球類競賽成績監控系統通用平臺設計*

王 超，顧 剛，林智明，趙衎衎，劉小明，牟 艷

(河海大學計算機與信息學院，常州213022)

1 引言

球類競賽賽事中，需要及時進行競賽編排、實時反映比分變化、跟隨競賽進程進行技術統計，并將這些競賽信息展示給觀眾。而這些競賽信息如何進行采集、傳輸、處理、監控和展示，是球類競賽監控系統要解決的問題。

雖然球類競賽賽事各不相同，但同屬于對抗類項目，對于競賽信息采集和監控的解決方案有著諸多共同點?；谶@樣的考慮，開發出一款球類競賽成績監控系統的通用平臺，再針對不同項目的具體競賽業務進行移植，不僅能夠滿足球類競賽賽事中各個方面的需求，還能夠有效地提高開發效率和軟件產品質量，提高軟件的復用性，加強軟件項目管理。

筆者參與設計與開發的基于局域網的球類競賽成績監控系統通用平臺，運用分層結構模式和軟件工廠的思想進行設計和開發，很好的滿足了球類競賽賽事的需求，具有較高的復用性和可移植性［1］。

2 球類競賽成績監控系統概述

球類競賽信息系統是為球類競賽賽事服務的系統，主要完成球類競賽賽事中信息數據的管理、傳輸、監控、處理、顯示等。球類競賽信息系統分為多個子系統:球類競賽成績監控系統、報表打印系統、評論員系統、電視字幕系統和網上信息發布系統等。

球類競賽成績監控系統處于球類競賽信息系統的最前端，在比賽過程中，通過電子設備對比賽過程中的競賽信息(比分、技術統計等)進行采集，并將采集到的競賽信息進行傳輸、處理、監控和展示。電視字幕系統TVG、評論員系統CIS、打印分發系統PRDS都將從球類競賽信息系統中獲取競賽信息，保證自身系統在比賽過程中運行良好［2］。

球類競賽成績監控系統分為競賽信息采集、競賽信息監控、競賽信息傳輸、競賽信息處理、競賽信息顯示幾大部分，如圖1所示。

圖1 球類競賽成績監控系統架構圖

球類競賽成績監控系統通用平臺并不針對某一特定球類競賽的開發，而是根據球類競賽特點設計開發球類競賽成績監控系統的通用框架，并完成通用部分，在此基礎上，根據不同球類項目的需求以接口的形式提供服務，最大限度的實現軟件復用。

3 球類競賽成績監控系統工作流程與工作原理

球類競賽成績監控系統主要完成的工作有:競賽信息的采集、競賽信息的監控、競賽信息的傳輸、競賽信息的處理和競賽信息顯示。系統工作原理可從這幾個方面進行一一闡述。系統的工作流程如圖2所示。

圖2 球類競賽成績監控系統的工作流程圖

3.1 競賽信息的采集

球類競賽項目是一類以對陣雙方的勝負關系決定比賽結果的項目，其競賽成績信息主要為裁判根據場上對陣雙方的勝負關系來記錄比分及相關技術統計數據。在比賽過程中，當裁判對比賽進行判分或對某一技術統計進行確認后，本系統通過筆記本電腦或臺式機，對競賽信息進行采集錄入。該部分完成的功能包括比分記錄;比賽相關項記錄，如暫停次數、發球權等;比賽技術統計信息記錄;數據庫連接或更換等［3］。

3.2 競賽信息系統的監控

競賽信息系統的監控是指對競賽信息采集和傳輸設備的監控以及整個競賽進行狀態的監控。

對于競賽采集設備的監控，主要關注于網絡通信及設備運行狀態，前者包括在線狀態、數據采集、數據發送和接收成功或失敗等，后者包括設備是否出現故障等。而競賽進行狀態的監控，用于監視當前各場地比賽是否按照競賽編排中規定的順序進行，以及各比賽所處的狀態，如未開始、進行中和已完成等。在系統運行的過程中，一方面解析網絡消息中包含的數據與狀態信息，并按需要反映在相應的顯示界面上以實現實時監測，另一方面在必要時采用相應的控制手段，包括控制命令消息和人為直接干預兩種。該部分完成的功能包括監控競賽信息的傳輸情況，監控競賽信息采集是否出錯，監控網絡狀況是否良好，監控數據庫連接是否良好。

3.3 競賽信息的處理

競賽信息的處理是指在競賽信息采集和傳輸后，對競賽信息進行匯總和進一步處理，如:在一個階段比賽結束后，統計各隊的成績，進行晉級處理;在全部比賽結束后，根據各隊的排名，生成獎牌榜等。該部分完成的功能包括管理場館場地信息，管理代表團信息，管理運動員及裁判信息，編排比賽，對比賽結果進行處理如比賽晉級、生成獎牌榜，比賽成績發布等。

