海康威视节能系列LED全彩屏解决方案

第 1 章系统概述

1.1应用背景

我国是能源资源严重短缺的国家。石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7%和7.1%，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。节能是我国一项长远发展战略，是我国的基本国策。

2020年12月的气候峰会中提出：到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上。2021年政府工作报告以及十四五规划提出力争实现碳达峰、碳中和的目标。

2021年2月02日，《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，意见指出：要深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神，全面贯彻生态文明思想，认真落实党中央、国务院决策部署，坚定不移贯彻新发展理念，全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费，使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，统筹推进高质量发展和高水平保护，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，确保实现碳达峰、碳中和目标，推动我国绿色发展迈上新台阶。

LED显示屏画面清晰细腻，具有无缝拼接、显示色彩自然真实、高灰度等级的特点，亮度和色彩一致性效果较好，是当下大屏显示产品的热门选择。在“碳中和”政策的驱动及技术的革新下，对LED显示屏的节能降耗需求也逐步提上了日程，海康威视推出节能系列LED显示屏。与传统LED显示屏相比，节能系列LED显示屏不仅能有效节能降耗，还能有效降低屏幕的工作温度，触手不烫，让屏幕“省”下来，“冷”下来。

海康威视多年来专注于显示领域的技术研发和产品创新，是行业内知名屏幕显示系统专业制造商，针对客户需求提供完整的显示产品解决方案，具有丰富的项目实施经验和强大的研发能力。

1.2建设目标

本方案将以系统工程、信息工程、自动化控制等理论为指导，综合运用计算机、网络通讯、信号控制、视频监控等高新技术，建设一个集信息采集、传输、显示和分析处理功能于一体的科学高效的节能系列LED显示系统，保证灵活多样地显示高分辨率视频图像，颜色丰富，图像清晰，画面支持拼接、分割、漫游等多种显示模式，并且节约能耗，充分满足客户的信息显示需求。配合集中控制管理系统，形成一套功能完整的用于会议、监控、展示的大屏幕显示系统;各种计算机信号、监控视频能以实时、直观、灵活多样的方式显示在大屏幕显示墙上，使用屏幕的人员可以高效的组织及处理各种信息，在应急情况下能快速的综合资源及有效反应，创造一个高效直观的显示环境。

第 2 章方案设计

2.1系统整体架构

海康威视以丰富的大屏项目实施经验和先进的技术理念为基础，为客户量身打造整套LED全彩屏系统解决方案。本项目选控显示系统屏幕采用LED节能系列产品，产品一体成型，压铸铝工艺，保证屏幕安装拼接精度和耐久度，并还具有图像无拼缝，静音，轻薄等特点。

项目整套系统主要由三部分组成，分为LED显示系统、图像处理系统及管理控制系统。除了这些主要部分，根据项目具体实施情况，系统还应包括配电系统、音响系统等。

图1.​系统整体拓扑图

2.2LED显示系统

2.2.1LED显示屏介绍

海康威视节能系列LED采用倒装技术、节能驱动，通过搭载智能节能算法，常规LED峰值功耗可达700W/㎡，而节能系列峰值功耗只有300W/㎡，功耗降低55%以上。(数据来源：海康威视实验室)。

图2.​节能系列LED

2.2.1.1共阴驱动

根据LED阴阳两极连接电路的方式可以分为共阳和共阴驱动架构。一个像素由RGB三色LED组成。根据RGB三色LED的阴极和阳极连接电路存在两种方式。

一种是共阳极LED架构，这是目前主流方式，以PMOS作为分时多任务的正端输入，驱动IC依照需求开启对地的导通，便可以使LED被驱动。

另一种则是共阴极LED架构，当分时多任务的NMOS导通时，只需要驱动IC各别给LED电流，便可以驱动显示屏上的LED。RGB三色LED的导通电压不同，红光LED 略低，约 1.7~2.3V，蓝绿两色的导通电压约2.8~3.2V，因此采用共阴极架构，分别给红光LED和蓝绿LED供电，可达到低能耗目的。除了节能以外，在像素密集的情况下，采用共阴方案可便于PCB板布线。

