C# WPF 设备状态管理标准化接口设计文档
1. 引言
本文档定义了一套用于WPF应用程序的设备状态管理标准化接口。该设计旨在提供统一的方式监控和管理多种设备（如相机、PLC、工控机、磁盘空间）的连接状态及健康状态。通过标准化接口，开发人员可以方便地集成不同设备，实现状态变化通知、统一查询和扩展。
2. 设备状态枚举
定义设备可能的状态，用于统一表示各监控项的状态。
csharp
/// <summary>
/// 表示设备的运行状态。
/// </summary>
public enum DeviceStatus
{
/// <summary>未知状态，通常表示尚未开始监控或无法确定。</summary>
Unknown,
/// <summary>设备正在连接中（例如正在建立连接）。</summary>
Connecting,
/// <summary>设备已成功连接且工作正常。</summary>
Connected,
/// <summary>设备处于断开状态（正常断开）。</summary>
Disconnected,
/// <summary>设备发生错误或异常，无法正常工作。</summary>
Error,
/// <summary>设备处于警告状态（例如磁盘空间不足）。</summary>
Warning
}3. 核心监控接口 IDeviceMonitor
csharp
/// <summary>
/// 定义设备监控器的通用接口。
/// </summary>
public interface IDeviceMonitor : IDisposable
{
/// <summary>
/// 获取设备的唯一标识符（如名称或ID）。
/// </summary>
string DeviceId { get; }
/// <summary>
/// 获取设备的显示名称。
/// </summary>
string DeviceName { get; }
/// <summary>
/// 获取当前设备状态。
/// </summary>
DeviceStatus Status { get; }
/// <summary>
/// 获取上次状态更新的时间。
/// </summary>
DateTime LastUpdateTime { get; }
/// <summary>
/// 获取附加的状态消息（例如错误信息或警告详情）。
/// </summary>
string StatusMessage { get; }
/// <summary>
/// 当设备状态发生变化时触发。
/// </summary>
event EventHandler<DeviceStatusChangedEventArgs> StatusChanged;
/// <summary>
/// 启动监控（例如开始轮询或监听）。
/// </summary>
void Start();
/// <summary>
/// 停止监控。
/// </summary>
void Stop();
/// <summary>
/// 手动刷新状态（立即执行一次状态检查）。
/// </summary>
void Refresh();
}4. 状态变化事件参数
用于传递状态变化信息。
csharp
/// <summary>
/// 提供设备状态变化的事件数据。
/// </summary>
public class DeviceStatusChangedEventArgs : EventArgs
{
/// <summary>
/// 初始化事件参数。
/// </summary>
public DeviceStatusChangedEventArgs(string deviceId, DeviceStatus oldStatus, DeviceStatus newStatus, string message)
{
DeviceId = deviceId;
OldStatus = oldStatus;
NewStatus = newStatus;
Message = message;
}
/// <summary>设备标识符。</summary>
public string DeviceId { get; }
/// <summary>变化前的状态。</summary>
public DeviceStatus OldStatus { get; }
/// <summary>变化后的状态。</summary>
public DeviceStatus NewStatus { get; }
/// <summary>附加消息。</summary>
public string Message { get; }
}5. 具体设备监控接口
根据设备类型扩展专用接口，可添加特定属性和方法。
5.1 相机监控接口 ICameraMonitor
csharp
/// <summary>
/// 相机设备监控接口。
/// </summary>
public interface ICameraMonitor : IDeviceMonitor
{
/// <summary>
/// 获取相机分辨率（宽度）。
/// </summary>
int Width { get; }
/// <summary>
/// 获取相机分辨率（高度）。
/// </summary>
int Height { get; }
/// <summary>
/// 获取当前帧率（如果支持）。
/// </summary>
double FrameRate { get; }
/// <summary>
/// 尝试触发一次拍照并返回图像数据（演示功能，实际可扩展）。
/// </summary>
Task<byte[]> CaptureImageAsync();
}5.2 PLC监控接口 IPlcMonitor
csharp
/// <summary>
/// PLC设备监控接口。
/// </summary>
public interface IPlcMonitor : IDeviceMonitor
{
/// <summary>
/// 获取PLC型号。