3.4 競賽信息的傳輸

競賽信息的傳輸分為兩部分:一是競賽信息采集后，通過局域網傳輸到公共數據庫進行存儲;二是網絡消息的傳輸，在競賽信息采集后，通過局域網發送網絡消息通知監控系統，競賽信息已采集。該部分完成的功能包括傳輸已采集的競賽信息，傳輸各子系統間的通信數據包。

3.5 競賽信息的顯示

競賽信息的顯示分為兩部分，一是在比賽過程中，每個場地實時進行比分采集的顯示，二是通過現場大屏幕，同時顯示多場地的比賽信息。該部分完成的功能包括選擇不同的顯示模式，顯示比賽信息，顯示運動員與裁判信息，顯示比賽比分和技術統計信息，顯示獎牌榜信息等。

4 設計原則與設計思想

4.1 設計原則

球類競賽成績監控系統需要保證競賽信息采集的穩定性，并且能夠將競賽信息及時傳輸。作為通用平臺，必須保證系統的可移植性和軟件復用性，因此，系統開發必須遵循以下原則［4］:

穩定性:系統在運行過程中能夠保證競賽信息采集和傳輸的穩定。

可靠性:系統在運行時能夠保證競賽信息采集的準確性，傳輸過程中的完整性。

實時性:系統能夠即時的對競賽信息進行采集，并能夠及時地將競賽信息傳輸。

靈活性:系統有不同的采集、監控、傳輸方案可供選擇，以更好完成球類賽事的需求。

通用性:系統不僅僅能夠完成一種球類賽事需求，還要具有球類賽事通用功能。

可移植性:不同球類競賽成績監控系統可以快速的在系統平臺上進行移植開發。

4.2 設計思想

球類競賽中需要及時進行競賽編排、實時反映比分變化、跟隨競賽進程，實時進行技術統計，隨時將這些信息顯示在現場電子計分牌和場館大屏幕上，并傳送到需要這些數據的其他相關系統，如場館成績處理系統、現場評論員系統、電視字幕系統和信息發布網站等。并將比賽進況和比分信息及時的展示給觀眾。

為了實現系統的穩定性和可靠性，在選取系統組網模式時，考慮采用有線局域網的方式，并以TCP/IP協議作為通信協議。TCP/IP的三次握手協議可以保證數據在局域網間通信的穩定性和可靠性。

為了實現系統的實時性，本設計采用消息通知模型。當競賽信息采集到比賽數據，存入到數據庫的同時，向相應的子系統發送數據包消息，通知競賽信息已采集。

為了實現系統的通用性和可移植性，系統設計為一個通用平臺。如何將不同球類競賽成績監控系統的公用部分進行整合，并為不同需求的部分以接口的方式進行組合，是本系統的設計和開發亟需解決的一個問題。本設計將使用分層模式和工廠方法模式，最大限度的完成系統通用需求。

5 關鍵技術

5.1 系統結構與組網模式

本系統分為五個模塊，競賽信息采集、競賽信息監控、競賽信息處理、競賽信息傳輸、競賽信息顯示。其中，競賽信息采集由裁判記分子系統和技術統計子系統組成，在球類競賽賽事的最前沿進行信息采集。采集到的競賽信息都存儲到系統公共數據庫中。競賽信息的顯示由電子記分牌子系統和現場大屏幕子系統組成，電子記分牌實時顯示裁判記分子系統的比分信息，現場大屏幕顯示比賽的詳細信息和綜合信息。系統結構如圖3所示。

圖3 球類競賽成績監控系統結構圖

在系統內的各個子系統間，采用有線局域網組網。并采用TCP/IP協議作為通信協議。組網如圖4所示。

5.2 消息通知機制

由于球類競賽賽事的需求，競賽信息在采集后必須盡快、及時地傳送給運動會相關的系統，以便對競賽信息進行及時匯總和處理，讓觀眾在第一時間了解賽事的狀況。為了滿足球類競賽賽事的這些需求，本系統在各個子系統間，采用消息通知模型進行通信。

圖4 球類競賽成績監控系統組網圖

信息系統各子系統的通信是通過發送數據包消息來完成的:

(1)在比賽過程中，競賽信息采集系統采集競賽信息，將競賽信息存入公共數據庫中，同時，向監控系統發送數據包消息，通知監控系統競賽信息已采集;

(2)監控系統接收到數據包消息后，從公共數據庫中讀取采集到的競賽信息，進行監控和匯總。同時，向顯示系統發送數據包消息，通知競賽信息已有更新。

(3)顯示系統接收到數據包消息后，從公共數據庫中讀取競賽信息，更新顯示信息。

(5)在一場比賽或一個階段比賽結束后，監控系統通知處理系統對比賽成績信息進行處理，生成下一階段的比賽對陣信息或獎牌榜排名信息。

5.3 分層結構

由于系統是球類競賽成績監控系統通用平臺，必須最大限度的歸結出系統在不同球類間的共性和差異，將共性的部分進行整合，封裝成組件;差異的部分以接口的形式向不同球類系統提供銜接，以完成系統的移植開發和軟件復用［5］。

