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數(shù)智化電工實(shí)驗(yàn)平臺
（一）功能用途
1.滿足電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)及其擴(kuò)展創(chuàng)新要求。
2.采用獨(dú)立式積木器件結(jié)構(gòu)，能夠自由移動靈活組合搭建實(shí)驗(yàn)電路。
（二）技術(shù)規(guī)格及參數(shù)要求
1.需至少完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
基本電工儀表的使用與測量誤差的計(jì)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(yàn)證；
疊加原理的驗(yàn)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(yàn)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(yīng)測試；
二階動態(tài)電路的響應(yīng)研究；
R-L-C元件的阻抗特性的測定；
RC串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)特性測試；
R-L-C串聯(lián)諧振電路的研究；
三表法測量電路等效參數(shù)；
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(shù)及相序的測量；
日光燈功率因數(shù)的改善實(shí)驗(yàn)測試；
2.設(shè)備組成及結(jié)構(gòu)要求：
電工電路實(shí)驗(yàn)臺（桌）、實(shí)驗(yàn)支架、移動矮柜、儀器平臺、電源及測量儀表、實(shí)驗(yàn)?zāi)K、開源測量軟件平臺等組成，要求整臺裝置輕便、靈活、可靠。實(shí)驗(yàn)裝置支架與實(shí)驗(yàn)桌組合靈活、拆裝方便。支架采用L形設(shè)計(jì)，雙層鋁合金結(jié)構(gòu)， 可放置A4紙及A4成倍尺寸規(guī)格的模塊。各實(shí)驗(yàn)?zāi)K可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自由組合放置。為提高實(shí)驗(yàn)臺利用效率，方便學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；整臺高度≤1.5M，長度≤1.6M，寬度≤0.7M；實(shí)驗(yàn)桌采用可拆卸鋼木結(jié)構(gòu)，帶調(diào)節(jié)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(diǎn)清晰顯示在實(shí)驗(yàn)?zāi)K板面上；過流、過載、短路保護(hù)及聲光報(bào)警功能。要求具有漏電保護(hù)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(diào)，0～36V可調(diào)，電流2A；帶隔離變壓器。帶有過載和漏電保護(hù)。
(4)直流電源要求：可調(diào)輸出雙路0～30V可調(diào)輸出，最大電流：1A，帶有短路保護(hù)。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(shí)測量交流電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、相位角（四象限角度）等多種常用的電參量，且?guī)?shù)據(jù)通信接口，數(shù)據(jù)可同步上傳實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。（投標(biāo)文件應(yīng)提供可二次開發(fā)的通信接口及報(bào)文協(xié)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(hù)功能。
(4)功率測量范圍：≥1000W，測量精度需顯示到小數(shù)點(diǎn)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(shù)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(shù)顯電壓表：≥0～20V 0.5級
(10)直流數(shù)顯電流表：≥0～200mA 0.5級
(11)儀表接口：RS485串口通信，Modbus工業(yè)通信協(xié)議.
6.裝置組件要求:
(1)實(shí)驗(yàn)中的弱電模塊必須以獨(dú)立封裝的塑盒結(jié)構(gòu)為單一模塊，包括獨(dú)立器件模塊和電路功能模塊。模塊封裝內(nèi)的電氣元件參數(shù)外形與面板上的符號要求一一對應(yīng),真實(shí)器件直接可觀察。對于弱電相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，所用模塊統(tǒng)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(qiáng)電模塊以半張A4左右尺寸的整數(shù)倍，作為標(biāo)準(zhǔn)模塊大小。模塊采用絕緣防火材料作為面板。模塊放置于實(shí)驗(yàn)臺架上后仍可自由移動位置、組合，使實(shí)驗(yàn)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(zhì)。掛板上三相五線的母線和支線系統(tǒng)對應(yīng)的指示圖要清晰的陳列在版面上，零線、地線標(biāo)志清楚。包括日光燈組件、三相燈負(fù)載組件等。（投標(biāo)文件應(yīng)提供該項(xiàng)各模塊實(shí)物高清圖片）
(3)實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線為不大于1mm2超軟優(yōu)質(zhì)銅芯線，連接線帶護(hù)套。示波器導(dǎo)線一頭為BNC端子一頭為標(biāo)準(zhǔn)型端子。要求配有電路連接的短接橋，代替實(shí)驗(yàn)導(dǎo)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(nèi)部需內(nèi)嵌銅材質(zhì)一體成型嵌件，并能與獨(dú)立器件相配合，使用靈活方便
7.人工智能訓(xùn)練部署模塊：
(1)提供與電工學(xué)相關(guān)的針對時(shí)間序列、語音信號以及圖像識別領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)采集、模型訓(xùn)練、在線推理、離線部署功能在內(nèi)的一站式AI教學(xué)實(shí)踐平臺。投標(biāo)提供編程使用界面截圖不少于3張。
