|
數智化電工實驗平臺
（一）功能用途
1.滿足電路實驗教學及其擴展創新要求。
2.采用獨立式積木器件結構，能夠自由移動靈活組合搭建實驗電路。
（二）技術規格及參數要求
1.需至少完成以下實驗內容：
基本電工儀表的使用與測量誤差的計算；
減小儀表的誤差方法；
線性與非線性電路元件伏安特性的測繪；
電位、電壓的測定及電路電位圖的繪制；
基爾霍夫定律的驗證；
疊加原理的驗證；
電壓源與電流源的等效變換；
戴維南定理和諾頓定理的驗證；
受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的特性曲線；
典型電信號的觀察與測量；
R-C一階電路響應測試；
二階動態電路的響應研究；
R-L-C元件的阻抗特性的測定；
RC串、并聯選頻網絡特性測試；
R-L-C串聯諧振電路的研究；
三表法測量電路等效參數；
三相交流電路電壓、電流的測量；
三相電路功率的測量；
功率因數及相序的測量；
日光燈功率因數的改善實驗測試；
2.設備組成及結構要求：
電工電路實驗臺（桌）、實驗支架、移動矮柜、儀器平臺、電源及測量儀表、實驗模塊、開源測量軟件平臺等組成，要求整臺裝置輕便、靈活、可靠。實驗裝置支架與實驗桌組合靈活、拆裝方便。支架采用L形設計，雙層鋁合金結構， 可放置A4紙及A4成倍尺寸規格的模塊。各實驗模塊可根據實驗需求自由組合放置。為提高實驗臺利用效率，方便學生自主實驗，實驗臺桌面可使用寬度大于600mm 。
3.裝置整體尺寸要求：
采用桌架可分離式結構設計；整臺高度≤1.5M，長度≤1.6M，寬度≤0.7M；實驗桌采用可拆卸鋼木結構，帶調節腳。
4.裝置電源要求：
(1)交流電源：三相五線交流電源輸入，電源母線及接地點清晰顯示在實驗模塊板面上；過流、過載、短路保護及聲光報警功能。要求具有漏電保護功能。
(2)三相交流輸出電壓：≥380V，電流≥2A。
(3)單相交流輸出電壓：單相交流輸出電壓：0～250V可調，0～36V可調，電流2A；帶隔離變壓器。帶有過載和漏電保護。
(4)直流電源要求：可調輸出雙路0～30V可調輸出，最大電流：1A，帶有短路保護。固定輸出：直流電源：-15V、0V、+5V，+15V，最大電流：1A 。
5.裝置測量儀表要求：
#(1)可同時測量交流電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、相位角（四象限角度）等多種常用的電參量，且帶數據通信接口，數據可同步上傳實驗室管理系統。（投標文件應提供可二次開發的通信接口及報文協議。）
(2)電壓測量范圍：≥500V，0.5級（自動量程）。
(3)電流測量范圍：≥2A，0.5級（自動量程）。帶有過流保護功能。
(4)功率測量范圍：≥1000W，測量精度需顯示到小數點后兩位；0.5級（自動量程）。
(5)四象限角度測量范圍：≥0～360度，分辨率1度。
(6)功率因數測量范圍： -1～0～+1 。
(7)有功電能精度：≥0.5級。
(8)無功電能精度：≥1級。
(9)直流數顯電壓表：≥0～20V 0.5級
(10)直流數顯電流表：≥0～200mA 0.5級
(11)儀表接口：RS485串口通信，Modbus工業通信協議.
