基于局域網(wǎng)的公路自行車大屏幕顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

時(shí) 進(jìn)，王 萍，姜玲霞，溫 號

（河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)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(jì)

時(shí) 進(jìn)，王 萍，姜玲霞，溫 號

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

根據(jù)國內(nèi)公路自行車的競賽現(xiàn)狀，針對當(dāng)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(jì)。系統(tǒng)主要功能是在局域網(wǎng)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)控制臺主機(jī)發(fā)送控制命令到內(nèi)容服務(wù)器，然后內(nèi)容服務(wù)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(yùn)動(dòng)員個(gè)人信息、比賽時(shí)間、成績、判罰等信息的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)顯示，為當(dāng)前國內(nèi)體育賽事大屏幕顯示系統(tǒng)提供了新的設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過第十二屆全國運(yùn)動(dòng)會的公路自行車比賽項(xiàng)目實(shí)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(shí)時(shí)比賽成績已經(jīng)是必不可少的用來方便觀眾和裁判及時(shí)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(xiàng)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(jì)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(xiàng)目，在十二屆全國運(yùn)動(dòng)會上，實(shí)現(xiàn)了成績和運(yùn)動(dòng)員判罰信息的實(shí)時(shí)顯示，并為以后不同比賽項(xiàng)目的大屏幕顯示通用性研究，提供了新的設(shè)計(jì)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(gè)競賽信息系統(tǒng)的展示窗口，該系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)地對外顯示比賽信息，增強(qiáng)比賽互動(dòng)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(wù)。系統(tǒng)主要分為三個(gè)模塊：基于IIS服務(wù)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(wù)），是由微軟公司提供的基于運(yùn)行MicrosoftWindows的互聯(lián)網(wǎng)基本服務(wù)［2］。各模塊主要包括以下功能：

（1）基于IIS服務(wù)的底層網(wǎng)頁模版模塊：依托IIS服務(wù)，實(shí)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(gè)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(xiàng)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(dòng)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(xiàng)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(yùn)動(dòng)員入場時(shí)，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(yùn)動(dòng)員報(bào)項(xiàng)信息寫入數(shù)據(jù)服務(wù)器后，大屏幕顯示本場比賽的運(yùn)動(dòng)員出場順序和出場時(shí)間；

比賽進(jìn)行中，通過成績采集端和現(xiàn)場成績處理系統(tǒng)對運(yùn)動(dòng)員實(shí)時(shí)成績進(jìn)行采集和處理后，大屏幕實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)員當(dāng)前的行車時(shí)間；

比賽結(jié)束后，大屏幕顯示本場比賽所有運(yùn)動(dòng)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(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)就是通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起的三大部分，即內(nèi)容服務(wù)器，控制臺端和顯示節(jié)點(diǎn)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(wù)器是整個(gè)大屏幕顯示系統(tǒng)的基層服務(wù)端，結(jié)構(gòu)簡單，由一臺存放所有運(yùn)動(dòng)員信息的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和一臺能實(shí)現(xiàn)IIS服務(wù)的計(jì)算機(jī)組成，基于IIS服務(wù)的底層網(wǎng)頁模版模塊則存在于這臺計(jì)算機(jī)上，實(shí)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(gè)大屏幕系統(tǒng)運(yùn)行的指揮部，它也是顯示端顯示圖像的源泉，整個(gè)系統(tǒng)的中心樞紐。

而顯示節(jié)點(diǎn)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(gè)大屏幕通過局域網(wǎng)連接一臺獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，這些獨(dú)立的計(jì)算機(jī)又通過局域網(wǎng)與控制臺端主機(jī)連接在一起，它們統(tǒng)一聽從控制臺端調(diào)度。這樣每個(gè)顯示節(jié)點(diǎn)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(gè)顯示節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)上去。這樣的硬件結(jié)構(gòu)清楚簡潔、容易實(shí)現(xiàn)，也令系統(tǒng)獲得了更好的性價(jià)比和擴(kuò)展性。這些硬件設(shè)備密切配合，完成運(yùn)動(dòng)員成績信息，判罰信息，個(gè)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(jì)

3.2.1 設(shè)計(jì)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(wù)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(yīng)數(shù)據(jù)并顯示，系統(tǒng)在應(yīng)用程序方面主要由WINFORM窗體和ASP.NET網(wǎng)頁組成。系統(tǒng)運(yùn)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(jì)劃，而基于IIS底層網(wǎng)頁模版模塊設(shè)計(jì)好大屏幕播放網(wǎng)頁模板。需要播放時(shí)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(jì)算處理完之后填充LED播放網(wǎng)頁模板并響應(yīng)播放器的請求，此時(shí)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(jì)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(jì)思想圖

