QI Mingxuan
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# X 射线源模块使用指南 | X-Ray Source Module Usage Guide
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## 1. 模块概述 | Module Overview
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XP.Hardware.RaySource 是 XplorePlane X 射线检测系统的核心硬件控制模块，负责与工业 X 射线源设备进行通讯和控制。该模块采用策略模式设计，通过 Named Pipe IPC 进程隔离架构与 .NET Framework 4.8 Host 子进程通信，支持多种 X 射线源型号的统一管理。
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### 核心特性 | Key Features
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- 支持多种 X 射线源型号（当前支持 Comet 225kV）
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- 基于 Named Pipe IPC 的进程隔离架构（.NET 8 ↔ .NET Framework 4.8）
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- 完整的设备生命周期管理（初始化、连接变量、暖机、训机、灯丝校准、自动定心、开关射线）
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- 电压电流精确控制（20-225kV / 10-1000μA）
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- TXI 开关控制、功率模式切换（Micro Focus / High Power）
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- 实时状态监控和错误检测
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- 灯丝寿命管理（使用时长记录、累计统计、预警提醒）
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- 基于 Prism 事件聚合器的松耦合通讯
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- 安全机制：紧急关闭优先级、参数范围验证、双重检查锁定
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## 2. 模块注册 | Module Registration
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X 射线源模块已通过 Prism 的模块化系统注册，在应用启动时自动加载。
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### 在 App.xaml.cs 中注册
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```csharp
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using Prism.Modularity;
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using XP.Hardware.RaySource.Module;
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protected override void ConfigureModuleCatalog(IModuleCatalog moduleCatalog)
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{
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// 注册 X 射线源模块 | Register X-Ray Source module
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moduleCatalog.AddModule<RaySourceModule>();
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base.ConfigureModuleCatalog(moduleCatalog);
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}
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```
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### 模块自动注册的服务
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| 服务 | 类型 | 生命周期 | 说明 |
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|------|------|----------|------|
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| `RaySourceConfig` | 实例 | 单例 | 配置对象（从 App.config 加载） |
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| `IRaySourceFactory` → `RaySourceFactory` | 接口→实现 | 单例 | 射线源工厂 |
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| `IRaySourceService` → `RaySourceService` | 接口→实现 | 单例 | 射线源业务服务 |
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| `IFilamentLifetimeService` → `FilamentLifetimeService` | 接口→实现 | 单例 | 灯丝寿命管理服务 |
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### 模块初始化行为
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模块 `OnInitialized` 时会自动执行：
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1. 初始化灯丝寿命服务（建表、异常恢复、重算累计寿命）
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2. 检查灯丝寿命预警（≥90% 弹出模态对话框）
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## 3. 配置文件设置 | Configuration File Setup
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在 `App.config` 中添加 X 射线源配置：
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```xml
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<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
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<configuration>
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<appSettings>
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<!-- 射线源类型 | Ray Source Type -->
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<add key="RaySource:SourceType" value="Comet225" />
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<!-- PVI 通讯参数 | PVI Communication Parameters -->
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<add key="RaySource:PlcIpAddress" value="192.168.12.10" />
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<add key="RaySource:PlcPort" value="11159" />
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<add key="RaySource:StationNumber" value="1" />
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<add key="RaySource:PortNumber" value="11" />
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<add key="RaySource:CpuName" value="cpu" />
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<add key="RaySource:ConnectionTimeout" value="5000" />
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<!-- 硬件参数范围 | Hardware Parameter Ranges -->
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<add key="RaySource:MinVoltage" value="20" />
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<add key="RaySource:MaxVoltage" value="225" />
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<add key="RaySource:MinCurrent" value="10" />
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<add key="RaySource:MaxCurrent" value="1000" />
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<!-- 操作超时配置 | Operation Timeout Configuration -->
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<add key="RaySource:InitializationTimeout" value="30000" />
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<add key="RaySource:WarmUpTimeout" value="300000" />
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<add key="RaySource:StartUpTimeout" value="180000" />
