客東方，牟 艷，鈕 健，馬 堃

(河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 常州 213022)

1 引言

隨著通信技術(shù)和體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)已成為體育競(jìng)賽場(chǎng)館重要的組成部分，是比賽現(xiàn)場(chǎng)信息發(fā)布和顯示最直觀的媒介之一。它不僅為觀眾提供實(shí)時(shí)、快捷的公眾信息，而且更重要的是它在競(jìng)賽過程中為觀眾提供實(shí)時(shí)、可靠、準(zhǔn)確的賽事成績(jī)信息［1］。目前，較為現(xiàn)代的體育場(chǎng)館都配有LED顯示屏、等離子顯示屏、多屏幕拼接屏等大型顯示設(shè)備。它們?cè)谥卮蟮捏w育賽事中被使用，特別是在奧運(yùn)會(huì)等世界頂級(jí)體育盛會(huì)中更是不可缺少［2－3］。因此，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)施條件和競(jìng)賽業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)出一套大屏顯示與監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要。筆者通過需求分析，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，了解功能需求與業(yè)務(wù)流程后，參與設(shè)計(jì)開發(fā)了“第十一屆全國運(yùn)動(dòng)會(huì)體育競(jìng)賽場(chǎng)館大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)”，并且在此次賽事中得以應(yīng)用。該論述主要剖析了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，敘述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。

2 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)概述

大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)是為比賽現(xiàn)場(chǎng)提供與競(jìng)賽相關(guān)的信息顯示服務(wù)系統(tǒng)，它跟隨比賽進(jìn)程實(shí)時(shí)顯示比賽內(nèi)容，第一時(shí)間為現(xiàn)場(chǎng)觀眾、各代表隊(duì)人員、官員以及裁判提供方便醒目的比賽信息。它是為競(jìng)賽、相關(guān)人員提供信息服務(wù)的基本子系統(tǒng)，直接體現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息服務(wù)的科技含量。因此，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性直接關(guān)系到整個(gè)賽事信息顯示的順利進(jìn)行。

大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)兩部分組成。該系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)模式，以C#編程語言為基礎(chǔ)，在VS2008開發(fā)環(huán)境下完成。其中監(jiān)控子系統(tǒng)主要任務(wù)是根據(jù)不同競(jìng)賽項(xiàng)目的業(yè)務(wù)需求建立不同的業(yè)務(wù)顯示頁面，實(shí)現(xiàn)配置與顯示子系統(tǒng)和競(jìng)賽數(shù)據(jù)庫的連接，完成對(duì)播放任務(wù)的顯示預(yù)覽和上屏監(jiān)控［4－5］。顯示子系統(tǒng)主要任務(wù)是使用競(jìng)賽信息系統(tǒng)自定義的通信協(xié)議，通過UDP通信方式實(shí)時(shí)監(jiān)聽監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)來的大屏幕顯示命令，首先完成接收與解析來自監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)來的顯示頁面的數(shù)據(jù)信息，而后完成競(jìng)賽信息的上屏顯示［6］。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)組成與工作流程

3.1 系統(tǒng)組成

大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制競(jìng)賽場(chǎng)館大屏幕的顯示內(nèi)容，它是將比賽現(xiàn)場(chǎng)信息顯示給現(xiàn)場(chǎng)觀眾以及相關(guān)競(jìng)賽人員最直接的平臺(tái)。其系統(tǒng)的主要功能是實(shí)時(shí)控制場(chǎng)館大屏幕的顯示內(nèi)容;定制多樣化的顯示模板和界面;實(shí)現(xiàn)翻屏滾屏，自動(dòng)切換顯示內(nèi)容;根據(jù)比賽進(jìn)程靈活變化，無間斷實(shí)現(xiàn)比賽信息的顯示。

