基于网络通信的空手道竞赛记分系统设计❋

庄亚军，王 萍，缪 刚，马佳艳

（河海大学物联网工程学院，常州213022）

基于网络通信的空手道竞赛记分系统设计❋

庄亚军，王 萍，缪 刚，马佳艳

（河海大学物联网工程学院，常州213022）

根据空手道竞赛信息系统的现状和要求，提出基于网络通信的空手道竞赛记分系统设计方案，以替代原来的人工记录模式。该系统分为记分台、控制台、记分牌三个部分。系统采用Delphi7作为开发环境完成记分台和控制台的软件设计；采用软件三层体系架构完成记分牌的软件设计；基于网络通信技术实现各个子系统之间的通信；使用SQL Server 2008 R2作为后台支撑数据库实现数据存储读取；通过XML技术实现系统间的数据交换；最后将处理完的数据在记分牌上显示。该系统已成功应用于2015年全国空手道锦标赛，结果表明所采用的设计方案和实现方法可行有效，达到了实时、可靠的要求。

网络通信；Delphi7；空手道；记分系统；三层架构；数据交换

1 引 言

随着计算机技术、通信技术和多媒体技术的迅猛发展，大型体育赛事已经不再是单一的体育竞技，更是信息技术含量的竞技，信息技术在体育赛事中的作用日趋重要。空手道起源于日本武道和琉球的唐手，分为套路赛（型）和格斗赛（组手）两种比赛项目。目前空手道竞赛在得分记录方面多采用手动记分方式，由记分员根据裁判手势和旗语手动记分。空手道比赛节奏快，信息量大，手动记分在实时性上不能满足其要求，因此急需基于网络通信技术的空手道记分系统设计。由于Delphi7是以图形用户界面为开发环境，透过IDE、VCL工具与编译器，具有配合连接数据库的功能，从而构成一个以面向对象程序设计为中心的应用程序开发工具［1］，鉴于以上情况，基于Delphi7成功开发了基于网络通信的空手道竞赛记分系统，该系统已成功地在2015年全国空手道锦标赛中运行，满足了竞赛需求［2］。

2 基于网络通信的空手道竞赛记分系统总体架构

2.1 记分系统网络结构

空手道“型”比赛和“组手”比赛都采取多块场地多个场次的方式同时进行，这要求记分系统既能对比赛的场地场次信息实现管理和控制，又能对各场地比赛分别计时和记分。所以空手道比赛记分系统由三部分组成：记分台、控制台、记分牌。记分系统网络结构图如图1所示。

为保证信息在各方之间能够稳定可靠的传递，必须设计合理的网络架构。针对空手道竞赛，本课题根据实际情况和竞赛需求设计了以太网组网方式。

图1 记分系统网络结构图

以太网组网方式以单一有线网络组建空手道竞赛场馆网络，竞赛信息系统的各个部分通过一个或多个有线局域网实现网络信息传输和交换。空手道是对抗类项目，要传输的数据信息量不大，数据类型也不复杂，所以传统的数据采集可以通过计算机手工录入的方式进行，采集的同时将数据存入数据库中，各部分通过有线局域网访问数据库获取比赛数据。

2.2 记分系统通讯流程

记分系统的工作过程包括记分台与控制台、场地记分牌信息显示播放端的有线以太网通信，控制台与成绩处理系统的数据交换以及记分台、控制台对本地数据库服务器的访问等。记分系统既要跟踪竞赛完成比赛成绩的记录，又要与成绩处理系统、信息显示系统配合完成成绩的处理和显示。其工作流程如图2所示。

图2 记分系统通讯流程图

比赛前，记分系统控制台通过成绩处理系统的数据接口导入编排好的赛事计划文件，存入本地数据库服务器，并与部署于各个场地的记分台和场地记分牌信息显示播放端建立网络连接。此时，控制台中可以查看各个场地各个比赛的对阵信息和比赛状态，根据竞赛要求更换场地，方便在记分系统内对比赛进行控制。比赛的“锁定”、“解锁”、“交换场地”等命令由控制台根据比赛情况实时发出，以便控制和监督记分员对比赛进行正确选择和记分操作。比赛的选择方式考虑到竞赛需求可由记分员在记分台上根据唯一的比赛号自行选择，也可由控制台发送相应比赛号的消息下达控制命令。记分台在选择好比赛后，场地记分牌信息显示播放端监听到控制命令即通知场地记分牌播放相应的比赛对阵界面。

