。
◆可以播放AVI、MOV、MPG、DAT、VOB等多种格式的文件。
◆多种文字、字体可供选择；
◆亮度、对比度、饱和度、色度可以通过软件调节，调节范围为256级。
◆具有重迭（VGA+Video）、影像（Video）、VGA三种显示模式。
2、字/图形/信息发布功能
◆具有丰富的播放方式，显示流动信息、通知、标语口号等，存储数据信息容量大；
◆播出系统具有多媒体软件，可灵活输入及播出多种信息；
◆播出方式有左右滚动、上下滚动、左右推、上下推、旋转、缩放、淡入淡出等二十种以上。
◆同时通过网络连接，显示网络数据信息。
3、广告功能
充分利用LED显示屏的商业价值，充分利用LED显示屏集声、光电于一体的特性，达到商业宣传的目的。
播放用户自主制作的广告片、广告横幅、图片、二/三维动画广告。
4、安全应急功能
◆系统处理精度；
在信息广播中要求系统处理精度为100%，不能出现任何错误。
◆系统响应时间；
大屏幕、电视转播系统要求实时响应。
◆系统应变能力；
系统首要的原则是安全、及时、准确。
其正常运转直接影响到公众的社会反响。
在能够实现自动化的环节上尽可能彩光电设备和计算机处理。
为了适应情况的多变性，必须预留人工干预接口，以便采取应急处理措施。
对于可能出现变化的部分，昼彩应急调节的手段，将合法的画面自动锁定，屏蔽非法信号内容，避免造成不良影响
5、防雷功能防火功能
◆系统采用进口防雷设备，分别设立电源、信号防雷系统，在数据舆链路和配电回路加装进口信号、电源防雷器，保证屏体供电电源和数据通讯的安全稳定工作。
控制系统应设计大功率泻流电路，有效地保护系统板的安全工作。
同时，安装专用接地系统屏体的大地可以接入楼宇系统的公共大地，使显示屏系统处于大厦的统一避雷系统的保护下。
◆屏体安装烟感、温感探测器，连接到PLC控制系统监控屏体内状况。
◆如有特殊情况PLC系统可自动切断电源。
6、电路防护功能
显示屏控制驱动电路具有良好的、完备的保护功能。
具体包括：
过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、断路保护、过热保护、意外掉电保护等。
7、防高温功能
电路防高温设计；
系统防高温设计。
8、系统防护功能
显示屏系统具有防高温、防腐蚀、防水、防尘、防雷、防静电、防风、防震、抗干扰等系统保护功能。
9、系统参数调整功能
亮度/灰度/色调/对比度/系统环境参数的调节设定功能。
10、系统扩展功能
◆标准网络接口
◆CATV有线电视系统输入接口
◆音/视频输出接口
1、设计依据
●《建筑结构荷载规范》GBJ9-87
●《钢结构设计规范》GBJ17-88
●《高耸结构设计规范》GBJ135-90
●《混凝土结构设计规范》GBJ10-89
●《输电线路技术条件》DL/T646-1998
2、构件允许偏差
当构件长度L小于5m，其长度偏差不大于+/-1mm；当构件长度大于5m,其长度偏差不大于+/-2mm。
构件弯曲不得大于长度的1/1000；局部弯曲不得大于被测长度的1/500，法兰盘连接要牢固可靠。
构件均要采用油漆防腐，连接螺栓、螺母、垫片均要求采用防腐处理。
构件出厂应妥善包装，合理运输减少构件受损。
焊缝高度除注明外，不得小于被连接件最小厚度。
3、安装要求
桁架及其附件的安装应遵守《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95安装现场允许使用气割、电焊立柱安装过程中应随时校正其垂直度，架设完毕后管身实际轴线与设计轴线偏差不得大于被测高度的1/1000，局部弯曲不得大于被测长度的1/500。
屏体安装后应校正平整度。
二、LED显示单元介绍
2.1显示屏系统原理简介
2.1.1信号部分示意图
下图图示分别为信号部分实物拓扑图及简单示意图
2.1.2屏幕控制机
在整个系统中的屏幕控制机控制着LED显示屏，通过专用的控制软件，它们可以自动运行一个不断循环的程序，根据给定的节目单去服务器上取得相关的显示数据，也可以人工干预，产生屏幕上的显示效果。
屏幕上像素和屏幕控制机显示器相应区域上像素一一对应，直接映射。
