Aktuální vydání

celé číslo

01

2020

Operátorské panely, HMI, SCADA

celé číslo

Vizualizační stěny firmy Barco

Automa 3/2000

(Bk)

Vizualizační stěny firmy Barco

Obr. 1.

Belgická firma Barco, která je dobře známa i v České republice jako jeden z vedoucích světových dodavatelů elektrotechniky a videotechniky, se ve svém sortimentu koncentruje především na projekční systémy, displeje s vysokým rozlišením, profesionální monitory, vybavení pro kabelové TV a kabelové sítě, grafické systémy a systémy pro automatizaci a vizuální dohled.

V tomto článku se soustředím na vizualizační stěny. Tyto stěny jsou součástí dispečerských stanovišť, velínů, energetických a dopravních center apod. Z mnoha aplikací, které firma Barco instalovala po celém světě, jmenuji jen ty nejvýznamnější: dispečerské stanoviště Telecom Finland, Deutsche Telecom, dispečink polského operátora mobilních telefonů ERA GSM ve Varšavě, dispečink policejní a záchranné služby v Oslu, Národní energetické řídicí centrum v Lublani, Centrální energetický a dopravní dispečink železniční společnosti AMTRAK ve Filadelfii. Také v České republice počet instalovaných vizualizačních stěn roste. K nejvýznamnějším zakázkám patří energetický dispečink ČD v Brně nebo dispečink ČEPS v Praze.

Co je to vizualizační stěna?
Vizualizační stěna se skládá z matice projekčních modulů, které na sebe obvykle plynule navazují a vytvářejí souvislý obraz, na němž se zobrazují požadovaná data: schémata, situační náčrty, mapy, ale např. i záběry z průmyslových kamer. Jednotlivé projekční moduly jsou ovládány z grafického terminálu mMT (multi media terminal). Tento terminál obsahuje vstupní síťovou kartu a výstupní grafické karty, z nichž každá může ovládat dva moduly. Počet ovládaných modulů je dán počtem volných slotů v terminálu. Je-li to třeba, lze na jeden centrální terminál připojit další terminály, které zajišťují pouze rendering, tj. přepočítávání grafických informací tak, aby se celá matice chovala jako jediná obrazovka. Tento terminál může zajišťovat i vstup signálů z videa a průmyslových kamer. Typické zapojení vizualizační stěny je na obr. 1.

Konfigurace a řízení scénářů
Ke konfiguraci a řízení zobrazení na vizualizační stěně je určen softwarový nástroj Osiris. Zobrazení na dispečerské stěně má obvykle několik scénářů. Může to být např. scénář pro denní směnu, scénář pro noční směnu nebo krizový scénář, který zobrazuje potřebné údaje, dostane-li se řízený proces do havarijního stavu. Jednotlivé scénáře může operátor přepínat manuálně nebo mohou být přepínány automaticky hodinami, hlášením o alarmu nebo jiným vnějším signálem. Operátor také může zobrazení podle potřeby on-line upravovat – zvětšovat nebo zmenšovat některá okna, přesouvat je, přidávat nebo naopak vypínat. Speciální scénář, který je vyžadován u některých aplikací, je úsporný scénář. Ten je aktivován signálem z UPS o přerušení síťového napájení. Některé z projektorů se v tomto scénáři vypnou a okna s nejdůležitějšími informacemi se přeskupí a zobrazí se jen na zbývajících projektorech. Výrazně tak poklesne spotřeba stěny a prodlouží se doba, po kterou může stěna pracovat ze záložního zdroje.

Obr. 2.

Na síť LAN mohou být samozřejmě připojeny i pracovní stanice dispečerů nebo operátorů. Zatímco na hlavní vizualizační stěně mají všichni dispečeři celkový přehled o celém řízeném systému, na monitorech svých pracovních stanic si mohou detailně zobrazit tu část technologie, která je právě zajímá.

Projektory
Projektory vizualizačních stěn mohou využívat několik základních zobrazovacích systémů. Předností firmy Barco je, že má ve svém sortimentu projektory všech nejčastěji používaných systémů: CRT, LCD, Poly-Silicon a DLP.

Systém CRT je založen na principu tří obrazovek (obr. 4). Na projekční matnici je zobrazován obraz ze tří samostatných obrazovek CRT se třemi barevnými složkami obrazu – R, G, B. Přesné složení obrazu na matnici je řízeno autokonvergenční jednotkou.

Ve vizualizačních dispečerských stěnách se obvykle používá zadní projekce. To znamená, že celá optická osvětlovací a zobrazovací soustava je ukryta za matnicí, na opačné straně, než je pozorovatel (obr. 3). Jen výjimečně se používá přední projekce, kdy obraz na matnici vytváří projektor umístěný v dispečerské místnosti, např. na stropě.

Výhodou systému je věrné barevné podání (lze seřizovat každý barevný kanál zvlášť a přesně tak nastavovat barevnou teplotu). Tyto systémy jsou výhodné např. tam, kde je třeba na tmavém pozadí zobrazit barevné čáry a body (technologická schémata). Systém CRT je aplikován např. ve zmíněném dispečinku ČEZ.

