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# 皮带撕裂检测系统 TCP 通信协议
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## 版本
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版本: 1.6
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日期: 2026-08-10
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### 版本历史
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| 版本 | 日期 | 修改内容 |
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|------|------------|------------------|
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| 1.6 | 2026-08-10 | 增加激光线点云二进制实时发送，以及可配置的抽线、抽点功能；<br/>算法和成像仍使用完整点云；<br/>DETECT_RESULT 始终广播，REALTIME_RESULT 由 SET_REALTIME 单独开启 |
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| 1.5 | 2026-08-05 | 增加协议版本字段、完整报警数据、报警复位、重新检测、配置读写和协议能力查询；保留1.4字段兼容旧客户端 |
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| 1.4 | 2026-02-21 | 增加CMD汇总表格（实时消息关系以1.6定义为准） |
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| 1.3 | 2026-02-12 | 增加实时传输检测结果功能(SET_REALTIME/REALTIME_RESULT) |
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||
| 1.2 | 2025-11-30 | 增加最大撕裂ID字段(maxId) |
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| 1.1 | 2025-11-16 | 修改协议长度的格式 |
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| 1.0 | 2025-11-11 | 初始版本 |
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## 1. 协议概述
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本协议用于皮带撕裂检测系统的TCP通信，支持撕裂检测结果上报、激光线点云实时传输、速度设置、启停控制等功能。
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### 1.1 连接参数
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- **服务器端**：视觉检测器（皮带撕裂检测系统）
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- **客户端**：上位机或其他控制系统
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- 服务器默认监听端口: **5800** (可配置)
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- 客户端主动连接服务器
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- 支持多客户端连接
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### 1.2 协议特点
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- 基于TCP长连接
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- 控制和检测结果使用JSON，激光线点云使用二进制负载
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- 消息头+消息体结构，解决TCP粘包问题
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- 支持命令应答机制
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- UTF-8编码
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### 1.3 CMD 汇总表
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| msgType | 方向 | 说明 | 详细章节 |
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|---------|------|------|----------|
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| `DETECT_RESULT` | 服务器 → 客户端 | 基础撕裂检测结果上报（历史最大值），始终发送给所有客户端 | 4.1 |
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| `REALTIME_RESULT` | 服务器 → 客户端 | 实时检测结果上报（所有撕裂详细数据），<br/>仅发送给**已开启**实时传输的客户端 | 4.2 |
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| `SET_SPEED` | 客户端 → 服务器 | 设置皮带速度（mm/s） | 5.1 |
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| `SET_CONTROL` | 客户端 → 服务器 | 启动/停止检测 | 5.2 |
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| `SET_REALTIME` | 客户端 → 服务器 | 开启/关闭实时传输 | 5.3 |
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| `RESET_ALARM` | 客户端 → 服务器 | 清除报警并确认当前仍存在的撕裂，不重连相机 | 10.1 |
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| `REST_DETECT` | 客户端 → 服务器 | 重新进行检测，与 App 的重置功能一致 | 10.1 |
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| `GET_CONFIG` | 客户端 → 服务器 | 读取当前可调配置 | 10.2 |
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||
| `SET_CONFIG` | 客户端 → 服务器 | 部分更新并持久化配置 | 10.2 |
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| `GET_PROTOCOL_INFO` | 客户端 → 服务器 | 查询协议版本和能力 | 10.3 |
|
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| `CONFIG_RESPONSE` | 服务器 → 客户端 | 配置读取或写入成功应答 | 6.2 |
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| `PROTOCOL_INFO` | 服务器 → 客户端 | 协议能力应答 | 6.3 |
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||
| `CMD_RESPONSE` | 服务器 → 客户端 | 控制命令的统一应答 | 6.1 |
|
||
| `HEARTBEAT` | 客户端 → 服务器 | 心跳消息 | 9.1 |
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| `HEARTBEAT_ACK` | 服务器 → 客户端 | 心跳应答 | 9.1 |
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## 2. 数据帧格式
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为解决TCP粘包问题，采用**固定消息头+变长消息体**的帧格式：
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```
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+----------+------------+----------+----------+