在顯示系統(tǒng)的硬件組成中，一般包括大屏幕主體、監(jiān)控機(jī)、顯示機(jī)和視音頻配套設(shè)備四個(gè)部分。大屏幕顯示的內(nèi)容由監(jiān)控機(jī)控制，顯示的內(nèi)容由顯示機(jī)直接提供。大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控機(jī)與顯示機(jī)分離式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這種將監(jiān)視機(jī)和顯示機(jī)分離的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制顯示，實(shí)現(xiàn)工作位置的靈活配置，也方便系統(tǒng)的升級(jí)和更新，避免整個(gè)系統(tǒng)的重新開發(fā)，節(jié)約了開發(fā)成本，提高了工作效率。

在系統(tǒng)軟件組成中，主要開發(fā)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)監(jiān)控子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)顯示模板的定制、顯示頁面的定制、配置與數(shù)據(jù)庫與顯示子系統(tǒng)的連接、賽事成績(jī)的顯示預(yù)覽和顯示上屏等功能;顯示子系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)的接收解析和顯示樣式定制。監(jiān)控子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與顯示子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)連接與通信，并根據(jù)競(jìng)賽進(jìn)程選擇預(yù)先設(shè)定的模板頁面需要顯示的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息經(jīng)監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)送后，顯示子系統(tǒng)即可實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，并對(duì)接收的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行解析，判斷屬于哪個(gè)模板樣式，完成數(shù)據(jù)與界面樣式的匹配，并將界面內(nèi)容映射在場(chǎng)館大屏幕上，完成競(jìng)賽信息內(nèi)容的顯示。系統(tǒng)的整個(gè)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.2 工作流程

大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)是由監(jiān)控子系統(tǒng)與顯示子系統(tǒng)組成的，整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯有三個(gè)部分，包括監(jiān)控子系統(tǒng)業(yè)務(wù)、顯示子系統(tǒng)業(yè)務(wù)和監(jiān)控子系統(tǒng)與顯示子系統(tǒng)之間的通信業(yè)務(wù)。

(1)監(jiān)控子系統(tǒng)獨(dú)立業(yè)務(wù):設(shè)計(jì)模板、頁面、節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，將其內(nèi)容生成XML數(shù)據(jù)文件，如果數(shù)據(jù)文件生成成功，就將消息打包封裝，封裝好后發(fā)送到顯示子系統(tǒng)。

(2)顯示子系統(tǒng)獨(dú)立業(yè)務(wù):設(shè)計(jì)模板窗體，接收和解析監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)來的顯示命令和顯示數(shù)據(jù)。

(3)監(jiān)控子系統(tǒng)與顯示子系統(tǒng)之間的通信業(yè)務(wù):監(jiān)控子系統(tǒng)以XML數(shù)據(jù)文件的形式向顯示子系統(tǒng)發(fā)送UDP數(shù)據(jù)包的消息體內(nèi)容，顯示子系統(tǒng)接收和解析數(shù)據(jù)包及其攜帶的XML形式的消息體。最后調(diào)用對(duì)應(yīng)的顯示模板窗體，將解析出的XML數(shù)據(jù)文件內(nèi)容在對(duì)應(yīng)窗體控件上顯示。其中UDP數(shù)據(jù)包是監(jiān)控子系統(tǒng)與顯示子系統(tǒng)之間通信的橋梁。

系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。

4 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模式，采用C/S結(jié)構(gòu)，分為監(jiān)控子系統(tǒng)和顯示子系統(tǒng)兩部分。

4.1 監(jiān)控子系統(tǒng)

