客東方，牟 艷，鈕 健，馬 堃

(河海大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院，江蘇 常州 213022)

1 引言

隨著通信技術和體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展，大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)已成為體育競賽場館重要的組成部分，是比賽現(xiàn)場信息發(fā)布和顯示最直觀的媒介之一。它不僅為觀眾提供實時、快捷的公眾信息，而且更重要的是它在競賽過程中為觀眾提供實時、可靠、準確的賽事成績信息［1］。目前，較為現(xiàn)代的體育場館都配有LED顯示屏、等離子顯示屏、多屏幕拼接屏等大型顯示設備。它們在重大的體育賽事中被使用，特別是在奧運會等世界頂級體育盛會中更是不可缺少［2－3］。因此，依據(jù)現(xiàn)場硬件設施條件和競賽業(yè)務需求設計出一套大屏顯示與監(jiān)控系統(tǒng)至關重要。筆者通過需求分析，現(xiàn)場實地調(diào)研，了解功能需求與業(yè)務流程后，參與設計開發(fā)了“第十一屆全國運動會體育競賽場館大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)”，并且在此次賽事中得以應用。該論述主要剖析了系統(tǒng)的總體架構，敘述了系統(tǒng)設計和實現(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)場提供與競賽相關的信息顯示服務系統(tǒng)，它跟隨比賽進程實時顯示比賽內(nèi)容，第一時間為現(xiàn)場觀眾、各代表隊人員、官員以及裁判提供方便醒目的比賽信息。它是為競賽、相關人員提供信息服務的基本子系統(tǒng)，直接體現(xiàn)現(xiàn)場信息服務的科技含量。因此，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、準確性與實時性直接關系到整個賽事信息顯示的順利進行。

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結構模式，以C#編程語言為基礎，在VS2008開發(fā)環(huán)境下完成。其中監(jiān)控子系統(tǒng)主要任務是根據(jù)不同競賽項目的業(yè)務需求建立不同的業(yè)務顯示頁面，實現(xiàn)配置與顯示子系統(tǒng)和競賽數(shù)據(jù)庫的連接，完成對播放任務的顯示預覽和上屏監(jiān)控［4－5］。顯示子系統(tǒng)主要任務是使用競賽信息系統(tǒng)自定義的通信協(xié)議，通過UDP通信方式實時監(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，而后完成競賽信息的上屏顯示［6］。系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

圖1 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)總體結構圖

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)負責控制競賽場館大屏幕的顯示內(nèi)容，它是將比賽現(xiàn)場信息顯示給現(xiàn)場觀眾以及相關競賽人員最直接的平臺。其系統(tǒng)的主要功能是實時控制場館大屏幕的顯示內(nèi)容;定制多樣化的顯示模板和界面;實現(xiàn)翻屏滾屏，自動切換顯示內(nèi)容;根據(jù)比賽進程靈活變化，無間斷實現(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、顯示機和視音頻配套設備四個部分。大屏幕顯示的內(nèi)容由監(jiān)控機控制，顯示的內(nèi)容由顯示機直接提供。大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)采用監(jiān)控機與顯示機分離式設計結構，這種將監(jiān)視機和顯示機分離的設計可以實現(xiàn)遠程控制顯示，實現(xiàn)工作位置的靈活配置，也方便系統(tǒng)的升級和更新，避免整個系統(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)設計了系統(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、賽事成績的顯示預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)負責實現(xiàn)與顯示子系統(tǒng)的實時連接與通信，并根據(jù)競賽進程選擇預先設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)即可實時接收數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)文件進行解析，判斷屬于哪個模板樣式，完成數(shù)據(jù)與界面樣式的匹配，并將界面內(nèi)容映射在場館大屏幕上，完成競賽信息內(nèi)容的顯示。系統(tǒng)的整個功能結構如圖2所示。

圖2 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)功能結構圖

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，整個系統(tǒng)的業(yè)務邏輯有三個部分，包括監(jiān)控子系統(tǒng)業(yè)務、顯示子系統(tǒng)業(yè)務和監(jiān)控子系統(tǒng)與顯示子系統(tǒng)之間的通信業(yè)務。

(1)監(jiān)控子系統(tǒng)獨立業(yè)務:設計模板、頁面、節(jié)點內(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)獨立業(yè)務:設計模板窗體，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: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)用對應的顯示模板窗體，將解析出的XML數(shù)據(jù)文件內(nèi)容在對應窗體控件上顯示。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)設計思想

大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)采用的設計基于網(wǎng)絡設計模式，采用C/S結構，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、顯示控制三個模塊。模板管理負責構造要顯示的內(nèi)容模板，如歡迎信息、競賽日程、秩序單、成績公告及獎牌榜等等，它不負責具體頁面實現(xiàn)，只按照競賽業(yè)務需要制定內(nèi)容模板;頁面管理負責構造模板具體顯示的頁面，如個人賽秩序單模板中頁面包括男子個人賽秩序單和女子個人賽秩序單，它是具體顯示頁面的實現(xiàn);顯示控制負責顯示上屏的控制，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覽和上屏。三個模塊中，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，在比賽時需要對顯示控制進行操作。