同时计算机还负责制作动画、文字，录入图片，并将数据存放到服务器上，供其它工作站共享。
在外接了扫描仪、打印机后也能将多种信息用打印机打印出来，如彩色效果图片、业务报告等；
操作员经过该工作站还可以控制：
※屏幕系统播出内容的编排
※屏幕系统显示效果的设置
※人工消息的录入
※显示屏系统数据库的日常维护
操作员可以通过系统控制机控制显示屏，并且实时反映显示屏出现的各种故障，如过压、欠压、过流、温度、火警报警等。
另外操作员还可以通过系统控制机控制视频切换矩阵，用来选择不同的视频源节目。
2.1.3屏幕配电图
低压配电设备原理图
控制室布置图
概括性的讲,该配电系统的主要特点有：
·三相五线制供电
·采用一根独立于保护的信号地线，供集散控制系统的PLC和网络设备使用。
·配电柜由一台PLC控制。
他们分五步或六步将显示屏幕开通，以抑制开关电源启动时的冲击电流。
·PLC接收网络控制工作站发来的指令信号，产生各种动作逻辑，并且能够将各主要触点的逻辑状态和故障信息返送回网络系统，以便网络系统实施对供电回路的控制和监测。
·配电柜中配备检修时的断路装置和手动开关装置。
·配电柜中配备的保护措施包括过流、短路、断路、过压、欠压、温度过高等，也配备相应的故障指示装置。
·网络供电保护设备的断电供电时间至少二十分钟。
2.2屏体达到的相关指标
屏幕外壳防护等级
—符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11281-2003》5.1.1.
C级.FN≥IP45
平整度
--符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11281-2003》5.1.2.1
C级.P≤0.5（mm）
像素中心距精度
—符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11281-2003》5.1.2.2
C级.Jx≤5%
水平相对错位
—符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11281-2003》5.1.2.3
C级.Cs≤5%
垂直相对错位
—符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11281-2003》5.1.2.4
C级C≤5%
2.3屏体安全措指标
显示屏接地
符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11141-2003》5.4.1
LED显示屏应有保护接地系统
安全标记
符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11141-2003》5.4.2
LED显示屏接地端子、熔断器、开关、电源处均应有标记和警告标志
对地漏电流
符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11141-2003》5.4.3
LED显示屏的对地漏电流应不超过3.5mA（交流有效值）
抗电强度
符合《中华人民共和国光电行业标准—SJ/T11141-2003》5.4.4
LED显示屏显示模组可承受1500V50HZ（交流有效值）的实验电压1min不应发生绝缘击穿，或绝缘电阻实验：
DC500V测试‘L、N’与‘E’的绝缘电阻≥10MΩ
2.4硬件选材
2.4.1元器件
2.4.1.1采用进口工业级以上器件，所有器件按72小时高温老化筛选（摄氏70度）。
2.4.1.2采用国芯封装，室内表贴
2.4.2容差
＊元器件降容20%以上；
＊开关电源冗余量30%以上；
＊接口电路允许元器件参数电源电压±5%，电路仍能可靠工作；
＊器件动态特性具有较大冗余，确保系统在元器件特性变化时仍能可靠运行。
2.4.3容错
＊通讯协议有各种容错：
通讯数据不停的刷新，任何偶然错误都可以迅速纠正；
＊软件采用各种容错措施；
＊数据保存采用各种容错措施；
