电子秤利用Websocket做为Client向MES系统推送数据
从整体架构、关键技术、客户端实现、数据触发机制、安全和可靠性等角度，分模块详细介绍“电子秤作为 WebSocket 客户端向 MES 系统推送数据，点击秤上键盘触发发送”的内容与技术方案。
一、系统架构概览
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电子秤端
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硬件：内置称重传感器、主控 CPU（或 MCU）、以太网/Wi-Fi 通信模块、按键扫描电路、LCD/LED 显示屏。
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软件：嵌入式操作系统（如 Linux、RTOS），运行 WebSocket 客户端模块、键盘扫描和业务逻辑程序。
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网络层
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电子秤通过有线以太网或 Wi-Fi 与 MES 服务器网络交换机互联。
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使用 TCP/IP 协议栈承载 WebSocket（基于 TCP）。
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MES 系统端
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提供 WebSocket 服务端接口，接收各电子秤客户端的连接与消息。
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负责校验数据、持久化、下发后续指令或反馈。
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运维及监控
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网络监控：设备连通性、带宽、丢包。
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应用监控：WebSocket 连接状态、心跳、消息异常统计。
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┌───────────┐ WebSocket ┌───────────┐│ 电子秤A │ ───────────────►│ MES ││ (Client) │◄─────────────── │ (Server) │└───────────┘ 双向通道 └───────────┘ ↑ ↑ │ └──– 键盘触发“发送”按钮 └──– 称重传感器采样二、关键技术选型
三、WebSocket 客户端实现
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连接建立
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在秤启动或网络恢复后，启动 WebSocket 客户端，向 MES 提供的 URI 发起握手：
ws://mes.example.com:8080/scale // 若启用加密： wss://mes.example.com:8443/scale -
握手成功后，保持长连接。
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心跳维护与重连
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定期（如每 30s）发送 ping 帧，等待 server 的 pong，若超过超时未收到，则认定连接断开。
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断开后按照指数退避策略（1s→2s→4s…）重连，直到成功。
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消息发送接口
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提供一个线程安全的消息队列，将待发消息入队。
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WebSocket 发送线程从队列取出，调用底层 send API 输出二进制或文本帧。
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接收与处理
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若 MES 需要下发配置或确认指令，可监听 onmessage 回调，解析并执行。
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四、数据推送触发机制
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按键扫描
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键盘采用矩阵或单按键 GPIO 方式扫描，典型流程：
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轮询或中断检测到“发送”键按下。
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消抖处理（10–30ms），确认后触发应用层事件。
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称重采样
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平时不断采集传感器原始数据，做滤波（如卡尔曼或均值滤波），获得稳定重量读数。
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点击发送时，读取最近一次稳定值作为此次数据。
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数据封装
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建议使用 JSON，例如：
{ \"scaleId\": \"SCALE-001\", \"timestamp\": \"2025-08-05T14:30:22+09:00\", \"weight\": 12.345, \"unit\": \"kg\", \"operator\": \"OP-1001\"} -
若带宽或处理性能受限，可改用 Protobuf 或 CBOR 二进制协议。
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发送流程（伪码）
onKeyPress(“SEND”): weight = getLatestWeight() msg = formatMessage(scaleId, timestamp(), weight, unit) wsClient.send(msg)
五、MES 系统接口及验签
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连接 URI
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wss://mes.example.com/scale/{scaleId}，可将 scaleId 放在路径中，便于路由。
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认证与授权
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在 WebSocket 握手时，通过 HTTP Header 或 query string 传递 token。
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后端校验 JWT 或 HMAC 签名，确保数据来源可信。
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消息确认
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MES 在收到数据后，可发送 ACK：
{ \"code\": 200, \"message\": \"OK\", \"receivedId\": \"UUID-xxx\" } -
客户端可收到 ACK 后，在本地日志标记为“已送达”；若超时未收到，再次入队重发。
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六、异常处理与日志
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发送失败
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当
send()调用抛出异常或回调返回错误，需将消息重入待发队列，并记录错误原因。
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连接断开
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清理旧连接，按照心跳机制自动重连。连接过程中临时缓存待发送消息（可设置大小上限，防止内存暴涨）。
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日志管理
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本地存储：轮询保存关键事件（连接建/断、发送异常、重连次数）到循环日志文件。
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可选：定时将日志推送到集中日志系统（如 ELK）。
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七、安全与性能优化
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TLS 加密
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使用 WSS，将证书部署到秤设备：
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可使用 Let’s Encrypt 或企业内部 CA。
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定期自动更新证书。
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带宽与延迟
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JSON 文本可压缩（gzip），兼容 WebSocket permessage-deflate 扩展。
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对重量数据做合批：若短时间内多次按键发送，合并 N 条一起发。
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资源占用
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控制心跳频率与重连次数，防止 CPU/网络抖动。
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对高并发秤端（数百台）可统一走负载均衡，分布到多台 MES 实例。
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通过上述方案，电子秤端以 WebSocket 客户端角色，依托“按键触发→重量采样→消息封装→长连接双向通道→数据推送与 ACK→心跳重连”这一闭环，实现对 MES 系统的实时、高可靠数据传输。
