基于網絡通信的空手道競賽記分系統設計?

莊亞軍，王 萍，繆 剛，馬佳艷

（河海大學物聯網工程學院，常州213022）

基于網絡通信的空手道競賽記分系統設計?

莊亞軍，王 萍，繆 剛，馬佳艷

（河海大學物聯網工程學院，常州213022）

根據空手道競賽信息系統的現狀和要求，提出基于網絡通信的空手道競賽記分系統設計方案，以替代原來的人工記錄模式。該系統分為記分臺、控制臺、記分牌三個部分。系統采用Delphi7作為開發環境完成記分臺和控制臺的軟件設計；采用軟件三層體系架構完成記分牌的軟件設計；基于網絡通信技術實現各個子系統之間的通信；使用SQL Server 2008 R2作為后臺支撐數據庫實現數據存儲讀取；通過XML技術實現系統間的數據交換；最后將處理完的數據在記分牌上顯示。該系統已成功應用于2015年全國空手道錦標賽，結果表明所采用的設計方案和實現方法可行有效，達到了實時、可靠的要求。

網絡通信；Delphi7；空手道；記分系統；三層架構；數據交換

1 引 言

隨著計算機技術、通信技術和多媒體技術的迅猛發展，大型體育賽事已經不再是單一的體育競技，更是信息技術含量的競技，信息技術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）兩種比賽項目。目前空手道競賽在得分記錄方面多采用手動記分方式，由記分員根據裁判手勢和旗語手動記分。空手道比賽節奏快，信息量大，手動記分在實時性上不能滿足其要求，因此急需基于網絡通信技術的空手道記分系統設計。由于Delphi7是以圖形用戶界面為開發環境，透過IDE、VCL工具與編譯器，具有配合連接數據庫的功能，從而構成一個以面向對象程序設計為中心的應用程序開發工具［1］，鑒于以上情況，基于Delphi7成功開發了基于網絡通信的空手道競賽記分系統，該系統已成功地在2015年全國空手道錦標賽中運行，滿足了競賽需求［2］。

2 基于網絡通信的空手道競賽記分系統總體架構

2.1 記分系統網絡結構

空手道“型”比賽和“組手”比賽都采取多塊場地多個場次的方式同時進行，這要求記分系統既能對比賽的場地場次信息實現管理和控制，又能對各場地比賽分別計時和記分。所以空手道比賽記分系統由三部分組成：記分臺、控制臺、記分牌。記分系統網絡結構圖如圖1所示。

為保證信息在各方之間能夠穩定可靠的傳遞，必須設計合理的網絡架構。針對空手道競賽，本課題根據實際情況和競賽需求設計了以太網組網方式。

圖1 記分系統網絡結構圖

以太網組網方式以單一有線網絡組建空手道競賽場館網絡，競賽信息系統的各個部分通過一個或多個有線局域網實現網絡信息傳輸和交換。空手道是對抗類項目，要傳輸的數據信息量不大，數據類型也不復雜，所以傳統的數據采集可以通過計算機手工錄入的方式進行，采集的同時將數據存入數據庫中，各部分通過有線局域網訪問數據庫獲取比賽數據。

2.2 記分系統通訊流程

記分系統的工作過程包括記分臺與控制臺、場地記分牌信息顯示播放端的有線以太網通信，控制臺與成績處理系統的數據交換以及記分臺、控制臺對本地數據庫服務器的訪問等。記分系統既要跟蹤競賽完成比賽成績的記錄，又要與成績處理系統、信息顯示系統配合完成成績的處理和顯示。其工作流程如圖2所示。

圖2 記分系統通訊流程圖

比賽前，記分系統控制臺通過成績處理系統的數據接口導入編排好的賽事計劃文件，存入本地數據庫服務器，并與部署于各個場地的記分臺和場地記分牌信息顯示播放端建立網絡連接。此時，控制臺中可以查看各個場地各個比賽的對陣信息和比賽狀態，根據競賽要求更換場地，方便在記分系統內對比賽進行控制。比賽的“鎖定”、“解鎖”、“交換場地”等命令由控制臺根據比賽情況實時發出，以便控制和監督記分員對比賽進行正確選擇和記分操作。比賽的選擇方式考慮到競賽需求可由記分員在記分臺上根據唯一的比賽號自行選擇，也可由控制臺發送相應比賽號的消息下達控制命令。記分臺在選擇好比賽后，場地記分牌信息顯示播放端監聽到控制命令即通知場地記分牌播放相應的比賽對陣界面。

