体育竞赛场馆大屏幕显示与监控系统设计*

客东方，牟 艳，钮 健，马 堃

(河海大学物联网工程学院，江苏 常州 213022)

1 引言

随着通信技术和体育事业的蓬勃发展，大屏幕显示与监控系统已成为体育竞赛场馆重要的组成部分，是比赛现场信息发布和显示最直观的媒介之一。它不仅为观众提供实时、快捷的公众信息，而且更重要的是它在竞赛过程中为观众提供实时、可靠、准确的赛事成绩信息［1］。目前，较为现代的体育场馆都配有LED显示屏、等离子显示屏、多屏幕拼接屏等大型显示设备。它们在重大的体育赛事中被使用，特别是在奥运会等世界顶级体育盛会中更是不可缺少［2－3］。因此，依据现场硬件设施条件和竞赛业务需求设计出一套大屏显示与监控系统至关重要。笔者通过需求分析，现场实地调研，了解功能需求与业务流程后，参与设计开发了“第十一届全国运动会体育竞赛场馆大屏幕显示与监控系统”，并且在此次赛事中得以应用。该论述主要剖析了系统的总体架构，叙述了系统设计和实现过程。

2 大屏幕显示与监控系统概述

大屏幕显示与监控系统是为比赛现场提供与竞赛相关的信息显示服务系统，它跟随比赛进程实时显示比赛内容，第一时间为现场观众、各代表队人员、官员以及裁判提供方便醒目的比赛信息。它是为竞赛、相关人员提供信息服务的基本子系统，直接体现现场信息服务的科技含量。因此，其系统的稳定性、可靠性、准确性与实时性直接关系到整个赛事信息显示的顺利进行。

大屏幕显示与监控系统由监控子系统和显示子系统两部分组成。该系统采用C/S结构模式，以C#编程语言为基础，在VS2008开发环境下完成。其中监控子系统主要任务是根据不同竞赛项目的业务需求建立不同的业务显示页面，实现配置与显示子系统和竞赛数据库的连接，完成对播放任务的显示预览和上屏监控［4－5］。显示子系统主要任务是使用竞赛信息系统自定义的通信协议，通过UDP通信方式实时监听监控子系统发来的大屏幕显示命令，首先完成接收与解析来自监控子系统发来的显示页面的数据信息，而后完成竞赛信息的上屏显示［6］。系统总体结构如图1所示。

图1 大屏幕显示与监控系统总体结构图

3 系统组成与工作流程

3.1 系统组成

大屏幕显示与监控系统负责控制竞赛场馆大屏幕的显示内容，它是将比赛现场信息显示给现场观众以及相关竞赛人员最直接的平台。其系统的主要功能是实时控制场馆大屏幕的显示内容;定制多样化的显示模板和界面;实现翻屏滚屏，自动切换显示内容;根据比赛进程灵活变化，无间断实现比赛信息的显示。

在显示系统的硬件组成中，一般包括大屏幕主体、监控机、显示机和视音频配套设备四个部分。大屏幕显示的内容由监控机控制，显示的内容由显示机直接提供。大屏幕显示与监控系统采用监控机与显示机分离式设计结构，这种将监视机和显示机分离的设计可以实现远程控制显示，实现工作位置的灵活配置，也方便系统的升级和更新，避免整个系统的重新开发，节约了开发成本，提高了工作效率。

在系统软件组成中，主要开发设计了系统监控子系统和显示子系统。监控子系统主要实现显示模板的定制、显示页面的定制、配置与数据库与显示子系统的连接、赛事成绩的显示预览和显示上屏等功能;显示子系统用于数据的接收解析和显示样式定制。监控子系统负责实现与显示子系统的实时连接与通信，并根据竞赛进程选择预先设定的模板页面需要显示的数据信息。数据信息经监控子系统发送后，显示子系统即可实时接收数据，并对接收的数据文件进行解析，判断属于哪个模板样式，完成数据与界面样式的匹配，并将界面内容映射在场馆大屏幕上，完成竞赛信息内容的显示。系统的整个功能结构如图2所示。

图2 大屏幕显示与监控系统功能结构图

3.2 工作流程

大屏幕显示与监控系统是由监控子系统与显示子系统组成的，整个系统的业务逻辑有三个部分，包括监控子系统业务、显示子系统业务和监控子系统与显示子系统之间的通信业务。

(1)监控子系统独立业务:设计模板、页面、节点内容，将其内容生成XML数据文件，如果数据文件生成成功，就将消息打包封装，封装好后发送到显示子系统。

(2)显示子系统独立业务:设计模板窗体，接收和解析监控子系统发来的显示命令和显示数据。

(3)监控子系统与显示子系统之间的通信业务:监控子系统以XML数据文件的形式向显示子系统发送UDP数据包的消息体内容，显示子系统接收和解析数据包及其携带的XML形式的消息体。最后调用对应的显示模板窗体，将解析出的XML数据文件内容在对应窗体控件上显示。其中UDP数据包是监控子系统与显示子系统之间通信的桥梁。

系统工作流程图如图3所示。

4 大屏幕显示与监控系统设计思想

大屏幕显示与监控系统采用的设计基于网络设计模式，采用C/S结构，分为监控子系统和显示子系统两部分。

4.1 监控子系统

在监控子系统中，包括模板管理、页面管理、显示控制三个模块。模板管理负责构造要显示的内容模板，如欢迎信息、竞赛日程、秩序单、成绩公告及奖牌榜等等，它不负责具体页面实现，只按照竞赛业务需要制定内容模板;页面管理负责构造模板具体显示的页面，如个人赛秩序单模板中页面包括男子个人赛秩序单和女子个人赛秩序单，它是具体显示页面的实现;显示控制负责显示上屏的控制，它根据定制的各种页面，按照比赛流程，在不同阶段控制不同页面的预览和上屏。三个模块中，模板管理和页面管理一般在比赛前根据裁判和比赛要求完成定制工作，在比赛时需要对显示控制进行操作。

