基于局域网的公路自行车大屏幕显示系统设计

时 进，王 萍，姜玲霞，温 号

（河海大学物联网工程学院，常州213022）

基于局域网的公路自行车大屏幕显示系统设计

时 进，王 萍，姜玲霞，温 号

（河海大学物联网工程学院，常州213022）

根据国内公路自行车的竞赛现状，针对当前web技术的发展情况，研究提出了基于局域网的公路自行车竞赛大屏幕显示系统的结构设计。系统主要功能是在局域网环境下，实现控制台主机发送控制命令到内容服务器，然后内容服务器发送显示信息到显示模块，显示模块接收完成了公路自行车比赛过程中对运动员个人信息、比赛时间、成绩、判罚等信息的准确实时显示，为当前国内体育赛事大屏幕显示系统提供了新的设计思路，经过第十二届全国运动会的公路自行车比赛项目实际测试，满足竞赛系统需求。

公路自行车；局域网；控制台；大屏幕

1 引 言

目前对于体育赛事竞赛信息系统来讲，尤其是大型体育赛事，比赛场馆内采用大屏幕来播放实时比赛成绩已经是必不可少的用来方便观众和裁判及时了解比赛成绩的方法，该系统可称为大屏幕显示系统。对于不同的体育竞赛项目而言，一般采用不同的显示处理方式，没有通用性和普遍性。针对现在国内体育赛事的该种现状，提出了一种基于局域网的大屏幕显示系统设计方案。该方案依托web技术和ASP.NET技术，针对公路自行车比赛项目，在十二届全国运动会上，实现了成绩和运动员判罚信息的实时显示，并为以后不同比赛项目的大屏幕显示通用性研究，提供了新的设计思路。

2 公路自行车大屏幕显示系统概述

2.1 功能需求

公路自行车大屏幕显示系统［1］是整个竞赛信息系统的展示窗口，该系统负责实时地对外显示比赛信息，增强比赛互动性，拉近观众与比赛的距离。系统的功能需求主要是根据竞赛组委会的要求，按照既定的内容和样式提供显示服务。系统主要分为三个模块：基于IIS服务的底层网页模版模块、控制台模块和显示模块。Internet Information Services（IIS，互联网信息服务），是由微软公司提供的基于运行MicrosoftWindows的互联网基本服务［2］。各模块主要包括以下功能：

（1）基于IIS服务的底层网页模版模块：依托IIS服务，实现从数据库中读取数据，完成显示在大屏幕上的成绩和判罚的网页排版和美化工作，通过控制台发送的命令，形成完整网页的URL地址，发送给播放器。

（2）控制台模块：它是整个大屏幕显示系统的中心枢纽，其作用有：配置需要显示在大屏幕上的项目模版，配置播放器IP地址，网页模版和虚拟目录地址等；从数据库读取数据，将底层网页模版中需要的动态参数填入，形成完整的网页URL地址控制命令，并将控制命令传送给播放器端。

（3）显示模块：接收控制台子系统发送过来的控制命令，向基于IIS的底层网页模版模块请求URL地址，收到消息后解析出需要显示的比赛项目网页的完整URL地址，最终将网页显示到大屏幕上。

公路自行车大屏幕显示系统软件功能结构如图1所示。

图1 公路自行车大屏幕显示系统功能结构图

2.2 显示流程

根据竞赛组委会的要求，公路自行车大屏幕显示系统具体显示流程如下：

在比赛开始前，大屏幕显示欢迎屏界面；

在裁判员和运动员入场时，在现场成绩处理系统将中央成绩处理系统下发的运动员报项信息写入数据服务器后，大屏幕显示本场比赛的运动员出场顺序和出场时间；

比赛进行中，通过成绩采集端和现场成绩处理系统对运动员实时成绩进行采集和处理后，大屏幕实时显示运动员当前的行车时间；

比赛结束后，大屏幕显示本场比赛所有运动员的成绩信息和排名情况。

3 公路自行车大屏幕显示系统总体设计

3.1 系统硬件结构设计

系统的硬件结构就是通过网络连接在一起的三大部分，即内容服务器，控制台端和显示节点端。依托软件拼接，用这种方式来代替硬件拼接，这在很大程度上减轻了系统在硬件方面的限制，降低了现场设备搭建的难度，节约了成本。