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||
<add key="RaySource:AutoCenterTimeout" value="120000" />
|
||
<add key="RaySource:FilamentAdjustTimeout" value="120000" />
|
||
<add key="RaySource:GeneralOperationTimeout" value="10000" />
|
||
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||
<!-- 灯丝寿命管理配置 | Filament Lifetime Management Configuration -->
|
||
<add key="RaySource:SerialNumber" value="SN08602861" />
|
||
<add key="RaySource:TotalLifeThreshold" value="1000" />
|
||
</appSettings>
|
||
</configuration>
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||
```
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---
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## 4. 在 ViewModel 中使用 | Usage in ViewModel
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### 4.1 注入服务
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```csharp
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using Prism.Commands;
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using Prism.Events;
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using Prism.Mvvm;
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using XP.Common.Logging.Interfaces;
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using XP.Hardware.RaySource.Abstractions;
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using XP.Hardware.RaySource.Abstractions.Enums;
|
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using XP.Hardware.RaySource.Abstractions.Events;
|
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using XP.Hardware.RaySource.Config;
|
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using XP.Hardware.RaySource.Services;
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namespace YourNamespace.ViewModels
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{
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public class YourViewModel : BindableBase
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{
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private readonly IRaySourceService _raySourceService;
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private readonly IEventAggregator _eventAggregator;
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private readonly ILoggerService _logger;
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public YourViewModel(
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IRaySourceService raySourceService,
|
||
IEventAggregator eventAggregator,
|
||
ILoggerService logger)
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{
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_raySourceService = raySourceService;
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_eventAggregator = eventAggregator;
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_logger = logger.ForModule("YourViewModel");
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// 订阅事件 | Subscribe to events
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SubscribeEvents();
|
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}
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private void SubscribeEvents()
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{
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_eventAggregator.GetEvent<RaySourceStatusChangedEvent>()
|
||
.Subscribe(OnRaySourceStatusChanged, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
_eventAggregator.GetEvent<StatusUpdatedEvent>()
|
||
.Subscribe(OnStatusUpdated, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
_eventAggregator.GetEvent<ErrorOccurredEvent>()
|
||
.Subscribe(OnErrorOccurred, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
_eventAggregator.GetEvent<OperationResultEvent>()
|
||
.Subscribe(OnOperationResult, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
_eventAggregator.GetEvent<VariablesConnectedEvent>()
|
||
.Subscribe(OnVariablesConnected, ThreadOption.UIThread);
|
||
}
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private void OnRaySourceStatusChanged(RaySourceStatus newStatus)
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{
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_logger.Info("射线源状态变化: {Status}", newStatus);
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}
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private void OnStatusUpdated(SystemStatusData data)
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{
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_logger.Debug("状态更新: 电压={Voltage}kV, 电流={Current}μA",
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data.ActualVoltage, data.ActualCurrent);
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}
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private void OnErrorOccurred(string errorMessage)
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{
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_logger.Error(null, "错误发生: {Error}", errorMessage);
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}
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private void OnOperationResult(OperationResultData data)
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{
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||
_logger.Info("操作 {Op} {Result}: {Msg}",
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data.OperationName, data.IsSuccess ? "成功" : "失败", data.Message);
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}
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private void OnVariablesConnected(bool isConnected)
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{
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_logger.Info("变量连接状态: {Connected}", isConnected);
