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电气量测控平台系统需求分析与架构设计技术方案
适配平台：RK3568 嵌入式平台（ubuntu 22.04系统） 技术栈：FastAPI + HTTP + WebSocket + Python + Web前端
一、文档概述
1.1 文档目的
本文档基于《电气量测控平台显示界面设计和数据接口说明》、gui.h头文件及项目功能描述，明确RK3568嵌入式平台上Python编写、Web界面展示的电气量测控配置软件的功能、性能、接口、数据存储需求，完成系统架构设计，为软件开发、测试及交付提供技术依据。
1.2 适用范围
本文档适用于RK3568嵌入式硬件，以Python为开发语言、FastAPI为服务框架、Web为交互界面的电气量测控配置软件，涵盖参数配置、实时数据交互、状态监测、报警管理等全流程功能设计。
1.3 参考资料
- 《电气量测控平台显示界面设计和数据接口说明》
gui.h嵌入式程序头文件- 项目功能需求描述
二、系统需求分析
2.1 运行环境需求
- 硬件环境：RK3568嵌入式开发板（支持Linux系统、文件系统、SQLite数据库）
- 软件环境：Linux操作系统、Python 3.8、FastAPI、Uvicorn ASGI服务、SQLite数据库、JSON文件存储支持
- 交互环境：Web浏览器（支持WebSocket、动态数据渲染、按钮交互、表格/波形展示）
2.2 功能需求
2.2.1 参数配置管理功能
实现测控设备全维度参数配置。结合当前 Modbus 协议与后端实现，配置管理分为两类：
- 协议已定义寄存器的配置项：以下位机寄存器值为唯一真值，页面首次加载时由后端通过 Modbus 回读显示；保存时后端只动态写入下位机，不再落本地 JSON 文件。
- 协议暂未定义寄存器的配置项：接口先保留，继续使用本地 JSON 文件逻辑作为过渡，待后续协议补齐后再迁移到纯 Modbus 模式。
具体配置项如下：
- 基础设备配置
- 设备软件版本信息展示与配置
- 通讯参数设置：串口、网口参数配置
- 操作密码设置：支持密码修改、本地JSON文件存储
- 装置通道配置
- AI通道设置：模拟量输入配置、信号类型、所属线路、数据阈值
- AO通道设置：模拟量输出配置
- 定值设置：电压/电流/功率等超限限值、检测延时、报警输出配置
- 系统管理配置
- 对时设置：按 Modbus 协议实时下发嵌入式程序
- 灯光设置：屏幕亮度、屏保时间字段当前仅保留接口兼容性，因协议暂未定义寄存器，本轮后端不通过 Modbus 下发
- 配置回显要求
- 通道配置、报警设置、系统设置页面在打开时，需先从下位机读取当前寄存器参数后显示
- 设备/网络/密码等协议未定义寄存器的配置项，当前仍从本地 JSON 文件读取并通过 HTTP 接口返回
2.2.2 实时数据动态显示功能
- 数据读取周期：间隔0.5秒从C语言控制系统读取实时数据
- 数据类型：模拟量、开关量、AI采集数据
- 推送方式：WebSocket主动推送至Web界面，动态刷新展示
- 存储规则：动态数据仅内存缓存，不保存到本地
2.2.3 设备状态实时监测功能
从嵌入式系统动态读取设备状态，Web界面实时展示：
- 装置自检状态（正常/异常）
- 网络1状态、网络2状态、网络3状态、网络4状态
- 串口1状态、串口2状态、串口3状态、串口4状态
- 频率越限、CT断线、PT断线状态
- 状态真值来源于输入寄存器
0x00E5 ~ 0x00E7 - 后端按
poll_interval_seconds周期轮询状态寄存器，并通过独立 WebSocket 通道/ws/status推送到前端页面
2.2.4 报警事件管理功能
- 报警数据采集：实时获取嵌入式设备报警事件，事件读取按新版 Modbus 协议执行：
- 轮询事件总寄存器
0x00E5 - 当事件个数
n > 0时，读取输入寄存器0x0100开始的5 * n个事件寄存器 - 事件解析完成后，由后端回告本次成功读取数量
- 轮询事件总寄存器
- 数据存储：报警事件保存至SQLite数据库
- 展示方式：WebSocket实时推送报警至Web界面，支持弹窗提醒+历史查询
2.3 数据交互需求
2.3.1 上行数据（嵌入式系统→Python服务）
- 实时数据：0.5秒/次，模拟量、开关量、AI采集数据
- 状态数据：装置自检、网络、串口、频率越限、CT/PT断线状态
- 报警数据：实时报警事件数据
2.3.2 下行数据（Python服务→嵌入式系统）
- 配置数据：
- 通过 Modbus 下发：通道配置、线路定值/变比、AI 报警、系统对时、开出控制
- 本地过渡存储：设备基础参数、网卡、串口、密码等协议未定义项
- 控制指令：开关量分/合控制信号
2.4 数据存储需求
- 设备寄存器真值存储：通道配置、线路定值、AI 报警、系统对时等协议已定义项，以 Modbus 设备寄存器值为真值来源
- JSON文件过渡存储：设备版本、网卡、串口、密码等协议未定义项，当前仍使用本地 JSON 作为兼容过渡
- SQLite数据库：报警事件数据（支持历史查询）
- 动态数据：仅内存缓存，不持久化存储
2.5 性能需求
- 数据刷新率：实时数据读取与WebSocket推送间隔≤0.5秒