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| 帧头(8B) | 长度(8B) | 数据体 | 帧尾(4B) |
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+----------+------------+----------+----------+
|
||
```
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||
### 2.1 帧结构说明
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||
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||
| 字段 | 字节数 | 类型 | 说明 |
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|----------|--------|---------------|----------------------------------------|
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||
| 帧头 | 8 | char[8] | 固定字符串 `##START#` |
|
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| 长度 | 8 | char[8] | 数据体长度（8位字符串），单位：字节 |
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| 数据体 | 可变 | JSON字符串 | UTF-8编码的JSON数据 |
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||
| 帧尾 | 4 | char[4] | 固定字符串 `#END` |
|
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||
### 2.2 帧头帧尾定义
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||
```cpp
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||
#define FRAME_HEADER "##START#" // 8字节帧头
|
||
#define FRAME_TAIL "#END" // 4字节帧尾
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||
```
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||
|
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---
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## 3. 消息类型
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||
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||
所有消息的JSON数据体都包含以下公共字段：
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||
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||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "消息类型",
|
||
"protocolVersion": "1.6",
|
||
"timestamp": 1699776000000
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 说明 |
|
||
|------|------|------|
|
||
| msgType | string | 消息类型标识 |
|
||
| protocolVersion | string | 协议版本；服务器所有输出固定携带 `1.6` |
|
||
| timestamp | int64 | 时间戳（毫秒级Unix时间戳） |
|
||
|
||
客户端请求建议携带 `protocolVersion`。未携带时按1.4旧客户端兼容；显式版本低于1.4或主版本不一致时，服务器返回错误码1001。
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## 4. 上报消息（服务器 → 客户端）
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### 4.1 撕裂检测结果上报
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**消息类型**: `DETECT_RESULT`
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||
服务器始终向所有已连接客户端发送本消息，不受 `SET_REALTIME` 状态影响；无撕裂时 `count` 为0且 `tears` 为空数组。
|
||
**JSON格式**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "DETECT_RESULT",
|
||
"protocolVersion": "1.6",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"alarm": true,
|
||
"count": 3,
|
||
"max": 125,
|
||
"maxLength": 125,
|
||
"maxWidth": 30,
|
||
"maxId": 12345,
|
||
"tears": [
|
||
{"id":12345,"status":2,"length":125,"width":30,"depth":8}
|
||
],
|
||
"visimg": "iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAUA..."
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|-----------|--------|------|------------------------------------------|
|
||
| msgType | string | 是 | 固定值 `DETECT_RESULT` |
|
||
| timestamp | int64 | 是 | 检测时间戳（毫秒） |
|
||
| protocolVersion | string | 是 | 当前协议版本 `1.6` |
|
||
| alarm | bool | 是 | 本次消息是否包含未确认报警 |
|
||
| count | int | 是 | 撕裂个数 |
|
||
| max | int | 是 | 历史最大X方向长度，兼容1.4客户端 |
|
||
| maxLength | int | 是 | 历史最大X方向长度（毫米） |
|
||
| maxWidth | int | 是 | 历史最大长度对应撕裂的Y方向宽度（毫米） |
|
||
| maxId | int | 是 | 最大撕裂对应的撕裂ID（唯一标识符） |
|
||
| tears | array | 是 | 当前未确认的完整撕裂列表，字段同4.2 |
|
||
| visimg | string | 是 | Base64编码的检测结果图片（JPEG格式） |
|
||
|
||
**示例**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "DETECT_RESULT",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"count": 2,
|
||
"max": 85,
|
||
"maxId": 10086,
|
||
"visimg": "/9j/4AAQSkZJRgABAQEAYABgAAD..."
|
||
}
|
||
```
|
||
---
|
||
|
||
### 4.2 实时检测结果上报
|
||
当客户端开启实时传输功能后，服务器在每次检测完成时主动上报检测结果，包含所有撕裂的详细数据。
|
||
|
||
**消息类型**: `REALTIME_RESULT`
|
||
**JSON格式**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "REALTIME_RESULT",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"count": 3,
|
||
"tears": [
|
||
{
|
||
"id": 10001,
|
||
"status": 1,
|
||
"length": 125,
|
||
"width": 30,
|
||
"depth": 8
|
||
},
|
||
{
|
||
"id": 10002,
|
||
"status": 0,
|
||
"length": 85,
|
||
"width": 20,
|
||
"depth": 5
|
||
}
|
||
],
|
||
"visimg": "iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAUA..."