比賽過程中，控制臺實時接收來自記分臺的消息命令，讀取本地數據庫獲得比賽成績，同時場地記分牌信息顯示播放端監聽來自記分臺的數據更新消息，控制場地記分牌更新加載相應的比賽界面。

比賽結束后生成比賽成績文件，提交給成績處理系統。

記分臺在比賽開始到結束的整個過程中通過與控制臺的TCP通信，完成比賽場次選擇消息的發送和成績文件導出消息的接收。記分臺作為現場記分牌的控制端，通過向場地記分牌播放端發送TCP消息來實現其相應模板的更新加載。控制臺通過TCP協議并以XML文件解析生成的方式完成與成績處理系統的數據交換。

3 記分臺軟件設計

3.1 記分臺軟件功能需求

記分臺是記分系統進行比賽數據采集的最前端，負責對空手道每場比賽信息的第一手記錄。針對空手道多場地同時比賽的特點，需要在每個比賽場地邊部署一臺記分臺，賽時由記分員實時跟蹤記錄比賽數據，統一提交給控制臺做后續處理。為滿足競賽需求，空手道記分系統要完成以下功能：

（1）選取該場地的一場比賽；

（2）控制空手道比賽時鐘的開始、暫停、繼續、停止；

（3）重設比賽時鐘；

（4）給運動員判分（1分，2分，3分）；

（5）給運動員判罰（兩類八種判罰）；

（6）增加1分鐘加賽；

（7）結束當場比賽并判定比賽結果；

（8）實時向控制臺發送比賽成績信息。

3.2 記分臺軟件模塊設計

根據記分臺軟件的功能需求，將其分為現場計時、現場積分、數據通信三個部分來進行設計。

（1）現場計時

現場計時模塊在比賽過程中負責控制各個時鐘的顯示與運行，設計中使用Timer控件來實現時間顯示，并通過各個按鈕的相互支持與限制來完成計時器工作。

（2）現場記分

現場記分模塊在比賽過程中負責記分和判罰等工作。

記分：通過加減按鈕進行記分（每次可計1，2，3分）。

判罰：在對應判罰的圓圈中點擊鼠標（紅色表示判罰，白色表示未判罰），（1，2類）K（警告）時，對方加1分，（1，2類）HC（犯規警告）時，對方加2分。

1分鐘加賽：若在比賽事件內無法決出勝負，則可加賽1分鐘，取消加賽則恢復到加賽前的評分顯示。

重新比賽：用于比賽記分容錯處理。

結果評定：用于比賽結束后選擇勝方：由三個用于區分獲勝方（紅、藍、平）的TRadioButton組件對象，一個用于選擇唯一獲勝方式（六種：凈勝、比分勝、判定勝、對方犯規勝、對方棄權勝、對方失格勝）的TRadioGroup組件對象和兩個用于保存或取消獲勝信息的TBitBtn組件對象組成。

（3）數據通信

手動記分臺在比賽開始到結束的整個過程中通過與控制臺的TCP通信完成比賽場次選擇消息的發送和成績文件導出消息的接收［3］。并且，手動記分臺作為現場記分信息顯示的控制端，通過向場地記分牌信息顯示播放端發TCP消息來實現其相應模塊的更新加載。

4 控制臺軟件設計

4.1 控制臺軟件功能需求

控制臺是記分系統的控制中心，也是與成績處理系統進行信息交換的中轉站。通過控制臺可管理分布于各場地的記分臺，獲取由記分臺記錄的比分數據后進行文件生成和傳輸，由成績處理系統進行后續處理和服務。具體功能如下：

