虚拟仿真实验教学中心一期建设方案-基于虚拟仪器平台

网络与控制国家级虚拟仿真实验教学中心

建设方案（一）目录建设思路建设团队平台建设方案预期效果建设经费预算合作企业情况建设思路坚持“知识、能力、素质协调发展，学习、实践、创新相互促进，虚实结合、能实不虚相互补充”的实验教学理念；依照“工程训练为基础、能力提高为重点、创新意识培养为核心”的原则；突出虚拟对象与实体对象相结合、全数字化仿真与半实物仿真相结合、虚拟实验与实体实验相结合；

借助企业专业背景和力量，教师全程深度参与，构建学科交叉融合的实验大平台

建设团队自动化学院网络化测控实验室相关教师；自动化学院机器人创新训练中心教师；自动化学院智能电网实验室相关教师；美国国家仪器有限公司技术团队；上海远宽能源科技有限公司。平台建设方案Managed

IPNetwork有线网络工业网无线网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面/服务器数据处理网络层应用层对象层一期实施总体方案Managed

IPNetwork有线网络工业网无线网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面/服务器数据处理网络层应用层对象层教学楼用电负荷能耗分析仪主电网电能质量分析仪主电网电能质量微电网实时仿真系统校园网气象站气象站气象信息工业总线一期实施总体方案视觉巡检机器人一期实施总体方案车库智能化管理系统软件仿真+实体模型校园网智能电网微电网实时仿真控制器快速原型机器人虚拟机器人实体机器人客户端界面智能电网用户界面虚拟仪器/网络化测控用户界面机器人远程客户端一期实施虚拟仪器与网络测控车库智能化管理系统在线式电能分析校园网智能电网微电网实时仿真控制器快速原型大拓扑实时仿真虚拟仪器与网络测控车库智能化管理系统楼宇智能能耗控制在线式电能分析机器人虚拟机器人实体机器人虚拟现实虚拟微网系统虚拟校园客户端界面虚拟现实系统智能电网用户界面虚拟仪器/网络化测控用户界面机器人远程客户端后期实施Managed

IPNetwork有线网络工业网无线网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面/服务器数据处理网络层应用层对象层Managed

IPNetwork有线网络DSL无线网络移动网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面网络层应用层对象层实施方案-一期微电网实时仿真欧盟微网组网方案储能系统风力发电系统光伏发电系统微网孤岛运行、并网运行电动车充电电能质量分析实施方案-硬件部分NIPXIe实时仿真器--PXIe-8135i7四核控制器--PXIe-10828槽位PXIe机箱--PXI-7854RFPGANIcRIO快速原型控制器--NI9215*4模拟输入--NI9263*2模拟输出--NI9401*4数字IOManaged

IPNetwork有线网络DSL无线网络移动网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面网络层应用层对象层DIOAIAO控制算法微网模型全数字实时仿真半实物实时仿真真实控制器虚实结合、相互补充实施方案-软件购置部分NILabVIEW院系授权StarSim实时仿真授权单机4核授权StarSim客户端授权30用户授权StarSim+实施方案-微电网系统实施部分欧盟微电网全数字实时仿真风机控制快速原型光伏控制快速原型并网控制快速原型实施方案-教学实验部分单相桥式半控整流电路实验单相桥式全控整流电路实验三相桥式半控整流电路实验三相桥式有源逆变电路实验绕线转子异步电动机串级调速系统实验单相交一直一交变频电路的性能实验转速单闭环调速系统实验双闭环调速系统实验SVC装置控制系统实验Statcom装置控制系统实验双馈风电系统实验永磁直驱风电系统实验光伏系统实验实时仿真器离线仿真客户端离线仿真客户端离线仿真客户端离线仿真客户端30个客户端授权有线网络单机四核实时仿真授权快速原型控制器实施方案-实验架构实体风机实体光伏工业总线实施方案-实施步骤1.软硬件采购，合同免表完成后30工作日2.实时仿真系统集成--欧盟微电网全数字实时仿真 20工作日--风机控制快速原型 4工作日--光伏控制快速原型 4工作日--永磁同步电机控制快速原型 4工作日--并网控制快速原型 4工作日--教学实验部分 20工作日--网络通信与接口 5工作日--现场调试 10工作日风力发电系统控制与实时仿真微网系统控制与实时仿真电能质量采集与分析虚拟仿真实验Managed

IPNetwork有线网络DSL无线网络移动网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面网络层应用层对象层平台优势--统一平台一揽子解决方案实时仿真Managed

IPNetwork有线网络工业网无线网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面/服务器数据处理网络层应用层对象层NI机器人解决方案机器人解决方案–从虚拟到现实NAOVideo&Demo机器人解决方案–从虚拟到现实Demo3DExpress：完成场景建模与仿真机器人解决方案–从虚拟到现实Demo3DExpress：完成SolidWorks模型导入LabVIEWNI机器人解决方案–从虚拟到现实DemoLabVIEW：实现模型控制机器人解决方案–从虚拟到现实DemoLabVIEW：机器人2D3D仿真机器人解决方案–从虚拟到现实DemoLabVIEW：从3D仿真机器人到实体机器人机器人解决方案–从虚拟到现实DemoNAOSDKforNILabVIEW：从3DExpress仿真到实体机器人NAO实施方案-仿真实验内容机械手臂3D仿真