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|-----------|--------|------|------------------------------------------|
|
||
| msgType | string | 是 | 固定值 `REALTIME_RESULT` |
|
||
| timestamp | int64 | 是 | 检测时间戳（毫秒） |
|
||
| count | int | 是 | 撕裂个数 |
|
||
| tears | array | 是 | 撕裂详细数据列表，元素个数与 count 一致 |
|
||
| visimg | string | 是 | Base64编码的检测结果图片（JPEG格式） |
|
||
|
||
**tears 数组元素字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|-----------|--------|------|------------------------------------------|
|
||
| id | int | 是 | 撕裂ID（唯一标识符） |
|
||
| status | int | 是 | 撕裂状态（0-未知，1-新发现，2-正在增长，3-已结束，4-无效） |
|
||
| length | int | 是 | 撕裂长度（单位：毫米） |
|
||
| width | int | 是 | 撕裂宽度（单位：毫米） |
|
||
| depth | int | 是 | 撕裂深度（单位：毫米，-1表示贯穿型撕裂） |
|
||
|
||
**status 状态值定义**（对应 `ESG_tearStatus`）:
|
||
|
||
| 值 | 枚举名 | 说明 |
|
||
|----|------------------------------|----------------|
|
||
| 0 | keSG_tearStatus_Uknown | 未知 |
|
||
| 1 | keSG_tearStatus_New | 新发现的撕裂 |
|
||
| 2 | keSG_tearStatus_Growing | 正在增长的撕裂 |
|
||
| 3 | keSG_tearStatus_Ended | 撕裂已结束 |
|
||
| 4 | keSG_tearStatus_Invalid | 无效撕裂（可能被合并） |
|
||
|
||
**说明**:
|
||
- 实时传输功能需要客户端通过 `SET_REALTIME` 命令开启
|
||
- 开启后，服务器每次完成一帧检测即上报一次结果
|
||
- 关闭实时传输后，服务器停止上报 `REALTIME_RESULT` 消息
|
||
- `DETECT_RESULT` 始终发送；开启实时传输的客户端会在此基础上额外收到 `REALTIME_RESULT`
|
||
- 当 count 为 0 时，tears 为空数组 `[]`
|
||
|
||
**示例**（无撕裂时）:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "REALTIME_RESULT",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"count": 0,
|
||
"tears": [],
|
||
"visimg": "/9j/4AAQSkZJRgABAQEAYABgAAD..."
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 5. 控制命令（客户端 → 服务器）
|
||
|
||
### 5.1 设置速度命令
|
||
|
||
**消息类型**: `SET_SPEED`
|
||
|
||
**JSON格式**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "SET_SPEED",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"speed": 1000
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|-----------|--------|------|------------------------------|
|
||
| msgType | string | 是 | 固定值 `SET_SPEED` |
|
||
| timestamp | int64 | 是 | 命令时间戳（毫秒） |
|
||
| speed | int | 是 | 速度值（单位：mm/s，范围：0-5000） |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 5.2 启停控制命令
|
||
|
||
**消息类型**: `SET_CONTROL`
|
||
|
||
**JSON格式**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "SET_CONTROL",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"control": true
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|-----------|--------|------|------------------------------|
|
||
| msgType | string | 是 | 固定值 `SET_CONTROL` |
|
||
| timestamp | int64 | 是 | 命令时间戳（毫秒） |
|
||
| control | bool | 是 | 启停状态（true-启动，false-停止）|
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 5.3 实时传输控制命令
|
||
|
||
**消息类型**: `SET_REALTIME`
|
||
|
||
**JSON格式**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "SET_REALTIME",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"enable": true
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|-----------|--------|------|--------------------------------------|
|
||
| msgType | string | 是 | 固定值 `SET_REALTIME` |
|
||
| timestamp | int64 | 是 | 命令时间戳（毫秒） |
|
||
| enable | bool | 是 | 实时传输开关（true-开启，false-关闭） |
|
||
|
||
**说明**:
|
||
- 开启后，服务器每次检测完成即通过 `REALTIME_RESULT` 消息上报结果
|
||
- 关闭后，服务器停止实时上报
|
||
- 默认状态为关闭
|
||
- 服务器通过 `CMD_RESPONSE` 应答该命令
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 6. 应答消息（服务器 → 客户端）
|
||
|
||
所有控制命令都需要应答，应答格式统一。
|
||
|
||
### 6.1 命令应答格式
|
||
|
||
**消息类型**: `CMD_RESPONSE`
|
||
|
||
**JSON格式**:
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "CMD_RESPONSE",
|
||
"timestamp": 1699776000000,
|
||
"cmdType": "SET_SPEED",
|
||
"result": true,
|
||
"errorCode": 0,
|
||
"errorMsg": ""
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**字段说明**:
|
||
|
||
| 字段 | 类型 | 必填 | 说明 |
|
||
|------------|--------|------|------------------------------------|
|
||
| msgType | string | 是 | 固定值 `CMD_RESPONSE` |
|
||
| timestamp | int64 | 是 | 应答时间戳（毫秒） |
|
||
| cmdType | string | 是 | 原始命令类型（如 `SET_SPEED`） |
|
||
| result | bool | 是 | 执行结果（true-成功，false-失败） |
|
||
| errorCode | int | 是 | 错误码（成功时为0） |
|
||
| errorMsg | string | 是 | 错误描述（成功时为空字符串） |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 7. 通信流程
|
||
|
||
### 7.1 速度设置流程
|
||
|
||
```
|
||
客户端 服务器
|
||
| |
