寧波市體育中心體育場室外LED全彩顯示屏及比賽裁判系統設計方案

呂曉雯

（浙江省寧波市體育中心，浙江 寧波 315040）

在體育場館的顯示屏設計時，顯示系統由驅動部分與發光材料等組成。用以實現各類信息顯示播放功能。驅動部分由驅動電路和驅動IC組成，驅動電路采用4層線路板設計，增強了系統抗干擾能力；驅動IC采用LED顯示屏專用芯片。發光材料選用品牌材料。

寧波市體育中心體育場室外全彩色顯示屏設計采用臺灣國聯、美國CREE公司的產品，臺灣國聯,美國CREE公司是國際公認的LED光材料制造廠商，其產品在國際市場上享有很高的知名度，光材料的均勻性好、質量優良、穩定可靠。

室外彩色顯示屏發光管芯配比，依據白平衡狀態下紅綠藍光強的配比30%(R)：60%(G)：10%(B)以及單管亮度參數紅綠藍的數量配比1：1：1，該配比是科學的。

1 顯示屏主要技術參數

物理像素間距：10mm，動態象素間距：5mm，像素組成：1R+1G+1B。

1.1 顯示屏系統指標參數表

像素點組成：1純紅1純綠1純藍；像素點間距：10mm；顯示密度：物理密度：10000點/㎡，視覺密度：40000點/㎡；最大白平衡亮度：≥4000cd/㎡（6500K°色溫下，校正后）；灰度級別：紅、綠、藍各≥12bit；顯示顏色：≥12bit；失控點數：≤萬分之一；最佳視距，5M～100M；可視角度：水平：≥120°垂直上視角≥15°下視角≥30°；亮度調節：16級軟件調節；幀頻：≥60HZ；刷新頻率：≥180HZ；控制方式：同步控制；視頻信號：RF、S-Video、RGB、RGBHV、YUV、YC、COMPOSITION；盲點率：＜0.0001（呈離散狀態）；防護等級：屏幕正面的防護等為 IP65(系統所有設備及外殼均應進行防水、防塵、防鹽霧、防霉處理)；工作電壓：AC 220V±15%，50Hz±2 Hz；工作、存儲溫度：-40℃～+85℃；環境相對濕度：≤95%；功耗（最大、平均）：840W/㎡，220W/㎡；平整度:相鄰像度間≤0.5mm；模組拼接間隙≤1mm；有效通訊距離:網線100m（無中繼），單模光纖20km；控制系統：PCTV卡+DVI顯卡+主控卡+光纖傳輸軟件，專業LED控制軟件，可以控制各種類型的輸入信號，還可控制圖像均衡、過濾器、色調、飽和度、亮度追蹤（消除綠色斑點或噪音）、亮度延遲、動態穩定、黑色平衡（消除黑團）并且可完全控制伽馬曲線。一旦出現情況，可以記錄事件日志、向操作者發出警告信息，或顯示器立即自動采取相應的應對措施。

1.2 發光模塊設計

發光模塊的材料

外殼采用黑色阻燃PC材料，具遮陽外殼，亞光；密封膠采用防水膠，具良好的強度和韌性，黑色；驅動方式采用恒流驅動。

像素管電路設計

像素管線路如下：

1.3 單元模組箱體設計

全彩色顯示屏采用獨特的單元模組設計，每個單元為完全獨立的部分，將電源、驅動控制卡、LED顯示模塊集成在單元顯示箱體中，各單元可互換，每個單元間僅通過簡單的通訊線拔插即可，保證系統維修維護方便，具體如下：

顯示屏箱體內裝有顯示驅動板及開關電源等；顯示屏箱體有百頁窗；采用以上結的發光模塊才能方便地將電源、控制驅動板、LED顯示模塊集成在我公司設計的單元模級箱體中，在需遷移時，只需重新插上電源線和數據線，非常方便、簡潔。

通訊系統介紹

1.4 軟件設計方案

1.4.1 通用軟件功能及顯示方式

顯示方式：與計算機CRT同步，屏幕與計算機通訊使用專用驅動電路和通訊電纜或者超五類網線。

顯示內容：A.多種字體的文本編輯、動畫制作、視頻播放等；B.顯示內容可通過鍵盤等手段實時進行編輯，即編即顯或依照時間、節目程序自動變換。C.可同屏播放視頻及計算機畫面，或將視頻圖象與計算機畫面進行迭加。

同步控制及通訊部分：采用同步接口卡,在軟件支持下將計算機產生的信息通過專用的屏蔽電纜高速傳輸給屏幕。

可以根據環境亮度通過軟件調節顯示屏的亮度，使顯示效果更好。

可以通過軟件來控制顯示屏的開關

A、在軟件中設定顯示屏工作休息時間，并設置好在規定時間播放規定的節目，顯示屏可以停止工作，但計算機正常工作，當計算機默認的時間到達軟件設定時間時，軟件即會通過程序自動啟動大屏幕，同樣也可以關閉大屏幕，做到無人化管理。

