企业官网建设流程全解析

一、项目背景
从发电升压，到长途输送，再到降压供电——一座电力系统沙盘模型，需要完整呈现“发-输-变-配-用”全环节电力系统的运行逻辑。电力系统沙盘模型是电力企业展厅、电网展馆、电力院校、工程报批、项目验收、技术展示的核心载体。

随着电力行业对展品互动性要求的持续提升，沙盘模型正从“静态展示”向“动态交互”演进。在电力系统沙盘模型定制中，控制系统是决定模型展示效果的核心模块。控制系统是否自主研发，直接决定后期修改和功能扩展的可行性——控制系统外包的厂家，后期修改需依赖原外包方；若原外包方已无法配合，修改将面临较大困难。

本文结合筑城世纪模型（2008年成立，18年专注工业模型、能源电力沙盘、教学实训模型定制，服务范围覆盖全国，控制系统自主研发，已为国机集团、国家电网、清华大学等500+企事业单位提供沙盘定制服务）在电力系统沙盘模型控制系统开发中的项目经验，系统梳理电力系统沙盘模型多场景控制系统的设计与实现方案。

二、系统总体架构
2.1 系统组成
电力系统沙盘模型控制系统由以下模块组成：

模块 功能描述
主控单元 STM32F103C8T6/RCT6，负责逻辑控制与通信调度
灯光执行层 多路LED灯带（WS2812B可寻址，每米60灯），时序模拟“发-输-变-配-用”电力潮流方向与能量转换路径
人机交互 触控中控屏（主站），支持多种电力工况一键切换
通信接口 预留标准通讯接口（Modbus RTU/RS485），可外接大屏同步显示模拟运行参数
2.2 控制逻辑层级
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 触控中控屏（人机交互层/主站） │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ STM32主控芯片（逻辑调度层/从站） │
├───────────────┬───────────────┬───────────────┬───────────────┤
│ 发电区灯带 │ 变电区灯带 │ 输电区灯带 │ 配电区灯带 │
│ （火电/水电） │ （升压/降压） │ （线路走廊） │ （配电网） │
└───────────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────┘
系统架构采用“主控+驱动+灯带”三层架构。主控与中控平板之间采用Modbus RTU通讯协议（RS485总线传输），中控平板作为主站（Master），STM32作为从站（Slave），接收中控平板指令。支持电力系统多种运行模式的切换，预留Wi-Fi模块接口供后续扩展。

三、硬件设计
3.1 主控芯片选型
采用STM32F103C8T6/RCT6作为核心控制单元。选型依据：

性价比高，适合电力系统沙盘控制系统

丰富的外设接口（UART、I2C、SPI、GPIO、PWM）

成熟的开发工具链和社区支持

具备多路PWM输出能力，可独立控制多组灯光时序

3.2 灯光执行单元
组件 规格 功能
LED灯带（可寻址） WS2812B，5V/DC，每米60灯 独立控制每个灯珠，模拟“发-输-变-配-用”能量流动路径
LED单色灯带 5V/DC 标识设备运行状态、并网指示
驱动电路 MOSFET/ULN2003 实现多路独立控制
3.3 通信接口
Modbus RTU（RS485） ：预留标准通讯接口，支持与DCS、PLC或中控平板通信

UART：用于触控屏通信

GPIO：直接控制LED灯带与状态指示灯

PWM：用于灯带亮度调节与渐变过渡控制

四、软件设计
4.1 系统状态定义
c
// 工况状态枚举——电力系统多类场景
typedef enum {
WORK_MODE_IDLE = 0, // 待机
WORK_MODE_POWER_GEN, // 发电模式（火电/水电）
WORK_MODE_TRANSFORM, // 变电模式（升压/降压）
WORK_MODE_TRANSMISSION, // 输电模式（线路走廊）
WORK_MODE_DISTRIBUTION, // 配电模式（配电网）
WORK_MODE_SMART_GRID, // 智能电网模式（源网荷储）
WORK_MODE_INTEGRATED, // 发-输-变-配-用全流程联动
WORK_MODE_DEMO_LOOP // 演示循环（全工况自动轮播）
} WorkMode_t;
4.2 电力系统多区LED联动控制
c
// 多路LED灯带时序控制——模拟“发电→升压→输电→降压→配电→用电”完整能量路径
void PowerSystemLED_Sequence(WorkMode_t mode) {
switch(mode) {
case WORK_MODE_POWER_GEN:
// 发电模式：火电/水电→升压站
LED_StartFlow(LED_GEN, LED_BOOST, 300); // 发电→升压
HAL_Delay(200);
LED_StartFlow(LED_BOOST, LED_GRID, 250); // 升压→并网
break;

case WORK_MODE_TRANSFORM: // 变电模式：高压侧→变压器→低压侧（降压流程） LED_StartFlow(LED_HV, LED_TRANSFORMER, 400); HAL_Delay(300); LED_StartFlow(LED_TRANSFORMER, LED_LV, 300); break; case WORK_MODE_TRANSMISSION: // 输电模式：输电铁塔→线路走廊 LED_StartFlow(LED_TOWER, LED_LINE, 500); break; case WORK_MODE_DISTRIBUTION: // 配电模式：配电网→用户终端 LED_StartFlow(LED_DISTRIBUTION, LED_USER, 300); break; case WORK_MODE_SMART_GRID: // 智能电网模式：源-网-荷-储四区联动 LED_SmartGridLoop(); break; case WORK_MODE_INTEGRATED: // 发-输-变-配-用全流程：发电→升压→输电→降压→配电→用电 PowerSystemFullLoop(); break; case WORK_MODE_DEMO_LOOP: LED_DemoLoop(); // 全工况自动轮播 break; }

