時 進，王 萍，姜玲霞，溫 號

（河海大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院，常州213022）

基于局域網(wǎng)的公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計

時 進，王 萍，姜玲霞，溫 號

（河海大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院，常州213022）

根據(jù)國內(nèi)公路自行車的競賽現(xiàn)狀，針對當前web技術(shù)的發(fā)展情況，研究提出了基于局域網(wǎng)的公路自行車競賽大屏幕顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)主要功能是在局域網(wǎng)環(huán)境下，實現(xiàn)控制臺主機發(fā)送控制命令到內(nèi)容服務器，然后內(nèi)容服務器發(fā)送顯示信息到顯示模塊，顯示模塊接收完成了公路自行車比賽過程中對運動員個人信息、比賽時間、成績、判罰等信息的準確實時顯示，為當前國內(nèi)體育賽事大屏幕顯示系統(tǒng)提供了新的設(shè)計思路，經(jīng)過第十二屆全國運動會的公路自行車比賽項目實際測試，滿足競賽系統(tǒng)需求。

公路自行車；局域網(wǎng)；控制臺；大屏幕

1 引 言

目前對于體育賽事競賽信息系統(tǒng)來講，尤其是大型體育賽事，比賽場館內(nèi)采用大屏幕來播放實時比賽成績已經(jīng)是必不可少的用來方便觀眾和裁判及時了解比賽成績的方法，該系統(tǒng)可稱為大屏幕顯示系統(tǒng)。對于不同的體育競賽項目而言，一般采用不同的顯示處理方式，沒有通用性和普遍性。針對現(xiàn)在國內(nèi)體育賽事的該種現(xiàn)狀，提出了一種基于局域網(wǎng)的大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計方案。該方案依托web技術(shù)和ASP.NET技術(shù)，針對公路自行車比賽項目，在十二屆全國運動會上，實現(xiàn)了成績和運動員判罰信息的實時顯示，并為以后不同比賽項目的大屏幕顯示通用性研究，提供了新的設(shè)計思路。

2 公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)概述

2.1 功能需求

公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)［1］是整個競賽信息系統(tǒng)的展示窗口，該系統(tǒng)負責實時地對外顯示比賽信息，增強比賽互動性，拉近觀眾與比賽的距離。系統(tǒng)的功能需求主要是根據(jù)競賽組委會的要求，按照既定的內(nèi)容和樣式提供顯示服務。系統(tǒng)主要分為三個模塊：基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模版模塊、控制臺模塊和顯示模塊。Internet Information Services（IIS，互聯(lián)網(wǎng)信息服務），是由微軟公司提供的基于運行MicrosoftWindows的互聯(lián)網(wǎng)基本服務［2］。各模塊主要包括以下功能：

（1）基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模版模塊：依托IIS服務，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，完成顯示在大屏幕上的成績和判罰的網(wǎng)頁排版和美化工作，通過控制臺發(fā)送的命令，形成完整網(wǎng)頁的URL地址，發(fā)送給播放器。

（2）控制臺模塊：它是整個大屏幕顯示系統(tǒng)的中心樞紐，其作用有：配置需要顯示在大屏幕上的項目模版，配置播放器IP地址，網(wǎng)頁模版和虛擬目錄地址等；從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)，將底層網(wǎng)頁模版中需要的動態(tài)參數(shù)填入，形成完整的網(wǎng)頁URL地址控制命令，并將控制命令傳送給播放器端。

（3）顯示模塊：接收控制臺子系統(tǒng)發(fā)送過來的控制命令，向基于IIS的底層網(wǎng)頁模版模塊請求URL地址，收到消息后解析出需要顯示的比賽項目網(wǎng)頁的完整URL地址，最終將網(wǎng)頁顯示到大屏幕上。

公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2.2 顯示流程

根據(jù)競賽組委會的要求，公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)具體顯示流程如下：

在比賽開始前，大屏幕顯示歡迎屏界面；

在裁判員和運動員入場時，在現(xiàn)場成績處理系統(tǒng)將中央成績處理系統(tǒng)下發(fā)的運動員報項信息寫入數(shù)據(jù)服務器后，大屏幕顯示本場比賽的運動員出場順序和出場時間；