2.2.1.2倒装灯珠

海康威视节能系列，采用先进的倒装工艺灯珠，有效减少灯珠发热，同时降低了设备功耗。

相较于正装，倒装散热优异、出光效率高、可靠性高，适用于高功率产品;另一方面，正装技术需要用键合线连接发光器件和PCB，倒装技术发光器件电极面是朝下，无需引线键合，直接形成最短电路，减少了焊线等环节，生产效率更高，并且突破了正装点间距的极限。

发热量更小：由于倒装的热阻比正装更小，因此倒装产生的热量更小，一方面可以提升设备的稳定性与寿命，另一方面降低了设备的功耗。

坏灯率更小：由于倒装省略了焊线的过程，因此规避了许多因虚焊或接触不良引起的坏灯问题。

无模块间彩线与黑暗线问题：由于倒装无打线，封装层厚度降低，解决了模块间的彩线及亮暗线问题，近距离观看效果更佳。

2.2.1.3高制程驱动

节能系列LED屏，采用高制程驱动设计，器件数量降低到低制程的六分之一，中制程的三分之一，大大减少了耗电量，降低了屏体温度，增加了观看舒适度。

图3.​从左到右分别为低制程、中制程、高制程

采用低制程，可驱动的灯珠数量少，故，需要更多的器件来对灯珠进行驱动(左)，采用的器件制程越高，驱动的灯珠数量越多，驱动IC数量越少，一方面减少了能耗，另一方面减少了损坏率。

2.2.2LED控制器介绍

图4.​LED控制器应用系统图

LED控制器作为全彩显示屏的控制系统，接收视频综合平台输出的DVI信号，通过专用网络线缆驱动LED显示屏显示，实现多种视频信号的高清输出显示。整个系统所需的LED控制器的个数由LED全彩显示屏的分辨率决定。

2.2.3大屏设计原理

大屏幕观察视角设计是从人体工程学原理出发，对大屏幕系统的底座高度、水平视角、垂直视角进行人体工程学设计，以获得舒适的观看视角，视觉体验。

图5.​不合适的设计造成的影响

设计屏幕位置要遵循以下原则：

1)​垂直25度原则

人眼观看某一物体时，视线夹角≤25度时不需要抬头低头动作，为最宜，满足人体工学设计，长时间观看不会造成脊柱疲劳，此时距屏幕的距离可视为最近观看距离，即控制台距屏幕的最近距离。

图6.​垂直25°原则

2)​水平视线原则

人眼的水平视线与屏幕垂直可获得舒适的屏幕观看效果，对于拼接大屏以最底一层屏幕的中位线作为基准。人体坐姿水平视线的高度一般为1.28米左右，让拼接大屏最底一层屏幕的中位线距地面尽量接近这个高度为宜。

图7.​水平视线原则

3)​人眼水平视角

人在头和身体保持不动的情况下，双眼水平视角为123°，也就是说屏幕到达人的角度<123°，人无需转头或转身即可看到全屏。一般情况下按照120°进行设计。

大屏系统遵循以上原则，所计算出的大屏底座高度及操作台与屏幕的距离，符合人体工程学设计，让客户有最舒适的观看角度、优质的观看效果。

2.3图像处理系统

图像处理系统是整个LED全彩屏显示系统的核心控制部分，负责对不同的前端信号做高品质的图像处理，并将信号输出至全彩显示屏进行显示。

图8.​图像处理系统图

本方案推荐采用视频综合平台作为图像处理系统的核心设备，视频综合平台参考ATCA(Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构)标准设计，支持模拟及数字视频的矩阵切换、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览等功能，是一款集图像处理、网络功能、日志管理、设备维护于一体的电信级综合处理平台。使用综合平台不仅可以使整个监控系统更加简洁，也让安装调试，维护变得容易，并且具有良好的兼容性以及扩展性，可广泛应用于各种综合型系统项目。

前端多种类型的视频输入信号，通过视频综合平台相应的视频输入板，实现信号的输入和编码(编码后的码流可网络预览，也可存储)，通过输出板实现视频信号输出，支持拼接、分割、漫游等多种显示模式。LED控制器接受DVI信号，驱动LED显示屏显示。

视频综合平台真正实现了矩阵切换、业务应用、存储、解码的大集成，可以轻松实现模拟前端、IP前端、数字高清前端和混合前端等多种监控网络的接入，升级扩容简洁、系统改造方便、设备高度集成，使得整个图像处理系统达到电信级的稳定性和可靠性。

