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赛题简介：介绍整个赛题的实现目标、实用价值、涉及技术和整体要求
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工业仿真在当今的制造业中发挥着越来越重要的作用。通过模拟和预测，工业仿真有助于降低成本、提高效率、优化产品设计，并确保生产过程的可靠性和安全性。工业仿真不仅有助于加快产品上市时间，提高产品质量和可靠性，还能提高企业的竞争力和市场占有率。随着工业4.0和智能制造的快速发展，工业仿真的应用将更加广泛和深入，为企业创造更多价值。因此，工业仿真已成为制造业数字化转型的关键技术之一，为企业实现可持续发展提供有力支持。
工业场景仿真一般包括器件仿真，业务逻辑仿真两大模块，工业器件仿真主要构建器件特性，一般包括数据的输入、器件本身特性加工、针对加工后的结果进行输出。业务逻辑仿真是场景仿真的核心，结合仿真器件产生的数据，结合工业场景的业务逻辑，进行业务逻辑管理和运算，然后反馈到相关仿真器件的上进行显示。
本赛题要求参赛者基于翼辉提供的任务关键型云原生虚拟机运行平台、QT开发平台，通过QT开发各种工业器件仿真组件（使用分布式通信作为仿真组件的通信接口），比如各种传感器、阀门、电机、仪表。然后结合各自专业所学，结合某种场景，编写实现场景的逻辑代码，使用之前开发的仿真组件作为输入输出源，进行效果展示。
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赛题业务场景：描述赛题相关的真实企业业务背景。从真实场景中，适当简化或者提炼出适合比赛的赛题场景
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以泵房自动调压简易系统为例（示例场景1）：
1、设计一个水泵形状图片，该图片上的指示灯可以实时显示水泵的实际工作状态（红色代表故障、绿色代表运行中，黄色代表待机中），示意如下：
2、分别建立一个标签控件以及一个文本框控件，标签控件命名为“运行频率”，文本框控件用于显示水泵实际的“运行频率”参数，示意如下：
3、用同样方式，分别建立“输出转速”、“水泵状态”、“水管压力”等标签控件，以及与其对应的文本框控件，示意如下：
4、设计一个“自动模式开关”按钮，开关按钮的开与关，可以触发程序内部变量状态的变化，从而可以启停水泵的自动运行模式，示意如下：
5、设计一个报警指示灯，系统正常时显示绿色，数据异常时，指示灯显示红色，示意如下：
6、设计一个“故障记录表”，用于实时记录自动调压系统故障情况，包括报警时间，报警对象，报警类型，故障描述等等，示意如下：
7、整体示意图如下（布局仅作为参考）
8、设计逻辑及效果描述
8.1、自动模式开关打开时，进入自动运行模式；关闭时，退出自动运行模式。
8.2、系统初值：频率“0Hz”，输出转速从“0rad”，水泵状态显示“运行中”，水管压力 “1Mpa”
8.3、水泵从启动到处于额定状态下运行时，频率从“0Hz~50Hz”逐步上升，并最终维持在“50Hz”，输出转速从“0~2000rad”逐步上升（运行频率与转速成正比），并维持在“2000rad”，水泵状态显示“运行中”，水管压力逐步上升，并最终维持在“1.5~2Mpa”之间变化；（水泵压力与转速的关系P = k * N^2,其中常数k=4.375，N为转速，单位是弧度每秒（rad/s），而P是压力，单位为Pa）
8.4、当水泵停止工作时，频率从额定频率下降为“0Hz”，输出转速从额定值下降为“0rad”，水泵状态显示“停止中”，水管压力下降为“1Mpa”（1Mpa为水泵的通常水压，下面场景中的1Mpa下降到0.1Mpa，是由于用户用水高峰导致的水压下降，这种情况下需要增压泵进行增压）；
8.5、设计场景：在自动模式下，水管压力按照10秒内从“1Mpa到0.1Mpa”的曲线下降，当检测到水管压力小于0.2Mpa时，水泵自动投入工作，数据按照上述步骤3显示；当水泵连续运行超过2分钟后，水泵自动停止运行。此时“输出频率”和“输出转速”快速回0，而水管水压缓慢退回初始值“1Mpa”。（如果要重复试验启停这个过程，则继续按照8.5步骤处理即可）
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基本功能需求
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1、完成工业器件仿真，仿真器件具备真实器件特性，如果是感知设备，可通过配置设备进行数据策略配置，如果是执行或者显示设备，可通过对输入的数据进行处理，如果是2个仿真器件存在物理上的关系，比如加热设备和温度采集是设备放在一起，那么温度采集设备需要关注发热设备的输出，并进行数据处理，并作为自己的输入；
2、结合赛题构建的场景，编写场景逻辑代码，能够整合第一步编写仿真器件进行显示、控制或者能够与第三方软件进行交互；
3、软件需采用任务关键型云原生的微服务方式开发，每个仿真组件是独立的服务，可通过发布和RPC方式提供对外数据输出，场景逻辑代码可通过订阅或者RPC实现对仿真组件的控制；
4、仿真系统可结合示例场景进行设计和优化，也可以结合自己的认识创新一个新的场景，赛题给出其他的示例场景如下：
4.1智能家居仿真系统（示例场景2）
4.1.1 涉及到的设备种类有
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名称
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设备功能描述
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仿真数据
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智能灯泡
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能够被控制点亮和点灭，能够影响光照度
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LED灯泡的光转换公式为1W=90Lux
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智能光照传感器
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能够感知光照度
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该设备获取到的光照度=光源的光照度/L2，其中L为距离,单位为米，光照度的单位Lux。
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智能插座
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能够被控制实现对电源的输出控制，如果有其他仿真设备接入该插座，如果插座没有电，对应接入的设备也将变成失电状态