Obr. 3.

Systém LCD má jediný zdroj světla. V jednopanelovém projektoru prochází světelný tok jediným barevným panelem LCD-TFT a vytváří obraz na stínítku (obr. 5). Tato technologie je poměrně jednoduchá, ve srovnání s CRT má nižší spotřebu energie. Výhodou je také to, že zdroj světla, tvořící samostatnou jednotku, lze snadno vyměnit bez nutnosti justovat znovu celou projekční soustavu.

U systému zvaného Poly-Silicon se světlo ze světelného zdroje dělí třemi dichroickými zrcadly na tři barevné složky. Ty samostatně procházejí třemi panely LCD. Modulované barevné složky se optickým hranolem skládají zpět do barevného světla a promítají na matnici projektoru (obr. 6). Systém má jediný, snadno vyměnitelný zdroj světla. Jeho spotřeba je nižší než spotřeba systému CRT, a přitom, na rozdíl od jednopanelového LCD, umožňuje nastavit každou barevnou složku zvlášť a ovlivnit tím teplotu barvy výsledného obrazu. Díky tomu lze také sestavit matici projektorů tak, že rozdíly v jasu i barevném podání jednotlivých projektorů jsou neznatelné a celek vytváří věrný dojem jednolité plochy. Vizualizační stěna s projektory Poly-Silicon je na obr. 7. Je složena ze čtyř projektorů v matici 2 × 2.

Poslední systém, označovaný jako DLP, využívá speciálních čipů s otočnými zrcátky. Světlo ze zdroje dopadá na matici čipů se zrcátky. Některá zrcátka jsou natočena tak, že světlo odrážejí do projekční soustavy a na matnici. Tam vytvářejí světlý bod. Ostatní zrcátka odrážejí světlo mimo projekční soustavu (kvůli omezení odrazů jsou nasměrována na absorbér světla) a na matnici se objeví tmavý bod. Zařadí-li se do světelného toku barevný filtr (rotující kotouč), získají se tři samostatné barevné obrazy, které se na matnici střídají. Oko, které má určitou setrvačnost, si z těchto obrazů poskládá jediný barevný obraz. Aby bylo možné nastavit barevné podání, dělí se i v tomto případě obraz do barevných složek – červené a doplňkové cyaninové barvy. Technologie DLP je ze tří představených technologií nejmladší a má ještě některé nectnosti. Především je třeba použít speciálních čipů se zrcátky, které dodává jediný výrobce (Texas Instruments). Nevýhodou je také nutnost použít pohyblivé součásti – naklápěcí zrcátka, rotující filtr. Mechanické součásti mohou snížit spolehlivost zařízení. Obecně se předpokládá, že se v budoucnu nejvíce rozšíří technologie Poly-Silikon díky její vysoké svítivosti, ostrosti, rozlišení a nízké spotřebě. Nevýhodou by se mohly jevit pouze vyšší investiční náklady při pořízení systému.

Obr. 4. Obr. 5. Obr. 6.

Proč použít dispečerskou stěnu?
Dříve se ve velínech energetických závodů, elektráren, plynáren, vodáren, telekomunikačních společností a v podobných aplikacích používaly stěny s mnoha svítícími a blikajícími barevnými žárovičkami a analogovými číselníky. Později je nahradily LED a přístroje s digitálními displeji. Jenže změnit konfiguraci takové stěny znamenalo vyměnit část panelu, nahradit ji novou, přepojit vodiče k signálkám – zkrátka, byla to práce zdlouhavá, náročná a hlavně drahá. To bylo třeba dělat pokaždé, když plynárenský podnik, elektrorozvodné závody nebo vodárenský závod přistavěly novou přípojku. U vizualizační stěny stačí přikreslit do obrázku na počítači několik nových čar.

Vizualizační stěna s projektory může obsluze předat mnohem více informací než panel s kontrolkami. Umí zobrazit více scénářů, umí do zobrazení zakomponovat schémata, fotografie, video atd. Podle situace může některá data zvýraznit, popř. zobrazit se všemi podrobnostmi, jiná naopak potlačit.

V neposlední řadě nelze opominout ani otázku prestiže. Vizualizační stěna přináší větší informační obsah, více pohodlí pro operátory, větší spolehlivost a vysokou kvalitu zobrazení, ale firma navíc může na moderně zařízeném dispečerském pracovišti návštěvám a exkurzím předvádět, jak řídí chod řízených procesů.

Obr. 7.

NOWATRON Elektronik spol. s r. o.
Ohradské nám. 5
155 00 Praha 5
tel.: 02/561 59 25, 561 59 56
fax: 02/561 59 57
e-mail: praha@nowatron.cz

Heršpická 6
639 00 Brno
tel.: 05/43 16 93 61, 43 16 93 62
fax: 05/43 16 93 54
e-mail: brno@nowatron.cz