张 文，牟 艳，高振兴，刘志丰

（河海大学物联网工程学院，常州213022）

·微机应用·

基于移动终端的壁球裁判评分系统设计*

张 文，牟 艳，高振兴，刘志丰

（河海大学物联网工程学院，常州213022）

为了解决记分人员对主裁判的判罚手势和成绩的宣告出现误读的问题，本设计提出了基于移动终端的壁球裁判评分系统，以替代裁判手势加人工二次计分的评分处理方式。该系统采用无线通信技术、PhoneGap技术，完成了基于Android移动终端的壁球成绩与评分数据的准确采集，并为裁判员提供了实时的评分沟通的服务，提高了数据采集的准确性和可靠性。本系统设计方案和软件已经成功应用于第二届亚洲青年运动会。

壁球；无线通信技术；裁判评分和沟通；Android移动终端；数据交换；成绩采集

1 引言

如今，壁球赛事通常采用人工二次记分的方式进行裁判评分信息的采集、处理与展示，三位裁判进行每个回合的评分，每一回合结束后三位裁判将对这一回合的评分结果通过不同的手势进行展示，包括比分和判罚信息（犯规、阻挡、死球、好球等），然后由主裁判进行这一回合评分的最后确认并宣告。作为壁球竞赛信息处理系统的数据源头，一名记分员根据主裁判的宣告结果将成绩录入并传输。但这种由工作人员间接地记录成绩的采集模式不仅在数据准确性、可靠性及传输速度上得不到保障，而且记分人员通常是赛前临时接受培训，对主裁判的手势与宣告会出现误读，这也在一定程度上增加了成绩采集的二义性风险。为了解决这一问题，提出了基于移动终端的壁球裁判评分系统，专为裁判员设计了一套无线评分器，具有评分录入与裁判员沟通功能、并能够实现壁球成绩一次性采集与传输，取代原来的人工二次记分方式。系统已应用于第二届亚洲青年运动会，取得了预期的效果。

2 评分系统总体设计

2.1 设计思想

基于移动终端的壁球裁判评分系统的主要功能有采集比赛成绩与判罚信息，实现裁判员之间的判罚沟通，完成比赛数据的传输与处理。为了便于裁判使用，评分数据采集终端采用移动设备供裁判员手持，完成每个场地比赛成绩和判罚信息的采集，整个场馆设置一个数据处理中心，主要负责实时接收各场地的成绩数据并进行综合处理。

2.2 系统结构

系统主要分为评分数据采集子系统和评分数据处理子系统两部分，如图1所示。评分数据采集子系统借助无线评分终端，主要负责采集每个场地的比赛成绩和判罚信息、提供裁判沟通渠道、控制比赛的流程、并将比分传到评分数据处理子系统。评分数据处理子系统主要完成数据的存储、比赛场次的编排和分配和运动员信息的录入。每个场地部署液晶显示屏幕 (PDP)和搭载Android系统的机顶盒。PDP显示设备由机顶盒通过无线AP接入网络，实现数据的交换并实时显示比赛评分信息，可以向运动员、裁判和观众实时展示比赛的情况。系统的通信网络以有线以太网加无线AP(无线路由器)的形式组成，为整个系统提供通信服务，其中评分数据采集子系统采用无线通信方式，评分数据处理子系统采用有线以太网通信方式。壁球裁判评分系统采用B/S的软件架构模式设计，通信协议采用HTTP通信协议，数据的交换方式采用JSON格式。

图1 壁球竞赛评分系统总体结构图

3 评分数据采集子系统设计

3.1 设计思路

评分数据采集子系统负责采集成绩信息和判罚信息并将采集的信息传输到评分数据处理子系统中。设计思路涉及移动终端操作系统选择、应用程序开发、数据通信方式以及数据安全等。

由于Android系统可以实现深度定制并且具有应用软件开发资源丰富及UI体验好等特点，所以设计中评分终端采用了搭载Android系统的移动设备，在移动设备上部署采用PhoneGap框架封装的应用程序，实现快速的跨平台应用开发。

评分数据采集终端与评分数据处理端的通信方式采用无线通信方式，无线通信技术属于网络通信技术的一部分，网络通信技术是指通过计算机和其他网络传输工具，经采集、存储、处理和传输的手段处理后，使资源达到充分共享的技术。WiFi的最大特点是传输速度较高，带宽可调整，可有效地保障网络的稳定性和可靠性，所以采用WiFi作为通信方式。

为了保证数据的安全性，防止数据在传输过程中丢失导致某个运动员的成绩无法统计的问题发生，在采集终端进行数据备份并且在评分数据处理子系统中添加数据监听模块，数据一旦丢失，数据监听模块就会扑捉到，可以到评分终端中获取丢失的数据。