在監(jiān)控子系統(tǒng)中，包括模板管理、頁面管理、顯示控制三個(gè)模塊。模板管理負(fù)責(zé)構(gòu)造要顯示的內(nèi)容模板，如歡迎信息、競(jìng)賽日程、秩序單、成績(jī)公告及獎(jiǎng)牌榜等等，它不負(fù)責(zé)具體頁面實(shí)現(xiàn)，只按照競(jìng)賽業(yè)務(wù)需要制定內(nèi)容模板;頁面管理負(fù)責(zé)構(gòu)造模板具體顯示的頁面，如個(gè)人賽秩序單模板中頁面包括男子個(gè)人賽秩序單和女子個(gè)人賽秩序單，它是具體顯示頁面的實(shí)現(xiàn);顯示控制負(fù)責(zé)顯示上屏的控制，它根據(jù)定制的各種頁面，按照比賽流程，在不同階段控制不同頁面的預(yù)覽和上屏。三個(gè)模塊中，模板管理和頁面管理一般在比賽前根據(jù)裁判和比賽要求完成定制工作，在比賽時(shí)需要對(duì)顯示控制進(jìn)行操作。

圖3 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)工作流程圖

(1)在模板管理模塊中，包括模板管理和節(jié)點(diǎn)管理兩個(gè)部分。模板管理可以增加、刪除、修改模板，每增加一個(gè)模板就賦予它相應(yīng)的編號(hào)和名稱，編號(hào)是模板的唯一索引。根據(jù)編號(hào)可以在頁面管理中進(jìn)行頁面分類。在節(jié)點(diǎn)管理中，主要是對(duì)各模板的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，包括增加、刪除、修改數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。所謂節(jié)點(diǎn)，就是一個(gè)數(shù)據(jù)集，一個(gè)模板可以有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，模板內(nèi)容必須通過這些節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)才能體現(xiàn)。在節(jié)點(diǎn)中，除了編輯其所屬模板、節(jié)點(diǎn)名稱和節(jié)點(diǎn)編號(hào)等屬性信息外，最重要的是構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的SQL語句和主外鍵信息，SQL語句是查詢數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)。在構(gòu)造SQL語句時(shí)，采用參數(shù)傳遞的方案，不具備配置查詢參數(shù)，配置參數(shù)的工作留到頁面管理中實(shí)現(xiàn)。

(2)在頁面管理中，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能包括頁面的制定和頁面參數(shù)的配置。頁面的制定是根據(jù)模板進(jìn)行的，一個(gè)模板可以制定多個(gè)頁面，可以增加、刪除和修改頁面，編輯的內(nèi)容包括對(duì)所屬模板的SQL語句參數(shù)進(jìn)行配置。完成頁面配置后，可以通過導(dǎo)出配置數(shù)據(jù)功能進(jìn)行查看，檢查所做配置工作是否有誤，能否查詢出所需信息。完成了這些，即完成了比賽前監(jiān)控子系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作。

(3)在顯示控制模塊中，包括預(yù)覽和播放兩個(gè)功能。這兩個(gè)功能都需要先將頁面查詢的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，以XML文件格式發(fā)送至顯示子系統(tǒng)，由顯示子系統(tǒng)進(jìn)行解析處理。顯示控制中有頁面管理的所有頁面信息，當(dāng)比賽進(jìn)程需要顯示某一模板頁面時(shí)，可立即將當(dāng)前頁面切換至所需頁面，預(yù)覽無誤后即可將頁面發(fā)送至場(chǎng)館大屏幕上顯示，完成上屏工作。如果預(yù)覽發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以切換歡迎屏，調(diào)整頁面信息。當(dāng)然，比賽時(shí)應(yīng)盡量避免這種情況的發(fā)生。

4.2 顯示子系統(tǒng)

監(jiān)控子系統(tǒng)定制好頁面，查詢出了數(shù)據(jù)，還需要一個(gè)界面進(jìn)行匹配才能在大屏幕上顯示，因而顯示端有兩項(xiàng)功能:數(shù)據(jù)的接收解析和顯示樣式的定制。