- 响应速度：参数配置下发、开关控制指令响应时间≤1秒
- 稳定性：7×24小时连续运行
- 兼容性：适配RK3568硬件，兼容嵌入式C程序接口
2.6 通信服务需求
- HTTP服务：基于FastAPI提供RESTful API，用于参数配置、状态查询、报警查询、控制指令
- WebSocket服务：基于FastAPI提供双工通信，用于实时数据、设备状态、报警数据、设备时间主动推送至Web界面
三、系统架构设计
3.1 总体架构
系统采用分层架构 + 前后端分离设计，从下到上分为： 硬件层 → 嵌入式C程序层 → Python FastAPI服务层 → Web界面层
Web界面层（HTML/CSS/JS）
↓↑（HTTP + WebSocket）
Python FastAPI服务层（RESTful接口 + WebSocket推送 + 数据处理）
↓↑（内部进程/核间通讯）
嵌入式C程序层（数据采集 + 控制执行）
↓
硬件层（RK3568 + 测控硬件 + 通讯模块）
3.2 分层详细设计
3.2.1 硬件层
- 核心硬件：RK3568嵌入式开发板
- 外设模块：AI/AO采集模块、开关量模块、网络/串口模块、显示屏
3.2.2 嵌入式C程序层
- 数据采集模块：20ms周期采集模拟量、开关量、AI数据
- 控制执行模块：接收参数与指令，执行配置、对时、灯光、开关控制
- 状态监测模块：自检、网口、串口状态实时上报
- 报警生成模块：异常事件生成并上传
- 通讯模块：与Python服务双向数据交互
3.2.3 Python FastAPI服务层（核心）
采用FastAPI + Uvicorn搭建，提供HTTP接口和WebSocket推送双服务：
- RESTful API模块：处理配置提交、状态查询、报警查询、控制指令
- WebSocket推送模块：
0.5秒推送实时数据- 按
poll_interval_seconds推送设备状态到/ws/status - 实时推送报警数据
1秒推送设备当前时间到独立时间通道
- 参数配置模块：按协议区分“设备寄存器回读/回写”和“本地 JSON 兼容逻辑”
- 实时数据模块：定时读取C程序数据，缓存并通过WebSocket推送
- 报警管理模块：接收报警→存储SQLite→WebSocket推送前端
- 设备状态模块：读取输入寄存器
0x00E5 ~ 0x00E7，解码并缓存设备运行状态，再通过/ws/status主动推送
3.2.4 Web界面层
- 菜单区：配置、状态、数据、报警、控制入口
- 状态区：自检、网络、串口、频率越限、CT/PT断线实时状态
- 主显示区：实时数据表格、配置表单、控制按钮、报警列表
- 报警区：WebSocket实时弹窗+滚动显示
3.3 数据流向设计
- 实时/报警数据流向 嵌入式C程序 → Python → WebSocket主动推送 → Web界面（0.5秒刷新）
- 参数配置流向 Web界面 → HTTP POST → Python → Modbus写下位机（协议已定义项）/ 本地JSON保存（协议未定义项）
- 状态/查询流向 Web界面 → HTTP GET → Python → 返回数据展示
- 配置回显流向 Web界面进入设置页 → HTTP GET配置查询接口 → Python通过 Modbus 回读设备参数或读取本地 JSON 兼容配置 → 返回当前配置数据 → Web界面显示
四、接口详细设计（RESTful + WebSocket）
4.1 RESTful API 接口详情（完整参数+返回值）
所有接口统一返回格式：
{
"code": 200, // 200=成功，400=参数错误，500=服务异常
"msg": "操作成功",
"data": {} // 业务数据
}
1. GET /api/real-time-data
作用：获取最新一次实时数据（备用，主用WebSocket） 参数：无 返回data：
{
"code": 200,
"msg": "获取实时数据成功",
"data": {
"line_list": [
{
"line_no": 1,
"pri_val": {
"Ua": 6000.0,
"Ub": 6002.5,
"Uc": 5998.3,
"Ia": 150.2,
"Ib": 148.9,
"Ic": 151.6,
"Pa": 820.5,
"Pb": 815.3,
"Pc": 825.7,
"Pt": 2461.5,
"Qa": 120.3,
"Qb": 118.6,
"Qc": 122.9,
"Qt": 361.8,
"Sa": 835.2,
"Sb": 829.7,
"Sc": 840.3,
"St": 2505.2,
"PFa": 0.98,
"PFb": 0.97,
"PFc": 0.99,
"PFt": 0.98,
"Uab": 10400.1,
"Ubc": 10395.6,
"Uca": 10398.2,
"frq": 50.00
},
"sec_val": {
"Ua": 57.6,
"Ub": 57.7,
"Uc": 57.5,
"Ia": 1.2,
"Ib": 1.18,
"Ic": 1.22,
"Pa": 68.2,
"Pb": 67.8,
"Pc": 68.6,
"Pt": 204.6,
"Qa": 9.8,
"Qb": 9.6,