#(2)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)結(jié)合電工學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合原有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展開。投標(biāo)文件應(yīng)列舉至少2項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，簡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)過程及內(nèi)容
#(3)提供數(shù)據(jù)采集模塊，可以利用任意手機(jī)，實(shí)現(xiàn)語音信號、圖像信號以及內(nèi)置加速度計(jì)和陀螺儀的數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集接口可以通過二維碼掃描實(shí)現(xiàn)。投標(biāo)提供截圖演示通過二維碼掃碼實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)采樣的功能，并圖形化顯示采集數(shù)據(jù)的全過程，包括生成二維碼界面及采集數(shù)據(jù)的結(jié)果界面，不少于3張。
(4)數(shù)據(jù)處理模塊：可以實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的處理，包括設(shè)置標(biāo)簽、分類、分組、設(shè)置訓(xùn)練集和驗(yàn)證集等功能�？梢酝ㄟ^菜單快速篩選不同分類及組別。
(5)訓(xùn)練模塊：可以結(jié)合不同的功能（比如分類）進(jìn)行模型訓(xùn)練�？梢栽O(shè)置學(xué)習(xí)率，學(xué)習(xí)步長等參數(shù)。在完成訓(xùn)練后，可以看到包括準(zhǔn)確率在內(nèi)的訓(xùn)練結(jié)果以及可視化呈現(xiàn)。投標(biāo)應(yīng)提供軟件截圖，說明以上操作步驟過程以及最終的結(jié)果呈現(xiàn)，不少于3張。
(6)部署模塊：配有至少一套相關(guān)硬件，可以將訓(xùn)練好的模型，快速部署到終端設(shè)備，比如樹莓派或者單片機(jī)上部署，實(shí)現(xiàn)離線推理功能。需要提供配套的硬件或?qū)?yīng)終端設(shè)備。
8.實(shí)驗(yàn)講義要求：
(1)提供與設(shè)備配套的中文版本指導(dǎo)書。
(2)為配合英語教學(xué)實(shí)驗(yàn)，提供與設(shè)備配套的英文版實(shí)驗(yàn)講義。投標(biāo)文件中提供指導(dǎo)書章節(jié)證明。
開源虛擬儀器電路實(shí)驗(yàn)測量套件。
（一）支持的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課題：
標(biāo)準(zhǔn)虛擬儀器的使用與設(shè)計(jì)（波形測量、相量圖、頻域測量、X-Y圖測量等）；
數(shù)字化電路測量分析工具（數(shù)字濾波、頻譜分析、數(shù)字平滑等）
數(shù)字交流儀表電壓電流有效值、平均值計(jì)算；
數(shù)字交流儀表功率因數(shù)、有功功率、無功功率測量算法探究與驗(yàn)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(wǎng)諧波分量測量以及數(shù)字交流儀表精度誤差影響因素分析；
功率因數(shù)補(bǔ)償過程中干路與支路電流時(shí)域波形變化及諧波分析；
串聯(lián)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(chuàng)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(shí)鐘頻率不小于100MHz。輸出范圍±10V/5V。16通道數(shù)字量輸入DI，16通道數(shù)字量輸出DO，時(shí)鐘10MHz。支持2個(gè)計(jì)數(shù)器資源，32位計(jì)數(shù)器，4M緩存，200MHz時(shí)鐘。用戶交互界面可編程二次開發(fā)。提供基于C#編程環(huán)境的底層驅(qū)動以及基于C#的全開源虛擬儀器測量demo程序。可實(shí)現(xiàn)電路分析不同實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)。 (隨投標(biāo)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(shù)發(fā)生變化時(shí)，相位差大小及其變化（諧振電路實(shí)驗(yàn)和功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)）。至少包含3個(gè)電壓測量通道，1個(gè)電流測量通道。增益1-100可調(diào)。(隨投標(biāo)文件針對諧振電路實(shí)驗(yàn)提供演示視頻電感、電容上電壓與電流相位的關(guān)系。演示電感和電容電壓隨頻率變化時(shí)候幅值變化的關(guān)系。)
#(3)要求提供Matlab-Simulink環(huán)境下調(diào)用該模塊的動態(tài)服務(wù)程序，運(yùn)行后，可以在Matlab-simulink環(huán)境下，通過編程方式直接采集數(shù)據(jù)以及控制輸出信號源。支持在Matlab-simulink環(huán)境下設(shè)置最小工作步長到1ms。(隨投標(biāo)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(shí)時(shí)波形測量軟件平臺。支持VS環(huán)境下C#語言的編程二次開發(fā)�？稍谟脩艚缑嫔戏奖愕仫@示實(shí)時(shí)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(shù)據(jù)分通道顯示和集中顯示。對于波形上的任意點(diǎn)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測量。測量波形圖可以以圖片形式進(jìn)行保存，測量的原始數(shù)據(jù)可保存到excel用于實(shí)驗(yàn)分析。（投標(biāo)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(guān)弱電實(shí)驗(yàn)配套的軟件程序，實(shí)現(xiàn)電路實(shí)時(shí)參數(shù)測量與理論知識及圖表的對應(yīng)連接。