比賽進行中，通過成績采集端和現(xiàn)場成績處理系統(tǒng)對運動員實時成績進行采集和處理后，大屏幕實時顯示運動員當前的行車時間；

比賽結(jié)束后，大屏幕顯示本場比賽所有運動員的成績信息和排名情況。

3 公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)就是通過網(wǎng)絡連接在一起的三大部分，即內(nèi)容服務器，控制臺端和顯示節(jié)點端。依托軟件拼接，用這種方式來代替硬件拼接，這在很大程度上減輕了系統(tǒng)在硬件方面的限制，降低了現(xiàn)場設(shè)備搭建的難度，節(jié)約了成本。

內(nèi)容服務器是整個大屏幕顯示系統(tǒng)的基層服務端，結(jié)構(gòu)簡單，由一臺存放所有運動員信息的數(shù)據(jù)庫服務器和一臺能實現(xiàn)IIS服務的計算機組成，基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模版模塊則存在于這臺計算機上，實現(xiàn)了最終在顯示端顯示的數(shù)據(jù)格式和排版的定義，以供控制臺端調(diào)度使用。

控制臺端由一臺筆記本電腦組成，結(jié)構(gòu)比較簡單，但它是整個大屏幕系統(tǒng)運行的指揮部，它也是顯示端顯示圖像的源泉，整個系統(tǒng)的中心樞紐。

而顯示節(jié)點端是由N臺筆記本電腦和N臺競賽場館大屏幕構(gòu)成，每個大屏幕通過局域網(wǎng)連接一臺獨立的計算機，這些獨立的計算機又通過局域網(wǎng)與控制臺端主機連接在一起，它們統(tǒng)一聽從控制臺端調(diào)度。這樣每個顯示節(jié)點都有自己的CPU和顯卡，這樣系統(tǒng)就不需要大屏幕顯示墻［4］專門的處理器等設(shè)備，而且所有原來由專門硬件完成的事情，都可以分散到各個顯示節(jié)點計算機上去。這樣的硬件結(jié)構(gòu)清楚簡潔、容易實現(xiàn)，也令系統(tǒng)獲得了更好的性價比和擴展性。這些硬件設(shè)備密切配合，完成運動員成績信息，判罰信息，個人信息等的大屏幕顯示工作。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 軟件設(shè)計

3.2.1 設(shè)計思想

基于局域網(wǎng)的自行車大屏幕顯示系統(tǒng)包括三部分模塊：基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模版模塊、控制臺模塊和顯示模塊。該系統(tǒng)的核心工作原理可以總結(jié)為：調(diào)用合適的底層網(wǎng)頁模板加載相應數(shù)據(jù)并顯示，系統(tǒng)在應用程序方面主要由WINFORM窗體和ASP.NET網(wǎng)頁組成。系統(tǒng)運行前在控制臺模塊創(chuàng)建好要播放的模板條目生成播放計劃，而基于IIS底層網(wǎng)頁模版模塊設(shè)計好大屏幕播放網(wǎng)頁模板。需要播放時控制臺模塊向顯示模塊播放器發(fā)送播放命令，播放器接收到播放命令后向管理播放內(nèi)容的基于IIS底層網(wǎng)頁模版模塊發(fā)送請求URL地址，基于IIS底層網(wǎng)頁模版模塊根據(jù)請求的信息讀取數(shù)據(jù)庫檢索數(shù)據(jù)，在計算處理完之后填充LED播放網(wǎng)頁模板并響應播放器的請求，此時播放器即可顯示期望的頁面。系統(tǒng)采用基于web技術(shù)的通信模式，以C＃編程語言為基礎(chǔ)，在VS2010開發(fā)環(huán)境下完成。公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計思想如圖3所示。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計思想圖

3.2.2 通信控制實現(xiàn)

