储能系统装配与调试虚拟仿真实训系统

系统基于B/S架构，通过浏览器访问，在网页上运行。数字化教学实训平台是储能系统装调虚拟仿真实训资源的呈现、使用及管理的载体平台，储能系统装调虚拟仿真实训资源基于储能柜的教学实训功能开发，可通过三维场景仿真开发工具进行迭代升级，满足教学、实训、考核及仿真资源更新的需求。各模块的功能技术要求如下：

1.数字化教学实训平台技术要求

数字化教学实训平台基于B/S架构，通过浏览器网页端操作使用，与三维场景仿真开发工具账号贯通；平台聚焦内容建设、课程组织、学习执行、学习画像业务闭环，由教材模块、课程管理模块组成。提供不少于40个学生端账号与不少于1个管理者账号。

平台在技术能力与功能上具备：

1.1 平台架构

基于B/S 架构搭建，平台所有功能都需基于浏览器实现；提供云服务，支持采购数量的用户登录及同时在线。

1.2教材模块

1.2.1 教材分类与基础信息管理功能

（1）具备教材分类、标签、星级、展示状态管理功能，能够实现教材归类与前台展示管控，支持列表分页检索筛选。

（2）具备教材基础信息维护功能，能够实现教材名称、封面、主编、机构、专业、课时数、描述等配置，支持教材完整信息录入与修改。

（3）具备教材复制复用功能，能够实现已有教材一键复制快速搭建新教材，能够降低重复内容创建工作量。

1.2.2 章节课节编排管理功能

（1）具备教材章节目录维护功能，能够实现单本教材多级章节新增、编辑、删除，要求目录层级清晰可调整。

（2）具备课节关联与排序功能，能够实现课节绑定对应章节、自由调整课节展示顺序，支持课节上下线管控。

（3）具备课节内容编辑功能，能够实现课节教学内容在线编辑维护，支持图文、资源文件嵌入。

1.2.3 学习资源承载与门户展示功能

（1）具备学习资源承载功能，能够实现教材绑定配套资源文件、支持 PDF 在线预览，要求资源与课节、教材一一关联。

（2）具备门户教材展示功能，能够实现门户首页教材搜索、热度排序、最新排序、评分排序展示。

（3）具备学员教材学习页功能，能够实现学员查看教材完整信息、章节目录、课节列表并进入在线学习，要求目录支持吸顶、快速跳转，课节卡片作为学习入口。

1.2.4 后台学习数据统计功能

（1）具备教材学习数据统计功能，能够实现教材点击热度、学习进度、学习完成度、用户笔记数据统一采集查看，要求后台可导出学习统计数据。

1.3 课程管理模块

1.3.1 课程基础管理功能

（1）具备课程创建与编辑功能，能够实现课程名称、编码、封面、课程类型、课程目标、备注配置，要求支持课程信息完整维护。

（2）具备课程状态流转功能，能够实现课程草稿、发布、关闭状态切换管控，要求不同状态对应不同前台展示权限。

（3）具备教材绑定功能，能够实现单门课程批量关联多本数字教材，要求建立课程与教材绑定关系支撑课程学习内容。

1.3.2 班级与学员组织管理功能

（1）具备课程下班级创建管理功能，能够实现班级信息配置、班级人数、班级状态查看，要求一门课程支持创建多个教学班。

（2）具备班级学员管理功能，能够实现班级学员名单增删、课程维度学员总量汇总、单班学员详情查看，能够管控参训人员范围。

1.3.3 课程任务配置功能

具备课程任务配置功能，能够实现学习任务新建、编辑、删除、起止时间设定，任务包含通知、资源学习、教材阅读等，要求任务按时间有序推送。

1.3.4 学员学习中心前端功能

（1）具备我的任务展示功能，能够实现学员查看有效任务、起止时间、关联课程、关联班级等。

（2）具备我的课程展示功能，能够实现学员查看课程卡片、课程状态、授课教师、课程目标等，要求区分已学、进行中、未开启课程。

（3）具备我的班级展示功能，能够实现学员查看所属班级、关联课程、未处理任务数量等。

2.三维场景仿真开发工具

2.1功能概述

（1）为保证虚拟仿真资源的迭代功能，要求提供web端仿真场景资源开发工具，要求具备三维仿真场景开发和更新等功能，要求开发场景资源能够与数字教材实训平台进行账号贯通。

（2）要求以Web方式实现及运营，提供常用工业设备的模型库，模型库包括但不限于：机器人、工装夹具、加工设备、产品物料、输送设备、检测设备、外围设备、其他设施设备及环境等类型。同时支持自定义模型导入，并提供将导入的模型制作成运动机构的能力，能够通过拖拽搭建三维仿真场景，可快速定义工艺流程，支持机器人的离线编程，支持与硬件PLC的通讯，实现虚拟仿真及数字孪生三维场景的快速开发。（3）要求提供不少于5个账号。