内容服务器是整个大屏幕显示系统的基层服务端，结构简单，由一台存放所有运动员信息的数据库服务器和一台能实现IIS服务的计算机组成，基于IIS服务的底层网页模版模块则存在于这台计算机上，实现了最终在显示端显示的数据格式和排版的定义，以供控制台端调度使用。

控制台端由一台笔记本电脑组成，结构比较简单，但它是整个大屏幕系统运行的指挥部，它也是显示端显示图像的源泉，整个系统的中心枢纽。

而显示节点端是由N台笔记本电脑和N台竞赛场馆大屏幕构成，每个大屏幕通过局域网连接一台独立的计算机，这些独立的计算机又通过局域网与控制台端主机连接在一起，它们统一听从控制台端调度。这样每个显示节点都有自己的CPU和显卡，这样系统就不需要大屏幕显示墙［4］专门的处理器等设备，而且所有原来由专门硬件完成的事情，都可以分散到各个显示节点计算机上去。这样的硬件结构清楚简洁、容易实现，也令系统获得了更好的性价比和扩展性。这些硬件设备密切配合，完成运动员成绩信息，判罚信息，个人信息等的大屏幕显示工作。具体结构如图2所示。

3.2 软件设计

3.2.1 设计思想

基于局域网的自行车大屏幕显示系统包括三部分模块：基于IIS服务的底层网页模版模块、控制台模块和显示模块。该系统的核心工作原理可以总结为：调用合适的底层网页模板加载相应数据并显示，系统在应用程序方面主要由WINFORM窗体和ASP.NET网页组成。系统运行前在控制台模块创建好要播放的模板条目生成播放计划，而基于IIS底层网页模版模块设计好大屏幕播放网页模板。需要播放时控制台模块向显示模块播放器发送播放命令，播放器接收到播放命令后向管理播放内容的基于IIS底层网页模版模块发送请求URL地址，基于IIS底层网页模版模块根据请求的信息读取数据库检索数据，在计算处理完之后填充LED播放网页模板并响应播放器的请求，此时播放器即可显示期望的页面。系统采用基于web技术的通信模式，以C＃编程语言为基础，在VS2010开发环境下完成。公路自行车大屏幕显示系统软件设计思想如图3所示。

图2 系统硬件结构图

图3 系统软件设计思想图

3.2.2 通信控制实现

在比赛开始之前控制台模块根据竞赛业务需求创建播放条目生成播放计划，在系统配置端给每一个播放条目进行信息配置。配置信息包括：模板编号、模板名称、模板类别、对应的模板页面、绑定SQL语句等，然后系统根据编排好的播放条目可以选择播放哪个比赛场地的比赛信息。当有场次被选中之后控制台模块向播放器发送控制命令，该命令包含了需要播放的场次信息以及需要调取的模板信息（模板编号）。播放器接收到控制器的播放命令后，将其数据解析出来并整合成既定格式的http请求，向基于IIS服务的底层网页模版模块请求播放的内容。基于IIS服务的底层网页模版模块端根据请求的参数信息到内容服务器中检索，反馈对应填充内容的网页给显示模块，显示模块播放器接收到服务器的反馈信息后在LED大屏幕上播放网页内容。

在公路自行车大屏幕显示系统中，一次完整的HTTP通信过程，显示模块与控制台模块，基于IIS的底层网页模版模块之间的运行机制流程如图4所示。

图4 系统软件运行机制流程图

3.2.3 模块设计

（1）基于IIS的底层网页模版模块设计

底层网页模版是基于aspx文件开发的。aspx文件是微软在服务器端运行的动态网页文件，通过IIS服务解析执行后可以得到动态页面。IIS是微软推出的一种网络编程方法，采用ASP.NET技术，它是在服务器端靠服务器编译执行的程序代码，可以使用多种语言编写，而且是全编译执行的。其设计思想是：运用ASP.NET技术，先设计出需要显示信息的整体格式，也可以称为母板设计，然后根据公路自行车竞赛项目的现有情况和竞赛要求，在母板基础上设计出需要在比赛现场显示的各种模版，也可以称为子板设计。这样设计的好处是不同体育竞赛项目的大屏幕显示系统的内容只需要修改子板设计，达到了兼容性。