3.2.2 通信控制實(shí)現(xiàn)

在比賽開始之前控制臺模塊根據(jù)競賽業(yè)務(wù)需求創(chuàng)建播放條目生成播放計(jì)劃，在系統(tǒng)配置端給每一個(gè)播放條目進(jìn)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(yīng)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(gè)比賽場地的比賽信息。當(dāng)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(wù)的底層網(wǎng)頁模版模塊請求播放的內(nèi)容?；贗IS服務(wù)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(wù)器中檢索，反饋對應(yīng)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(wù)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(yùn)行機(jī)制流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件運(yùn)行機(jī)制流程圖

3.2.3 模塊設(shè)計(jì)

（1）基于IIS的底層網(wǎng)頁模版模塊設(shè)計(jì)

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(wù)器端運(yùn)行的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁文件，通過IIS服務(wù)解析執(zhí)行后可以得到動(dòng)態(tài)頁面。IIS是微軟推出的一種網(wǎng)絡(luò)編程方法，采用ASP.NET技術(shù)，它是在服務(wù)器端靠服務(wù)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(jì)思想是：運(yùn)用ASP.NET技術(shù)，先設(shè)計(jì)出需要顯示信息的整體格式，也可以稱為母板設(shè)計(jì)，然后根據(jù)公路自行車競賽項(xiàng)目的現(xiàn)有情況和競賽要求，在母板基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(jì)。這樣設(shè)計(jì)的好處是不同體育競賽項(xiàng)目的大屏幕顯示系統(tǒng)的內(nèi)容只需要修改子板設(shè)計(jì)，達(dá)到了兼容性。

（2）控制臺模塊設(shè)計(jì)

控制臺模塊應(yīng)用程序采用Microsoft Visual Studio 2010進(jìn)行開發(fā)與測試［4］，主要實(shí)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(jì)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(xiàng)目模版。針對第十二屆全國運(yùn)動(dòng)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(xiàng)的秩序單和實(shí)時(shí)成績。它是具體顯示頁面的實(shí)現(xiàn)，將底層網(wǎng)頁模版中需要的動(dòng)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(fù)責(zé)顯示屏上的控制，根據(jù)顯示端計(jì)算機(jī)的IP地址進(jìn)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(gè)部分進(jìn)行管理以及播放控制，為了方便這種管理，分別設(shè)計(jì)了TSCB類與一個(gè)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(wù)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(gè)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(dāng)系統(tǒng)初始化時(shí)，首先申明一個(gè)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(yùn)行過程中所有的配置修改都是對該對象屬性進(jìn)行重新賦值，從而便于系統(tǒng)管理。

（3）顯示模塊設(shè)計(jì)

顯示模塊由若干個(gè)播放器組合而成，播放器就是顯示應(yīng)用程序，通過網(wǎng)絡(luò)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(jì)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(yīng)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(zhǔn)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(jì)，還給每一個(gè)播放器設(shè)計(jì)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(gè)播放器指定了唯一的區(qū)分標(biāo)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(dòng)刷新界面。

4 運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)

顯示模塊是系統(tǒng)最終的展示窗口，它與基于IIS服務(wù)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(jìn)行中大屏幕實(shí)時(shí)播放運(yùn)動(dòng)員成績界面

5 結(jié)束語

該設(shè)計(jì)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(jì)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(wù)流程，然后對系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，進(jìn)而分模塊研究了上述三個(gè)部分的功能和設(shè)計(jì)思路，最后展示了該系統(tǒng)最終的運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過第十二屆全國運(yùn)動(dòng)會公路自行車現(xiàn)場比賽的實(shí)施與測試，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員比賽成績的準(zhǔn)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(jì)淺談［J］.郵電設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)展［J］.液晶與顯示，2000，15（1）：1-3.

［5］歐陽波.中國體育科學(xué)學(xué)會計(jì)算機(jī)應(yīng)用分會論文集（2005-2009年）：科技奧運(yùn)之運(yùn)動(dòng)信息系統(tǒng)［C］.北京：中國體育科學(xué)學(xué)會體育應(yīng)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(shí)進(jìn)（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