CN104238984B - 一种多机并行同步输出图像的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多机并行同步输出图像的方法及其系统。该方法包括如下步骤：根据屏幕显示设备逻辑区域划分规则，为每个图形工作站的配置显示文件；同步总线根据电力实时数据库的事件更新生成总线命令序列，并发送至各个图形工作站；各个图形工作站根据总线命令序列以及显示文件，生成更新图形数据信息并转换为图形信号；各图形工作站的图形信号进行汇总并在所述屏幕显示设备显示刷新图像。本发明扩展灵活，只需增加图形工作站，即可满足系统的扩展需求；多机并行计算绘制同一画面，可以降低工作站的负载，提高系统的工作效率。

Description

一种多机并行同步输出图像的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种多机并行同步输出图像的方法，同时还涉及用于实现该方法的多机并行同步输出图像系统，属于电力系统调度技术领域。

背景技术

随着电力系统调度自动化的水平不断提高，以及大屏幕以及控制器的发展和升级，电力系统用户对用于调度监控的大屏幕提出了越来越高的要求，大屏幕尺寸不断变大，显示分辨率不断升高。超大屏幕的出现随即带来了图形工作站显示效果和效率的问题。单一图形工作站对于超大屏幕上的超高分辨率画面计算和显示的时候，不但刷新速度很慢而且也无法达到很高的分辨率。在这种情况下，急需一种既可以提高画面输出分辨率，又可以降低图形工作站负载的高效大屏幕图像输出技术。

目前，存在多种用于解决超大屏幕高分辨率显示问题的技术方案。例如在申请号为201110115673.8的中国发明申请中，公开了一种实现屏幕拼接的系统及方法。该系统包含拼接控制单元通过网络接收来自客户端的拼接指令、端口配置信息及子屏拼接模式，并通过并行传输总线输出端口配置信息及子屏拼接模式至交换器；根据从处理器的显示地址生成多播组地址及多播组映射关系，通过并行传输总线输出至交换器；主处理器与视频源进行交互，获取编码后的图像，并对编码后的图像进行解码，并通过交换器输出解码后的图像至多个从处理器；多个从处理器根据接收到的子屏拼接模式，对存储于显示地址内的解码后的图像进行截取，输出截取后的图像至与其连接的子屏。

然而，电力调度系统的超大屏显示不同于简单的屏幕拼接显示，其数据来源于电力调度系统的实时数据库(简称为电力实时数据库)，并需对接收的图元、线路、潮流等信息不断的进行计算和更新。因此，如何保证各个子屏幕同时显示并更新同一画面的电力信息，是电力的调度系统超大屏显示亟待解决的问题。然而目前还没有针对电力调度系统实时显示的超大屏幕的解决方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种多机并行同步输出图像的方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种多机并行同步输出图像的系统。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种多机并行同步输出图像的方法，包括如下步骤：