通過對電路器件參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，反映理論曲線圖上的變化。投標(biāo)文件中提供串聯(lián)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(yīng)顯示濾波前、濾波后信號的頻譜以及濾波RC網(wǎng)絡(luò)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(guān)強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)配套的軟件程序，實(shí)現(xiàn)電路實(shí)時(shí)電壓電流及功率、功率因數(shù)等參數(shù)測量，實(shí)時(shí)顯示電壓電流波形，實(shí)時(shí)顯示三相電源及其中一路電流相量圖。測量結(jié)果隨電路狀態(tài)改變而實(shí)時(shí)變化。程序應(yīng)滿足三相交流電路測量及單相功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)的測量要求。投標(biāo)文件中提供三相電路測量和單相功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)的界面截圖。三相電路實(shí)驗(yàn)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(shù)提高實(shí)驗(yàn)反映電容欠補(bǔ)償，最佳補(bǔ)償和過補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)。（隨投標(biāo)文件提供視頻演示，反映三相電及單相電實(shí)驗(yàn)功能）。
#(4)要求提供基于C#編寫的開源底層軟件驅(qū)動庫。支持VS環(huán)境下C#語言的編程二次開發(fā)。可連接開源虛擬數(shù)據(jù)采集卡模塊硬件，進(jìn)行模擬量、數(shù)字量采集和控制。提供底層硬件驅(qū)動控制程序�？梢酝ㄟ^軟件編程選擇測量任務(wù)，添加測量通道，設(shè)置采樣率及測量方式等。投標(biāo)提供針對模擬量采集編程的C#語言庫函數(shù)列表（隨投標(biāo)文件提供相應(yīng)視頻演示說明采集功能）。
數(shù)智網(wǎng)關(guān)
（一）總體要求
(1)數(shù)智網(wǎng)關(guān)和電工實(shí)驗(yàn)臺配套支持與學(xué)院已建有的模擬電路課程數(shù)智化實(shí)踐教學(xué)管理平臺（實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告智能批閱系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，支持在數(shù)智網(wǎng)關(guān)上完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動采集、完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的自動生成，并提交到實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺，支持教師在平臺上批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并形成教學(xué)數(shù)據(jù)分析，如：成績分布統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)時(shí)長、實(shí)驗(yàn)完成率等。（需提供與學(xué)院現(xiàn)有數(shù)智化實(shí)踐教學(xué)管理平臺實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的承諾書。）
(2)數(shù)智網(wǎng)關(guān)與數(shù)智化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺支持?jǐn)?shù)據(jù)交換，通過數(shù)智化主控平臺學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室登錄學(xué)號即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備、儀表、學(xué)生信息的綁定，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)劇本要求，完成每一個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，系統(tǒng)自動采集學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并自動生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，老師在后臺可以完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告批閱。
（二）功能要求
(1)數(shù)智化主控平臺內(nèi)置智能網(wǎng)關(guān)、工控機(jī)等模塊及功能，內(nèi)嵌不低于10英寸觸摸顯示屏。
(2)智能網(wǎng)關(guān)帶有4個(gè)內(nèi)網(wǎng)接口用來對接儀器儀表，另外帶一個(gè)隔離的外網(wǎng)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(shè)備，平臺還內(nèi)置4個(gè)USB接口，用于儀器儀表的對接。
(4)平臺包含學(xué)生賬號登錄界面和器儀表綁定界面，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)號、實(shí)驗(yàn)平臺與測量儀器的三重綁定。
(5)主控平臺內(nèi)置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，教師可通過網(wǎng)絡(luò)在數(shù)智化管理平臺上下發(fā)課程資源到數(shù)智化主控平臺上。
(6)支持學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上通過數(shù)智化主控平臺上登錄對應(yīng)的賬號，完成實(shí)驗(yàn)課程中實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)自動采集、提交，并配合管理平臺形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
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