B、在軟件中設定顯示屏開關功能，通過計算機+5V弱電，控制顯示屏強電開關即遠程控制，從而避免人員管理的煩瑣。

在顯示屏正在播放需要編輯修改時，可鎖定顯示內容而不必黑屏，這樣進一步改正了同步屏的占用計算機的缺點。

播放形式多樣變化：有放大，縮小，左右移動，上下滾動，四角進入，百葉退出等等，五彩斑斕，色彩交替。

1.4.2 田徑比賽操作設備及操作系統

競賽計時攝像判讀系統，比賽計時，終點攝像判讀系統，計時記分，系統具有計時精度高、操作簡便、判讀速度快、成本低廉等優點，可打印成績單、打印圖像及發送成績。符合國際競賽規則關于徑賽終點全自動計時設備的要求。適合于各種級別的田徑、自行車、賽馬、賽狗、賽艇、皮劃艇、速滑等終點計時競賽項目。

2 系統特點

產品采用高像素、高幀頻的CMOS圖像傳感器芯片，保證圖像的全數字化的高晰采集；采用標準的USB2.0接口，直接通過USB電纜傳輸和供電，具有即插即用的特點，使用非常方便；終點攝像速度：2600 幀/秒；判讀精度：1mS；成績發布精度：0.01秒及0.001秒可選；256級圖像灰度，圖像清晰，顯示分辨率1024×768；能夠快速準確地判讀徑賽成績和名次；能夠在判讀結束時立即打印輸出比賽成績和終點攝影圖像，并可以在聯網的其它掛有打印機的電腦上打印輸出；圖像及成績存儲功能，并具備方便地查詢及重判功能，方便對有爭議的結果進行仲裁；具備圖像調整功能，圖像增益，灰度等軟件可調。信息輸入具備手工錄入，可進行完整的徑賽賽前和賽中編排工作，具備專門的修改界面，可以方便的完成加減運動員、加減組等修改操作。

田徑成套計時記分系統

3 田徑計時記分系統組成

田徑計時記分系統分徑賽設備和田賽設備兩部份。

3.1 徑賽設備包括：⊙（黑白型或彩色型）網絡化終點攝像計時及判讀系統，⊙徑賽實時計時器，⊙計圈器，⊙起端設備等項組成；

3.2 田賽設備包括：⊙田賽成績公告牌，⊙激光測距儀，⊙延時計時器，⊙以及田賽及徑賽都使用的風筒式風速儀。

分別介紹：

A.終點攝像計時及判讀系統

簡介

系統具有計時精度高、操作簡便、判讀速度快、成本低廉等優點，可打印成績單、打印圖像及發送成績。符合國際競賽規則關于徑賽終點全自動計時設備的要求。適合于各種級別的田徑、自行車、賽馬、賽艇、皮劃艇、速滑等終點計時競賽項目。

B.徑賽實時計時器

設備能直觀地在競賽中給運動員和觀眾提供從發令計時的實時進行情況，屬完整的半自動計時設備。徑賽實時計時器不僅能與全自動終點攝像計時配合使用（配有相互接口），在一些競賽項目更換終點傳感方式后就是符合規則的正式計時裝置，如自行車、滑雪、滑冰等。此外還可用于徑賽的訓練等，它是多用途計時設備。

3.3 組成

徑賽實時計時器由計時控制計算機、打印機、紅外光電攔切裝置，7位7段LED顯示牌組成，計時控制計算機能自動接收來自發令傳感器的訊號啟動計時器工作，接收來自運動物體經過終點瞬時的光電攔切信號，自動停止計時；同時輸出一路控制設在場內的時間公告牌，另一路可輸出到實時時間視頻疊加為電視提供滾動時間視頻信號。成績可由打印機打印。

C電子起端監跑設備

通過帶電子傳感器的塑膠跑道專用起跑器，檢測運動員的起跑反應時間，并根據競賽規則規定，判定是否有運動員起跑犯規。該設備由電子監測起跑器、100米起端監跑及擴聲設備、200米起端監跑及擴聲設備、400米起端監跑及擴聲設備組成。

D田賽成績公告牌

田賽成績公告牌是用磁翻轉顯示器件，顯示運動員號碼、次數、成績及成功或失敗信息。它由專用田賽成績公告牌控制器控制，也可由聯網微機控制并可旋轉。

E激光測距儀

儀器利用激光測量原理，測量跳高、跳遠、標槍、鉛球、鐵餅、鏈球田賽項目運動員的成績，并將成績傳給田賽管理計算機，從而實現成績的處理和公告。

F延時計時器

設備供田賽使用，根據國際田徑競賽規定，當運動員準備完畢后，必須在規定的時間內完成動作，為完成此功能給裁判和運動員提供依據，同時也使觀眾和運動員本身了解時間進行情況。

G風速儀（帶顯示牌）

測量田徑比賽的徑賽直道項目和田賽跳遠、標槍等項目現場的風向及數值，并通過風速顯示牌公告顯示。

[1]設計動態[J].城市建筑，2008.10.05.