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智能窗帘
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能够被开关进行窗帘的打开和关闭，影响室内光照度
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设晴天的窗户位置的光照度=20000Lux,阴天的光照度=10000Lux，雨天的光照度=5000Lux，
太阳刚升起的光照度为100Lux，预计1小时达到标准光照度，按线性增长。太阳落山的光照度为100Lux，预计1小时从标准光照度衰减到落山光照度，按线性减少。室内光照度基准值和窗帘的打开百分比成线性关系。通过上述关系获取窗户位置对室内的基准光照度。
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智能灯带
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能够被控制，进行氛围灯使用，可渐变各种颜色。
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色彩范围：RGB[0.0.0,255.255.255]
灯带的亮度为：转换公式为1W=90Lux， 灯带功率基本在5-20W。
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智能门锁
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能够输入密码或者被远程控制开锁，开锁后会对外发送消息，告知锁被开了。
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智能环境传感器
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能够仿真环境的温度，湿度，和PM2.5的浓度，并给应用系统提供数据
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温度范围：-10 ~ 50
湿度：10%-95%
PM2.5：0微克/立方米-500微克/立方米,空气质量合格的国家标准为75微克/立方米。
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智能烟雾传感器
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能够感知烟雾浓度，并提供给系统数据，一般可检测抽烟，火灾等。
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一般来说，MQ-2烟雾传感器可以检测液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等气体的浓度范围从200至10000PPM。在家庭使用中，通常将MQ-2烟雾传感器的报警阈值设置为200~300ppm，以保证及时发出警报
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智能摄像头
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可通过在仿真设备中导入视频，仿真摄像头的输入，为系统提供视频或者图片数据
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支持导入mp4视频，要支持大于2分钟时长的视频
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智能人体感应传感器
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可仿真环境中是否有人，为系统提供人体存在传感器。
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可通过设置定时仿真有人触发，或者能够通过算法扫描仿真器件周边有模拟人在，并触发。
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智能水浸传感器
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可通过仿真设置当前位置是否有水浸产生，如果有，则产生信号，提供给系统
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该仿真设备输出数字量，1表示有水浸，0表示没有水浸。
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声光报警器
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通过系统的通信控制，可产生声光报警与消警，主要起提醒作用，一般与相关智能设备联动使用
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无
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4.1.2 流程描述
（1）可结合生活中的场景，比如智慧寝室、智慧教室、智慧家庭等场景，使用仿真器件构建传感器布局，涉及关联的传感器需要关联，然后构建一个智能应用，该应用通过仿真器件提供的数据，实现智能管理。可根据需要自行增加满足需要的传感器，智能传感器的图片，可搜索互联网。
4.2智能仓储场景 （示例场景3）
4.2.1 需要的设备列表为
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名称
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设备功能描述
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仿真数据
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搬运机器人
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可以设置搬运速度，仿真机器人从一个纸箱或者物品堆中以一定速度，把地面的物品，搬运到传送系统中。
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搬运速度：5S/件-0.5S/件，间隔调整为0.5S
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传送系统
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可仿真的数据有传送速度、传送带长度，以及物品在传送带上具有按照速度运动的能力。