比赛过程中，控制台实时接收来自记分台的消息命令，读取本地数据库获得比赛成绩，同时场地记分牌信息显示播放端监听来自记分台的数据更新消息，控制场地记分牌更新加载相应的比赛界面。

比赛结束后生成比赛成绩文件，提交给成绩处理系统。

记分台在比赛开始到结束的整个过程中通过与控制台的TCP通信，完成比赛场次选择消息的发送和成绩文件导出消息的接收。记分台作为现场记分牌的控制端，通过向场地记分牌播放端发送TCP消息来实现其相应模板的更新加载。控制台通过TCP协议并以XML文件解析生成的方式完成与成绩处理系统的数据交换。

3 记分台软件设计

3.1 记分台软件功能需求

记分台是记分系统进行比赛数据采集的最前端，负责对空手道每场比赛信息的第一手记录。针对空手道多场地同时比赛的特点，需要在每个比赛场地边部署一台记分台，赛时由记分员实时跟踪记录比赛数据，统一提交给控制台做后续处理。为满足竞赛需求，空手道记分系统要完成以下功能：

（1）选取该场地的一场比赛；

（2）控制空手道比赛时钟的开始、暂停、继续、停止；

（3）重设比赛时钟；

（4）给运动员判分（1分，2分，3分）；

（5）给运动员判罚（两类八种判罚）；

（6）增加1分钟加赛；

（7）结束当场比赛并判定比赛结果；

（8）实时向控制台发送比赛成绩信息。

3.2 记分台软件模块设计

根据记分台软件的功能需求，将其分为现场计时、现场积分、数据通信三个部分来进行设计。

（1）现场计时

现场计时模块在比赛过程中负责控制各个时钟的显示与运行，设计中使用Timer控件来实现时间显示，并通过各个按钮的相互支持与限制来完成计时器工作。

（2）现场记分

现场记分模块在比赛过程中负责记分和判罚等工作。

记分：通过加减按钮进行记分（每次可计1，2，3分）。

判罚：在对应判罚的圆圈中点击鼠标（红色表示判罚，白色表示未判罚），（1，2类）K（警告）时，对方加1分，（1，2类）HC（犯规警告）时，对方加2分。

1分钟加赛：若在比赛事件内无法决出胜负，则可加赛1分钟，取消加赛则恢复到加赛前的评分显示。

重新比赛：用于比赛记分容错处理。

结果评定：用于比赛结束后选择胜方：由三个用于区分获胜方（红、蓝、平）的TRadioButton组件对象，一个用于选择唯一获胜方式（六种：净胜、比分胜、判定胜、对方犯规胜、对方弃权胜、对方失格胜）的TRadioGroup组件对象和两个用于保存或取消获胜信息的TBitBtn组件对象组成。

（3）数据通信

手动记分台在比赛开始到结束的整个过程中通过与控制台的TCP通信完成比赛场次选择消息的发送和成绩文件导出消息的接收［3］。并且，手动记分台作为现场记分信息显示的控制端，通过向场地记分牌信息显示播放端发TCP消息来实现其相应模块的更新加载。

4 控制台软件设计

4.1 控制台软件功能需求

控制台是记分系统的控制中心，也是与成绩处理系统进行信息交换的中转站。通过控制台可管理分布于各场地的记分台，获取由记分台记录的比分数据后进行文件生成和传输，由成绩处理系统进行后续处理和服务。具体功能如下：

（1）查看所有比赛的信息及状态；

（2）调换两个或多个场次的比赛场地；

（3）给记分台操作授权；

（4）给记分台发送比赛场次信息；

（5）从成绩处理系统实时更新比赛信息；

（6）将比赛成绩及结果实时传递给成绩处理系统。

4.2 控制台软件模块设计

根据控制台软件的功能需求，将其划分为场地分配、状态管理和数据交换三个部分来进行设计。

（1）场地分配

场地分配模块设计有专门的场地信息窗体，负责对空手道比赛场地信息进行编辑和对场地上的记分台进行配置，如图3所示。场地信息包括场地编号和场地名称，配置信息则包括在相应场地上部署的记分台的IP地址和应用程序监听端口等。空手道比赛时经常会根据比赛进程临时要求更换比赛场地，这时可通过对指定比赛场地执行设定场地编号或场地名称的命令来完成交换场地的功能。

图3 场地信息窗口界面

（2）状态管理

状态管理模块主要实现对各场地的比赛信息和比赛状态（未开始、进行中、已结束、被选中等）进行内容和颜色的显示，以及根据需要对已经结束的比赛进行“加锁”、“解锁”管理等。比赛过程中状态管理模块中的成绩信息和比赛状态显示是通过读取数据库获取的，可以通过定时器设置读取数据库的频率实现自动刷新，也可以根据需要选择手动刷新减少对数据库的访问次数。比赛结束则由记分台发送比赛指令通知控制台“加锁”以结束比赛。