系統分為三層結構:數據層、邏輯層和表現層。其中數據層和邏輯層對不同球類系統來說，是共性所在，而差異主要體現在表現層。

(1)數據層

數據層處理與數據庫交互的業務。信息系統將使用一個或多個公用數據庫，各個子系統都將采集和處理的競賽信息存儲到數據庫中，也從數據庫中讀取子系統需要的競賽信息。這一層中所完成的業務是所有球類競賽信息系統所共有的。

(2)邏輯層

邏輯層主要處理三大業務:信息系統各個子系統間的通信業務、基礎信息管理業務以及賽事的編排。

各個子系統間的通信業務為比賽過程中，各個子系統之間發送數據包消息進行通信。通信業務對于不同的球類競賽信息系統來說，大體相同，可以進行模塊化。唯一不同的是發送數據包消息的內容不同，因此，將數據包的內容生成數據字典，存入數據庫中，在比賽過程中，直接從數據庫中讀取數據包的內容進行發送。

基礎信息的管理業務主要為對運動員、裁判、代表團等信息的管理，其功能主要為對存在數據庫中的數據進行查詢、添加、刪除和修改。

賽事編排業務主要完成對比賽進行編排，生成對陣信息。在進行編排時，需要依照球類項目的規則和賽制進行編排?？梢詫⑶蝾愴椖康囊巹t和賽制生成數據字典，存入數據庫中，可以對其進行編輯，在比賽編排時，信息系統從數據庫中讀取，進行比賽編排。

(3)表現層

表現層主要為信息系統的界面設計，以完成不同球類不同競賽信息的采集。不同球類競賽信息系統在界面上肯定不盡相同，所要采集的競賽信息也不相同。但可以將界面設計成模板和母版頁的形式，不同的球類競賽信息系統只需設計好子頁嵌入到母版頁中即可。

5.4 工廠方法模式

對于不同的球類競賽的競賽信息采集和監控系統，所需完成的功能在細節上是不盡相同的，這一點在表現層體現的尤為明顯。如果每一個球類競賽信息采集和監控系統都進行單獨開發，效率會非常低。本系統是球類競賽信息采集和監控系統通用平臺，必須解決這一難題，而工廠方法模式為解決這一難題提供了思路和途徑。

工廠方法模式提供了一種巧妙的解決方法:工廠方法模式是類的創建模式，其用意是定義一個創建產品對象的工廠接口，將實際創建工作推遲到子類中。在工廠方法模式中，核心的工廠類不再負責所有產品的創建，而是將具體創建工作交給子類去做。這個核心類僅僅負責給出具體工廠必須實現的接口，而不接觸哪一個產品類被實例化這種細節。

具體到球類競賽信息采集和監控系統通用平臺上來說，以球類競賽信息采集子系統的界面設計為例，不同球類的競賽信息采集子系統的界面設計肯定不盡相同，但所要完成的功能是相同的，即完成對競賽信息的采集。不同之處在于競賽信息采集的規則不同。因此，將競賽信息采集子系統抽象為一個工廠，完成對競賽信息的采集，在具體開發不同球類項目的競賽信息采集系統時，由具體的工廠類實現工廠的實例。具體示意如圖5所示。

6 平臺的應用

作為球類競賽成績監控系統的應用，開發了籃球競賽成績監控系統。籃球競賽成績監控系統由籃球競賽信息采集、籃球競賽信息監控、籃球競賽信息處理、籃球競賽信息傳輸、籃球競賽信息顯示五個子系統組合。其中的籃球競賽信息采集子系統包括裁判計時記分模塊和技術統計模塊;籃球競賽信息監控子系統包括控制臺模塊;籃球競賽信息處理子系統包括成績處理模塊;籃球競賽信息顯示子系統包括PDP屏幕顯示模塊和現場LED顯示模塊。其部署圖如圖6。它不光可以為一場比賽打分，還可以為多場比賽同時打分。

圖5 球類競賽成績監控系統工廠方法模式的運用

圖6 籃球競賽成績監控系統部署圖

7 結束語

通過對不同球類競賽信息系統分析獲取其共同點，了解其工作原理(流程)、設計思想，從而完成平臺的設計與實現。利用軟件復用技術和設計模式思想，提高了軟件的通用性和復用性，為今后開發特定球類競賽信息系統平臺提供了基礎。

［1］Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides.Design Patterns:Elements of Reusable Object－ Oriented(設計模式－可復用面向對象軟件的基礎)［M］.北京:機械工業出版社，2009.

［2］Zhu LIJIN.The design of GIS－based information database of sports competition［J］.Environmental Science and Information Application Technology，2010(2):715 －718.

［3］［美］James R.Groff，Paul N.Weinberg，Andrew J.Oppel，著.SQL完全手冊［M］.王麗敏，譯.北京:電子工業出版社，2010.

［4］［美］Terry Winograd，著.軟件設計的藝術［M］.韓柯，譯.北京:機械工業出版社，2005.

［5］Yang Qiuxiang.Application research on software reuse technology［J］.2010 3rd International Congress on Image and Signal Processing，2010(8):3712 －3714.