|
||
|-------- SET_SPEED ------------>|
|
||
| { |
|
||
| "msgType": "SET_SPEED", |
|
||
| "speed": 1000 |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<------ CMD_RESPONSE -----------|
|
||
| { |
|
||
| "cmdType": "SET_SPEED", |
|
||
| "result": true, |
|
||
| "errorCode": 0 |
|
||
| } |
|
||
```
|
||
|
||
### 7.2 启停控制流程
|
||
|
||
```
|
||
客户端 服务器
|
||
| |
|
||
|------- SET_CONTROL ----------->|
|
||
| { |
|
||
| "msgType": "SET_CONTROL", |
|
||
| "control": true |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<------ CMD_RESPONSE -----------|
|
||
| { |
|
||
| "cmdType": "SET_CONTROL", |
|
||
| "result": true, |
|
||
| "errorCode": 0 |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<------ TEAR_RESULT ------------| (周期性上报)
|
||
| { |
|
||
| "count": 2, |
|
||
| "max": 85, |
|
||
| "visimg": "..." |
|
||
| } |
|
||
```
|
||
|
||
### 7.3 实时传输控制流程
|
||
|
||
```
|
||
客户端 服务器
|
||
| |
|
||
|------ SET_REALTIME ----------->|
|
||
| { |
|
||
| "msgType": "SET_REALTIME", |
|
||
| "enable": true |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<------ CMD_RESPONSE -----------|
|
||
| { |
|
||
| "cmdType": "SET_REALTIME", |
|
||
| "result": true, |
|
||
| "errorCode": 0 |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<--- DETECT_RESULT -------------| (基础结果始终上报)
|
||
| { ... } |
|
||
| |
|
||
|<--- REALTIME_RESULT -----------| (开启后每次检测完成额外上报)
|
||
| { |
|
||
| "msgType": "REALTIME_RESULT"|
|
||
| "count": 2, |
|
||
| "tears": [ |
|
||
| {"id":1,"status":1, |
|
||
| "length":85,"width":20, |
|
||
| "depth":5}, |
|
||
| {"id":2,"status":0, |
|
||
| "length":42,"width":15, |
|
||
| "depth":3} |
|
||
| ], |
|
||
| "visimg": "..." |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<--- REALTIME_RESULT -----------| (持续上报...)
|
||
| { ... } |
|
||
| |
|
||
|------ SET_REALTIME ----------->| (关闭实时传输)
|
||
| { |
|
||
| "msgType": "SET_REALTIME", |
|
||
| "enable": false |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
|<------ CMD_RESPONSE -----------|
|
||
| { |
|
||
| "cmdType": "SET_REALTIME", |
|
||
| "result": true, |
|
||
| "errorCode": 0 |
|
||
| } |
|
||
| |
|
||
| (仅停止 REALTIME_RESULT， |
|
||
| DETECT_RESULT 继续上报) |
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 8. TCP粘包处理
|
||
|
||
### 8.1 发送端处理
|
||
|
||
1. 将JSON数据转换为UTF-8字节数组
|
||
2. 计算数据长度（字节数）
|
||
3. 构造完整数据帧：
|
||
```
|
||
帧头(8字节 "##START#") + 长度(8字节字符串) + JSON数据 + 帧尾(4字节 "#END")
|
||
```
|
||
4. 发送完整数据帧
|
||
|
||
### 8.2 接收端处理
|
||
|
||
1. 维护接收缓冲区
|
||
2. 查找帧头（字符串 `##START#`）
|
||
3. 读取数据长度（8字节字符串）
|
||
4. 根据长度读取完整数据体
|
||
5. 验证帧尾（字符串 `#END`）
|
||
6. 解析JSON数据
|
||
7. 处理剩余缓冲区数据（可能包含下一帧）
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 9. 连接管理
|
||
|
||
### 9.1 心跳机制
|
||
|
||
为保持连接活跃，建议实现心跳机制：
|
||
|
||
**心跳消息**: `HEARTBEAT`
|
||
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "HEARTBEAT",
|
||
"timestamp": 1699776000000
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
**心跳应答**: `HEARTBEAT_ACK`
|
||
|
||
```json
|
||
{
|
||
"msgType": "HEARTBEAT_ACK",
|
||
"timestamp": 1699776000000
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
- 心跳间隔: 30秒
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- 超时时间: 90秒（3次心跳未收到则断开）
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### 9.2 断线重连
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- 客户端检测到连接断开后，每隔5秒尝试重连
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- 最多重连次数: 无限制（或可配置）
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## 10. 1.5/1.6 增强命令
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### 10.1 报警复位与重新检测
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```json
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{"msgType":"RESET_ALARM","protocolVersion":"1.6","timestamp":1699776000000}
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```
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`RESET_ALARM` 清空 TCP/Modbus 报警锁存，并把当前仍存在的撕裂ID标记为已确认。该撕裂消失前不会重复报警，但仍会出现在实时结果和图像中。此命令不停止相机、不清空点云队列。
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```json
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{"msgType":"REST_DETECT","protocolVersion":"1.6","timestamp":1699776000000}
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```