＊程序误操作，实时提示；
＊利用合理性判断，剔除不合法数据。
＊硬件支持热插拔。
2.4.4电磁兼容性
Ø电源电路采用标准电脑电源及屏蔽措施，电源噪声滤波器—开关电源—直流稳压电源标准程式；
Ø电源、电路的良好电磁屏蔽；
Ø大电流信号地、小电流信号地、结构安全地和电源地分开走线的四线制以及尽可能分开模拟地和逻辑地；
Ø印制板设计规范，包括元器件排列、走线、滤波等方面的严格规定，用示波器测量每块印制板地线上的噪声干扰，峰值不超过+50mv；
Ø板内、板间、机箱间的接口电路具有抗干扰设计；
Ø系统现场布线、信号线与交流电源线（动力线）严格分开；
Ø良好的地线系统；
Ø为了提高系统可靠性，电源采取了降额使用的措施，预留充分余量；
Ø对外接口采用平衡电流驱动。
2.5屏体可靠性及性能
2.5.1总体要求
要显示屏体标准模块设计，整个屏体由完全相同的单元模块组成，可以互换，系统正常工作大于五年，使用寿命大于十年。
2.5.2开关电源
采用工业级电源，使用寿命长
5V/40A或5V/30A，通过相关的安规认证。
2.5.3户外适应性
＊产品抗腐蚀——显示屏外露部分有良好的抗腐蚀能力，完全能适应当地的各种户外天气；
＊产品抗紫外线——显示屏外露部分有良好的抗太阳光紫外线能力，完全能适应当地的各种户外气候；
＊产品抗冷热膨胀变形——结构设计合理，充分考虑到因冷热膨胀而带来变形从而给显示屏带来危害的因素，结构件拥有自主知识产权，自主模块制造。
2.5.4防水处理
正面防水等级为5即防正面90度直接喷水。
2.5.5防尘处理
箱体能防止灰尘直径大小为1mm左右的有害灰尘
2.5.6防晒
从散热上考虑，采用散热风扇，采用结构性能佳的散热片，采用热辐度较好的箱体材料，采用符合热对流特性的通风通道。
2.5.7防潮
关闭散热通道，使显示屏成为一个相对密封的箱体的措施。
另外还要求采用船舶工业防腐蚀的技术加以处理：
①将金属表面进行喷砂处理，起到除锈作用。
②在金属表面进行氧化锓锌处理，确保二十年不锈腐；③在进行了氧化喷锌处理之后，再在表面喷塑处理。
④最后，再对表面进行防酸树脂涂履处理，更有效地防止了大气侵蚀。
2.5.8防冻
要求采用防冻的环氧树脂，防冻裂的线路板，板材选用国际知名品牌，能在低温（-35度）环境下工作的电源。
2.5.9防眩处理
显示屏正面的面罩应有仿眩、亚黑色处理，有效提高显示屏的对比度和色纯度。
2.5.10产品维护
简单方便，易于维护；
采用背面维修设计，维护方便快捷；
2.5.11防风、抗震设计
每一个模块箱体串联接地；显示屏信号传输具有防雷设计专用电路；在钢架上加装闪接器网式避雷装置；要求在不影响承重能力的情况下，采用大裕量设计，增强抗震能力。
2.5.12三级防雷技术
根据雷电状况和LED显示产品的特点，完成了直击雷、侧击雷、地电位提高的综合防护设计。
按照国际电工IEC1024《建筑物防雷》与IEC1312《雷电电磁脉冲防护》要求，采用三级防雷技术进行防范。
依据IEC61643防雷规范要求以及IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，对低压电源供电系统实施三级保护，以分流（D）的方式达到各个线路等电位（B）的要求。
只做单级防雷可能会因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。
电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭所谓分级保护，逐级泄放，使被保护设备上承受的雷击能量大大减弱。
原则是通过在需要保护设备的前端安装适合的电涌保护器，把沿导线（包括室外传来的电力电源线、通讯线、网络线、天馈线或这类电缆的金属外套等）传入的过电压经电涌保护器泄放到大地，将可能进入的雷电流削弱，多级设防，以确保设备及人员的安全。
2.5.13支承钢结构、外装饰、电力电缆、通讯电缆布设设计
我司针对此项目,在工程施工方面做了详细而又周密的计划,确保行之有效,行之可能.外装饰采用0.4s/4mm户外铝塑板包装.结构牢固,工艺美观,外观匀称;电力电缆,通讯电缆布线设计要求遵循国家工程安全施工标准,弱电与强电分开布线,做到安全,稳定。
