EMS Simulate - 能源管理系统模拟器

一个用于模拟能源管理系统（EMS）中关键设备行为的软件系统，主要用于测试和开发场景。系统支持多种工业通信协议（Modbus TCP/RTU、IEC104、DLT645），可模拟真实工业设备（如PCS储能变流器、BMS电池管理系统、电表等）的数据交互。

功能特性

• 🔌 多协议支持：Modbus TCP/RTU、IEC 60870-5-104、DLT/T 645-2007
• � 设备模拟：PCS储能变流器、BMS电池管理系统、电表、断路器等
• 🎯 数据模拟：支持随机模拟、步进模拟等多种方式
• ⚙️ 灵活配置：支持数据库配置和CSV文件导入
• 📊 Web界面：Vue3 + TypeScript 构建的现代化前端界面
• � 热重载：支持运行时修改测点属性

技术架构

技术栈

层次	技术
前端	Vue 3, TypeScript, Vite, Element Plus
后端	Python 3.11+, FastAPI, SQLAlchemy
协议	pymodbus 3.6+, c104, dlt645
数据库	SQLite (默认) / MySQL

界面展示

1. 主界面

   

2. 添加设备分组

   

3. 添加子设备组

   

4. 新增设备

   

5. 展开列表行可以编辑测点值

   

6. 设置数据模拟方式

   

7. 编辑测点信息

   

8. 以DL/T645-2007协议为例，测试读取值是否正确，需要结合乘法系数和加法系数，可以看到数据读取正确

   

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快速开始

环境要求

• Python >= 3.11
• Node.js >= 18
• pip, npm

安装依赖

# 1. 安装 Python 依赖
pip install -r requirements.txt -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

# 2. 前端开发环境
cd front
npm install
npm run dev

# 3. 启动后端服务
python start_back_end.py

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核心概念

测点类型

系统支持四种测点类型：

类型	代码	说明	典型用途
遥测 (YC)	frame_type=0	模拟量测量	电压、电流、功率、温度
遥信 (YX)	frame_type=1	开关量状态	运行状态、故障标志
遥控 (YK)	frame_type=2	开关量命令	启停命令、合分闸
遥调 (YT)	frame_type=3	模拟量命令	功率设定、温度设定

协议类型

协议	服务端	客户端	默认端口
Modbus TCP	✅	✅	502
Modbus RTU	✅	✅	串口
IEC 60870-5-104	✅	✅	2404
DLT/T 645-2007	✅	✅	8899

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解析码系统 (Decode)

解析码定义了 Modbus 寄存器数据的解析方式，包括数据类型、字节序和位数。

解析码一览表

16位整数 (1个寄存器)

解析码	名称	说明	字节序
0x20	UINT16_BE	16位无符号整数	大端 (AB)
0x21	INT16_BE	16位有符号整数	大端 (AB)
0xC0	UINT16_LE	16位无符号整数	小端 (BA)
0xC1	INT16_LE	16位有符号整数	小端 (BA)
0xB0	UINT16_BE_SWAP	16位无符号整数	大端字交换
0xB1	INT16_BE_SWAP	16位有符号整数	大端字交换

32位整数/浮点 (2个寄存器)

解析码	名称	说明	字节序
0x40	UINT32_BE	32位无符号整数	大端 (ABCD)
0x41	INT32_BE	32位有符号整数	大端 (ABCD)
0x42	FLOAT_BE	32位浮点数	大端 (ABCD)
0xD0	UINT32_LE	32位无符号整数	小端 (DCBA)
0xD1	INT32_LE	32位有符号整数	小端 (DCBA)
0xD2	FLOAT_LE	32位浮点数	小端 (DCBA)
0x43	UINT32_BE_SWAP	32位无符号整数	大端字交换 (CDAB)
0x44	INT32_BE_SWAP	32位有符号整数	大端字交换 (CDAB)
0x45	FLOAT_BE_SWAP	32位浮点数	大端字交换 (CDAB)
0xD4	UINT32_LE_SWAP	32位无符号整数	小端字交换 (BADC)
0xD5	INT32_LE_SWAP	32位有符号整数	小端字交换 (BADC)
0xD3	FLOAT_LE_SWAP	32位浮点数	小端字交换 (BADC)