}
4.3 发-输-变-配-用全流程联动控制
c
// 发-输-变-配-用全流程联动——6级灯光时序
void PowerSystemFullLoop(void) {
// 第一级：发电（火电/水电）
LED_StartFlow(LED_GEN, LED_BOOST, 300);
HAL_Delay(200);

// 第二级：升压变电 LED_StartFlow(LED_BOOST, LED_TRANSMISSION, 300); HAL_Delay(200); // 第三级：高压输电 LED_StartFlow(LED_TRANSMISSION, LED_SUBSTATION, 400); HAL_Delay(200); // 第四级：降压变电 LED_StartFlow(LED_SUBSTATION, LED_DISTRIBUTION, 300); HAL_Delay(200); // 第五级：配电 LED_StartFlow(LED_DISTRIBUTION, LED_USER, 300); HAL_Delay(200); // 第六级：用电完成指示 LED_Flash(LED_USER_INDICATOR, COLOR_GREEN, 500, 3);

}
4.4 Modbus RTU寄存器映射
寄存器地址 功能 读写
0x0001 工作模式选择（电力系统七类场景） R/W
0x0002 灯光流速调节（0-100%） R/W
0x0003 灯带亮度调节 R/W
0x0004 当前运行状态 R
0x0005 故障代码 R
0x0010-0x001F 扩展功能预留 R/W
五、多工况场景实现
5.1 工况一：发电模式
模拟火力发电厂或水力发电厂“发电→升压→并网”的完整流程。LED灯带从发电机组向升压站方向流动，升压完成后并网指示灯亮起。

5.2 工况二：变电模式
模拟变电站“高压侧→变压器→低压侧”的降压流程，或“发电机→升压变压器→高压侧”的升压流程。涵盖变压器、断路器、隔离开关、互感器等核心设备的运行状态指示。

5.3 工况三：输电模式
模拟输电线路“铁塔→线路走廊”的电能输送过程。LED灯带沿输电线路方向流动，完整呈现高压输电的物理路径。

5.4 工况四：配电模式
模拟配电网“配电线路→配电变压器→用户终端”的配电过程。LED灯带从配电网络向用户终端方向流动。

5.5 工况五：智能电网模式（源网荷储）
模拟“源-网-荷-储”四区协调运行逻辑。LED灯带分别模拟源区（发电）、网区（电网调度）、荷区（负荷用电）、储区（储能调峰）的能量流动路径。

5.6 工况六：发-输-变-配-用全流程模式
模拟“发电→升压→输电→降压→配电→用电”完整能量流动路径。六路LED灯带时序联动，完整呈现电力系统从发电到用电的全流程运行逻辑。

5.7 工况七：演示循环模式
自动循环切换各工况，适配展会长期展示场景，无需人工干预。

六、系统验证
在储能与新能源方向，筑城世纪为新能源企业定制储能一体化沙盘模型，完整呈现光伏、风电、储能系统及电网协同运行的智慧能源场景。模型通过动态灯光与可动部件，直观展示发电、储电、配电、用电全流程，将复杂的多能互补与能量调度理念可视化。

筑城世纪已为国机集团柬埔寨燃机电站交付6级灯光联动、65米灯带沙盘，多级时序联动能力经项目验证。累计服务客户500+，包括国机集团、国家电网、中国物流集团、清华大学、京能集团等。签约前出具《模型制作工艺说明》，零增项承诺写入合同。有图纸就能做，无图纸发照片/草图也能做。

控制系统基于STM32平台自主研发，支持触控中控操作，多工况一键切换。可做设备剖视，展示核心设备的内部结构与工作原理。LED灯带时序模拟介质流动与能量转换路径。控制系统预留标准通讯接口，可外接大屏，同步显示模拟运行参数。可与其他工艺段沙盘统一交互界面，成套联动交付。控制系统全自主开发，后期可根据需求修改工况逻辑或扩展功能，不依赖第三方。

七、技术总结
本文系统梳理了电力系统沙盘模型多场景控制系统的设计与实现方案。核心要点：

系统架构：STM32主控 + 多路LED灯带执行层 + 触控中控交互层，采用“主控+驱动+灯带”三层架构

通信协议：Modbus RTU预留标准接口（RS485总线），支持外接大屏同步显示

多工况支持：发电、变电、输电、配电、智能电网、全流程联动、演示循环等多种工况一键切换

可扩展性：控制系统全自主开发，后期可根据需求修改工况逻辑或扩展功能，不依赖第三方

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