2.6系统技术说明书
2.6.1硬件技术指标
Ø显示屏主控系统：
采用内置式AGP接口显示主控卡，集成光纤通讯接口；
Ø独立单元控制技术：
每个显示单元都设置有独立的控制系统
Ø控制方式：
与计算机及其他视频同步显示。
Ø图象色彩处理应具有：
λ校正技术、降噪、色度空间转换等先进的视频处理技术。
Ø通讯要求：
通讯距离不大于10千米，采用不衰减的单模光纤传输技术。
Ø采用最新DVI接口技术。
Ø视频输入应支持：
支持多种制式的图象信号同步输入播出。
2.6.2软件技术功能及指标
软件技术的指标
※配备中文简体WINDOWS操作系统软件。
※显示屏专用播放软件：
中文界面，兼容性强，提供多种种显示效果并控制显示效果的输出。
提供人工录入界面。
提供多种消息的编辑、排版和剪接等功能。
提供播放节目和播放内容的编排功能。
提供对大屏幕显示系统数据库管理与维护的功能。
提供对整个系统运行的监视和控制功能。
※能够实现多种文字多种字体的显示，能够与多种辅助设备相连接。
※多种特技显示功能，如：
文字显示——对汉字、西文字母、标点、数定、符号等字符，以下计算机汉字库组字模式为准，转换成统一的显示的标准格式，以实现多种文字多种字体的混合显示。
※设备接口：
软件应有智能的设备接口功能，能与电脑、有线电视、摄象机、等多种视频信号源进行连接输出显示。
※特技显示：
左右移动、上下滚动、左右展开、上下展开、闭和展开、简单动画、立即显示、平滑上卷、文字闪烁、放大、随机显示及淡入淡出等特技功能。
※系统应具有的最新的LED像素共享技术。
2.6.3控制软件的功能
采用标准的WINDOWS图形人机界面，界面直观、生动，操作简便，为用户快速操作实现各项功能提供可能。
控制软件的使用是在主控制器交出控制权后才使用的，由计算机控制，其所发出的各种操作指令，通过局域网传送给显示屏，实现对输入信号和显示屏的控制，即可完成的控制功能如下：
◆可以设置输入模拟信号的亮度。
◆可以设置输入模拟信号的对比度。
◆可以设置输入模拟信号的饱和度。
◆可以设置输入模拟信号的宽高比。
◆可以设置支持输入模拟信号的分辨率。
◆可以设置输入模拟信号的图像水平位置。
◆可以设置输入模拟信号的图像垂直位置。
◆可以设置输入模拟信号的图像缩放。
◆可以设置输入模拟信号的红、绿、份量大小。
◆可以设置输入模拟信号的γ校正值。
◆可以设置显示屏的亮度。
◆可以设置显示屏的图像水平位置。
◆可以设置显示屏的图像垂直位置。
◆可以控制显示屏开机时亮度逐步升高到预置值。
◆支持自动开关显示屏功能。
2.6.4播放软件的功能
采用标准的WINDOWS图形人机界面，界面直观、生动，操作简便，为用户快速操作实现各项功能提供可能。
主要完成各类文字、图形的编辑制作。
◆可选择被编辑信息的字体（符合国标字库）。
◆可选择被编辑信息的字体大小。
◆可以设置被播放文件的时间、顺序、间隔等等。
◆可以设置被播放文件的特技播出方式，即百叶窗、放大进入、左移入、右移入、上移、下移、马赛克、淡进淡出、扫描线进入、展开进入、收缩退出、缩小退出、擦除退出等数十种特技效果。
◆可以对被播放文件的添加、删除、修改、调整等编辑。
◆支持的文件格式类型
静态图片支持BMP/JPG/GIF/PNG格式。
静态文本支持TXT文本格式。
动态视频MPEG，M1V，AVI。
2D、3D动画AnimationGIF,FLC。
◆可以预先设置播放节目单，按照节目单顺序设置成循环播放节目，已实现无人操作的目的
2.7强电配电与控制
2.7.1供电方式
交流380v，三相五线制，经变压器转换为220V
2.7.2电压变化范围
正常值±10%,50Hz
2.7.3平均功耗
屏体320W/m2
2.7.4最大功耗
室外屏640W/m2
2.7.5配电系统及实现功能
1）、所有硬件设备必须符合光电专业相关国家、国际标准，标准见附件。
2）、配电柜由可编程逻辑控制器控制，电力负载步迸式地投入电网，以减轻屏幕系统对供电网的电流冲击。