"Qc": 10.1,
"Qt": 29.5,
"Sa": 69.5,
"Sb": 68.9,
"Sc": 70.1,
"St": 208.5,
"PFa": 0.98,
"PFb": 0.97,
"PFc": 0.99,
"PFt": 0.98,
"Uab": 100.0,
"Ubc": 99.8,
"Uca": 99.9,
"frq": 50.00
}
},
{
"line_no": 2,
"pri_val": {},
"sec_val": {}
},
{
"line_no": 3,
"pri_val": {},
"sec_val": {}
},
{
"line_no": 4,
"pri_val": {},
"sec_val": {}
}
],
"switch": {
"di1": 1,
"di2": 0,
"di3": 1,
"di4": 0,
"di5": 1,
"di6": 0,
"di7": 1,
"di8": 0,
"di9": 1,
"di10": 0,
"di11": 1,
"di12": 0,
"do1": 1,
"do2": 0,
"do3": 1,
"do4": 0,
"do5": 1,
"do6": 0,
"do7": 1,
"do8": 0,
"do9": 1,
"do10": 0,
"do11": 1,
"do12": 0
},
"ai_collect": {
"ai1": 4.52,
"ai2": 3.86,
"ai3": 5.21,
"ai4": 2.99,
"ai5": 6.10,
"ai6": 1.75,
"ai7": 3.22,
"ai8": 4.91,
"ai9": 2.18,
"ai10": 5.47,
"ai11": 3.06,
"ai12": 4.33
}
}
}
2. GET /api/device-status
作用：获取设备当前运行状态 参数：无 返回data：
{
"self_check": "正常",
"net1": "正常",
"net2": "正常",
"uart1": "正常",
"uart2": "断开"
}
3. GET /api/config/device
作用：读取设备基础配置，用于设备/网络配置界面打开时回显当前参数
参数：无
当前数据来源：本地 device.json（协议未定义寄存器，作为兼容过渡保留）
返回data：
{
"password": "",
"hardware_version": {
"board_version": "B001.001.001",
"display_version": "S001.001.001",
"other_version": "Y001.001.001"
},
"software_version": {
"display_program": "001.001.001",
"communication_program": "001.001.001",
"measurement_program": "001.001.001"
},
"net": [
{
"nic": "网卡一",
"ip": "192.168.1.10",
"mask": "255.255.255.0",
"gateway": "192.168.1.1",
"protocol": "Modbus TCP"
}
],
"uart": [
{
"port": "COM1",
"baud": 9600,
"parity": "NONE",
"data_bits": 8,
"stop_bits": 1,
"protocol": "Modbus RTU"
}
]
}
说明：
net按nic标识各网卡配置uart按port标识各串口配置- 界面如需按单个网卡或单个串口精确读取，可调用后续独立查询接口
4. POST /api/config/device
作用：提交设备基础配置（版本、通讯、密码）
当前保存方式：写本地 device.json（协议未定义寄存器，作为兼容过渡保留）
请求body参数：
{
"password": "123456",
"hardware_version": {
"board_version": "B001.001.001",
"display_version": "S001.001.001",
"other_version": "Y001.001.001"
},
"software_version": {
"display_program": "001.001.001",
"communication_program": "001.001.001",
"measurement_program": "001.001.001"
},
"net": [
{
"nic": "网卡一",
"ip": "",
"mask": "",
"gateway": "",
"protocol": ""
},
{
"nic": "网卡二",
"ip": "192.168.1.56",
"mask": "255.255.255.255",
"gateway": "192.168.1.56",
"protocol": "Modbus TCP"
}
],
"uart": [
{
"port": "COM1",
"baud": 0,
"parity": "",
"data_bits": 0,
"stop_bits": 0,