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}
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}
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}
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```
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### 4.2 初始化射线源
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```csharp
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// 方式一：分步初始化 | Step-by-step initialization
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public void InitializeRaySource()
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{
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// 步骤1：初始化（启动 Host 进程，建立 IPC 连接）
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XRayResult result = _raySourceService.Initialize();
|
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if (!result.Success)
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{
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_logger.Error(null, "初始化失败: {Error}", result.ErrorMessage);
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||
return;
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}
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// 步骤2：连接变量（创建和激活 PVI 变量）
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XRayResult connectResult = _raySourceService.ConnectVariables();
|
||
if (!connectResult.Success)
|
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{
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_logger.Error(null, "连接变量失败: {Error}", connectResult.ErrorMessage);
|
||
}
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}
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// 方式二：异步一键初始化 | Async one-step initialization
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public async Task AutoInitializeAsync()
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{
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XRayResult result = await _raySourceService.InitializeAndConnectAsync();
|
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if (result.Success)
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{
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||
_logger.Info("自动初始化完成");
|
||
}
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||
}
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```
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### 4.3 开启/关闭射线
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```csharp
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// 开启射线 | Turn on X-ray
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public void TurnOnXRay()
|
||
{
|
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if (!_raySourceService.IsInitialized || !_raySourceService.IsConnected)
|
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{
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||
_logger.Warn("射线源未就绪");
|
||
return;
|
||
}
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||
XRayResult result = _raySourceService.TurnOn();
|
||
if (result.Success)
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{
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_logger.Info("射线已开启");
|
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}
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}
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||
// 关闭射线 | Turn off X-ray
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public void TurnOffXRay()
|
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{
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XRayResult result = _raySourceService.TurnOff();
|
||
if (result.Success)
|
||
{
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||
_logger.Info("射线已关闭");
|
||
}
|
||
}
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|
||
// 紧急关闭（最高优先级，任何状态下可执行）| Emergency shutdown
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public void EmergencyShutdown()
|
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{
|
||
_raySourceService.EmergencyShutdown();
|
||
}
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||
|
||
// 断开连接（保留实例以便重连）| Disconnect
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public void Disconnect()
|
||
{
|
||
_raySourceService.Disconnect();
|
||
}
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```
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## 5. 电压电流控制 | Voltage and Current Control
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```csharp
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// 设置电压（范围由配置文件定义，默认 20-225kV）
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||
XRayResult result = _raySourceService.SetVoltage(100f);
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||
// 设置电流（范围由配置文件定义，默认 10-1000μA）
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||
XRayResult result = _raySourceService.SetCurrent(500f);
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||
// 读取实际电压
|
||
XRayResult voltageResult = _raySourceService.ReadVoltage();
|
||
if (voltageResult.Success)
|
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{
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float voltage = voltageResult.GetFloat();
|
||
}
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||
|
||
// 读取实际电流
|
||
XRayResult currentResult = _raySourceService.ReadCurrent();
|
||
if (currentResult.Success)
|
||
{
|
||
float current = currentResult.GetFloat();
|
||
}
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||
```
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---
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## 6. 设备操作 | Device Operations
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```csharp