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)點管理兩個部分。模板管理可以增加、刪除、修改模板，每增加一個模板就賦予它相應的編號和名稱，編號是模板的唯一索引。根據(jù)編號可以在頁面管理中進行頁面分類。在節(jié)點管理中，主要是對各模板的數(shù)據(jù)節(jié)點進行管理，包括增加、刪除、修改數(shù)據(jù)節(jié)點。所謂節(jié)點，就是一個數(shù)據(jù)集，一個模板可以有多個節(jié)點，模板內(nèi)容必須通過這些節(jié)點數(shù)據(jù)才能體現(xiàn)。在節(jié)點中，除了編輯其所屬模板、節(jié)點名稱和節(jié)點編號等屬性信息外，最重要的是構造節(jié)點的SQL語句和主外鍵信息，SQL語句是查詢數(shù)據(jù)集的基礎。在構造SQL語句時，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現(xiàn)。

(2)在頁面管理中，實現(xiàn)業(yè)務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)模板進行的，一個模板可以制定多個頁面，可以增加、刪除和修改頁面，編輯的內(nèi)容包括對所屬模板的SQL語句參數(shù)進行配置。完成頁面配置后，可以通過導出配置數(shù)據(jù)功能進行查看，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)的準備工作。

(3)在顯示控制模塊中，包括預覽和播放兩個功能。這兩個功能都需要先將頁面查詢的數(shù)據(jù)進行封裝，以XML文件格式發(fā)送至顯示子系統(tǒng)，由顯示子系統(tǒng)進行解析處理。顯示控制中有頁面管理的所有頁面信息，當比賽進程需要顯示某一模板頁面時，可立即將當前頁面切換至所需頁面，預覽無誤后即可將頁面發(fā)送至場館大屏幕上顯示，完成上屏工作。如果預覽發(fā)現(xiàn)錯誤，可以切換歡迎屏，調(diào)整頁面信息。當然，比賽時應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)，還需要一個界面進行匹配才能在大屏幕上顯示，因而顯示端有兩項功能: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。當顯示子系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)包后，按照消息長度獲取對應的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標示符、XML第一層節(jié)點內(nèi)容和XML第二層節(jié)點內(nèi)容。其中第一層節(jié)點設計內(nèi)容為頁面內(nèi)容，頁面中各個字段顯示內(nèi)容通過SQL語句從數(shù)據(jù)庫中獲得;第二層節(jié)點設計內(nèi)容為節(jié)點內(nèi)容，一個頁面可能對應一個或多個節(jié)點內(nèi)容，節(jié)點信息的各個顯示字段通過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計了多個模板，我們需要根據(jù)模板制定相應的顯示樣式。當某一模板的頁面被選中上屏時，顯示子系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)來的XML文件里的頁面模板屬性，調(diào)用相應的顯示樣式，并將XML解析的數(shù)據(jù)與顯示樣式進行匹配，使界面獲得相應內(nèi)容。該界面經(jīng)過監(jiān)控子系統(tǒng)的顯示命令操作，即完成了競賽場館大屏幕比賽信息的顯示。

5 大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)的運行與實現(xiàn)

5.1 監(jiān)控子系統(tǒng)的運行與實現(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，最終實現(xiàn)場館大屏幕播放界面預覽與上屏的控制。

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，它擔負著用戶與應用間的對話功能。它用于檢查用戶從鍵盤等輸入的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制與管理功能。為使用戶能直觀地進行操作，要求界面設計便利、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)的運行與實現(xiàn)

顯示子系統(tǒng)實現(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，獲取需要顯示的競賽與比賽實時成績信息的模板與數(shù)據(jù)，判斷是哪個模板樣式，完成數(shù)據(jù)與界面樣式的匹配，將其按照競賽需求以及顯示屏的顯示屬性顯示在場館大屏幕上。圖5為參賽隊預賽成績公告的大屏幕顯示界面。

圖5 參賽隊預賽成績公告的大屏幕顯示界面

6 結 束 語

該設計闡述了大屏幕顯示與監(jiān)控系統(tǒng)的設計思想以及各子系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。系統(tǒng)具有較強的擴展性，可以支持數(shù)據(jù)讀入與導出以及各子系統(tǒng)功能的獨立增加與擴展等等。系統(tǒng)將顯示與監(jiān)控兩個子系統(tǒng)進行分開開發(fā)與運行，提高了設備放置地點的可選擇性，而且可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控大屏幕的顯示。經(jīng)過實際操作與檢驗，該系統(tǒng)能夠順利完成賽事信息顯示的整個流程，滿足競賽項目的賽事需求，同時系統(tǒng)操作便捷、運行穩(wěn)定，保證了比賽信息顯示的實時性和準確性。

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