"protocol": ""
},
{
"port": "COM2",
"baud": 115200,
"parity": "NONE",
"data_bits": 8,
"stop_bits": 1,
"protocol": "Modbus RTU"
}
]
}
返回data：{"save_path":"/config/device.json","send_status":"成功"}
说明：
- 设备整体保存时，网卡配置按
nic合并更新 - 串口配置按
port合并更新 - 未出现在本次提交中的其他网卡或串口配置会保留，不会因数组顺序变化被误覆盖
5. GET /api/config/device/net
作用：按网卡标识读取单个网卡配置
当前数据来源：本地 device.json
参数：
nic=网卡一：按nic查询对应网卡信息 返回data：
{
"nic": "网卡一",
"ip": "192.168.1.10",
"mask": "255.255.255.0",
"gateway": "192.168.1.1",
"protocol": "Modbus TCP"
}
6. POST /api/config/device/net
作用：按网卡标识保存单个网卡配置
当前保存方式：写本地 device.json
请求body参数：
{
"nic": "网卡一",
"ip": "192.168.1.10",
"mask": "255.255.255.0",
"gateway": "192.168.1.1",
"protocol": "Modbus TCP"
}
返回data：{"save_path":"/config/device.json","target":"net","nic":"网卡一","send_status":"成功"}
说明：
- 服务端会根据
nic更新对应网卡对象 - 若不存在相同
nic，则追加到net数组
7. GET /api/config/device/uart
作用：按串口标识读取单个串口配置
当前数据来源：本地 device.json
参数：
port=COM1：按port查询对应串口信息 返回data：
{
"port": "COM1",
"baud": 9600,
"parity": "NONE",
"data_bits": 8,
"stop_bits": 1,
"protocol": "Modbus RTU"
}
8. POST /api/config/device/uart
作用：按串口标识保存单个串口配置
当前保存方式：写本地 device.json
请求body参数：
{
"port": "COM1",
"baud": 9600,
"parity": "NONE",
"data_bits": 8,
"stop_bits": 1,
"protocol": "Modbus RTU"
}
返回data：{"save_path":"/config/device.json","target":"uart","port":"COM1","send_status":"成功"}
说明：
- 服务端会根据
port更新对应串口对象 - 若不存在相同
port，则追加到uart数组
9. GET /api/config/channel
作用：读取通道配置，用于通道配置界面打开时回显当前参数
参数：无
当前数据来源：后端通过 Modbus 从下位机回读保持寄存器参数区，不再读取 channel.json
返回data：
{
"ai_channel": [{"ch":1,"singal_type":"4-20mA","line_no":1,"type":"UA","limit_low":0,"limit_high":20}],
"ao_channel": [{"ch":1,"singal_type":"1-5v","line_no":2,"type":"UA","limit_low":0,"limit_high":20}]
}
10. POST /api/config/channel
作用：提交AI/AO通道配置(AI：12通道，AO：12通道)
当前保存方式：后端仅通过 Modbus 写下位机，不再写 channel.json
请求body参数：
{
"ai_channel": [{"ch":1,"singal_type":"4-20mA","line_no":1,"type":"UA","limit_low":0,"limit_high":20}],
"ao_channel": [{"ch":1,"singal_type":"1-5v","line_no":2,"type":"UA","limit_low":0,"limit_high":20}]
}
返回data：{"send_status":"成功","target":"channel","modbus_written":{"ai_registers":30,"ao_registers":30}}
11. GET /api/config/line_alarm_setting
作用：读取线路报警设置，用于报警设置界面打开时回显当前线路参数 参数：
line_no=1：按线路号读取对应线路的报警设置 当前数据来源：后端通过 Modbus 从线路定值寄存器区回读，不再读取setting.json返回data：