(1)在數(shù)據(jù)的接收解析模塊中，顯示子系統(tǒng)主要完成從監(jiān)控子系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)包，解析數(shù)據(jù)包中的XML數(shù)據(jù)文件，最終完成XML數(shù)據(jù)解析和顯示工作。當(dāng)顯示子系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)包后，按照消息長(zhǎng)度獲取對(duì)應(yīng)的XML數(shù)據(jù)文件內(nèi)容。XML數(shù)據(jù)文件的主要內(nèi)容有:XML標(biāo)示符、XML第一層節(jié)點(diǎn)內(nèi)容和XML第二層節(jié)點(diǎn)內(nèi)容。其中第一層節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容為頁面內(nèi)容，頁面中各個(gè)字段顯示內(nèi)容通過SQL語句從數(shù)據(jù)庫中獲得;第二層節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容為節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，一個(gè)頁面可能對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，節(jié)點(diǎn)信息的各個(gè)顯示字段通過SQL語句從數(shù)據(jù)庫中獲得。

(2)在顯示樣式的定制模塊中，由于監(jiān)控子系統(tǒng)在模板管理模塊中設(shè)計(jì)了多個(gè)模板，我們需要根據(jù)模板制定相應(yīng)的顯示樣式。當(dāng)某一模板的頁面被選中上屏?xí)r，顯示子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)發(fā)來的XML文件里的頁面模板屬性，調(diào)用相應(yīng)的顯示樣式，并將XML解析的數(shù)據(jù)與顯示樣式進(jìn)行匹配，使界面獲得相應(yīng)內(nèi)容。該界面經(jīng)過監(jiān)控子系統(tǒng)的顯示命令操作，即完成了競(jìng)賽場(chǎng)館大屏幕比賽信息的顯示。

5 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)

5.1 監(jiān)控子系統(tǒng)的運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)

監(jiān)控子系統(tǒng)是大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)的核心模塊，起到一個(gè)指揮官的作用，它控制與其他系統(tǒng)的連接配置，管理模板與頁面的制定，最終實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館大屏幕播放界面預(yù)覽與上屏的控制。

監(jiān)控子系統(tǒng)用戶界面是系統(tǒng)控制端軟件的接口部分，它擔(dān)負(fù)著用戶與應(yīng)用間的對(duì)話功能。它用于檢查用戶從鍵盤等輸入的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制與管理功能。為使用戶能直觀地進(jìn)行操作，要求界面設(shè)計(jì)便利、人性化以及美觀大方。監(jiān)控端子系統(tǒng)中顯示控制頁面如圖4所示。

圖4 監(jiān)控端子系統(tǒng)顯示控制界面

5.2 顯示子系統(tǒng)的運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)

顯示子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)來自監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接收與解析，根據(jù)解析出的控制命令，獲取需要顯示的競(jìng)賽與比賽實(shí)時(shí)成績(jī)信息的模板與數(shù)據(jù)，判斷是哪個(gè)模板樣式，完成數(shù)據(jù)與界面樣式的匹配，將其按照競(jìng)賽需求以及顯示屏的顯示屬性顯示在場(chǎng)館大屏幕上。圖5為參賽隊(duì)預(yù)賽成績(jī)公告的大屏幕顯示界面。

圖5 參賽隊(duì)預(yù)賽成績(jī)公告的大屏幕顯示界面

6 結(jié) 束 語

該設(shè)計(jì)闡述了大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想以及各子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，可以支持?jǐn)?shù)據(jù)讀入與導(dǎo)出以及各子系統(tǒng)功能的獨(dú)立增加與擴(kuò)展等等。系統(tǒng)將顯示與監(jiān)控兩個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行分開開發(fā)與運(yùn)行，提高了設(shè)備放置地點(diǎn)的可選擇性，而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控大屏幕的顯示。經(jīng)過實(shí)際操作與檢驗(yàn)，該系統(tǒng)能夠順利完成賽事信息顯示的整個(gè)流程，滿足競(jìng)賽項(xiàng)目的賽事需求，同時(shí)系統(tǒng)操作便捷、運(yùn)行穩(wěn)定，保證了比賽信息顯示的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

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