/// </summary>
string Model { get; }
/// <summary>
/// 获取当前CPU负载（如果支持）。
/// </summary>
double CpuLoad { get; }
/// <summary>
/// 读取指定地址的值（泛型示例）。
/// </summary>
Task<T> ReadAsync<T>(string address);
/// <summary>
/// 写入指定地址的值。
/// </summary>
Task WriteAsync<T>(string address, T value);
}5.3 工控机监控接口 IIpcMonitor
csharp
/// <summary>
/// 工控机（IPC）监控接口，通常监控系统资源。
/// </summary>
public interface IIpcMonitor : IDeviceMonitor
{
/// <summary>
/// 获取CPU使用率（百分比）。
/// </summary>
double CpuUsage { get; }
/// <summary>
/// 获取内存使用率（百分比）。
/// </summary>
double MemoryUsage { get; }
/// <summary>
/// 获取总内存大小（字节）。
/// </summary>
long TotalMemory { get; }
/// <summary>
/// 获取可用内存大小（字节）。
/// </summary>
long AvailableMemory { get; }
/// <summary>
/// 获取系统运行时间。
/// </summary>
TimeSpan UpTime { get; }
}5.4 磁盘空间监控接口 IDiskMonitor
csharp
/// <summary>
/// 磁盘空间监控接口。
/// </summary>
public interface IDiskMonitor : IDeviceMonitor
{
/// <summary>
/// 获取驱动器名称（如 "C:"）。
/// </summary>
string DriveName { get; }
/// <summary>
/// 获取总容量（字节）。
/// </summary>
long TotalSize { get; }
/// <summary>
/// 获取可用空间（字节）。
/// </summary>
long AvailableFreeSpace { get; }
/// <summary>
/// 获取已用空间百分比。
/// </summary>
double UsedPercentage { get; }
/// <summary>
/// 获取或设置磁盘空间警告阈值（百分比）。
/// </summary>
double WarningThreshold { get; set; }
}6. 设备状态管理器接口 IDeviceStatusManager
负责管理所有设备监控器，提供统一的状态聚合和事件转发。
csharp
/// <summary>
/// 设备状态管理器，用于集中管理多个设备监控器。
/// </summary>
public interface IDeviceStatusManager : IDisposable
{
/// <summary>
/// 获取所有已注册的设备监控器。
/// </summary>
IReadOnlyList<IDeviceMonitor> Devices { get; }
/// <summary>
/// 根据设备ID获取监控器。
/// </summary>
IDeviceMonitor GetDevice(string deviceId);
/// <summary>
/// 根据类型获取特定类型的监控器集合。
/// </summary>
IEnumerable<T> GetDevices<T>() where T : IDeviceMonitor;
/// <summary>
/// 注册一个设备监控器。
/// </summary>
void RegisterMonitor(IDeviceMonitor monitor);
/// <summary>
/// 注销设备监控器。
/// </summary>
void UnregisterMonitor(string deviceId);
/// <summary>
/// 启动所有已注册的监控器。
/// </summary>
void StartAll();
/// <summary>
/// 停止所有已注册的监控器。
/// </summary>
void StopAll();
/// <summary>
/// 刷新所有监控器状态。
/// </summary>
void RefreshAll();
/// <summary>
/// 当任意设备状态发生变化时触发（聚合事件）。
/// </summary>
event EventHandler<DeviceStatusChangedEventArgs> DeviceStatusChanged;
}7. 默认实现示例（非接口部分，仅演示用法）
以下展示如何在WPF应用程序中使用上述接口。假设已有实现类（如 CameraMonitor、PlcMonitor 等）实现了对应接口。
7.1 在App.xaml.cs中初始化管理器
csharp
public partial class App : Application
{
public static IDeviceStatusManager DeviceManager { get; private set; }
protected override void OnStartup(StartupEventArgs e)
{
base.OnStartup(e);
DeviceManager = new DeviceStatusManager(); // 假设有一个默认实现
// 创建并注册具体监控器