3）、可编程逻辑控制器实现与计算机通信，启动指令经由操作计算机下达，无须人工开关按钮。
同时主要开关的状态信息和故障信息送回到计算机网络，实现网络对电力开关的监视。
4）、配电柜中加入过流、短路、断路、过压、欠压、温度等保护装置，同时也加上必备的指示装置，方便故障的检修工作。
5）、保护地线对大地的电阻小于2欧姆，要求采用三相五线制供电。
另外需要使用一个独立于保护地的信号地，供网络系统和集散控制系统使用。
电网防雷依靠屏体、线路防雷设计和配电系统解决。
本子项目的内容的包括：
·配电柜
·PLC接口信号
·电源管理模块
2.8显示屏关键性技术处理
2.8.1多媒体控制技术
多媒体控制技术将模拟Video信号和Audio信号转换成可以供计算机处理的数字信号，以完成数字化处理。
多媒体控制技术通过A/D采集技术将模拟视频Video信号和模拟视频VGA信号转换成数字信号，进行同步运算处理以后，经过叠加后送显示屏显示。
屏幕控制机上装有多媒体卡，可将多种Video视频源引入到大屏幕之上，如播放动画、图形、文字及其迭加、以及多种特技混合效果。
通过多媒体控制技术，可以对屏幕的亮度、对比度和色饱和度进行调整以保证显示屏的观看效果，任意压缩或切割Video显示区域以适应显示屏大小，可以任意调整显示区域。
输入的视频信号可以是PAL或NTSC。
2.8.2视频处理技术
2.8.2.1二级非线性校正
为了更加适合LED显示屏的显示特性，本制造商采用图像处理技术对视频信号进行了控制和处理。
视频灰度非线性校正是人眼能舒适地观看显示屏的关键。
无论是在电视机、计算机监视器和其它任何显示设备中，几乎都需使用该技术，这是由人眼的视觉特性决定的。
没有经灰度校正的LED屏，会显得显示生硬、层次感差，看起来很不舒服，长时间观看甚至会对人眼造成伤害；只有经灰度校正后的LED显示屏才会显得纹理清晰，亮度柔和，灰度级过渡平缓。
另外，由于LED本身的发光特性和电视机、计算机监视器（LCD）的发光特性不一样，简单地将在CRT上应用的非线性γ校正算法和反γ校正算法直接应用到LED显示屏上是十分不科学的，会严重影响LED显示屏的图像质量，使观看效果更差。
从常识可知，当电视在阳光充足的环境中的观看效果没有在无阳光的环境中观看舒适，这是由于在环境不同时，简单的灰度校正是无法满足人眼需求的，同样LED显示屏更是如此，由于用户不可能随便的移动该设备，因此必须使LED显示屏在各种环境下均能舒适地观看。
在各种环境下的正常显示体现一个公司较高的设计水平。
为了保证显示效果，对显示图像进行了两级灰度非线性校正。
第一级灰度非线性校正
由目前对人眼的视觉特性研究可知如下原理：
人眼的主观亮度与光强为非线性关系。
人眼在环境亮度较低时，对比度的响应比在高亮度环境中敏锐；有背景光时，对比灵敏度与光强的线性关系范围大大减小：
为了保证显示效果，制造商和国内、国外的著名公司如日本富士通、美国TI公司等进行了广泛的技术合作和交流，通过大量实验，克服了别的公司的同类产品的缺陷，设计并实现了更适合LED显示屏显示效果的非线性灰度校正算法，并且在Pro型超大规模集成电路中得以实现。
超大规模集成电路Pro型具有独特的非线性灰度校正技术，从近万个灰度数据中非线性选择256个灰度数据供显示用。
第二级非线性校正
为了保证不同观看环境的显示效果，如白天、夜晚、阴雨天等，制造商设计并实现了第二级非线性校正技术，其中每基色各有8条非线性校正数据，可以选择不同的非线性校正数据以适应不同的观看环境。
2.8.2.2色座标空间变换
从色度图上能看到，视频源的色空间三角形与LED发光二极管的色空间三角形是不同的。
好在LED的色空间大于并包含了视频源的色空间，但问题是如果不对视频源输出的红绿蓝色坐标信号进行适当的调整（色坐标空间变换）LED显示屏上反映出的色彩便不是视频源色彩的真实对应，原本应发白色光时有可能会发粉红色或发生其它色偏现象。
为克服以上问题，制造商在技术上运用高速图像处理芯片实
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