基于網(wǎng)絡(luò)通信的空手道競(jìng)賽記分系統(tǒng)設(shè)計(jì)?

莊亞軍，王 萍，繆 剛，馬佳艷

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

基于網(wǎng)絡(luò)通信的空手道競(jìng)賽記分系統(tǒng)設(shè)計(jì)?

莊亞軍，王 萍，繆 剛，馬佳艷

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

根據(jù)空手道競(jìng)賽信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀和要求，提出基于網(wǎng)絡(luò)通信的空手道競(jìng)賽記分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以替代原來的人工記錄模式。該系統(tǒng)分為記分臺(tái)、控制臺(tái)、記分牌三個(gè)部分。系統(tǒng)采用Delphi7作為開發(fā)環(huán)境完成記分臺(tái)和控制臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)；采用軟件三層體系架構(gòu)完成記分牌的軟件設(shè)計(jì)；基于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間的通信；使用SQL Server 2008 R2作為后臺(tái)支撐數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀取；通過XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換；最后將處理完的數(shù)據(jù)在記分牌上顯示。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于2015年全國(guó)空手道錦標(biāo)賽，結(jié)果表明所采用的設(shè)計(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法可行有效，達(dá)到了實(shí)時(shí)、可靠的要求。

網(wǎng)絡(luò)通信；Delphi7；空手道；記分系統(tǒng)；三層架構(gòu)；數(shù)據(jù)交換

1 引 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，大型體育賽事已經(jīng)不再是單一的體育競(jìng)技，更是信息技術(shù)含量的競(jìng)技，信息技術(shù)在體育賽事中的作用日趨重要。空手道起源于日本武道和琉球的唐手，分為套路賽（型）和格斗賽（組手）兩種比賽項(xiàng)目。目前空手道競(jìng)賽在得分記錄方面多采用手動(dòng)記分方式，由記分員根據(jù)裁判手勢(shì)和旗語(yǔ)手動(dòng)記分。空手道比賽節(jié)奏快，信息量大，手動(dòng)記分在實(shí)時(shí)性上不能滿足其要求，因此急需基于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的空手道記分系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于Delphi7是以圖形用戶界面為開發(fā)環(huán)境，透過IDE、VCL工具與編譯器，具有配合連接數(shù)據(jù)庫(kù)的功能，從而構(gòu)成一個(gè)以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)為中心的應(yīng)用程序開發(fā)工具［1］，鑒于以上情況，基于Delphi7成功開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)通信的空手道競(jìng)賽記分系統(tǒng)，該系統(tǒng)已成功地在2015年全國(guó)空手道錦標(biāo)賽中運(yùn)行，滿足了競(jìng)賽需求［2］。

2 基于網(wǎng)絡(luò)通信的空手道競(jìng)賽記分系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.1 記分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

空手道“型”比賽和“組手”比賽都采取多塊場(chǎng)地多個(gè)場(chǎng)次的方式同時(shí)進(jìn)行，這要求記分系統(tǒng)既能對(duì)比賽的場(chǎng)地場(chǎng)次信息實(shí)現(xiàn)管理和控制，又能對(duì)各場(chǎng)地比賽分別計(jì)時(shí)和記分。所以空手道比賽記分系統(tǒng)由三部分組成：記分臺(tái)、控制臺(tái)、記分牌。記分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

為保證信息在各方之間能夠穩(wěn)定可靠的傳遞，必須設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。針對(duì)空手道競(jìng)賽，本課題根據(jù)實(shí)際情況和競(jìng)賽需求設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)組網(wǎng)方式。

圖1 記分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

以太網(wǎng)組網(wǎng)方式以單一有線網(wǎng)絡(luò)組建空手道競(jìng)賽場(chǎng)館網(wǎng)絡(luò)，競(jìng)賽信息系統(tǒng)的各個(gè)部分通過一個(gè)或多個(gè)有線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸和交換。空手道是對(duì)抗類項(xiàng)目，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量不大，數(shù)據(jù)類型也不復(fù)雜，所以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可以通過計(jì)算機(jī)手工錄入的方式進(jìn)行，采集的同時(shí)將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，各部分通過有線局域網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)獲取比賽數(shù)據(jù)。