2.2具体功能及技术要求

包括但不限于：

2.2.1模型库

（1）模型库范围：提供包含但不限于机器人类、工装夹具类、加工设备类、产品物料类、输送设备类、检测设备类、外围设备类、环境类模型的综合性模型库，其中机器人品牌数≥4，模型总数≥300个，且覆盖当前工业离散行业的主流技术和设备。

（2）模型外观与处理：模型外观设计与实际工业设备保持一致，同时经过轻量化处理技术，以保证模型在维持视觉真实感的同时，能够流畅操作。

（3）动态与交互性：包含动态模型，能够模拟设备在实际工作状态下的动态运动及交互逻辑。

2.2.2自建模导入与定制化

（1）模型导入兼容性：支持用户使用主流3D建模软件创建的模型，通过第三方软件的格式转换与处理后，顺利导入模型库中，拓宽模型库的个性化内容来源。

（2）模型动态化定制：导入的模型可在系统中进行参数配置与数据设定，转化为具有动态功能的三维模型，使用户能够根据特定需求定制专属的动态设备或环境模型，进一步提升模型库的适用性。

2.2.3场景的自由搭建

具备数字孪生场景、教学实验（实训）虚拟场景及3D数字化工厂等的仿真构建能力，为用户提供快速、便捷搭建各种三维场景的解决方案，支持拖拉拽的方式完成场地、设备布局，支持设备坐标设置、设备旋转、平移等位置调整功能。

2.2.4机器人离线编程

基于网页版的三维仿真场景，系统提供机器人离线编程编辑器，通过在程序编辑器面板中创建编程语句，拖动机器人的末端执行器即可示教机器人的运动轨迹，并可通过添加信号及程序指令的方式实现机器人与末端执行器以及物料产品之间的信号控制，并允许仿真中其他元素进行调用并得到机器人的执行响应。

2.2.5多协议支持

系统应具备多种数据协议转换能力，支持ModBus、Siemens S7、OPC UA、MQTT等主流协议数据的接收与发送。可实现与多种不同品牌的数据网关连接通信，允许网关对仿真内的运行数据进行采集，并支持网关选用不同类型的协议类型进行数据交换。系统可以使用MQTT协议，可以将仿真运行数据提交至任何支持MQTT协议的工业互联网数据平台。

2.2.6数据连通性

系统支持与 PLC 信号的双向更新，通过信号（变量）配对的方式实现数据绑定，并可通过数据接口通信的方式映射到数字孪生中，实现通过 PLC 程序逻辑来驱动场景设备的运行。

2.2.7场景搭建模型测量

在三维场景中测量出滚筒线上台面到地面及皮带的距离，根据测得的数据值，来设置阻挡气缸的坐标位置，从而实现阻挡气缸的合理安装。

2.2.8产品/装配配置

（1）定义产品：编辑产品名称，关联产品模型，与模型管理器中的模型源文件做绑定；

（2）装配体产品定义装配

在产品中能够创建装配体，装配体由多个子件（装配步骤）构成，能够定义并调整各子件的装配逻辑顺序及位置关系，且装配体的三维模型能够实时呈现；

（3）定义步骤：定义装配体的步骤，装配步骤代表装配层次结构中一个可以装配或拆卸的逻辑步骤；

（4）定义槽位：每个装配步骤包含一个或多个装配槽位，槽位关联产品、定义产品的空间位置；

（5）产品视图：显示当前选中的装配体中各步骤槽位摆放的产品及其空间位置；

2.2.9工艺指令配置

工艺指令采用可视化的方式快速配置每个工艺程序的仿真运行逻辑，指令类型包括工艺流程指令、产品工艺指令、装配工艺指令、流程逻辑控制指令、运动工艺指令、信号工艺指令、程序工艺指令。具体功能技术要求包括但不限于：

（1）接收产品：等待产品流入；

（2）传输产品：等待产品流出，一般与接收产品指令成对应用于不同节点；

（3）创建产品：在该节点生成产品；

（4）删除产品：将该节点的产品删除；

（5）更换产品：更换节点当前产品类型；

（6）获取装配：获取装配体的某一步骤，一般与接收产品/传输产品成对应用在同一节点；

（7）开关语句、开关判断：配合使用处理多分支选择；

（8）如果语句、如果判断、否则判断：配合使用处理不同条件下的工艺运行；

（9）移动关节：适用于需要关节移动的设备；

（10）移动设备：空车调用，适用于AGV小车；

（11）产品吸附：将产品/装配固定到某个组件上；

（12）取消吸附：从某个组件上移除固定的产品/装配；

（13）组合：组件间的从属关系定义；

（14）分离：从已有的从属关系中拆出组件；

（15）发送信号：发送信号指令至其他组件；

（16）等待信号：等待其他组件的信号反馈；

（17）设置属性：改变组件的属性值；

（18）等待属性：等待组件的属性值发生变化；

（19）延迟：延迟工艺语句的执行；

（20）打印信息：输出信息，可在消息列表中查阅；

（21）机器人程序：执行机器人的路径程序；

（22）机器人搬运：执行机器人的搬运程序；

2.2.10导入新三维模型文件

支持导入不少于3种格式的模型至仿真场景中，成为新组件；

3.储能系统装调虚拟仿真实训资源要求

3.1 仿真实训内容要求

3.1.1 储能电池模组设计与装调仿真实训

要求储能电池模组设计与装调虚拟仿真实训包括但不限于储能电池模组认知和储能模组设计与装调实训，其中实训步骤包括但不限于方壳电池认知、电气元件认知、模组结构认知、BMS 结构认知与装调、模组装配等环节。