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// TXI 开启/关闭
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_raySourceService.TxiOn();
|
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_raySourceService.TxiOff();
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||
// 暖机
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||
_raySourceService.WarmUp();
|
||
|
||
// 训机
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_raySourceService.Training();
|
||
|
||
// 灯丝校准
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||
_raySourceService.FilamentCalibration();
|
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|
||
// 全部电压自动定心
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||
_raySourceService.AutoCenter();
|
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|
||
// 设置功率模式（1=Micro Focus，2=High Power）
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||
_raySourceService.SetPowerMode(1); // 微焦点模式
|
||
_raySourceService.SetPowerMode(2); // 高功率模式
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||
```
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||
注意：TXI、暖机、训机、灯丝校准、自动定心、功率模式切换等操作需要射线源已连接变量（`IsConnected == true`）。
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## 7. 状态监控和错误处理 | Status Monitoring and Error Handling
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### 7.1 读取系统状态
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```csharp
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||
XRayResult result = _raySourceService.ReadSystemStatus();
|
||
if (result.Success && result.Data is SystemStatusData statusData)
|
||
{
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||
// statusData 包含全量状态信息：
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||
// - SetVoltage / ActualVoltage（设定/实际电压）
|
||
// - SetCurrent / ActualCurrent（设定/实际电流）
|
||
// - IsXRayOn（射线开启状态）
|
||
// - WarmUpStatus / VacuumStatus / StartUpStatus（暖机/真空/启动状态）
|
||
// - AutoCenterStatus / FilamentAdjustStatus（自动定心/灯丝调整状态）
|
||
// - IsInterlockActive（连锁状态）
|
||
// - WatchdogStatus / PowerMode / TxiStatus（看门狗/功率模式/TXI状态）
|
||
}
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||
```
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||
### 7.2 检查和清除错误
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```csharp
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||
// 检查错误
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||
XRayResult errorResult = _raySourceService.CheckErrors();
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||
// 清除错误
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||
XRayResult clearResult = _raySourceService.ClearErrors();
|
||
```
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||
### 7.3 状态属性
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```csharp
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bool isInitialized = _raySourceService.IsInitialized; // 是否已初始化
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||
bool isConnected = _raySourceService.IsConnected; // PVI 变量是否已连接
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||
bool isXRayOn = _raySourceService.IsXRayOn; // 射线是否开启
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||
RaySourceStatus status = _raySourceService.CurrentStatus; // 当前状态（三态）
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||
```
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## 8. Prism 事件通讯 | Prism Event Communication
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模块使用 Prism 事件聚合器实现跨模块通讯，支持以下事件：
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||
### 8.1 射线源状态变化事件
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```csharp
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||
_eventAggregator.GetEvent<RaySourceStatusChangedEvent>()
|
||
.Subscribe(OnRaySourceStatusChanged, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
private void OnRaySourceStatusChanged(RaySourceStatus newStatus)
|
||
{
|
||
// newStatus: Unavailable(-1) / Closed(0) / Opened(1)
|
||
switch (newStatus)
|
||
{
|
||
case RaySourceStatus.Unavailable:
|
||
// 射线源不可用（未初始化或连接丢失）
|
||
break;
|
||
case RaySourceStatus.Closed:
|
||
// 射线源已连接，射线关闭
|
||
break;
|
||
case RaySourceStatus.Opened:
|
||
// 射线源已连接，射线开启
|
||
break;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
### 8.2 系统状态更新事件
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||
|
||
```csharp
|
||
_eventAggregator.GetEvent<StatusUpdatedEvent>()
|
||
.Subscribe(OnStatusUpdated, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
private void OnStatusUpdated(SystemStatusData data)
|
||
{
|
||
// 全量状态数据，由 Host 进程定期推送
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float actualVoltage = data.ActualVoltage;
|
||
float actualCurrent = data.ActualCurrent;
|
||
bool isXRayOn = data.IsXRayOn;
|
||
string warmUpStatus = data.WarmUpStatus;
|
||
// ... 更多字段见 SystemStatusData 定义
|
||
}
|
||
```
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||
### 8.3 错误事件
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```csharp
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||
_eventAggregator.GetEvent<ErrorOccurredEvent>()
|
||
.Subscribe(OnErrorOccurred, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
private void OnErrorOccurred(string errorMessage)
|
||
{
|
||
_logger.Error(null, "射线源错误: {Error}", errorMessage);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 8.4 操作结果事件
|
||
|
||
```csharp
|
||
_eventAggregator.GetEvent<OperationResultEvent>()
|
||
.Subscribe(OnOperationResult, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
private void OnOperationResult(OperationResultData data)
|
||
{
|
||
// data.OperationName - 操作名称
|
||