2.2 記分系統(tǒng)通訊流程

記分系統(tǒng)的工作過程包括記分臺(tái)與控制臺(tái)、場(chǎng)地記分牌信息顯示播放端的有線以太網(wǎng)通信，控制臺(tái)與成績(jī)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換以及記分臺(tái)、控制臺(tái)對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的訪問等。記分系統(tǒng)既要跟蹤競(jìng)賽完成比賽成績(jī)的記錄，又要與成績(jī)處理系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)配合完成成績(jī)的處理和顯示。其工作流程如圖2所示。

圖2 記分系統(tǒng)通訊流程圖

比賽前，記分系統(tǒng)控制臺(tái)通過成績(jī)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入編排好的賽事計(jì)劃文件，存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并與部署于各個(gè)場(chǎng)地的記分臺(tái)和場(chǎng)地記分牌信息顯示播放端建立網(wǎng)絡(luò)連接。此時(shí)，控制臺(tái)中可以查看各個(gè)場(chǎng)地各個(gè)比賽的對(duì)陣信息和比賽狀態(tài)，根據(jù)競(jìng)賽要求更換場(chǎng)地，方便在記分系統(tǒng)內(nèi)對(duì)比賽進(jìn)行控制。比賽的“鎖定”、“解鎖”、“交換場(chǎng)地”等命令由控制臺(tái)根據(jù)比賽情況實(shí)時(shí)發(fā)出，以便控制和監(jiān)督記分員對(duì)比賽進(jìn)行正確選擇和記分操作。比賽的選擇方式考慮到競(jìng)賽需求可由記分員在記分臺(tái)上根據(jù)唯一的比賽號(hào)自行選擇，也可由控制臺(tái)發(fā)送相應(yīng)比賽號(hào)的消息下達(dá)控制命令。記分臺(tái)在選擇好比賽后，場(chǎng)地記分牌信息顯示播放端監(jiān)聽到控制命令即通知場(chǎng)地記分牌播放相應(yīng)的比賽對(duì)陣界面。

比賽過程中，控制臺(tái)實(shí)時(shí)接收來自記分臺(tái)的消息命令，讀取本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)獲得比賽成績(jī)，同時(shí)場(chǎng)地記分牌信息顯示播放端監(jiān)聽來自記分臺(tái)的數(shù)據(jù)更新消息，控制場(chǎng)地記分牌更新加載相應(yīng)的比賽界面。

比賽結(jié)束后生成比賽成績(jī)文件，提交給成績(jī)處理系統(tǒng)。

記分臺(tái)在比賽開始到結(jié)束的整個(gè)過程中通過與控制臺(tái)的TCP通信，完成比賽場(chǎng)次選擇消息的發(fā)送和成績(jī)文件導(dǎo)出消息的接收。記分臺(tái)作為現(xiàn)場(chǎng)記分牌的控制端，通過向場(chǎng)地記分牌播放端發(fā)送TCP消息來實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)模板的更新加載。控制臺(tái)通過TCP協(xié)議并以XML文件解析生成的方式完成與成績(jī)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

3 記分臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

3.1 記分臺(tái)軟件功能需求

記分臺(tái)是記分系統(tǒng)進(jìn)行比賽數(shù)據(jù)采集的最前端，負(fù)責(zé)對(duì)空手道每場(chǎng)比賽信息的第一手記錄。針對(duì)空手道多場(chǎng)地同時(shí)比賽的特點(diǎn)，需要在每個(gè)比賽場(chǎng)地邊部署一臺(tái)記分臺(tái)，賽時(shí)由記分員實(shí)時(shí)跟蹤記錄比賽數(shù)據(jù)，統(tǒng)一提交給控制臺(tái)做后續(xù)處理。為滿足競(jìng)賽需求，空手道記分系統(tǒng)要完成以下功能：