{
"line_no": 1,
"over_limit_alarm": [
{
"category": "电压",
"limit": 180,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
}
],
"fault_alarm": [
{
"category": "PT断线",
"limit": 0,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
{
"category": "CT断线",
"limit": 0,
"delay": 180,
"output_node": "开出2",
"enabled": false
}
],
"transformer_change": [
{
"category": "PT变化",
"value": 100.0,
"enabled": true
},
{
"category": "CT变化",
"value": 50.0,
"enabled": true
}
]
}
12. POST /api/config/line_alarm_setting
作用：提交定值报警阈值配置
当前保存方式：后端仅通过 Modbus 写下位机，不再写 setting.json
请求body参数：
{
"line_no": 1,
"over_limit_alarm": [
{
"category": "电压",
"limit": 180,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
{
"category": "电流",
"limit": 180,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
{
"category": "差流",
"limit": 180,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": false
},
{
"category": "功率",
"limit": 180,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
{
"category": "频率",
"limit": 180,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": false
}
],
"fault_alarm": [
{
"category": "PT断线",
"limit": 0,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
{
"category": "CT断线",
"limit": 0,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": false
}
],
"transformer_change": [
{
"category": "PT变化",
"value": 20,
"enabled": true
},
{
"category": "CT变化",
"value": 30,
"enabled": true
}
]
}
返回data：{"send_status":"成功","target":"line_alarm","line_no":1,"modbus_written":16}
说明：
transformer_change中的PT变化、CT变化参与一次值换算- 每条线路按 16 个寄存器编码：7 类规则 + 2 个变比参数
13. GET /api/config/ai_alarm_setting
作用：读取AI报警设置，用于报警设置界面打开时回显当前AI报警参数
参数：无
当前数据来源：后端通过 Modbus 从 AI 报警寄存器区回读，不再读取 setting.json
返回data：
[
{
"channel_no": 1,
"singal_type": "4-20mA",
"limit_low": 0,
"limit_high": 20,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
}
]
14. POST /api/config/ai_alarm_setting
作用：提交AI报警设置
当前保存方式：后端仅通过 Modbus 写下位机，不再写 setting.json
请求body参数：
[
{
"channel_no": 1,
"singal_type": "4-20mA",
"limit_low":0,
"limit_high":20,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
{
"channel_no": 2,
"singal_type": "1-5v",
"limit_low":0,
"limit_high":20,
"delay": 180,
"output_node": "开出1",
"enabled": true
},
]
返回data：{"send_status":"成功","target":"ai_alarm","items":2,"modbus_written":30}