3.2 采集系统功能

壁球裁判评分数据采集子系统是进行比赛数据采集的最前端，负责对壁球每场比赛信息的记录与传输，为了满足竞赛的需求，壁球数据采集系统需要完成以下功能：

（1）流程控制：依据现场比赛的进度，通过系统中的软件操作，控制比赛每一场的进度。

（2）判罚沟通：提供裁判之间关于判罚结果沟通的渠道，主裁判通过该渠道可以明确掌握两位副裁判的判罚信息，并根据判罚信息进行最后判罚结果的确认。

（3）比分录入：将比赛的成绩实时录入到数据库中。

（4）数据通信：负责向服务器发送比赛的评分和判罚信息，请求消息并接收请求结果，当成绩信息和判罚信息更新时，实时向服务器传输更新的信息。

3.3 评分工作流程

比赛开始前，每个裁判从服务器端下载当场比赛的基础数据，在比赛过程中的每一回合左右副裁判通过终端页面的操作将该回合的评分结果提交到数据控制模块进行存储，主裁判手持移动终端将自动下载两名裁判对该回合的评分结果并进行最后的记分和评分的确认，确认后将数据提交到数据控制模块进行存储，同时评分终端将结果传送给无线显示系统的PDP显示屏端，显示当前场地比赛的对阵评分信息。图2所示为裁判评分系统的工作流程图。

图2 裁判评分系统工作流程图

3.4 评分终端设计

评分页面以网页形式展现，包含对阵双方的信息，对阵双方的比分信息，判罚信息等，当裁判操作失误时提供回退功能，判罚界面中包含三位裁判的判罚操作按钮和主裁判的确认按钮。

评分终端的软件开发采用PhoneGap框架来完成，PhoneGap框架是基于HTML，CSS和JavaScript创建的移动终端的跨平台应用，将应用程序封装成基于移动终端网页的特别浏览器。PhoneGap将web程序打包成系统支持的应用格式，通过调用系统的浏览器功能实现移动终端的运行和交互操作。

3.5 数据通信方案

数据通信指的是评分数据采集子系统和评分数据处理子系统之间的通信。为了保证数据的准确采集，定制了专用的通信协议和数据交换方式。

（1）通信协议

通信过程采用定制的通信协议，统一了系统内传输数据的格式，一条完整的消息包包括消息头、消息体和消息尾。消息具体结构包括头标志、节点ID、任务码、消息体长度、消息体、响应标识、消息编码、尾标志。

头标志和尾标志为4个字节整型数据的数字标识，用来验证该消息是否有意义，必须保证在一个系统内的唯一性。节点ID作为消息发送方的唯一标识，是评分终端身份识别的依据；任务码是区分消息包具体执行哪个任务的标志，具体的任务码对应关系如表1所示；消息体长度，用来验证是否完整的接收到了消息；消息体，即消息携带的具体数据，其内容结构可根据比赛的业务需求来定义,格式为JSON格式；响应标识，用来判断接收端在收到消息后是否需要向发送方反馈消息。为了保证重要消息的可靠传输，本设计为HTTP协议设置了响应标识；消息编号，是发送方所发送消息的唯一标识，由内部累加器生成，可以用此编号作为消息响应时，接收方响应消息的数据体，来验证消息是否发送成功。

（2）数据的交换

由于评分数据采集子系统和评分数据处理子系统之间交换的数据结构复杂多样、速度要求高故系统数据交换设计为JSON格式。JSON数据格式比较简单，易于读写，占用带宽小，并且JSON格式能直接为服务器端代码使用，简化代码开发量，并且易于维护。JSON的值可以是数字、字符串、对象和数组，这些格式还可以相互嵌套，组成复杂的格式。

根据壁球竞赛信息种类，JSON数据格式包括运动员基础信息、赛事计划、对阵信息、总分信息、得分历程和判罚历程等。

得分历程记录了比赛过程中每一分的变化情况，更新频率比较高，其协议字段内容包括场次编号MatchCode、当前比赛场次CurrentMatch、当前局CurrentGame、得分点Number、主队得分HGameScore、客队得分VGameScore、赛点Match-Point、局点 GamePiont。

例如某一得分历程数据为：

表示第SQM00A01”场比赛的第1场第一局第7次比分变化，主客队比分5:2，非赛点，非局点。

判罚历程记录了比赛过程中每一次的判罚信息，主要内容包括场次编号MatchCode、当前比赛场次CurrentMatch、当前局CurrentGame、裁判编号JudgeCode、判罚编号 PenaltyCode、受判方 party。