（1）選取該場(chǎng)地的一場(chǎng)比賽；

（2）控制空手道比賽時(shí)鐘的開始、暫停、繼續(xù)、停止；

（3）重設(shè)比賽時(shí)鐘；

（4）給運(yùn)動(dòng)員判分（1分，2分，3分）；

（5）給運(yùn)動(dòng)員判罰（兩類八種判罰）；

（6）增加1分鐘加賽；

（7）結(jié)束當(dāng)場(chǎng)比賽并判定比賽結(jié)果；

（8）實(shí)時(shí)向控制臺(tái)發(fā)送比賽成績(jī)信息。

3.2 記分臺(tái)軟件模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)記分臺(tái)軟件的功能需求，將其分為現(xiàn)場(chǎng)計(jì)時(shí)、現(xiàn)場(chǎng)積分、數(shù)據(jù)通信三個(gè)部分來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)計(jì)時(shí)

現(xiàn)場(chǎng)計(jì)時(shí)模塊在比賽過程中負(fù)責(zé)控制各個(gè)時(shí)鐘的顯示與運(yùn)行，設(shè)計(jì)中使用Timer控件來實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示，并通過各個(gè)按鈕的相互支持與限制來完成計(jì)時(shí)器工作。

（2）現(xiàn)場(chǎng)記分

現(xiàn)場(chǎng)記分模塊在比賽過程中負(fù)責(zé)記分和判罰等工作。

記分：通過加減按鈕進(jìn)行記分（每次可計(jì)1，2，3分）。

判罰：在對(duì)應(yīng)判罰的圓圈中點(diǎn)擊鼠標(biāo)（紅色表示判罰，白色表示未判罰），（1，2類）K（警告）時(shí)，對(duì)方加1分，（1，2類）HC（犯規(guī)警告）時(shí)，對(duì)方加2分。

1分鐘加賽：若在比賽事件內(nèi)無法決出勝負(fù)，則可加賽1分鐘，取消加賽則恢復(fù)到加賽前的評(píng)分顯示。

重新比賽：用于比賽記分容錯(cuò)處理。

結(jié)果評(píng)定：用于比賽結(jié)束后選擇勝方：由三個(gè)用于區(qū)分獲勝方（紅、藍(lán)、平）的TRadioButton組件對(duì)象，一個(gè)用于選擇唯一獲勝方式（六種：凈勝、比分勝、判定勝、對(duì)方犯規(guī)勝、對(duì)方棄權(quán)勝、對(duì)方失格勝）的TRadioGroup組件對(duì)象和兩個(gè)用于保存或取消獲勝信息的TBitBtn組件對(duì)象組成。

（3）數(shù)據(jù)通信

手動(dòng)記分臺(tái)在比賽開始到結(jié)束的整個(gè)過程中通過與控制臺(tái)的TCP通信完成比賽場(chǎng)次選擇消息的發(fā)送和成績(jī)文件導(dǎo)出消息的接收［3］。并且，手動(dòng)記分臺(tái)作為現(xiàn)場(chǎng)記分信息顯示的控制端，通過向場(chǎng)地記分牌信息顯示播放端發(fā)TCP消息來實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)模塊的更新加載。

4 控制臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

4.1 控制臺(tái)軟件功能需求

控制臺(tái)是記分系統(tǒng)的控制中心，也是與成績(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站。通過控制臺(tái)可管理分布于各場(chǎng)地的記分臺(tái)，獲取由記分臺(tái)記錄的比分?jǐn)?shù)據(jù)后進(jìn)行文件生成和傳輸，由成績(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理和服務(wù)。具體功能如下：