// data.IsSuccess - 是否成功
|
||
// data.Message - 结果消息
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 8.5 PVI 变量连接状态事件
|
||
|
||
```csharp
|
||
_eventAggregator.GetEvent<VariablesConnectedEvent>()
|
||
.Subscribe(OnVariablesConnected, ThreadOption.UIThread);
|
||
|
||
private void OnVariablesConnected(bool isConnected)
|
||
{
|
||
// true = PVI 变量已连接，射线源准备就绪
|
||
// false = PVI 变量已断开
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
---
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||
|
||
## 9. 灯丝寿命管理 | Filament Lifetime Management
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||
### 9.1 自动联动
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||
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||
灯丝寿命管理与射线源开关自动联动：
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||
- 射线源开启（TurnOn）→ 自动开始记录灯丝使用时长
|
||
- 射线源关闭（TurnOff / Disconnect / EmergencyShutdown）→ 自动停止记录并累加统计
|
||
- 异常断联 → 下次初始化时自动恢复未关闭的记录
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||
|
||
### 9.2 手动查询
|
||
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||
```csharp
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||
// 获取实时累计使用秒数（含当前运行时长）
|
||
double totalSeconds = _filamentLifetimeService.GetCurrentTotalLifeSeconds();
|
||
|
||
// 获取寿命百分比（0-100）
|
||
double percentage = _filamentLifetimeService.GetLifetimePercentage();
|
||
|
||
// 获取阈值秒数
|
||
double thresholdSeconds = _filamentLifetimeService.GetThresholdSeconds();
|
||
|
||
// 检查是否需要预警（≥90%）
|
||
bool shouldWarn = _filamentLifetimeService.ShouldShowLifetimeWarning();
|
||
```
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||
|
||
### 9.3 数据持久化
|
||
|
||
灯丝寿命数据通过 SQLite 持久化，包含两张表：
|
||
- `RaySourceFilamentLifetimeStatistics`：累计统计表（按序列号唯一）
|
||
- `RaySourceFilamentUsageLogs`：使用流水表（每次开关记录一条）
|
||
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||
---
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||
|
||
## 10. 在应用退出时释放资源 | Release Resources on Application Exit
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|
||
```csharp
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||
protected override void OnExit(ExitEventArgs e)
|
||
{
|
||
Log.Information("XplorePlane 主应用退出");
|
||
|
||
// 释放射线源资源 | Release X-ray source resources
|
||
try
|
||
{
|
||
var raySourceService = Container.Resolve<IRaySourceService>();
|
||
raySourceService?.Dispose();
|
||
Log.Information("射线源资源已成功释放");
|
||
}
|
||
catch (Exception ex)
|
||
{
|
||
Log.Error(ex, "射线源资源释放失败，忽略该错误继续退出");
|
||
}
|
||
|
||
Log.CloseAndFlush();
|
||
base.OnExit(e);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 11. 安全机制 | Safety Mechanisms
|
||
|
||
### 11.1 参数范围验证
|
||
|
||
```csharp
|
||
// 服务层自动校验参数范围，超出范围返回错误结果
|
||
XRayResult result = _raySourceService.SetVoltage(300f); // 超出 225kV 上限
|
||
// result.Success == false
|
||
// result.ErrorMessage == "电压参数超出范围：20-225kV"
|
||
```
|
||
|
||
### 11.2 紧急关闭优先级
|
||
|
||
紧急关闭具有最高优先级，可以在任何状态下执行：
|
||
|
||
```csharp
|
||
// 紧急关闭：依次关闭射线 → 完全关闭设备 → 状态重置为 Unavailable
|
||
_raySourceService.EmergencyShutdown();
|
||
```
|
||
|
||
### 11.3 业务规则校验
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||
- 未初始化禁止操作（所有操作前检查 `IsInitialized`）
|
||
- 防重复开启/关闭（双重检查锁定模式）
|
||
- 异常断联自动检测（状态变为 Unavailable 时重置标志位）
|
||
|
||
### 11.4 实时调节支持
|
||
|
||
连接射线源后，无论射线是否开启，都可以实时调节电压和电流。
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 12. 异常处理 | Exception Handling
|
||
|
||
### 12.1 XRayResult 结果处理
|
||
|
||
所有操作返回 `XRayResult` 对象：
|
||
|
||
```csharp
|
||
XRayResult result = _raySourceService.TurnOn();
|
||
|
||
if (result.Success)
|
||
{
|
||
var data = result.Data; // 获取返回数据
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
string error = result.ErrorMessage; // 获取错误消息
|
||
_logger.Error(null, "操作失败: {Error}", error);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 12.2 IPC 通信异常
|
||
|
||
当 Host 进程崩溃或管道断开时：
|
||
- `CometIpcClient` 设置 `_isPipeConnected = false`，阻止后续命令发送
|
||
- 返回 `null` 响应，服务层转换为错误结果
|
||
- 推送 `Disconnected` 状态，触发 UI 更新
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 13. 日志记录 | Logging
|
||
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模块使用 `ILoggerService` 进行结构化日志记录：
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```csharp
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// 各层日志模块名称
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_logger = logger.ForModule("RaySource.Service"); // 服务层
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_logger = logger.ForModule("RaySource.Factory"); // 工厂层
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_logger = logger.ForModule<Comet225RaySource>(); // 适配器层
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_logger = logger.ForModule<CometIpcClient>(); // IPC 客户端
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_logger = logger.ForModule<CometHostManager>(); // Host 管理器
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_logger = logger.ForModule("RaySource.ViewModel"); // 操作视图模型
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_logger = logger.ForModule("RaySource.ConfigVM"); // 配置视图模型
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_logger = logger.ForModule<FilamentLifetimeService>(); // 灯丝寿命服务
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### 日志级别
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- **Debug**: 详细调试信息（IPC 消息收发、电压电流读取等）
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- **Info**: 一般信息（初始化成功、射线开启、状态变更等）
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- **Warn**: 警告信息（参数超出范围、重复操作、异常恢复等）
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- **Error**: 错误信息（操作失败、通讯异常、IPC 超时等）
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- **Fatal**: 致命错误（系统崩溃等）
