系统框架结构评估与优化建议

本文档基于 d:\Trae_space\SmartEDT\README.md 与实际代码结构，对已生成的 SmartEDT 系统框架（后端 Python 3.13.1 + FastAPI + TimescaleDB，前端 Electron + Vue）进行评估与分析，并提出优化改进点。

1. 总体评估

结论：系统框架整体架构合理，层次清晰，符合《系统开发技术方案.md》的要求，能够支撑后续功能开发。

亮点：

架构分层清晰：后端按 api（接口）、services（业务逻辑）、database（存储）、device（硬件抽象）分层，职责单一。
技术选型落地准确：Python 3.13.1 + FastAPI + WebSocket + PostgreSQL/TimescaleDB 组合落地，前端 Electron + Vue 多窗口方案已具雏形。
工程化细节完备：包含 config.ini 配置加载、Mock 设备实现、Docker 友好的环境变量覆盖、静态文件安全映射、以及自动化的数据库 Schema 初始化。
扩展性良好：SimulationManager 封装了仿真生命周期，MockVehicleDevice 提供了设备接入的模板，便于后续替换为真实硬件驱动。

尽管骨架已跑通，但在高频采集、健壮性与可维护性方面仍有优化空间：

数据库连接池与异步写入优化
- 现状：SimulationManager._run_loop 中每次采集都调用 _persist_signal，内部使用 async with self._session_factory() 创建新 Session 并提交。
- 问题：高频采集（如 50ms/20Hz）下，频繁创建/销毁 Session 会带来性能开销；且单条 Insert 效率较低。
- 改进：
  - 引入 批量写入队列（Batch Buffer），每 N 条或每 M 秒批量 COPY 或 INSERT 到 TimescaleDB。
  - 确保 engine 配置了合理的连接池大小（pool_size, max_overflow）。
异常处理与优雅退出
- 现状：main.py 的 shutdown 钩子中只处理了 simulation_manager.stop。
- 问题：如果 WebSocket 广播队列积压或数据库连接卡死，服务可能无法优雅退出。
- 改进：
  - 增加全局异常捕获（Global Exception Handler）。
  - 在 Broadcaster 中增加队列满或断连的防御性逻辑。
配置热加载与验证
- 现状：settings.py 仅在启动时加载一次。
- 问题：运行时无法动态调整日志级别或采集频率。
- 改进：虽然不需要完全热加载，但建议增加配置项的 Pydantic 校验（当前已用 pydantic-settings，符合预期，但可增强校验规则）。
设备抽象层增强
- 现状：MockVehicleDevice 直接返回字典。
- 改进：引入 Pydantic 模型或 TypedDict 定义设备数据协议，确保 payload 结构在代码层面有强类型约束。

状态管理缺失
- 现状：各 .vue 页面独立通过 useWebSocket 订阅数据。
- 问题：多窗口间（如控制屏与大屏）可能需要共享某些全局状态（如当前仿真 ID、连接状态），各自维护连接可能造成资源浪费或状态不一致。
- 改进：引入 Pinia 进行全局状态管理（如 useSimulationStore），统一管理 WS 连接与消息分发。
Electron 进程通信 (IPC) 封装
- 现状：main.cjs 启动了后端，但未建立健壮的 IPC 通道来透传后端日志或状态给渲染进程。
- 改进：增加 preload.js，通过 contextBridge 暴露后端进程状态（PID、启动日志）给控制屏前端，便于运维排查。
多屏窗口管理增强
- 现状：createWindows 硬编码了 others[0]、others[1]。
- 改进：增加配置文件（window-layout.json）记录屏幕 ID 与窗口路由的绑定关系，实现“开机自动恢复上次布局”。

基于以上分析，将对代码进行以下针对性优化：