（2）控制台模块设计

控制台模块应用程序采用Microsoft Visual Studio 2010进行开发与测试［4］，主要实现调度配置和发送功能，它主要包括以下子模块：页面模版配置和管理、显示控制。页面模版配置和管理子模块设计初衷是：做好与底层虚拟目录和数据库的连接工作；构造需要显示的项目模版。针对第十二届全国运动会公路自行车比赛竞赛需求，主要配置的模版有各比赛小项的秩序单和实时成绩。它是具体显示页面的实现，将底层网页模版中需要的动态显示参数通过SQL语句从数据库获取。显示控制子模块是负责显示屏上的控制，根据显示端计算机的IP地址进行显示模版的分配，在不同阶段控制不同页面上屏。

控制台模块用于对系统中各个部分进行管理以及播放控制，为了方便这种管理，分别设计了TSCB类与一个XML文件。在TSCB类中，定义了string类型的ScbFileName、DbConnectionString、VirtualPath，List类型的TempList、PlayerList、PlayerTempList，其中Scb-FileName为XML文件所在磁盘路径，DbConnection-String为数据库连接字符串，VirtualPath为Web服务器的IP地址与端口，TempList为已注册的网页模板，PlayerList为已注册的播放器，PlayerTempList为各个播放器中可播放的模板。所有数据统一保存在XML文件中。当系统初始化时，首先申明一个TSCB类对象，并将其ScbFileName属性设置为XML文件的磁盘路径，随后系统读取该XML文件完成对该对象其它属性的初始化。系统运行过程中所有的配置修改都是对该对象属性进行重新赋值，从而便于系统管理。

（3）显示模块设计

显示模块由若干个播放器组合而成，播放器就是显示应用程序，通过网络最终将播放器的内容完整显示到竞赛场馆大屏幕上。播放器的内核设计采用IE浏览器内核，利用.NET提供的WebBrowser控件，通过它在Windows窗体应用程序中显示网页以及支持浏览器的其他文档。在此基础上对播放端口加入了精确设定窗口大小和位置的功能，方便按照竞赛组委会的要求，使竞赛场馆大屏幕可以准确完整显示播放器内的内容。另外，对于播放器的设计，还给每一个播放器设计了配置端口功能，用来区分不同IP地址或者相同IP地址不同播放器的播放端口，也就是为每个播放器指定了唯一的区分标志。在正式比赛过程中，播放器一直接收控制台发送过来的消息包，自动刷新界面。

4 运行与实现

显示模块是系统最终的展示窗口，它与基于IIS服务的底层网页模块内容是保持一致的，根据竞赛需求，最终显示模块播放器也是比赛现场大屏幕显示的界面，如图5所示。

图5 比赛进行中大屏幕实时播放运动员成绩界面

5 结束语

该设计根据现有的公路自行车体育竞赛信息系统［5］现状，采用Web通信技术，研究设计了公路自行车大屏幕显示系统。文章首先概述了系统的功能需求和业务流程，然后对系统硬件结构设计和软件设计进行了论述，进而分模块研究了上述三个部分的功能和设计思路，最后展示了该系统最终的运行与实现。经过第十二届全国运动会公路自行车现场比赛的实施与测试，实现了运动员比赛成绩的准确显示，做到了整齐排版和一定的美观程度，满足公路自行车的竞赛需求。

［1］王璐.LED大屏幕显示系统设计浅谈［J］.邮电设计技术，2009（7）：66-68.

［2］范宁.IIS中常见的问题和解决办法［J］.华南金融电脑，2004（3）：70-70.

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

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

［5］欧阳波.中国体育科学学会计算机应用分会论文集（2005-2009年）：科技奥运之运动信息系统［C］.北京：中国体育科学学会体育应用分会，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

时进（1989-），男，天津人，硕士研究生，主研方向：智能信息处理理论与技术。

2014-02-27