（1）查看所有比賽的信息及狀態；

（2）調換兩個或多個場次的比賽場地；

（3）給記分臺操作授權；

（4）給記分臺發送比賽場次信息；

（5）從成績處理系統實時更新比賽信息；

（6）將比賽成績及結果實時傳遞給成績處理系統。

4.2 控制臺軟件模塊設計

根據控制臺軟件的功能需求，將其劃分為場地分配、狀態管理和數據交換三個部分來進行設計。

（1）場地分配

場地分配模塊設計有專門的場地信息窗體，負責對空手道比賽場地信息進行編輯和對場地上的記分臺進行配置，如圖3所示。場地信息包括場地編號和場地名稱，配置信息則包括在相應場地上部署的記分臺的IP地址和應用程序監聽端口等。空手道比賽時經常會根據比賽進程臨時要求更換比賽場地，這時可通過對指定比賽場地執行設定場地編號或場地名稱的命令來完成交換場地的功能。

圖3 場地信息窗口界面

（2）狀態管理

狀態管理模塊主要實現對各場地的比賽信息和比賽狀態（未開始、進行中、已結束、被選中等）進行內容和顏色的顯示，以及根據需要對已經結束的比賽進行“加鎖”、“解鎖”管理等。比賽過程中狀態管理模塊中的成績信息和比賽狀態顯示是通過讀取數據庫獲取的，可以通過定時器設置讀取數據庫的頻率實現自動刷新，也可以根據需要選擇手動刷新減少對數據庫的訪問次數。比賽結束則由記分臺發送比賽指令通知控制臺“加鎖”以結束比賽。

（3）數據交換［4］

通過XML技術實現記分系統控制臺和成績處理系統的數據交換。

XML文件解析［5］：解析導入的比賽信息XML文件的步驟如下：

1）創建一個空的XML文件對象xmlDoc，用該文檔對象加載要解析的XML文件路徑字符串。

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

3）查找XML文件中根節點下包含的其他所有子節點，用根節點的ChildNodes屬性獲取。

4）得到各子節點后就可取出各子節點包含的所有Attributes屬性值。

5）最后使用ADO數據庫訪問技術［6］提供的TAdoDataSet組件對象執行Edit、Insert和Post方法將值寫入數據庫完成XML文件數據的存儲。

生成XML文件：生成成績信息XML文件的步驟如下：

1）創建一個TADODataSet類型對象ExportDS，用于從數據庫中獲取結果數據集，并建立與數據庫的連接，設置好生成的XML文件導出路徑。

2）聲明一個XML文件類型的對象xmlDoc，并且聲明必要的根節點和子節點。

3）使用AddChild方法設定根節點和子節點。

4）用SetAttribute方法為子節點所有屬性賦值。

5）最后保存生成的XML文件。

5 記分牌軟件設計

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

（1）記分牌顯示系統工作原理

記分牌顯示系統的核心工作是控制端根據不同業務需求設計不同的顯示模板，控制端和播放端為這些模板分配不同的關鍵字，關鍵字以整形常量在通信協議類中聲明。需要播放顯示界面時，控制端將包含目的端口、模板關鍵字的控制命令發送到播放端，播放端接收到該控制命令，即選擇關鍵字對應的模板，并從數據庫服務器中下載當前業務數據，最后通過VGA信號設備輸出到記分牌進行顯示。

（2）記分牌顯示系統設計

記分牌顯示系統軟件采用三層體系架構進行設計［8］，即針對不同播放平臺進行相應數據庫訪問、業務邏輯實現及用戶界面表示的軟件設計。記分牌顯示系統軟件由控制端和播放端組成。

6 空手道記分系統運行與實現

已經運行于2015年全國空手道錦標賽現場的記分系統運行界面圖如圖4-6所示。

圖4 控制臺軟件運行界面

圖5 記分臺軟件“組手”賽運行界面

圖6 記分牌顯示界面

7 結束語

結合體育競賽信息系統的發展現狀及空手道項目的實際需求，開發設計了基于網絡通信的空手道記分系統。記分臺完成每場比賽信息的第一手記錄；控制臺作為記分系統的控制中心以及與成績處理系統進行信息交換的中轉站，完成管理分布于各個場地的記分臺，并獲取記分臺記錄的比分數據，進行文件生成和傳輸，再由成績處理系統進行后續處理和服務；記分牌完成比賽信息的實時、準確顯示。該系統已成功地在2015年全國空手道錦標賽中應用，運行穩定，準確可靠。

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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

國家體育總局體育信息中心委托項目——空手道競賽信息系統

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。

2016-02-02