整个系统，无论在功能方面还是性能方面都具备优势。

在设备层面上的优势有：

1)​解码：单张板卡支持32路1080P解码，整机最大支持352路1080P解码;

2)​拼接：单台支持92块大屏拼接，可集群扩容;

3)​开窗漫游：支持开窗漫游功能，最大支持256个窗口;

4)​信号接入：支持多种类型信号输入，统一上墙;

5)​超高分辨率显示：支持超高分融合，最大支持16×4K超高清信号接入;

6)​超高画质：支持4K@60HZ分辨率，YUV444无损图像接入和输出。

在系统层面上的优势有：

1)​集成度高：高集成度设备，代替了中心解码器、拼接器、矩阵等多种类型的设备。并避免了设备连接时造成的显示瓶颈。

2)​调试方便：设备集成度高，无需进行多种设备联调，且设备操作经过优化，大大简化操作，配置方便，缩短调试周期;

3)​操作方便：解码、拼接、上墙等操作只需一个软件界面即可完成，给用户提供良好的人机交互体验;

4)​节约成本：功能丰富，性价比高，用户无需为设备连接支付相应费用，并在调试时节省大量的时间和人力。

2.4智能大屏管理系统

海康威视智能管理系统ShowOS是一款专注于管理屏幕、拼控，以及展厅、指挥中心等专用物联网设备的软件管理平台，协助用户实现大屏管理、内容播控等多种功能。显示系统可接入LED、LCD、信息发布屏、交通诱导屏等显示设备;控制系统可接入综合平台、拼控器，超高分、中控、坐席等，可以通过平板、电脑、语音进行操控。

2.4.1系统分类

表1​系统分类

2.4.2系统拓扑

通过局域网把相关设备打通后，即可使用ShowOS平台实现统一控制，如果需要语音，需要单独的一台语音分析服务器部署语音算法模型。整套系统由ShowOS只能大屏管理平台、Surface平板、PC电脑、语音分析服务器、KVM坐席、超高分/桌面服务器、信息发布盒子、B20/B21/C10S/C21N/C12L、LCD/LED大屏、信息发布屏、中控主机等设备组成。可根据用户需求和实际情况，搭配相应设备，组成系统。

图9.​系统拓扑图

2.5应用场景介绍

2.5.1指挥中心

指挥中心是各个行业、单位，实施日常办公、指挥决策、应急事件处置、访问接待等工作需求的重要场所。

现代化的指挥中心应以指挥技术和信息技术为主导，充分利用网络、通讯等先进技术，构建以传输网络为纽带，音视频等多媒体数据信息为主体，实现资料信息集散共享、人机交互辅助决策、信息数据实时汇总、视讯会议会商等功能。指挥中心大屏显示大量数据、视频监控、视频会商、决策平台等信息，帮助决策者对信息的有效筛选洞察，辅助决策者执行决策。

协同调用现场重点的信息、数据、图像等资料，显示设定范围内的位置和联系信息，连接各业务部门，实现指挥中心、指挥室、决策室等科室协同显示，帮助决策者召集各部门，科学调配资源，对突发事件做出快速的反应。小间距LED显示屏作为主流大屏幕显示技术，也将发挥其固有的卓越显示优势。

指挥中心显示屏通常以高端大气的装修风格为主，有多排指挥席位。为保证最前排指挥人员的观看质量，通常选用点间距P0.9-P1.8以内的屏，保证在距屏2米左右也能有良好的观看效果。

图10.​指挥中心应用场景

2.5.2会场/礼堂

礼堂、会场是用于大型集会的场所，是国内常用的集会方式之一。大部分会议的目的是教育、学术交流、商业讨论、专业提高或社交联谊等多重目的;少数活动是单一目的。例如一般社团年会多半集合教育、学术交流、商业及休闲活动。

小间距LED高清背景大屏幕画面色彩丰富、饱和度高、亮度适宜，十分适宜于会场、礼堂对屏显的要求，成为新兴显示屏幕。

礼堂、会场通常要求椅子按行排列分布，面向主席台和舞台屏幕。主席台或舞台在屏前占据一定的空间，导致第一排坐席距离屏幕较远，通常选用点间距P1.8-P2.5的屏，在坐席各个位置都能有良好的观看效果。

