基于WEB的单晶炉虚拟实验室设计与实现

摘要

伴随国家新能源战略推进，光伏能源产业蓬勃发展，光伏应用材料成为日益重要的工业生产资料，光伏材料生产设备（单晶炉）扮演着同样重要的角色，为整个光伏应用产业提供了基础保障与技术支撑。光伏材料产量有限且价格昂贵，改进光伏材料生产设备与工艺以提高光伏材料生产的纯净度与成品率，成为当下整个光伏应用产业链的迫切需求。对比传统方法，设备更新周期长、改造成本高；因此，探索并寻找改进光伏材料生产设备的新途径成为研究热点问题之一。
　　本文力图将虚拟实验技术引入光伏材料生产设备行业，运用软件虚拟化技术解决实际工业设计、生产与服务中遇到的诸多问题，缩短设计周期、降低开发成本、提高生产效率与服务质量。本文尝试使用软件工程的方法与流程，并结合作者自身的行业背景与工作经验，深入研究并实际开发针对光伏材料生产设备“单晶炉”的虚拟（工业）实验室。
　　本文研究工作，总结如下：
　　①针对“单晶炉”设计、生产与服务各实践环节，分析问题、汇总需求并提出相适的解决方案；
　　②根据解决方案，设计“单晶炉”虚拟（工业）实验室的总体框架与各功能模块，编码实现设备设计平台与工艺模拟平台的基本功能，并完成实验（设备）云服务平台的原型设计；
　　③调试与测试该系统已完成的功能模块，并给出可用于进一步完善系统的评价与建议。
　　本文创新成果，概括如下：
　　①首次将虚拟实验技术引入光伏材料生产设备行业，提出了“单晶炉”虚拟（工业）实验室；
　　②将虚拟实验平台引入专项工业领域的各个环节（包括前期的生产设备设计，中期的生产工艺模拟，后期的产品维护与问题追踪），提出了应用于该专项工业领域的完整的虚拟实验室解决方案；
　　③将云概念及其模型引入虚拟实验室，基于基础虚拟实验平台与WEB数据共享技术，提出了实验（设备）云的原型设计。
　　本文是运用软件工程方法与虚拟实验技术在光伏材料生产设备相关研究领域进行的一次有益尝试，下一步将继续推进该应用研究工作，其应用研究成果既将加速光伏材料生产设备的更新换代，又将推动虚拟实验室的演进与发展。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 虚拟实验室概述

1.3 论文主要工作

1.4 论文组织结构

第二章 虚拟实验室的相关理论与技术

2.1 光伏材料生产设备与工艺

2.2 通用模型与数据交互

2.3 虚拟现实与虚拟实验

2.4 基于WEB数据共享与实验(设备)云

2.5 理论分析与技术选型

2.6 本章小结

第三章 虚拟（工业）实验室的需求分析

3.1 虚拟（工业）实验室的总体分析

3.2 设备设计平台的需求分析

3.3 工艺模拟平台的需求分析

3.4 实验（设备）云服务平台的需求分析

3.5 本章小结

第四章 虚拟（工业）实验室的设计与实现

4.1 虚拟（工业）实验室的总体设计

4.2 设备设计平台的设计与实现

4.3 工艺模拟平台的设计与实现

4.4 实验（设备）云服务平台的原型设计

4.5 本章小结

第五章 虚拟（工业）实验室的测试与评价

5.1 虚拟（工业）实验室的总体展示

5.2 设备设计平台的测试与评价

5.3 工艺模拟平台的测试与评价

5.4 实验（设备）云服务平台的原型展示与难点预测

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录