在比賽開始之前控制臺模塊根據(jù)競賽業(yè)務需求創(chuàng)建播放條目生成播放計劃，在系統(tǒng)配置端給每一個播放條目進行信息配置。配置信息包括：模板編號、模板名稱、模板類別、對應的模板頁面、綁定SQL語句等，然后系統(tǒng)根據(jù)編排好的播放條目可以選擇播放哪個比賽場地的比賽信息。當有場次被選中之后控制臺模塊向播放器發(fā)送控制命令，該命令包含了需要播放的場次信息以及需要調(diào)取的模板信息（模板編號）。播放器接收到控制器的播放命令后，將其數(shù)據(jù)解析出來并整合成既定格式的http請求，向基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模版模塊請求播放的內(nèi)容。基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模版模塊端根據(jù)請求的參數(shù)信息到內(nèi)容服務器中檢索，反饋對應填充內(nèi)容的網(wǎng)頁給顯示模塊，顯示模塊播放器接收到服務器的反饋信息后在LED大屏幕上播放網(wǎng)頁內(nèi)容。

在公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)中，一次完整的HTTP通信過程，顯示模塊與控制臺模塊，基于IIS的底層網(wǎng)頁模版模塊之間的運行機制流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件運行機制流程圖

3.2.3 模塊設(shè)計

（1）基于IIS的底層網(wǎng)頁模版模塊設(shè)計

底層網(wǎng)頁模版是基于aspx文件開發(fā)的。aspx文件是微軟在服務器端運行的動態(tài)網(wǎng)頁文件，通過IIS服務解析執(zhí)行后可以得到動態(tài)頁面。IIS是微軟推出的一種網(wǎng)絡編程方法，采用ASP.NET技術(shù)，它是在服務器端靠服務器編譯執(zhí)行的程序代碼，可以使用多種語言編寫，而且是全編譯執(zhí)行的。其設(shè)計思想是：運用ASP.NET技術(shù)，先設(shè)計出需要顯示信息的整體格式，也可以稱為母板設(shè)計，然后根據(jù)公路自行車競賽項目的現(xiàn)有情況和競賽要求，在母板基礎(chǔ)上設(shè)計出需要在比賽現(xiàn)場顯示的各種模版，也可以稱為子板設(shè)計。這樣設(shè)計的好處是不同體育競賽項目的大屏幕顯示系統(tǒng)的內(nèi)容只需要修改子板設(shè)計，達到了兼容性。

（2）控制臺模塊設(shè)計

控制臺模塊應用程序采用Microsoft Visual Studio 2010進行開發(fā)與測試［4］，主要實現(xiàn)調(diào)度配置和發(fā)送功能，它主要包括以下子模塊：頁面模版配置和管理、顯示控制。頁面模版配置和管理子模塊設(shè)計初衷是：做好與底層虛擬目錄和數(shù)據(jù)庫的連接工作；構(gòu)造需要顯示的項目模版。針對第十二屆全國運動會公路自行車比賽競賽需求，主要配置的模版有各比賽小項的秩序單和實時成績。它是具體顯示頁面的實現(xiàn)，將底層網(wǎng)頁模版中需要的動態(tài)顯示參數(shù)通過SQL語句從數(shù)據(jù)庫獲取。顯示控制子模塊是負責顯示屏上的控制，根據(jù)顯示端計算機的IP地址進行顯示模版的分配，在不同階段控制不同頁面上屏。

控制臺模塊用于對系統(tǒng)中各個部分進行管理以及播放控制，為了方便這種管理，分別設(shè)計了TSCB類與一個XML文件。在TSCB類中，定義了string類型的ScbFileName、DbConnectionString、VirtualPath，List類型的TempList、PlayerList、PlayerTempList，其中Scb-FileName為XML文件所在磁盤路徑，DbConnection-String為數(shù)據(jù)庫連接字符串，VirtualPath為Web服務器的IP地址與端口，TempList為已注冊的網(wǎng)頁模板，PlayerList為已注冊的播放器，PlayerTempList為各個播放器中可播放的模板。所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存在XML文件中。當系統(tǒng)初始化時，首先申明一個TSCB類對象，并將其ScbFileName屬性設(shè)置為XML文件的磁盤路徑，隨后系統(tǒng)讀取該XML文件完成對該對象其它屬性的初始化。系統(tǒng)運行過程中所有的配置修改都是對該對象屬性進行重新賦值，從而便于系統(tǒng)管理。