步骤1，根据屏幕显示设备逻辑区域划分规则，为每个图形工作站的配置显示文件；

步骤2，同步总线根据电力实时数据库的事件更新生成总线命令序列，并发送至各个图形工作站；

步骤3，各所述图形工作站根据总线命令序列以及所述显示文件，生成更新图形数据信息并转换为图形信号；

步骤4，各图形工作站的图形信号进行汇总并在所述屏幕显示设备显示刷新图像。

其中较优地，所述同步总线根据事件类型、发生时间以及相关变更数据值信息生成总线命令序列。

其中较优地，所述总线命令序列包括序号、图形显示时间、图形、样式、位置、速度及间隔信息。

其中较优地，所述步骤2进一步包括如下步骤：

根据所述位置信息与显示文件中的区域信息，判断图形是否包含在所述区域内：若在所述区域内，则进行计算更新图形的数据信息；

当时间达到所述图形显示时间时，将所述数据信息转换成图形信号并发送。

其中较优地，于图形工作站处理总线命令序列时，包括如下步骤：

将总线命令序列存入本地的命令队列；

判断保存命令队列是否为空：如果为空，则继续等待，直到命令队列不为空为止；如果当前命令队列不为空，则取出并解析当前队列首段总线队列。

其中较优地，所述步骤4进一步包括如下步骤：

信号矩阵切换器将所述图形工作站的图形信号进行汇总并传输大屏控制器；

大屏控制器根据预设的信号连接规则，将所述信号矩阵切换器的图形信号分配至屏幕显示设备的多个显示区域中显示刷新的图形。

一种多机并行同步输出图像的系统，用于实现上述的多机并行同步输出图像方法，包括同步总线、至少一个图形工作站、信号矩阵切换器信号矩阵切换器、大屏控制器以及屏幕显示设备；所述同步总线用于同一向图形工作站发送同一总线命令序列；

所述图形工作站间通过网络进行时钟同步，并根据同一总线命令序列绘制其所负责的显示区域；

所述信号矩阵切换器信号矩阵切换器汇总各个图形工作站的图形信号，并发送至所述大屏控制器；

所述大屏控制器将所述信号矩阵切换器的输出信号叠加组合后，并发送至所述屏幕显示设备进行显示。

本发明所提供的多机并行同步输出图像的方法和系统，在大屏幕不断变大时，只需多增加对应的图形工作站即可满足系统的扩展要求；同时由于各个图形工作站并行处理同一幅画面，减少了图形工作站的计算总量，提高了整个系统的工作效率。

附图说明

图1为本发明中，多机并行输出图像的结构示意图；

图2为本发明中，多机同步输出图像的结构示意图；

图3为本发明中，多机并行同步图像输出过程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容作进一步的详细说明。

本发明所提供的多机并行同步输出图像的方法的实现环境如下：硬件需求：图形工作站、高性能显卡、信号矩阵切换器、大屏控制器、超大屏显示设备。软件需求：每台工作站部署D5000系统(国家电网公司自主研发的广域全景分布式一体化电力调度系统)。在图形工作站上部署java程序运行环境，确保人机系统正常运行。

参见图1和图2，本发明所提供的多机并行同步输出图像的方法的基本思路在于将一台图形工作站负责的大屏幕超高分辨率图像的计算和输出工作分解到多台并行图形工作站中，每台图形工作站只负责整个图像的一部分，多台图形工作站协同处理整个大屏幕图像的显示。通过本发明所提供的方式可以在大屏的拼接技术上实现电力图像输出的无限放大，提高了画面输出分辨率，同时还降低图形工作站的负载，有效提高工作效率。下面对本发明进行详细介绍。

在本发明中，多机并行同步输出图像的系统包括同步总线、至少一个图形工作站、信号矩阵切换器信号矩阵切换器、大屏控制器以及屏幕显示设备；同步总线用于同一向图形工作站发送同一总线命令序列；图形工作站间通过网络进行时钟同步，并根据同一总线命令序列绘制其所负责的显示区域；信号矩阵切换器信号矩阵切换器汇总各个图形工作站的图形信号，并发送至大屏控制器；大屏控制器将信号矩阵切换器信号矩阵切换器的输出信号叠加组合后，并发送至屏幕显示设备进行显示。

参见图3，本发明所提供的多机并行同步输出图像的方法包括如下步骤：

首先根据屏幕显示设备逻辑区域划分，为每个图形工作站的配置显示文件。大屏通常是由多个显示屏拼接成的。根据超大屏显示设备的实际硬件拼接方案，将屏幕显示设备在逻辑上平均(或不平均)划分为多个矩形显示区域(如3*3或3*4等)。根据各个矩形区域的大小，对应到图形工作站的屏幕的相对位置，并将区域的坐标信息等记录到相关显示文件中。各个图形工作站根据配置的显示文件，确定图形工作站自身需要展示画面矩形区域的大小及位置。基于上述方式，图形工作站可以确定其负责的显示区域，便于后续中图形的绘制、刷新工作。