图3 大屏幕显示与监控系统工作流程图

(1)在模板管理模块中，包括模板管理和节点管理两个部分。模板管理可以增加、删除、修改模板，每增加一个模板就赋予它相应的编号和名称，编号是模板的唯一索引。根据编号可以在页面管理中进行页面分类。在节点管理中，主要是对各模板的数据节点进行管理，包括增加、删除、修改数据节点。所谓节点，就是一个数据集，一个模板可以有多个节点，模板内容必须通过这些节点数据才能体现。在节点中，除了编辑其所属模板、节点名称和节点编号等属性信息外，最重要的是构造节点的SQL语句和主外键信息，SQL语句是查询数据集的基础。在构造SQL语句时，采用参数传递的方案，不具备配置查询参数，配置参数的工作留到页面管理中实现。

(2)在页面管理中，实现业务功能包括页面的制定和页面参数的配置。页面的制定是根据模板进行的，一个模板可以制定多个页面，可以增加、删除和修改页面，编辑的内容包括对所属模板的SQL语句参数进行配置。完成页面配置后，可以通过导出配置数据功能进行查看，检查所做配置工作是否有误，能否查询出所需信息。完成了这些，即完成了比赛前监控子系统的准备工作。

(3)在显示控制模块中，包括预览和播放两个功能。这两个功能都需要先将页面查询的数据进行封装，以XML文件格式发送至显示子系统，由显示子系统进行解析处理。显示控制中有页面管理的所有页面信息，当比赛进程需要显示某一模板页面时，可立即将当前页面切换至所需页面，预览无误后即可将页面发送至场馆大屏幕上显示，完成上屏工作。如果预览发现错误，可以切换欢迎屏，调整页面信息。当然，比赛时应尽量避免这种情况的发生。

4.2 显示子系统

监控子系统定制好页面，查询出了数据，还需要一个界面进行匹配才能在大屏幕上显示，因而显示端有两项功能:数据的接收解析和显示样式的定制。

(1)在数据的接收解析模块中，显示子系统主要完成从监控子系统接收的数据包，解析数据包中的XML数据文件，最终完成XML数据解析和显示工作。当显示子系统接收到数据包后，按照消息长度获取对应的XML数据文件内容。XML数据文件的主要内容有:XML标示符、XML第一层节点内容和XML第二层节点内容。其中第一层节点设计内容为页面内容，页面中各个字段显示内容通过SQL语句从数据库中获得;第二层节点设计内容为节点内容，一个页面可能对应一个或多个节点内容，节点信息的各个显示字段通过SQL语句从数据库中获得。

(2)在显示样式的定制模块中，由于监控子系统在模板管理模块中设计了多个模板，我们需要根据模板制定相应的显示样式。当某一模板的页面被选中上屏时，显示子系统会根据发来的XML文件里的页面模板属性，调用相应的显示样式，并将XML解析的数据与显示样式进行匹配，使界面获得相应内容。该界面经过监控子系统的显示命令操作，即完成了竞赛场馆大屏幕比赛信息的显示。

5 大屏幕显示与监控系统的运行与实现

5.1 监控子系统的运行与实现

监控子系统是大屏幕显示与监控系统的核心模块，起到一个指挥官的作用，它控制与其他系统的连接配置，管理模板与页面的制定，最终实现场馆大屏幕播放界面预览与上屏的控制。

监控子系统用户界面是系统控制端软件的接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据，实现对整个系统的控制与管理功能。为使用户能直观地进行操作，要求界面设计便利、人性化以及美观大方。监控端子系统中显示控制页面如图4所示。

图4 监控端子系统显示控制界面

5.2 显示子系统的运行与实现

显示子系统实现来自监控子系统数据的接收与解析，根据解析出的控制命令，获取需要显示的竞赛与比赛实时成绩信息的模板与数据，判断是哪个模板样式，完成数据与界面样式的匹配，将其按照竞赛需求以及显示屏的显示属性显示在场馆大屏幕上。图5为参赛队预赛成绩公告的大屏幕显示界面。

图5 参赛队预赛成绩公告的大屏幕显示界面

6 结 束 语

该设计阐述了大屏幕显示与监控系统的设计思想以及各子系统的实现过程。系统具有较强的扩展性，可以支持数据读入与导出以及各子系统功能的独立增加与扩展等等。系统将显示与监控两个子系统进行分开开发与运行，提高了设备放置地点的可选择性，而且可以实现远程监控大屏幕的显示。经过实际操作与检验，该系统能够顺利完成赛事信息显示的整个流程，满足竞赛项目的赛事需求，同时系统操作便捷、运行稳定，保证了比赛信息显示的实时性和准确性。

［1］黄锡珉.显示技术新进展［J］.液晶与显示，2000，15(1):1－3.

［2］朱斌，陈雷.体育场馆大屏幕显示系统的设计［C］.2009(深圳)第六届绿色数字化体育场馆与运营高峰论坛论文集，2009(03):143－146.

［3］Lim.Hansang，Park.Jaehong.Inspection of a plasma display panel(PDP)using frequency domain analysis［J］.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2007，56(1):140 －145.

［4］黄宇栋.浅析设计模式在软件开发中的运用［J］.华南金融电脑，2008(12):40－41.

［5］(美)Alan Shalloway，(美)James R.Trott著.设计模式解析［M］.北京:人民邮电出版社，2006.

［6］张海龙，李明，杨欣.大型数据库设计原则［J］.信息技术，2001(8):19－20.