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## 14. 故障排查 | Troubleshooting
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### 14.1 初始化失败
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**可能原因**:
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- Host 可执行文件未找到（检查 `{主程序目录}/Host/XP.Hardware.RaySource.Comet.Host.exe`）
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- PLC IP 地址或端口配置错误
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- PLC 未启动或网络不通
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- Named Pipe 连接超时
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- 残留的 Host 进程未清理
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**解决方案**:
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1. 确认 Host 可执行文件和 BR.AN.PviServices.dll 已正确部署
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2. 检查 `App.config` 中的 PLC 连接参数
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3. 使用 `ping` 命令测试 PLC 网络连接
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4. 查看日志中 Host 进程 PID 和管道连接状态
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5. 手动终止残留的 `XP.Hardware.RaySource.Comet.Host.exe` 进程
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### 14.2 射线无法开启
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**可能原因**:
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- 射线源未初始化或变量未连接
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- 设备处于错误状态
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- 互锁信号未满足
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**解决方案**:
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1. 确认 `IsInitialized == true` 且 `IsConnected == true`
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2. 调用 `CheckErrors()` 检查错误状态
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3. 检查设备互锁信号
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### 14.3 电压电流设置失败
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**可能原因**:
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- 参数超出配置范围
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- 射线源未初始化
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- IPC 管道已断开
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**解决方案**:
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1. 验证参数在有效范围内
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2. 检查 `IsInitialized` 状态
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3. 查看日志中 IPC 通信状态
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### 14.4 Host 进程异常退出
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**可能原因**:
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- BR.AN.PviServices.dll 缺失或版本不匹配
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- PVI Service 未正确安装
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- Host 进程内存异常
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**解决方案**:
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1. 检查 Host 目录下 DLL 文件完整性
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2. 确认 B&R Automation Studio 和 PVI Services 已安装
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3. 查看 Host 进程 stderr 日志输出
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### 14.5 灯丝寿命数据异常
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**可能原因**:
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- SerialNumber 配置为空
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- SQLite 数据库文件损坏
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- 异常断电导致未关闭记录
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**解决方案**:
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1. 确认 `App.config` 中 `RaySource:SerialNumber` 已配置
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2. 检查数据库文件完整性
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3. 服务初始化时会自动恢复未关闭记录（标记为异常中断，DurationSeconds=0）
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## 15. 注意事项 | Notes
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1. **线程安全**: `IRaySourceService` 是单例，内部使用 `lock` 保护关键操作
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2. **同步 API**: 所有 `IXRaySource` 和 `IRaySourceService` 方法为同步方法，ViewModel 中通过 `Task.Run` 包装避免阻塞 UI
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3. **InitializeAndConnectAsync**: 唯一的异步便捷方法，内部通过 `Task.Run` 包装同步调用
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4. **实时调节**: 连接后可随时调节电压电流，无论射线是否开启
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5. **资源释放**: 应用退出时务必调用 `Dispose()` 释放资源（会触发紧急关闭和 Host 进程终止）
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6. **事件订阅**: 记得在 ViewModel 销毁时取消事件订阅
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7. **配置验证**: 启动前自动验证配置参数的有效性
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8. **日志记录**: 所有关键操作都有详细的结构化日志记录
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9. **错误处理**: 始终检查 `XRayResult.Success` 并处理错误
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10. **Host 进程**: CometHostManager 会自动清理残留进程并管理 Host 生命周期
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## 16. 文档索引 | Documentation Index
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- **[GUIDENCE.md](./GUIDENCE.md)** - 本文档，详细使用指南
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- **[README.md](./README.md)** - 项目概述和快速参考
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- **[ProjectStructure.md](./ProjectStructure.md)** - 项目结构详解和调用链路
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- **[README_RaySourceOperateView.md](./README_RaySourceOperateView.md)** - 操作视图使用说明
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- **[App.config.example](./App.config.example)** - 配置文件示例
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**最后更新 | Last Updated**: 2026-03-26
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