6.裝置組件要求:
(1)實驗中的弱電模塊必須以獨立封裝的塑盒結構為單一模塊，包括獨立器件模塊和電路功能模塊。模塊封裝內的電氣元件參數外形與面板上的符號要求一一對應,真實器件直接可觀察。對于弱電相關的實驗，所用模塊統一都能配合九孔萬能插件板像搭積木一樣的形式自由搭建組合電路。模塊面板上器件符號以及電路圖必須防刮耐磨，可以持久使用。
(2)強電模塊以半張A4左右尺寸的整數倍，作為標準模塊大小。模塊采用絕緣防火材料作為面板。模塊放置于實驗臺架上后仍可自由移動位置、組合，使實驗連線清晰，檢查故障方便。掛板面板采用防腐、阻燃的非金屬材質。掛板上三相五線的母線和支線系統對應的指示圖要清晰的陳列在版面上，零線、地線標志清楚。包括日光燈組件、三相燈負載組件等。（投標文件應提供該項各模塊實物高清圖片）
(3)實驗連接導線為不大于1mm2超軟優質銅芯線，連接線帶護套。示波器導線一頭為BNC端子一頭為標準型端子。要求配有電路連接的短接橋，代替實驗導線的使用，使電路直觀清晰。使用短接橋控制掛板上電源的走向、通斷并固定掛板。
(4)九孔萬能插件板可以掛式使用也可以置于桌面使用。為保證可靠性，模塊內部需內嵌銅材質一體成型嵌件，并能與獨立器件相配合，使用靈活方便
7.人工智能訓練部署模塊：
(1)提供與電工學相關的針對時間序列、語音信號以及圖像識別領域，包括數據采集、模型訓練、在線推理、離線部署功能在內的一站式AI教學實踐平臺。投標提供編程使用界面截圖不少于3張。
#(2)完成實驗內容應結合電工學實驗，結合原有基礎實驗內容展開。投標文件應列舉至少2項實驗項目，簡述實驗目的、實驗過程及內容
#(3)提供數據采集模塊，可以利用任意手機，實現語音信號、圖像信號以及內置加速度計和陀螺儀的數據采集。數據采集接口可以通過二維碼掃描實現。投標提供截圖演示通過二維碼掃碼實現加速度計采樣的功能，并圖形化顯示采集數據的全過程，包括生成二維碼界面及采集數據的結果界面，不少于3張。
(4)數據處理模塊：可以實現對采集數據的處理，包括設置標簽、分類、分組、設置訓練集和驗證集等功能。可以通過菜單快速篩選不同分類及組別。
(5)訓練模塊：可以結合不同的功能（比如分類）進行模型訓練。可以設置學習率，學習步長等參數。在完成訓練后，可以看到包括準確率在內的訓練結果以及可視化呈現。投標應提供軟件截圖，說明以上操作步驟過程以及最終的結果呈現，不少于3張。
(6)部署模塊：配有至少一套相關硬件，可以將訓練好的模型，快速部署到終端設備，比如樹莓派或者單片機上部署，實現離線推理功能。需要提供配套的硬件或對應終端設備。
8.實驗講義要求：
(1)提供與設備配套的中文版本指導書。
(2)為配合英語教學實驗，提供與設備配套的英文版實驗講義。投標文件中提供指導書章節證明。
開源虛擬儀器電路實驗測量套件。
（一）支持的創新實驗課題：
標準虛擬儀器的使用與設計（波形測量、相量圖、頻域測量、X-Y圖測量等）；
數字化電路測量分析工具（數字濾波、頻譜分析、數字平滑等）
數字交流儀表電壓電流有效值、平均值計算；
數字交流儀表功率因數、有功功率、無功功率測量算法探究與驗證；
使用虛擬儀器測量三相電路電壓、電流、功率、相量圖、諧波分量；
電網諧波分量測量以及數字交流儀表精度誤差影響因素分析；
功率因數補償過程中干路與支路電流時域波形變化及諧波分析；
串聯諧振電路頻譜特性及相頻特性曲線測繪；
RC一階電路頻譜特性及相頻特性曲線測繪；
（二）電路測量開源創新套件要求：
# (1)要求配有基于C#的開源儀器測量平臺。支持USB或PCIe接口。滿足4通道模擬量輸入AI，共享最高采樣率≥300kS/秒（單通道≥500kS/秒），不低于16位ADC，64M緩存，輸入范圍±10V。2通道模擬量輸出AO，共享最高更新率≥1.25MS/秒，不低于16位DAC，32M緩存，時鐘頻率不小于100MHz。輸出范圍±10V/5V。16通道數字量輸入DI，16通道數字量輸出DO，時鐘10MHz。支持2個計數器資源，32位計數器，4M緩存，200MHz時鐘。用戶交互界面可編程二次開發。提供基于C#編程環境的底層驅動以及基于C#的全開源虛擬儀器測量demo程序。可實現電路分析不同實驗的數據采集實驗。 (隨投標文件提供demo功能演示視頻)。
# (2)要求配有多通道隔離放大器模塊。可測量電路中任意兩路不共地的電壓、電流信號在電路參數發生變化時，相位差大小及其變化（諧振電路實驗和功率因數提高實驗）。至少包含3個電壓測量通道，1個電流測量通道。增益1-100可調。(隨投標文件針對諧振電路實驗提供演示視頻電感、電容上電壓與電流相位的關系。演示電感和電容電壓隨頻率變化時候幅值變化的關系。)
#(3)要求提供Matlab-Simulink環境下調用該模塊的動態服務程序，運行后，可以在Matlab-simulink環境下，通過編程方式直接采集數據以及控制輸出信號源。支持在Matlab-simulink環境下設置最小工作步長到1ms。(隨投標文件提供采集功能演示視頻）。
（三）開源測量軟件平臺要求：
# (1)提供基于C#編寫的開源實時波形測量軟件平臺。支持VS環境下C#語言的編程二次開發。可在用戶界面上方便地顯示實時測量4通道波形。測量波形圖具有通道知識顏色選擇，測量數據分通道顯示和集中顯示。對于波形上的任意點可以進行實時數據測量。測量波形圖可以以圖片形式進行保存，測量的原始數據可保存到excel用于實驗分析。（投標文件中提供波形圖截圖）。
# (2)要求配有基于C#編寫的電路分析相關弱電實驗配套的軟件程序，實現電路實時參數測量與理論知識及圖表的對應連接。通過對電路器件參數的實時調節，反映理論曲線圖上的變化。投標文件中提供串聯諧振曲線測量、RC一階濾波幅頻特性曲線測量的軟件界面截圖。幅頻特性曲線圖應顯示濾波前、濾波后信號的頻譜以及濾波RC網絡的理論幅頻特性曲線圖。
#(3)要求配有基于C#編寫的電路分析相關強電實驗配套的軟件程序，實現電路實時電壓電流及功率、功率因數等參數測量，實時顯示電壓電流波形，實時顯示三相電源及其中一路電流相量圖。測量結果隨電路狀態改變而實時變化。程序應滿足三相交流電路測量及單相功率因數提高實驗的測量要求。投標文件中提供三相電路測量和單相功率因數提高實驗的界面截圖。三相電路實驗反映出三相平衡與不平衡情況下，三相電壓相量的變化。單相功率因數提高實驗反映電容欠補償，最佳補償和過補償的狀態。（隨投標文件提供視頻演示，反映三相電及單相電實驗功能）。
#(4)要求提供基于C#編寫的開源底層軟件驅動庫。支持VS環境下C#語言的編程二次開發。可連接開源虛擬數據采集卡模塊硬件，進行模擬量、數字量采集和控制。提供底層硬件驅動控制程序。可以通過軟件編程選擇測量任務，添加測量通道，設置采樣率及測量方式等。投標提供針對模擬量采集編程的C#語言庫函數列表（隨投標文件提供相應視頻演示說明采集功能）。
數智網關
（一）總體要求
(1)數智網關和電工實驗臺配套支持與學院已建有的模擬電路課程數智化實踐教學管理平臺（實驗課程教學系統、實驗報告智能批閱系統、實驗教學管理平臺）實現互聯互通，支持在數智網關上完成實驗數據的自動采集、完成實驗報告的自動生成，并提交到實驗教學管理平臺，支持教師在平臺上批閱實驗報告，并形成教學數據分析，如：成績分布統計、實驗時長、實驗完成率等。（需提供與學院現有數智化實踐教學管理平臺實現互聯互通的承諾書。）
(2)數智網關與數智化實驗教學管理平臺支持數據交換，通過數智化主控平臺學生在實驗室登錄學號即可實現設備、儀表、學生信息的綁定，學生根據實驗劇本要求，完成每一個實驗任務，系統自動采集學生的實驗數據，并自動生成實驗報告，老師在后臺可以完成實驗報告批閱。
（二）功能要求
(1)數智化主控平臺內置智能網關、工控機等模塊及功能，內嵌不低于10英寸觸摸顯示屏。
(2)智能網關帶有4個內網接口用來對接儀器儀表，另外帶一個隔離的外網接口用來對接管理平臺。
(3)為了能適配一些USB接口的儀表設備，平臺還內置4個USB接口，用于儀器儀表的對接。
(4)平臺包含學生賬號登錄界面和器儀表綁定界面，實現學生學號、實驗平臺與測量儀器的三重綁定。
(5)主控平臺內置實驗指導，教師可通過網絡在數智化管理平臺上下發課程資源到數智化主控平臺上。
(6)支持學生在實驗課上通過數智化主控平臺上登錄對應的賬號，完成實驗課程中實驗過程數據自動采集、提交，并配合管理平臺形成實驗報告。
|