图11.​会场应用场景

2.5.3高端会议室

现代企业会议室，特别是大型企业的大型视频会议室，所承担的不仅仅是会议召开、员工培训等内部职能，还要肩负客户接待、业务洽谈等外部沟通职能，其设计风格直接影响企业形象，相应的会议室配套设施自然也要“高大上”。

随着技术的革新和需求的提升，高端会议室对屏显效果开始有了更高的要求， 会议室看中高品质的屏显效果，需求屏幕无拼缝、画面颜色展现细腻、画面无拉伸变形。逐渐从普通长焦投影、液晶电视向布置小间距LED显示屏转变。

高端会议室一般选用P1.2、P1.5、P1.8完全前维护屏幕，不需要预留维护通道，整体厚度做到15cm以内，节省会议室内部空间。

图12.​高端会议室应用场景

2.5.4企业展厅

企业展厅通过优化企业形象，集中展示企业产品而获得客户的信任，让客户了解企业的文化、产品、品质、服务等各个方面，更可作为客户来访参观、交流、洽谈的场所。因此，近年来，企业建设自身的展厅已经成为一种必然的趋势。

一个好的企业展厅留给观众的是清晰、强烈的印象。配合全彩LED显示屏，展示企业的理念和技术，带给观众视觉震撼感，大大提升了品牌的价值。

企业展厅通常选用点间距P1.2-P2.5的屏，保证在距屏2.5-4.2米左右能有良好的观看效果。

图13.​企业展厅应用场景

第 3 章公司介绍

3.1.1公司介绍

海康威视成立于2001年，是一家专注技术创新的科技公司。

秉承“专业、厚实、诚信”的经营理念，践行“成就客户、价值为本、诚信务实、追求卓越”的核心价值观，海康威视致力于将物联感知、大数据技术服务于千行百业，引领智能物联新未来：以全面的感知技术，帮助人、物更好地链接，构筑智能世界的基础;以丰富的智能产品，洞察和满足多样化需求，让智能触手可及;以创新的智能物联应用，建设便捷、高效、安心的智能世界，助力人人享有美好未来。

二十余年来，公司以视频技术为起点，持续拓展和布局可见光、毫米波、红外、X光、声波等广泛领域，打造了全面、多维的物联感知技术平台;同时，提供的产品从物联感知设备拓展到与大数据技术充分融合的智能物联产品、IT基础产品、平台服务产品、数据服务产品和应用服务产品在内的5类软硬产品;从事的领域从综合安防拓展到智能家居、数字化企业、智慧行业。

公司现有员工52,752人(截至2021年末)，其中研发人员和技术服务人员超25352人，研发投入占全年营业收入10.13%(2021年)，绝对数额占据业内前茅。海康威视是博士后科研工作站单位，建立了以杭州为中心，辐射北京、上海、武汉、西安、成都、重庆、石家庄、加拿大蒙特利尔、英国伦敦的全球研发中心体系。

公司在中国大陆设有32家省级业务中心、300多个城市分公司，在港澳台地区及海外国家/地区设立了66家分支机构(截至2021年12月31日)，为全球150多个国家和地区的客户提供产品和服务，在G20杭州峰会、北京奥运会、上海世博会、APEC会议、北京大兴机场、港珠澳大桥等重大项目中发挥了重要作用。

1.1.1LED产品线介绍

2011 年，海康威视开始进军拼接屏显示领域，相继推出了 LCD 、DLP 和 LED 拼接屏产品，产品种类齐全。海康威视提供室内外全系列LED 全彩产品与一体化解决方案，广泛应用于各类业务指挥中心、会议室、展览展示、户外广告、文化宣传等场景。

海康威视 LED 产品体系涵盖室内显示系列、室外显示系列、创意显示系列、集成化显示系列，产品种类丰富，目前已承接40000 余个大屏建设项目，满足多种应用场景的屏显观看需求。

近年来，海康威视凭借在屏幕显示和图像控制领域的强大研发实力以及优秀的本地化售后服务，积累了丰富的项目经验，成长为屏幕显示与图像控制行业产品线丰富、研发实力强、服务网络完善、成功案例广泛分布的整体解决方案提供商。