人形机器人3D仿真轮式机器人3D仿真

RobotNAO3D仿真实施方案-实体机器人实施方案-软硬件LabVIEW院系授权3DExpressAdd-OnNAOSDKforLabVIEWNILabVIEW机器人起步包NAO实体双足机器人传感器：激光扫场、罗盘、红外、IMU、GPS、RFID…3DExpress&Simulator可导入Solidworks模型提供二次开发VI，可将模型直接放入LabVIEW中结合动力学引擎实现动力学仿真提供二次开发仿真接口，包括c++/LabVIEW、Python/matlab提供NIStarterKit、iRobot、AldebaranNAO、Kuka、FRC、Fanuc等多款机器人模型仿真场景-NAO仿真场景-NAO仿真场景-轮式机器人仿真场景-RoboCupManaged

IPNetwork有线网络工业网无线网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面/服务器数据处理网络层应用层对象层Managed

IPNetwork有线网络DSL无线网络移动网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面网络层应用层对象层PXI管理系统+仿真实验平台myRIO大规模分布式系统cRIO分布式测控平台PXI高性能混合信号实验平台

网络WSN无线传感网络化测控解决方案虚拟仪器与网络化测控解决方案-实施方案一期教学楼用电负荷能耗分析仪主电网电能质量分析仪主电网电能质量校园网气象站气象站气象信息工业总线服务器数据汇总处理客户端虚拟仪器与网络化测控解决方案-实施方案一期软件仿真实体模型车库智能化管理系统虚拟仪器与网络化测控解决方案-实施方案二期基于NIWSN的体感量分布式传感网络虚拟仪器与网络化测控解决方案-实施方案二期无线采集节点PM2.5传感器无线采集节点温湿度传感器ZigbeeZigbee气象站网关校园网服务器端监测界面客户端界面基于NIWSN的体感量分布式传感网络虚拟仪器与网络化测控解决方案-实施方案二期--楼宇智能能耗控制ProfiBus/485以太网电能质量热电偶服务器-温控/能耗分析电能分析质量分析与气象站实时虚拟仿真实验实施方案-硬件改造部分（对已有硬件进行扩充）NIPXIe工业总线采集系统NIcRIO

电能质量分析仪NIcRIO

能耗分析仪气象站电压电流互感器实施方案-软件部分NILabVIEW院系授权（与前一个平台共享）实施方案-教学实验部分虚拟数字示波器RCL参数测试系统温度/光强测试系统红外报警系统直流电机转速测控系统电子计数/测频/测周交流电压测量逻辑分析仪气象信息分布式数据采集利用已有教学资源虚拟仪器仿真实验客户端客户端客户端客户端100个客户端授权实物实验实物实验实施方案-系统实施部分教学实验部分 20工作日气象站数据采集 5工作日教学楼能耗采集1节点 5工作日主电网电能质量分析 10工作日数据通信与网络接口 5工作日服务器端数据处理 5工作日客户端界面显示 5工作日现场调试 5工作日Managed

IPNetwork有线网络工业网无线网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面/服务器数据处理网络层应用层对象层Managed

IPNetwork有线网络DSL无线网络移动网络智能电网机器人虚拟仪器与网络化测控虚拟现实客户端界面网络层应用层对象层1.虚拟现实系统集成商–专业大规模场景2.利用LabVIEW3DExpress工具包实现小规模独立对象仿真虚拟现实–两种方案

一期实施方案汇总-软硬件部分智能电网虚拟仪器/网络化测控机器人LabVIEW院系授权PXIe实时仿真器PXI工业总线采集系统（扩充）机器人起步包*2cRIO快速原型控制器cRIO电能质量分析仪传感器StarSim实时仿真授权单机4核授权cRIO能耗分析仪NAO双足机器人StarSim30客户端授权气象站3DExpress电流电压互感器NAOSDK一期实施方案汇总-实施部分智能电网虚拟仪器/网络化测控机器人欧盟微电网全数字实时仿真气象站数据采集传感器通信风机控制快速原型教学楼能耗采集1节点运动控制光伏控制快速原型主电网电能质量分析路径规划并网控制快速原型车库智能化管理系统声音图像识别机器人系统仿真教学楼用电负荷能耗分析仪视觉巡检机器人主电网电能质量分析仪主电网电能质量微电网实时仿真系统校园网气象站气象站气象信息工业总线总结:平台优势-虚实结合总结-平台优势统一平台、促进学科交叉、体现特色、持续创新电能质量分析仪DIOAIAO控制器模型仿真器PXI高性能混合信号实验平台合作企业情况2013年全球销售额超过12亿美金全球超过40个国家、8000名员工每年为超过35,000公司提供产品与方案NI中国超过500名员工Non-GAAPRevenue*inMillionsLong-TermTrackRecordofGrowthandProfitability合作企业情况——NationalInstruments公司概况宝马:混合动力汽车发动机ECUHILBWM氢燃料12缸发动机仿真器用于ECU设计硬件:NIPXI4CANInterface288DIO,24AI,56AO软件:NILabVIEW空中客车:智慧工厂-CyberPhysicalSystemNI

cRIONI

SOM空中客车:智慧工厂-SmartToolsDAR