15. GET /api/config/system
作用：读取系统设置，用于系统设置界面打开时回显当前参数
参数：无
当前数据来源：对时参数从设备回读；brightness、screen_saver 当前仅保留接口兼容字段
返回data：
{
"time_sync": "2026-05-25 12:34:56",
"brightness": 80,
"screen_saver": 60
}
16. POST /api/config/system
作用：提交系统对时、灯光配置
当前保存方式：仅 time_sync 通过 Modbus 下发；brightness、screen_saver 当前无协议寄存器，作为兼容字段保留但不下发
请求body参数：
{
"brightness": 80,
"screen_saver": 60
}
返回data：{"send_status":"成功","target":"system","ignored_fields":["brightness","screen_saver"]}
17. GET /api/config/time-sync
作用：读取设备当前时间，用于对时页面或时间显示模块初始化回显 参数：无 当前数据来源：后端通过 Modbus 从设备时间寄存器回读 返回data：
{
"time_sync": "2026-05-25 14:30:00"
}
18. POST /api/config/time-sync
作用：单独调用设备对时接口，将指定时间写入下位机 请求body参数：
{
"time_sync": "2026-05-25 14:30:00"
}
返回data：
{
"send_status": "成功",
"target": "time_sync",
"time_sync": "2026-05-25 14:30:00",
"modbus_written": {
"time_registers": 2
}
}
说明：
- 该接口与
/api/config/system并行存在，职责更单一，只负责设备对时。 - 写入目标为时间设置寄存器
0x0000开始的2个保持寄存器。
19. GET /api/alarm/list
作用：分页查询历史报警 参数：
page=1：页码，从1开始size=20：每页条数，最大100no=L1：按线路号/通道号精确筛选type=current：按报警类型字段精确筛选start_time=2026-05-16T10:30:00：按报警开始时间筛选end_time=2026-05-16T11:30:00：按报警结束时间筛选
示例请求：
GET /api/alarm/list?page=1&size=20&no=L1&type=current&start_time=2026-05-16T10:30:00&end_time=2026-05-16T11:30:00
说明：
- 所有筛选条件均为可选
- 未传筛选条件时，默认按分页查询全部历史报警
start_time和end_time使用日期时间格式
返回data：
[
{
"id": 1,
"alarm_type": "operate_alarm",
"time": "2025-01-01 12:00:00",
"no": "",
"type": "",
"content": "告警内容",
"level": "告警等级"
}
]
20. POST /api/control/switch
作用：下发开关量控制指令 请求body参数：
{"ch":1,"action":1} // 1=合，0=分
返回data：{"control_status":"执行成功"}
4.2 WebSocket 接口（主动推送）
1. WebSocket 地址：ws://ip:port/ws/real-time
推送内容：实时数据（0.5秒/次）
{
"type": "real_time",
"data": {
"line_list": [
{
"line_no": 1,
"pri_val": {
"Ua": 6000.0,
"Ub": 6002.5,
"Uc": 5998.3,
"Ia": 150.2,
"Ib": 148.9,
"Ic": 151.6,
"Pa": 820.5,
"Pb": 815.3,
"Pc": 825.7,
"Pt": 2461.5,
"Qa": 120.3,
"Qb": 118.6,
"Qc": 122.9,
"Qt": 361.8,
"Sa": 835.2,
"Sb": 829.7,
"Sc": 840.3,
"St": 2505.2,
"PFa": 0.98,
"PFb": 0.97,
"PFc": 0.99,
"PFt": 0.98,
"Uab": 10400.1,
"Ubc": 10395.6,
"Uca": 10398.2,
"frq": 50.00
},
"sec_val": {
"Ua": 57.6,
"Ub": 57.7,
"Uc": 57.5,
"Ia": 1.2,
"Ib": 1.18,
"Ic": 1.22,
"Pa": 68.2,
"Pb": 67.8,
"Pc": 68.6,
"Pt": 204.6,
"Qa": 9.8,
"Qb": 9.6,
"Qc": 10.1,
"Qt": 29.5,
"Sa": 69.5,
"Sb": 68.9,