（3）数据交换［4］

通过XML技术实现记分系统控制台和成绩处理系统的数据交换。

XML文件解析［5］：解析导入的比赛信息XML文件的步骤如下：

1）创建一个空的XML文件对象xmlDoc，用该文档对象加载要解析的XML文件路径字符串。

2）声明一个XML接口类型IXMLNode的对象RootNode，用于存放XML文件的根节点，并用xmlDoc文件对象中节点属性ChildNodes的FindNode方法来找到比赛信息文件中匹配的XML文件根节点。

3）查找XML文件中根节点下包含的其他所有子节点，用根节点的ChildNodes属性获取。

4）得到各子节点后就可取出各子节点包含的所有Attributes属性值。

5）最后使用ADO数据库访问技术［6］提供的TAdoDataSet组件对象执行Edit、Insert和Post方法将值写入数据库完成XML文件数据的存储。

生成XML文件：生成成绩信息XML文件的步骤如下：

1）创建一个TADODataSet类型对象ExportDS，用于从数据库中获取结果数据集，并建立与数据库的连接，设置好生成的XML文件导出路径。

2）声明一个XML文件类型的对象xmlDoc，并且声明必要的根节点和子节点。

3）使用AddChild方法设定根节点和子节点。

4）用SetAttribute方法为子节点所有属性赋值。

5）最后保存生成的XML文件。

5 记分牌软件设计

记分牌显示系统［7］的主要功能是将比赛信息更直观、实时、全面地显示在竞赛官员和观众面前。

（1）记分牌显示系统工作原理

记分牌显示系统的核心工作是控制端根据不同业务需求设计不同的显示模板，控制端和播放端为这些模板分配不同的关键字，关键字以整形常量在通信协议类中声明。需要播放显示界面时，控制端将包含目的端口、模板关键字的控制命令发送到播放端，播放端接收到该控制命令，即选择关键字对应的模板，并从数据库服务器中下载当前业务数据，最后通过VGA信号设备输出到记分牌进行显示。

（2）记分牌显示系统设计

记分牌显示系统软件采用三层体系架构进行设计［8］，即针对不同播放平台进行相应数据库访问、业务逻辑实现及用户界面表示的软件设计。记分牌显示系统软件由控制端和播放端组成。

6 空手道记分系统运行与实现

已经运行于2015年全国空手道锦标赛现场的记分系统运行界面图如图4-6所示。

图4 控制台软件运行界面

图5 记分台软件“组手”赛运行界面

图6 记分牌显示界面

7 结束语

结合体育竞赛信息系统的发展现状及空手道项目的实际需求，开发设计了基于网络通信的空手道记分系统。记分台完成每场比赛信息的第一手记录；控制台作为记分系统的控制中心以及与成绩处理系统进行信息交换的中转站，完成管理分布于各个场地的记分台，并获取记分台记录的比分数据，进行文件生成和传输，再由成绩处理系统进行后续处理和服务；记分牌完成比赛信息的实时、准确显示。该系统已成功地在2015年全国空手道锦标赛中应用，运行稳定，准确可靠。

［1］ 江义华.Delphi7完美经典［M］.北京：中国铁道出版社，2003. JIANG Yi-Hua.Delphi7 perfect classic［M］.Beijing：China Railway Publishing House，2003.

［2］ 王茂利.体育电子计时记分系统及应用［J］.电子测试，2014（7）：118-119. WANG Mao-Li.Electronic timing and scoring system and its application［J］.Electronic Test，2014（7）：118-119.

［3］ 罗亚非.基于TCP的Socket多线程通信［J］.电脑知识与技术，2009（3）：563-565，598. LUO Ya-fei.The Multi-thread Communication of Socket Based on TCP［J］.Computer Knowledge and Technology，2009（3）：563-565，598.

［4］ 李雯，谢辅雯，邹道明.XML数据交换技术的应用与研究［J］.计算机与现代化，2008（1）：91-93. LIWen，XIE Fu-wen，ZOU Dao-ming.Application and Research on Data Exchange Techniques About XML［J］. Computer＆Modemization，2008（1）：91-93.

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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

国家体育总局体育信息中心委托项目——空手道竞赛信息系统

庄亚军（1990-），男，江苏省南通市人，硕士研究生，主研方向：智能信息处理理论与技术。

2016-02-02