（3）顯示模塊設(shè)計

顯示模塊由若干個播放器組合而成，播放器就是顯示應用程序，通過網(wǎng)絡最終將播放器的內(nèi)容完整顯示到競賽場館大屏幕上。播放器的內(nèi)核設(shè)計采用IE瀏覽器內(nèi)核，利用.NET提供的WebBrowser控件，通過它在Windows窗體應用程序中顯示網(wǎng)頁以及支持瀏覽器的其他文檔。在此基礎(chǔ)上對播放端口加入了精確設(shè)定窗口大小和位置的功能，方便按照競賽組委會的要求，使競賽場館大屏幕可以準確完整顯示播放器內(nèi)的內(nèi)容。另外，對于播放器的設(shè)計，還給每一個播放器設(shè)計了配置端口功能，用來區(qū)分不同IP地址或者相同IP地址不同播放器的播放端口，也就是為每個播放器指定了唯一的區(qū)分標志。在正式比賽過程中，播放器一直接收控制臺發(fā)送過來的消息包，自動刷新界面。

4 運行與實現(xiàn)

顯示模塊是系統(tǒng)最終的展示窗口，它與基于IIS服務的底層網(wǎng)頁模塊內(nèi)容是保持一致的，根據(jù)競賽需求，最終顯示模塊播放器也是比賽現(xiàn)場大屏幕顯示的界面，如圖5所示。

圖5 比賽進行中大屏幕實時播放運動員成績界面

5 結(jié)束語

該設(shè)計根據(jù)現(xiàn)有的公路自行車體育競賽信息系統(tǒng)［5］現(xiàn)狀，采用Web通信技術(shù)，研究設(shè)計了公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)。文章首先概述了系統(tǒng)的功能需求和業(yè)務流程，然后對系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件設(shè)計進行了論述，進而分模塊研究了上述三個部分的功能和設(shè)計思路，最后展示了該系統(tǒng)最終的運行與實現(xiàn)。經(jīng)過第十二屆全國運動會公路自行車現(xiàn)場比賽的實施與測試，實現(xiàn)了運動員比賽成績的準確顯示，做到了整齊排版和一定的美觀程度，滿足公路自行車的競賽需求。

［1］王璐.LED大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計淺談［J］.郵電設(shè)計技術(shù)，2009（7）：66-68.

［2］范寧.IIS中常見的問題和解決辦法［J］.華南金融電腦，2004（3）：70-70.

［3］［美］Alan Shalloway，James R Trott，著.設(shè)計模式解析［M］.北京：人民郵電出版社，2006.

［4］黃錫珉.顯示技術(shù)新進展［J］.液晶與顯示，2000，15（1）：1-3.

［5］歐陽波.中國體育科學學會計算機應用分會論文集（2005-2009年）：科技奧運之運動信息系統(tǒng)［C］.北京：中國體育科學學會體育應用分會，2009.

Design of Road Bicycle Race Screen Display System Based on Local Area Network

SHIJin，WANG Ping，JIANG Ling-xia，WEN Hao
（College of Internet of Things Engineering，Hohai University，Changzhou 213022，China）

According to the situation of domestic road bicycle race，in view of the current development situation ofweb technology，the road bicycle race of large screen display system structure design based on Local area network（LAN）is proposed.In the LAN environment，the system can be used to send the control command to the content server from the host computer on the console，and then send the information to the display module from the server.In the progress of road bicycle race match，the display module receives and accurately displays the athletes＇personal information such as time，performance，decisions and so on，and provides a new design idea for the current domestic sports screen display system.Itmeets the requirements of competition system after testing in the road bicycle race of the 12th national games.

Road bicycle；Local area network；Console；Screen

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.008

TP319

：A

：1002-2279（2014）05-0023-04

時進（1989-），男，天津人，碩士研究生，主研方向：智能信息處理理論與技術(shù)。

2014-02-27