var cameraMonitor = new CameraMonitor("Camera1", "Basler acA1300");
var plcMonitor = new PlcMonitor("PLC1", "Siemens S7-1200", "192.168.1.100");
var ipcMonitor = new IpcMonitor("IPC1", "Main IPC");
var diskMonitor = new DiskMonitor("DiskC", "C:\\");
DeviceManager.RegisterMonitor(cameraMonitor);
DeviceManager.RegisterMonitor(plcMonitor);
DeviceManager.RegisterMonitor(ipcMonitor);
DeviceManager.RegisterMonitor(diskMonitor);
// 启动所有监控
DeviceManager.StartAll();
// 订阅全局状态变化事件（可用于UI更新）
DeviceManager.DeviceStatusChanged += (s, args) =>
{
// 可在UI线程上更新状态显示
Debug.WriteLine($"设备 {args.DeviceId} 状态从 {args.OldStatus} 变为 {args.NewStatus}: {args.Message}");
};
}
protected override void OnExit(ExitEventArgs e)
{
DeviceManager?.Dispose();
base.OnExit(e);
}
}7.2 在ViewModel中绑定设备状态
csharp
public class MainViewModel : INotifyPropertyChanged
{
private readonly IDeviceStatusManager _deviceManager;
public MainViewModel()
{
_deviceManager = App.DeviceManager;
// 可订阅单个设备变化或通过全局事件更新
_deviceManager.DeviceStatusChanged += OnDeviceStatusChanged;
LoadDevices();
}
private void OnDeviceStatusChanged(object sender, DeviceStatusChangedEventArgs e)
{
// 更新UI绑定属性
var device = Devices.FirstOrDefault(d => d.DeviceId == e.DeviceId);
if (device != null)
{
// 假设Devices集合中的项包装了IDeviceMonitor并实现了INotifyPropertyChanged
// 这里触发属性变化通知
}
}
public ObservableCollection<DeviceViewModel> Devices { get; } = new();
private void LoadDevices()
{
foreach (var device in _deviceManager.Devices)
{
Devices.Add(new DeviceViewModel(device));
}
}
// 其他代码...
}
public class DeviceViewModel : INotifyPropertyChanged
{
private readonly IDeviceMonitor _monitor;
public DeviceViewModel(IDeviceMonitor monitor)
{
_monitor = monitor;
_monitor.StatusChanged += (s, e) =>
{
OnPropertyChanged(nameof(Status));
OnPropertyChanged(nameof(StatusMessage));
};
}
public string DeviceName => _monitor.DeviceName;
public DeviceStatus Status => _monitor.Status;
public string StatusMessage => _monitor.StatusMessage;
public DateTime LastUpdate => _monitor.LastUpdateTime;
// 实现INotifyPropertyChanged...
}7.3 XAML绑定示例
xml
<ListBox ItemsSource="{Binding Devices}">
<ListBox.ItemTemplate>
<DataTemplate>
<StackPanel Orientation="Horizontal" Margin="5">
<TextBlock Text="{Binding DeviceName}" Width="120"/>
<TextBlock Text="{Binding Status}" Width="80" Foreground="{Binding Status, Converter={StaticResource StatusToColorConverter}}"/>
<TextBlock Text="{Binding StatusMessage}" Margin="5,0"/>
</StackPanel>
</DataTemplate>
</ListBox.ItemTemplate>
</ListBox>8. 总结
本文档定义了一套标准化的设备状态管理接口，涵盖了相机、PLC、工控机和磁盘空间的监控需求。该设计通过通用接口 IDeviceMonitor 和具体类型接口，实现了设备无关的状态查询和事件通知，并通过 IDeviceStatusManager 统一管理多个设备。在WPF应用程序中，可以轻松地将这些接口与MVVM模式结合，实现响应式的设备状态UI。