（1）查看所有比賽的信息及狀態(tài)；

（2）調(diào)換兩個(gè)或多個(gè)場(chǎng)次的比賽場(chǎng)地；

（3）給記分臺(tái)操作授權(quán)；

（4）給記分臺(tái)發(fā)送比賽場(chǎng)次信息；

（5）從成績(jī)處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新比賽信息；

（6）將比賽成績(jī)及結(jié)果實(shí)時(shí)傳遞給成績(jī)處理系統(tǒng)。

4.2 控制臺(tái)軟件模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)控制臺(tái)軟件的功能需求，將其劃分為場(chǎng)地分配、狀態(tài)管理和數(shù)據(jù)交換三個(gè)部分來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）場(chǎng)地分配

場(chǎng)地分配模塊設(shè)計(jì)有專門的場(chǎng)地信息窗體，負(fù)責(zé)對(duì)空手道比賽場(chǎng)地信息進(jìn)行編輯和對(duì)場(chǎng)地上的記分臺(tái)進(jìn)行配置，如圖3所示。場(chǎng)地信息包括場(chǎng)地編號(hào)和場(chǎng)地名稱，配置信息則包括在相應(yīng)場(chǎng)地上部署的記分臺(tái)的IP地址和應(yīng)用程序監(jiān)聽端口等。空手道比賽時(shí)經(jīng)常會(huì)根據(jù)比賽進(jìn)程臨時(shí)要求更換比賽場(chǎng)地，這時(shí)可通過對(duì)指定比賽場(chǎng)地執(zhí)行設(shè)定場(chǎng)地編號(hào)或場(chǎng)地名稱的命令來完成交換場(chǎng)地的功能。

圖3 場(chǎng)地信息窗口界面

（2）狀態(tài)管理

狀態(tài)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各場(chǎng)地的比賽信息和比賽狀態(tài)（未開始、進(jìn)行中、已結(jié)束、被選中等）進(jìn)行內(nèi)容和顏色的顯示，以及根據(jù)需要對(duì)已經(jīng)結(jié)束的比賽進(jìn)行“加鎖”、“解鎖”管理等。比賽過程中狀態(tài)管理模塊中的成績(jī)信息和比賽狀態(tài)顯示是通過讀取數(shù)據(jù)庫(kù)獲取的，可以通過定時(shí)器設(shè)置讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的頻率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刷新，也可以根據(jù)需要選擇手動(dòng)刷新減少對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問次數(shù)。比賽結(jié)束則由記分臺(tái)發(fā)送比賽指令通知控制臺(tái)“加鎖”以結(jié)束比賽。

（3）數(shù)據(jù)交換［4］

通過XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)記分系統(tǒng)控制臺(tái)和成績(jī)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

XML文件解析［5］：解析導(dǎo)入的比賽信息XML文件的步驟如下：

1）創(chuàng)建一個(gè)空的XML文件對(duì)象xmlDoc，用該文檔對(duì)象加載要解析的XML文件路徑字符串。

2）聲明一個(gè)XML接口類型IXMLNode的對(duì)象RootNode，用于存放XML文件的根節(jié)點(diǎn)，并用xmlDoc文件對(duì)象中節(jié)點(diǎn)屬性ChildNodes的FindNode方法來找到比賽信息文件中匹配的XML文件根節(jié)點(diǎn)。

3）查找XML文件中根節(jié)點(diǎn)下包含的其他所有子節(jié)點(diǎn)，用根節(jié)點(diǎn)的ChildNodes屬性獲取。

4）得到各子節(jié)點(diǎn)后就可取出各子節(jié)點(diǎn)包含的所有Attributes屬性值。

5）最后使用ADO數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)［6］提供的TAdoDataSet組件對(duì)象執(zhí)行Edit、Insert和Post方法將值寫入數(shù)據(jù)庫(kù)完成XML文件數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

生成XML文件：生成成績(jī)信息XML文件的步驟如下：

1）創(chuàng)建一個(gè)TADODataSet類型對(duì)象ExportDS，用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取結(jié)果數(shù)據(jù)集，并建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，設(shè)置好生成的XML文件導(dǎo)出路徑。

