云端实验室基础平台可视化工具

云端实验室基础平台可视化工具一、项目概况合成生物学是将分子生物学、系统生物学与工程学原理结合，用以设计生物系统和生物工厂。其目标是创造改良的生物学功能，解决目前以及未来的挑战。合成生物学将改变我们创造能量、制造食物、优化工业加工以及检测、预防和治愈疾病的方式。借助生物技术，我们可以对微生物进行编程，以制造特殊化学品和化合物，这一过程称为‘生物制造’。这些进步促使工业界接受生物制造以作为基于石油基的替代品来重塑塑料、燃料、材料和药品等产品。行业分析表明，在本世纪末之前，生物工程可能占全球制造业产出的1/3以上，价值接近30万亿美元。2022年9月12日，美国总统拜登已经正式签署了一项行政命令，以启动一项“国家生物技术和生物制造计划”。此计划直指合成生物学及其下游制造，将加速生物技术创新，并在多个行业发展美国的生物经济，包括健康、农业和能源等，同时以美国国内供应链替代来自国外脆弱的供应链。该计划将改善粮食和能源安全，推动农业创新，同时减轻气候变化的影响，其将通过医学的进步帮助人们过上更长寿、更健康的生活。本项目是合成生物设计平台的内容之一，以先进的数字孪生技术为依托，基于可视化、智能化和实时数据更新，结合逼真的3d可视化渲染引擎，实现了合成生物学实验室场景和相关实验设备在数字空间的高效映射。本项目目标是对实验室全场景及各实验设备进行可视化还原，使用先进的数字孪生技术、建立云实验室的虚拟数字孪生体，融合实验室各个系统实验数据，并进行规划化整理后，在数字孪生体进行还原，形成的全面、直观、高效的系统可视化管理平台工具。该平台能实现云实验室整体场景的可视化、实验流程的可视化、实验设备数据的可视化、物流运输流程的可视化等功能。二、技术要求编号技术指标名称技术指标值1应用范围和要求云端实验室基础平台可视化工具目标是建设服务于合成生物大设施的合成生物学的云端实验室基础平台可视化工具，采用数字孪生技术，对整个云端实验室场景进行数字化还原，在虚拟世界呈现云实验室实时运行状态，为云实验室提供直观便捷的数据呈现。该系统前端采用国际先进的数字孪生开发引擎UE4，保证良好的用户体验。接口层提供统一开放的结构，对内部用户、外部用户提供内容的结构，方便用户使用相关数据。同时，该项目要求具备高可用性、高性能、高安全性、易部署和易维护等特点，能够为用户提供稳定可靠的服务。2性能指标一、实验室全场景数字孪生1.1蛋白质和代谢产物分析系统实验室全场景数字孪生。1.支持三维虚拟交互仿真模式，呈现蛋白质和代谢产物分析系统实验室全场景数字孪生，各实验仪器与物理实体保持数据连接，能动态呈现各项运行数据的变化。2.按照1:1的比例建立蛋白质和代谢产物分析系统实验室场景三维建模。3.按照1:1的比例建立实验仪器三维建模，要求模型各部件能满足还原物理实体的运行状态。4.蛋白质分析实验室虚拟场景渲染，特效制作，与现有实验室虚拟场景保持一致。5.场景数字孪生UI功能开发，要求与现有场景UI风格保持一致，界面支持中英双语动态切换。6.场景交互功能开发，场景支持旋转、平移、缩放操作。7.实验室各仪器设备采集，要求能获取到各仪器设备实时运行状态数据，并在虚拟端实时呈现。8.平台需使用UE引擎开发，与现有项目进行融合。1.2高级光学检测系统实验室全场景数字孪生。1.支持三维虚拟交互仿真模式，呈现高级光学检测系统实验室全场景数字孪生，各实验仪器与物理实体保持数据连接，能动态呈现各项运行数据的变化。2.按照1:1的比例建立高级光学检测系统实验室场景三维建模。3.按照1:1的比例建立实验仪器三维建模，要求模型各部件能满足还原物理实体的运行状态。4.实验室虚拟场景渲染，特效制作，与现有实验室虚拟场景保持一致。5.场景数字孪生UI功能开发，要求与现有场景UI风格保持一致，界面支持中英双语动态切换。6.场景交互功能开发，场景支持旋转、平移、缩放操作。7.实验室各仪器设备数据采集，要求能获取到各仪器设备实时运行状态数据，并在虚拟端实时呈现。8.平台需使用UE引擎开发，与现有项目进行融合。1.3云实验室一楼全场景数字孪生补充。1.底盘细胞放大培养系统实验室设备建模，包括但不限于发酵罐、立库等实验设备，一楼可视化大屏展厅三维建模。2.实验室各仪器设备数据采集，要求能获取到各仪器设备实时运行状态数据，并在虚拟端实时呈现。二、箱式物流可视化平台1.支持三维虚拟交互仿真模式，动态呈现各楼层物流运输繁忙状态，包括物流运输设备位置的实时变化，物料传递的变化。2.按照1:1的比例建立物流设备三维模型，包括但不限于堆垛机、传送带、运输AGV小车、机械臂、功能岛AGV小车等。3.物流可视化平台开发，包括场景渲染、特效制作，各物流设备的运动动画。4.场景UI功能开发，以数据看板的方式呈现物流系统的生产数据，要求与现有场景UI风格保持一致，界面支持中英双语动态切换。5.系统能采集各物流设备相关运行数据，并在虚拟平台进行还原，动态呈现物流繁忙状态。6.平台支持动态切换各个楼层的物流运输场景，场景支持旋转、平移、缩放操作。7.平台需使用UE引擎开发，与现有数字孪生可视化项目风格需保持一致。8.平台需使用UE引擎开发，与现有项目进行融合。三、数字孪生可视化大屏1.数字孪生可视化大屏可呈现1-7楼数字孪生场景，大屏支持触屏操作，可动态切换楼层，并支持移动端部署。2.大屏UI面板要求与现有场景UI风格保持一致，UI能以数据面板的方式呼出，界面支持中英双语动态切换。3.可视化大屏支持移动端部署，可在安卓/IOS等移动端设备运行。4.平台需使用UE引擎开发，与现有项目进行融合。四、功能岛数据采集1.系统可视化工具能从SCADA数据中台、EAM系统采集各功能岛数据，并在数字孪生终端动态呈现。2.系统能采集各个功能岛的整体运行和生产数据，包括功能岛内各个设备运行状态数据。3.系统能以列表模式一次性呈现所有功能岛的运行状态情况，并可进入单个功能岛的详情页面，查看详细数据。4.功能岛数据面板UI与现有数字孪生系统UI保持一致，界面支持中英双语动态切换。五、数字孪生系统优化1.优化一期数字孪生系统数据采集的频率和精度，提高数据处理的速度和准确性，在现有基础上打通数字孪生场景和PDM、EAM、SCADA等系统的连接，进一步提高数字孪生场景的实时性、动态可交互性。2.优化现有实验室数字孪生场景，对场景特效进行统一处理，完善现有虚拟场景的模型、特效、UI面板（数据）、交互等内容。3.完善现有数字孪生可视化系统UI,界面支持中英双语动态切换。4.优化各实验室可视化系统的通信和网络连接，保证数据传输的速度和容错率。5.加强数字孪生系统的安全性和隐私保护，提升数据的安全性和系统的稳定性。六、用户管理1.用户管理：支持接入统一用户平台，进行系统登录及用户管理。2.菜单管理：可以对该系统内的界面菜单、按钮资源进行配置管理，可灵活设置各个菜单名称、图标（可从内置字体图标库或上传外部图标）。七、其他功能组件1.系统支持动态切换数字孪生模式和虚拟仿真模拟模式。2.新用户给与操作指引。支持软件页面展示在线版操作手册，方便用户查阅。3.支持用户反馈软件问题。4.展示软件的版权归属，并支持可配置、更改，如“是否展示版权”、“版权归属内容”。5.系统banner提示：允许管理角色配置重要的提示信息，用于在页面向用户展示，配置内容包括：提示文案、生效时间、失效时间等。6.个人中心：对用户基本信息进行管理，如用户名、密码、邮箱等。八、系统设计通用要求1.