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`REST_DETECT` 与 App 的“重新检测”功能一致：先停止检测流，清空旧点云队列、算法缓存和检测计数，再重新启动检测流；不会关闭或重新打开相机设备。两个命令均使用 `CMD_RESPONSE` 应答。
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### 10.2 配置读取与部分更新
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```json
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{"msgType":"GET_CONFIG","protocolVersion":"1.6","requestId":"cfg-1"}
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```
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```json
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{
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"msgType":"SET_CONFIG",
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"protocolVersion":"1.6",
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"requestId":"cfg-2",
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"config":{
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"algorithmParams":{"tearingMinWidthY":10.0,"tearingMinDepthZ":3.0},
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"cameraConfig":{"cameraIP":"192.168.1.100"},
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"queueProcessParam":{"maxQueueSize":300,"generationInterval":100,"imageLineCount":300},
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"pointCloudSendParam":{"enabled":true,"lineStep":5,"pointStep":4}
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}
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}
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```
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配置采用部分更新，未提供字段保持原值。`imageLineCount` 表示每张图使用的最近激光线数量，超过当前缓存数量时使用全部已缓存激光线。`lineStep=N` 表示每 N 条激光线发送 1 条，`pointStep=N` 表示每 N 个点发送 1 个，值为 1 时不抽样。成功时返回 `CONFIG_RESPONSE`；`reconnectRequired=true` 表示端口或相机地址改动需要重新建立相关连接。数值门槛必须大于等于0，队列参数、抽样步长和端口必须大于0。
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### 10.3 协议能力查询
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```json
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{"msgType":"GET_PROTOCOL_INFO","protocolVersion":"1.6"}
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```
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服务器返回 `PROTOCOL_INFO`，包含 `protocolName`、`protocolVersion`、`minCompatibleVersion`、`softwareVersion` 和 `capabilities`。
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## 11. 激光线点云实时发送
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激光线点云与 JSON 控制响应共用同一条协议 TCP 连接。客户端需要根据首字节区分 JSON 帧（`##START#`）和点云二进制帧（`0x05`）。点云共用以下外层帧：
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| 字段 | 字节数 | 类型 | 说明 |
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|------|--------|------|------|
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| dataType | 1 | uint8 | 点云固定为 `0x05` |
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| payloadLength | 4 | uint32 | 点云负载长度，大端序 |
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| payload | 可变 | binary | 见下表 |
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| frameTail | 11 | char[11] | 固定为 `___END___\r\n` |
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点云负载版本 1 的字段均采用大端序，浮点数为 IEEE 754 双精度：
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| 字段 | 字节数 | 类型 | 说明 |
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|------|--------|------|------|
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| formatVersion | 1 | uint8 | 点云负载格式版本，当前为 1 |
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| frameIndex | 8 | uint64 | 相机激光线帧号 |
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| timestamp | 8 | uint64 | 相机时间戳 |
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| originalPointCount | 4 | uint32 | 抽点前点数 |
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| sampledPointCount | 4 | uint32 | 本包实际点数 |
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| lineStep | 4 | uint32 | 当前抽线步长 |
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| pointStep | 4 | uint32 | 当前抽点步长 |
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| points | `sampledPointCount * 28` | repeated | 每点依次为 `int32 pointIndex`、`double x`、`double y`、`double z` |
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抽线计数发生在完整激光线进入算法队列之后，抽点仅在构造 TCP 负载时执行，不会改变算法输入、点云缓存或二维图像生成数据。
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