①储能电池模组认知：以数字孪生三维模型与动画及文字展示不同类型的储能模组部件的结构与原理，并介绍各个部件的功能与选型标准，展示储能模组的2种及以上不同应用场景。

②储能模组装配与装调实训：能够对电池、电器元件、连接件、工具进行认知，能够支持模组结构及电性能查看，支持完成BMS的装配与调试，支持零部件拆卸和安装操作。

③系统实训过程中文字提示和流程参照模组装配标准作业流程文件进行设计，包括但不限于零部件的装配关系和操作技巧，装配过程中的关键要点和注意事项，如电池组的安装顺序、电气连接的安装位置、温度传感器布置、电压检测线路连接等。

3.1.2 家用储能柜装配与调试仿真实训

要求家用储能柜装配与调试仿真实训包括但不限于家用储能柜认知、电池簇设计装调实训与家用储能柜设计装调实训。

要求实训中产品数字孪生仿真模型参照家用储能柜产品设计。

要求实训流程涵盖从家用储能柜电池系统的基础认知，到电池簇的详细认知与装配，再到整个储能柜的结构认知与装配等全流程的仿真操作功能。具体包括但不限于以下功能：

①家用储能柜系统认知：采用仿真或 3D 动画等直观形式，深入介绍家用储能柜电池系统的构成、特点及工作原理，介绍电池单体、电池模块、电池簇等各级结构的组成和作用，电池管理系统（BMS）对电池的监测、保护和管理功能，以及能量管理系统（EMS）如何协调电池与电网设备之间的能量流动。动画或仿真应具有清晰的画面、流畅的动作以及准确的文字或语音提示。

②电池簇设计装调实训：依照电池簇的设计流程和方法，可在仿真环境中进行电池簇的虚拟爆炸查看与装配操作，包括电池选型、布局设计、热管理设计、电气连接设计等内容。

③家用储能柜设计装调实训：家用储能柜的整体结构设计要点，如柜体结构、散热系统装配、电气控制系统装配等，以及各部件之间的装配关系和装配工艺。

④允许通过鼠标拖拽、旋转等操作，对电池簇的各个部件，如电池单体、连接件、电池管理系统（BMS）等进行查看并进行虚拟装配练习，系统应提供实时的装配指导和错误提示。同时，还应支持对整个家用储能柜的结构部件，如柜体、散热系统、电气控制系统等进行虚拟装配。

⑤预设不少于 1 个常见的故障场景，如电池单体故障、连接故障、BMS 故障等。

3.1.3 工商业能量型液冷储能一体机装配与调试仿真实训

实训要求涵盖从该储能一体机系统结构与部件功能认知，到电池簇认知与装配、家用储能柜结构认知与装配、热管理设备认知与装配、消防设备认知与装配等全流程的仿真操作功能。要求实训中产品数字孪生仿真模型参照商业能量型液冷储能一体机产品设计。

具体要求包括但不限于：

①所提供的实训教学内容和仿真模型应与工商业能量型液冷储能一体机的实际技术参数和工作原理保持一致，操作与装配流程应与装配相关岗位标准操作流程保持一致。

②采用仿真或动画等直观形式，展示储能一体机系统的工作原理、充放电过程、能量管理系统（EMS）的作用及运行方式等内容。仿真或动画应具有清晰的画面、流畅的动作以及准确的文字讲解。

③允许通过鼠标拖拽、旋转等操作，对电池簇的各个部件，如电池单体、连接件、电池管理系统（BMS）等进行虚拟装配练习，系统应提供实时的装配指导和错误提示。同时，还应支持对整个储能一体机的结构部件，如柜体、散热系统、电气控制系统等进行认知与虚拟装配，使学员了解各部件之间的连接关系和装配顺序。

④提供热管理系统的虚拟认知与装调环境，可进行液冷机组的认知与装配、冷却液管道的认知与装调、温度传感器的位置布局安装等操作。

⑤提供消防系统的虚拟设备认知与装配环境，可进行灭火装置的认知与布局、火灾报警系统各部分设备的认知与装配等操作。

⑥预设不少于1种常见的故障场景，如电池单体故障、连接故障、BMS 故障、热管理系统故障、消防系统故障等。可通过系统提供的诊断工具和方法，进行故障排查和分析，系统应能根据学员的操作步骤给出相应的反馈和指导。