支持常用服务器操作系统，如WindowsServer、Linux等，并支持云资源环境，如AWS、华为云、阿里云、私有云等，同时要求支持64位操作系统。2.

部署需支持负载均衡和集群，以提高系统的可用性和容错能力。3.

系统非正常停机时间不应超过2小时/月，非正常停机次数不应超过2次/年。如遇灾难性宕机，系统恢复时间应不超过2小时。4.系统平台采用B/S架构，前端采用UE引擎开发，并发布WebGL格式部署于web服务器，后端基于Java语言进行开发后端开发，以提高系统的可维护性和扩展性。5.系统支持发布到移动端运行，并支持安卓/IOS两种平台部署模式，并能自适应适配多种分辨率的终端。6.代码编写方面，要求对于复杂的业务逻辑有简明扼要的注释，以提高代码可读性和可维护性。7.数据业务查询平均响应时间应不超过5秒，业务交互平均响应时间应不超过3秒，业务统计分析平均响应时间应不超过3秒，以提高系统的响应速度和用户体验。8.上线后7个自然日之内，要求提供各功能模块点检清单，以确保系统的稳定性和可靠性。9.在测试阶段，对于业务主流程，要提交自动化测试脚本，以提高测试效率和质量。10.系统需明确提供外部访问的API，可以编程调用，同时要求API涉及用户鉴权，URL地址应明确暴露，以提高系统的可扩展性和互操作性。11.支持代码托管服务，支持多种代码托管协议和接口，如Git、SVN等九、定制开发1、编制需求调研计划，进行需求调研，从业务流程、单据使用、报表查询等等方面展开深入和全面的调研，并搜集用户的个性化需求。形成《需求调研报告》并经过用户审核确认；2、支持进行流程分析和流程讨论，流程编制和蓝图设计。编制《软件功能确认表》并经过用户审核确认；3、总览可视化界面定制开发；4、实验室可视化界面定制开发；5、结合设施实际产线，模型信息构建；6、结合设施实际业务流程，构建业务可视化流程信息；7、构建实验算法信息。3安装调试培训服务1.交付时需要完成交付完整源代码、产品文档、开发文档（含数据库设计文档）、测试文档、部署文档。2.免费进行场地安装服务。3.至少一次现场免费培训。4.满足24小时热线服务。5.中标后提供系统使用说明书及培训文档。4信息安全要求1.