其次，同步总线根据电力实时数据库的更新生成总线命令序列，并发送至各个图形工作站。由于每个图形工作站分别负责大屏的某一块显示区域，各图形工作站之间是并行独立运行。为使各个图形工作站同时对同一图像画面进行动态显示和数据刷新，本发明中由同步总线发送图形绘制命令，保证超大屏显示设备准确清晰的输出。

同步总线实时监听电力系统实时数据库的更新，获取数据库数据变更事件。当监听到实时数据库的数据更新后，同步总线根据事件类型、发生时间以及相关变更数据值等信息按照指定规则生成单一的命令报文。多重命令报文按照总线时间推移生成总线命令序列，并且按照时间的先后顺序发送至各个图形工作站。由于同步总线采用公共的时钟信号进行信息的同步传送，保证了图形绘制命令统一下发至各个图形工作站，从而使得各工作站能够统一更新同一画面。

接着，各个图形工作站根据总线命令序列的信息以及配置显示文件的位置信息确定绘制指定显示的区域。图形工作站处理同步总线的总线命令序列过程，包括如下步骤：

首先，读取总线命令序列并将其存入本地的命令队列中，如果当前保存命令队列为空，则取出并解析当前队列首段总线队列；如果不为空，则继续等待，直到命令队列为空为止。本发明中总线命令序列包括序号、图形显示时间(毫秒级)、图形样式、位置、速度及间隔等信息。其中，序号为图元的唯一标识。根据该序号图形显示时间表示当前图形画面更新的时刻。图形是指当前要绘制的图形名称。位置表示更新图形在图像中的坐标位置。速度表示有速度属性的图形当前的运动速度。

其次，各个图形工作站根据命令序列中的位置信息，确定图形是否在显示区域内。如果刷新的图形在图形工作站负责的绘制区域位置，则根据计算绘制图形的相关信息。

在本发明的一个实施例中，每个图形工作站需配置高性能显卡，同时部署D5000系统，保证每台工作站能独立运行人机平台浏览器并实施刷新图像数据。图形工作站根据图形的位置信息判断图形是否是自身显示的部分。命令序列中包含更新图形的坐标信息，该信息与配置文件中的区域坐标信息进行比较，判断需要刷新的图元、线路、潮流等图形是否包含在自身所显示的画面区域范围之内。如果在该范围内，则按照命令报文对图形的更新的数据进行计算。

接着，根据图形显示时间信息，准时进行图形绘制并刷新。图形工作站判断当前时间是否达到总线命令指定的绘制时间：如果达到则根据将更新的图像数据信息处理成支持显示设备的显示格式的图像信号，并将信号发送至信号矩阵切换器信号矩阵切换器。图形工作站之间时钟同步是图像同步输出的基础。在绘制图形时，为确保各图形工作站间之间的时钟同步，各个图形工作站之间需要通过网络相连，将网络时间作为图形工作站的时间。图形工作站之间并行运行，采用统一的网络时间，保证了绘制图形的同步。另外，每个工作站的所显示图像的下一次更新时间为最新收到命令的图形显示时间，以此保证了各工作站上浏览器各自独立运行前台下，能够在同一时刻独立的更新画面，以此实现了各个逻辑区域间画面的同步过程。

最后，将各图形工作站的图形信号进行汇总并显示整个图像。

每台图形工作站的高性能显卡均连接同一信号矩阵切换器，调节信号矩阵切换器确保多路信号能够成功的进行信号汇总，以保证最终显示图像的完整性。信号矩阵切换器将所有图形工作站的图形信号进行汇总并传输至连接超大屏显示设备所属的大屏控制器。

大屏控制器连同其驱动程序部署于超大屏显示设备中，负责接收信号矩阵切换器汇总的图像信号，并将汇总后的图像信号按照预设的信号连接规则在超大屏显示设备上进行图像拼接。由于屏幕显示区域划分信息，根据该信息制定各逻辑显示区域之间的信号连接规则。该规则将屏幕接收信号划分为多路。每路接收通道通过信号矩阵切换器信号矩阵切换器与对应的图形工作站相关联。大屏控制器根据预设的信号连接规则，对图形工作站的图形信号进行接收和显示，将每路图形信号发送至屏幕显示设备中进行显示。这样每个图形工作站显示的画面拼接为一张完整的画面。