"Sc": 70.1,
"St": 208.5,
"PFa": 0.98,
"PFb": 0.97,
"PFc": 0.99,
"PFt": 0.98,
"Uab": 100.0,
"Ubc": 99.8,
"Uca": 99.9,
"frq": 50.00
}
},
{
"line_no": 2,
"pri_val": {},
"sec_val": {}
},
{
"line_no": 3,
"pri_val": {},
"sec_val": {}
},
{
"line_no": 4,
"pri_val": {},
"sec_val": {}
}
],
"switch": {
"di1": 1,
"di2": 0,
"di3": 1,
"di4": 0,
"di5": 1,
"di6": 0,
"di7": 1,
"di8": 0,
"di9": 1,
"di10": 0,
"di11": 1,
"di12": 0,
"do1": 1,
"do2": 0,
"do3": 1,
"do4": 0,
"do5": 1,
"do6": 0,
"do7": 1,
"do8": 0,
"do9": 1,
"do10": 0,
"do11": 1,
"do12": 0
},
"ai_collect": {
"ai1": 4.52,
"ai2": 3.86,
"ai3": 5.21,
"ai4": 2.99,
"ai5": 6.10,
"ai6": 1.75,
"ai7": 3.22,
"ai8": 4.91,
"ai9": 2.18,
"ai10": 5.47,
"ai11": 3.06,
"ai12": 4.33
}
}
}
2. WebSocket 地址：ws://ip:port/ws/alarm
推送内容：实时报警事件（触发即推）
{
"alarm_type": "line_alarm",
"time": "2025-01-01 12:00:00",
"no": "1",
"type": "",
"content": "告警内容",
"level": "告警等级"
},
{
"alarm_type": "ai_alarm",
"time": "2025-01-01 12:00:00",
"no": "2",
"type": "",
"content": "告警内容",
"level": "告警等级"
},
{
"alarm_type": "operate_alarm",
"time": "2025-01-01 12:00:00",
"no": "3",
"type": "",
"content": "告警内容",
"level": "告警等级"
}
3. WebSocket 地址：ws://ip:port/ws/time-sync
推送内容：设备当前时间（1 秒/次）
{
"type": "time_sync",
"data": {
"time_sync": "2026-05-25 14:30:01"
}
}
说明：
- 后台服务每
1秒轮询一次设备时间寄存器。 - 轮询结果通过独立通道
/ws/time-sync推送。 - 该通道与
/ws/real-time、/ws/alarm相互独立，便于前端单独订阅设备时间。
五、数据存储设计
5.1 配置真值与本地配置文件
- 设备寄存器真值：
channelline_alarm_settingai_alarm_settingsystem.time_sync
- 本地 JSON 兼容配置：
- 路径：
/config/ - 文件：
device.json、channel.json、setting.json - 当前仅协议未定义寄存器的接口继续依赖本地 JSON，例如设备基础参数、网卡、串口、密码等
- 路径：
- 说明：
channel.json、setting.json不再作为协议已定义配置项的运行期真值来源- 协议已定义项由下位机寄存器回读结果决定，保存时也只写下位机
5.2 SQLite报警数据库
表：alarm_event
| 字段 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
| id | INTEGER | 主键 |
| alarm_type | TEXT | 告警类型（line_alarm,ai_alarm,operate_alarm） |
| time | DATETIME | 事件发生时间 |
| no | TEXT | 线路号/通道号 |
| type | TEXT | 类型 |
| content | TEXT | 告警详情 |
| level | TEXT | 告警等级 |
六、安全与可靠性设计
- 密码加密存储，接口权限校验
- WebSocket断线自动重连
- 配置文件修改自动备份
- 服务异常自动重启
七、总结
本方案基于RK3568平台，采用FastAPI + HTTP + WebSocket架构，满足电气量测控平台全部需求：
- RESTful API 负责配置、查询、控制
- WebSocket 负责实时数据、报警数据、设备时间主动推送
- 协议已定义配置项以设备寄存器为真值，协议未定义项暂用本地 JSON 兼容
- SQLite 存储报警
- 0.5秒实时刷新，界面无卡顿、数据不丢失
系统架构轻量化、高性能，完全适配嵌入式平台运行。