例如某一判罚历程数据为：

表示第SQM00A01”场比赛的第1场第一局右裁判作出甲方足部犯规的判罚。

判罚标号对应的判罚信息如表2所示。

表1 任务码对应表

表2 罚信息对应表

4 分数据处理子系统设计

评分数据处理子系统是整个系统的控制中心，不仅对采集的数据进行处理，还要对比赛的流程进行监控。

4.1 设计原则

评分数据处理子系统设计原则是保障数据统一、完整、安全和稳定。

（1）数据统一完整现场使用的所有竞赛基础数据均由评分数据处理子系统下发；统一接收评分数据采集子系统的数据，进行解析、存储与转发；

（2）数据安全稳定对评分数据采集子系统的运行状态进行实时监控，在评分终端运行出现错误时迅速反馈，以便在后台对错误进行及时处理。

4.2 系统功能

壁球裁判评分数据处理子系统是评分系统的控制中心，用于管理从壁球评分数据采集子系统采集的数据和监控每个评分终端的工作状态和比赛流程，具体的功能如下：

（1）信息的管理：系统具有编排和管理比赛的场次信息、轮次信息、运动员信息、比赛场地等信息的功能。

（2）消息解析：对从壁球评分数据采集子系统接收到的消息包进行解析，确定消息包的业务类型是成绩消息，判罚消息还是比赛信息请求消息，根据不同的消息类型作出相应的处理。

（3）状态监控：监控各场地的比赛进行情况，监听并接收各评分终端发送的数据包，检测是否有成绩数据丢失或通信异常的现象。

（4）评分终端锁定：对各场地的评分终端提供加锁和解锁功能，比赛结束前后锁定评分终端的评分功能，防止无意中改变已定比赛的评分数据；

（5）数据存储：将从裁判评分数据采集子系统接收的数据存储到数据库服务器中。

4.3 处理流程

如图3所示为壁球评分数据处理子系统的处理流程图，比赛开始前，在数据监控模块中准备好当日的比赛数据，编排好当日各场比赛的对阵双方、比赛时间等信息，比赛过程中数据监控模块实时收集和监控比赛的评分和判罚数据。如果在比赛过程中数据发生错误，将有技术人员进行干预并向评分终端发送消息，若评分终端有丢包现象或为非在线状态，则手动更新数据到数据库中。比赛结束后发送控制命令将评分终端的评分功能锁定，防止将已定成绩更改。

5 运行与实施

第二届亚洲运动会青年运动会壁球比赛有5个预赛场和1个决赛场，每块比赛场地配备三个评分终端、一个机顶盒和一个液晶显示屏(PDP)，PDP显示设备通过HDMI高清线连接机顶盒，机顶盒和评分终端通过无线AP接入网络实现数据的交换，评分数据处理子系统通过比赛现场的以太网接入网络接收评分终端传输的评分信息和判罚信息并将信息记录在数据库中。预赛场管现场实施情况如图4所示，图5为裁判评分终端页面图，其中（a）是裁判打分界面，（b）是裁判沟通与确认界面。

图3 评分数据处理子系统的处理流程图

图4 第二届亚州青年运动会壁球裁判评分系统预赛馆现场实施图

图5 评分终端界面图

6 结束语

根据壁球裁判手势加人工二次计分的评分处理现状，设计了基于移动终端的壁球裁判评分系统，该系统完成了对壁球项目成绩的实时采集和上传，整个过程由裁判员操作，不需要第三方人员的干预，提高了运行效率与可靠性，并提供了裁判员之间的实时交流沟通手段，已应用于2013年第二届亚州青年运动会，满足了比赛各方的要求。

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Design of Squash Competition Scoring System Based on Mobile Terminal

Zhang Wen，Mu Yan，Gao Zhenxing，Liu Zhifeng
（College of Internet of Things Engineering，Hohai University，Changzhou 213022， China）

In order to solve the problem of the misreading of the score and the penalty of the referee,the squash referee based on mobile terminal scoring system is brought forward in this paper,to replace the score method of the referee scoring two times with artificial gestures.The system uses wireless communication technology and PhoneGap technology to complete the accurate collection of mobile data terminal performance and squash score based on Android and provide realtime communication service for the referee score,and improves the accuracy and reliability of data acquisition.The design and software of the system has been successfully applied to the second Asian Youth games.

Squash；Wireless communication technology；Referee scoring and communication；Android mobile terminal；Data exchange；Score collection

10.3969/j.issn.1002-2279.2017.03.011

TP31

A

1002-2279-（2017）03-0046-06

第二届亚洲青年奥运匹克运动会竞赛信息系统研发(2014—105)

张文（1992-），男，山东省菏泽市人，硕士研究生，主研方向：智能信息处理理论与技术。

2017-02-20