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传送带长度3-50米，可设置
传送速度：0.1米/s-1米/s，最小调整0.1米/s
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光电计数器
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可为物品提供传送计数功能
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搬运AGV
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AGV有移动速度，可以仿真移动速度和摆放物品的速度，一个物品从获取到摆放需要一定时间，AGV能够在界面中按照一定速度运行，物品摆放到位后，仓库的结果会显示在货架电子屏上
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AGV速度：0.15米/S - 0.5米/S可是指，设置间隔0.01米/s
摆放速度为：1S/次-3S/次，可设置。
摆放货架长度可设置为10-20米长度。
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货架电子屏幕
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货架电子屏可以记录货架行列内容以及某行某列是否有内容
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对仓库摆放的内容进行展示
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4.2.2 流程描述
入库流程：
（1）搬运机器人，从地面搬运物品到传送系统（并在搬运机器人边上产生计数），传送系统根据设置的速度进行移动
（2）当移动到光电计数器边上，光电计数器会产生数字变化，并通知搬运AGV进行搬运
（3）搬运AGV可以获取物品，并按照设置的速度进行移动并摆放好物品
（4）摆放好后，更新货架电子屏上的结果。更新结果后，搬运AGV会按照设置速度返回，并等待下一次搬运。
（5）如果AGV小车没有返回，物品到达后产生传送系统停线状态。
出库流程：
（1）设计一个小的独立界面程序，可通过分布式通信方式获取仓储货架目前的存储布局状态
（2）通过应用输入取货位置，应用给仓储系统发送一个货架坐标位置，如果货架有物品，则搬运AGV进行搬运到传送系统，并启动传送系统逆向传送并计数。
（3）如果对应位置无物品，则独立界面程序返回无物品提示。
系统预期达到的效果：通过仿真系统的设计，可以解决类似场景下的生产节拍优化，基于此场景如果有更好的想法，可以在此基础上进行优化。
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非功能性需求
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1、系统运行顺畅无卡顿，无闪退等严重错误；
2、构建的仿真场景应当能够解决现实中的一些问题
3、UI界面美观、逻辑合理、交互友好；
4、文档应详细阐述设计以及实现思路。
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实现条件：开发环境、实验平台、开发语言、数据库、编译器、涉及硬件等
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开发运行环境
1、任务关键型云原生虚拟机运行平台是基于VMware上SylixOS虚拟机，平台使用方法文档单独提供；
2、翼辉任务关键型云原生提供C/C++ SDK、支持Qt ；
3、任务关键型云原生在线教程：https://cloudnative.acoinfo.com/overview/mission_critical.html
4、开发工具：翼辉RealEvo-IDE、VS Code；
5、其他软件可按需选择。
注： 任务关键型云原生虚拟机运行平台和翼辉RealEvo-IDE，可免费申请，任务关键型云原生虚拟机运行平台和IDE使用手册申请时统一提供。（申请方式见本页面最上方红字）
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测试数据或平台：提供给参赛者的测试环境和测试数据。
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无
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开发所需设备及设备指标需求说明
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PC硬件环境建议配置
1、CPU i5/i7
2、内存12GB或以上
3、SSD硬盘500GB
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文档及其他要求
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1、工业仿真器件功能与接口文档
2、工业仿真系统解决的问题描述文档
3、软件设计文档
4、安装部署文档
5、用户操作手册
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各评分项及大致占比
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1、功能完整（30%）
作品仿真器件最少要能够包括感知设备、显示设备、控制设备2个种类，仿真器件数量至少需要4个以上，构建的仿真场景至少要能够实现2种以上功能。
2、系统复杂度（20%）
增加仿真系统对外通信功能，加5%；
每增加1个仿真器件数量，加2%，上限不超过10%
仿真场景的涉及到仿真器件互相耦合关系，加5%
3、代码规范性、文档完备性（20%）
代码编写规范，可读性强，程序注释有效，文档完整。
4、创新创意（20%）
基于给定的场景能够正确反映仿真场景逻辑展示1%-10%。
在指定场景之外实现一个新的场景，并通过仿真能够解决实际问题 10%-20%。
5、友好易用（10%）
软件操作简单，信息提示、反馈准确，程序可用性强。
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初赛作品提交要求
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1、软件所有实现源代码；
2、依赖的第三方库
3、可执行程序和相关文档（见文档要求）
4、实现思路说明PPT
5、演示视频（7分钟之内）
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