综上所述，根据超大屏显示设备的实际硬件拼接方案，将大屏显示设备进行逻辑划分。根据大屏显示的逻辑区域数量部署对应数量的图形工作站，每台图形工作站负责显示一个逻辑区域的图像。各图形工作站的绘制命令通过同步总线统一发送。当达到绘制命令中的图形显示时间时，图形工作站对自身分配的逻辑区域中的图形信息进行刷新，因此可以保证图像显示区域同步进行更新。本发明扩展灵活，在大屏幕不断变大时，只需多增加对应的图形工作站即可满足扩展要求；同时由于各个图形工作站并行处理同一幅画面，减少了图形工作站的计算总量，提高了整个系统的工作效率。

以上对本发明所提供的多机并行同步输出图像的方法及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (6)

1.一种多机并行同步输出图像的方法，其中每个图形工作站只负责处理整个图像的一部分，多个图形工作站协同处理整个大屏幕图像的显示，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，根据屏幕显示设备逻辑区域划分规则，为每个图形工作站的配置显示文件；

步骤2，同步总线根据电力实时数据库的事件更新生成总线命令序列，并发送至各个图形工作站；各所述图形工作站之间进行时钟同步，并根据同一总线命令序列并行绘制其所负责的显示区域；

步骤3，各所述图形工作站根据总线命令序列以及所述显示文件，生成更新图形数据信息并转换为图形信号；其中，所述图形工作站处理总线命令序列时，包括如下步骤：

将总线命令序列存入本地的命令队列，判断保存命令队列是否为空：如果为空，则继续等待，直到命令队列不为空为止；如果当前命令队列不为空，则取出并解析当前队列首段总线队列；

根据总线命令序列中的位置信息，确定图形是否在显示区域内；如果刷新的图形在所述图形工作站负责的绘制区域位置，则根据计算绘制图形的相关信息；

判断当前时间是否达到总线命令序列指定的绘制时间，如果达到则准时进行图形绘制并刷新；

步骤4，各所述图形工作站的图形信号进行汇总，并根据所述总线命令序列中的图形显示时间同步在所述屏幕显示设备显示刷新图像。

2.如权利要求1所述多机并行同步输出图像的方法，其特征在于：

所述同步总线根据事件类型、发生时间以及相关变更数据值信息生成总线命令序列。

3.如权利要求1所述多机并行同步输出图像的方法，其特征在于：

所述总线命令序列包括序号、图形显示时间、图形、样式、位置、速度及间隔信息。

4.如权利要求3所述多机并行同步输出图像的方法，其特征在于所述步骤2进一步包括如下步骤：

根据所述位置信息与显示文件中的区域信息，判断图形是否包含在所述区域内：若在所述区域内，则进行计算更新图形的数据信息；

当时间达到所述图形显示时间时，将所述数据信息转换成图形信号并发送。

5.如权利要求1所述多机并行同步输出图像的方法，其特征在于所述步骤4进一步包括如下步骤：

信号矩阵切换器将所述图形工作站的图形信号进行汇总并传输大屏控制器；

大屏控制器根据预设的信号连接规则，将所述信号矩阵切换器的图形信号分配至屏幕显示设备的多个显示区域中显示刷新的图形。

6.一种多机并行同步输出图像的系统，用于实现权利要求1～5中任意一项所述的方法，其特征在于包括同步总线、至少一个图形工作站、信号矩阵切换器信号矩阵切换器、大屏控制器以及屏幕显示设备；所述同步总线用于向图形工作站发送同一总线命令序列；

所述图形工作站之间通过网络进行时钟同步，并根据同一总线命令序列绘制其所负责的显示区域；

所述信号矩阵切换器信号矩阵切换器汇总各个图形工作站的图形信号，并发送至所述大屏控制器；

所述大屏控制器将所述信号矩阵切换器的输出信号叠加组合后，并发送至所述屏幕显示设备进行显示。