2）聲明一個(gè)XML文件類型的對(duì)象xmlDoc，并且聲明必要的根節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)。

3）使用AddChild方法設(shè)定根節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)。

4）用SetAttribute方法為子節(jié)點(diǎn)所有屬性賦值。

5）最后保存生成的XML文件。

5 記分牌軟件設(shè)計(jì)

記分牌顯示系統(tǒng)［7］的主要功能是將比賽信息更直觀、實(shí)時(shí)、全面地顯示在競(jìng)賽官員和觀眾面前。

（1）記分牌顯示系統(tǒng)工作原理

記分牌顯示系統(tǒng)的核心工作是控制端根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)不同的顯示模板，控制端和播放端為這些模板分配不同的關(guān)鍵字，關(guān)鍵字以整形常量在通信協(xié)議類中聲明。需要播放顯示界面時(shí)，控制端將包含目的端口、模板關(guān)鍵字的控制命令發(fā)送到播放端，播放端接收到該控制命令，即選擇關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的模板，并從數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中下載當(dāng)前業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，最后通過VGA信號(hào)設(shè)備輸出到記分牌進(jìn)行顯示。

（2）記分牌顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

記分牌顯示系統(tǒng)軟件采用三層體系架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)［8］，即針對(duì)不同播放平臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問、業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)及用戶界面表示的軟件設(shè)計(jì)。記分牌顯示系統(tǒng)軟件由控制端和播放端組成。

6 空手道記分系統(tǒng)運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)

已經(jīng)運(yùn)行于2015年全國(guó)空手道錦標(biāo)賽現(xiàn)場(chǎng)的記分系統(tǒng)運(yùn)行界面圖如圖4-6所示。

圖4 控制臺(tái)軟件運(yùn)行界面

圖5 記分臺(tái)軟件“組手”賽運(yùn)行界面

圖6 記分牌顯示界面

7 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合體育競(jìng)賽信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及空手道項(xiàng)目的實(shí)際需求，開發(fā)設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)通信的空手道記分系統(tǒng)。記分臺(tái)完成每場(chǎng)比賽信息的第一手記錄；控制臺(tái)作為記分系統(tǒng)的控制中心以及與成績(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的中轉(zhuǎn)站，完成管理分布于各個(gè)場(chǎng)地的記分臺(tái)，并獲取記分臺(tái)記錄的比分?jǐn)?shù)據(jù)，進(jìn)行文件生成和傳輸，再由成績(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)處理和服務(wù)；記分牌完成比賽信息的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確顯示。該系統(tǒng)已成功地在2015年全國(guó)空手道錦標(biāo)賽中應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠。

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Design of the Karate Com petition Scoring System Based on Network Communications

Zhuang Yajun，Wang Ping，Miao Gang，Ma Jiayan
（College of Internet of Things Engineering，Hohai University，Changzhou 213022，China）

According to the status and the requirements of karate competition information system，the design of the karate competition scoring system based on network communication is provided to replace the originalmanual recording mode.The system is divided into three parts，i.e.the scorer table，the console and the scoreboard，uses Delphi 7 as a development environment for the software design of the scorer table and the console，adopts the three-tier architecture for the scoreboard，and realizes the communication between the various subsystems based on network communication technology.SQL Server 2008 R2 is used as background support database to memory and read data，XML technology is used to exchange data between systems.Finally，the data are processed and displayed on the scoreboard.The system has been successfully applied in National Karate Championship in 2015.The results show that the design scheme and the implementation method are feasible，effective，real-time and reliable.

Network Communication；Delphi 7；Karate；Scoring System；Three-Tier Architecture；Data Exchange

10.3969／j.issn.1002-2279.2016.06.016

TP31

A

1002-2279（2016）06-0064-05

國(guó)家體育總局體育信息中心委托項(xiàng)目——空手道競(jìng)賽信息系統(tǒng)

莊亞軍（1990-），男，江蘇省南通市人，碩士研究生，主研方向：智能信息處理理論與技術(shù)。

2016-02-02