64位整数/浮点 (4个寄存器)

解析码	名称	说明	字节序
0x60	UINT64_BE	64位无符号整数	大端
0x61	INT64_BE	64位有符号整数	大端
0x62	DOUBLE_BE	64位双精度浮点	大端
0xE0	UINT64_LE	64位无符号整数	小端
0xE1	INT64_LE	64位有符号整数	小端
0xE2	DOUBLE_LE	64位双精度浮点	小端

8位字符 (1个寄存器)

解析码	名称	说明
0x10	CHAR_8_BE	8位无符号字符
0x11	CHAR_8_BE_SIGNED	8位有符号字符

字节序说明

以32位浮点数 1234.5 为例，其十六进制表示为 449A5000：

字节序类型	存储顺序	说明
大端 (BE)	44 9A 50 00	高字节在前，标准网络字节序
小端 (LE)	00 50 9A 44	低字节在前，x86架构常用
大端字交换 (BE_SWAP)	50 00 44 9A	寄存器内大端，寄存器间交换
小端字交换 (LE_SWAP)	9A 44 00 50	寄存器内小端，寄存器间交换

代码使用示例

from src.enums.modbus_register import Decode, DecodeCode

# 方式一：使用解析码字符串
info = Decode.get_info("0x41")
print(f"寄存器数量: {info.register_cnt}")  # 2
print(f"是否有符号: {info.is_signed}")      # True
print(f"字节序: {info.endian}")             # >

# 方式二：使用枚举（推荐）
info = DecodeCode.FLOAT_BE.value
print(f"解析码: {info.code}")              # 0x42
print(f"描述: {info.description}")         # 32位浮点数(大端)

# 数据打包/解包
packed = Decode.pack_value(info.pack_format, 1234.5)
value = Decode.unpack_value(info.pack_format, packed)

# 获取所有解析码（供前端下拉菜单使用）
all_codes = Decode.get_all_codes()

真实值转换

遥测和遥调类型支持系数转换：

真实值 = 寄存器值 × 乘法系数 + 加法系数
寄存器值 = (真实值 - 加法系数) ÷ 乘法系数

属性	说明	默认值
mul_coe	乘法系数	1.0
add_coe	加法系数	0.0

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项目结构

ems_simulate/
├── src/                        # 后端源码
│   ├── config/                 # 配置管理
│   │   ├── config.py          # 全局配置
│   │   └── log/               # 日志配置
│   ├── data/                   # 数据层
│   │   ├── dao/               # 数据访问对象
│   │   └── service/           # 业务服务
│   ├── device/                 # 设备模拟器 ⭐
│   │   ├── core/              # 核心类
│   │   │   ├── device.py      # Device 主类
│   │   │   ├── point_manager.py # 测点管理
│   │   │   └── data_exporter.py # 数据导出
│   │   ├── protocol/          # 协议处理器
│   │   │   ├── base_handler.py    # 基类
│   │   │   ├── modbus_handler.py  # Modbus
│   │   │   ├── iec104_handler.py  # IEC104
│   │   │   └── dlt645_handler.py  # DLT645
│   │   ├── simulator/         # 模拟控制
│   │   ├── factory/           # 设备工厂
│   │   └── types/             # 设备类型
│   ├── enums/                  # 枚举和数据结构
│   │   ├── modbus_register.py # 解析码定义 ⭐
│   │   └── points/            # 测点类型
│   ├── proto/                  # 底层协议实现
│   │   ├── pyModbus/          # Modbus 服务端/客户端
│   │   ├── iec104/            # IEC104 服务端/客户端
│   │   └── dlt645/            # DLT645 协议库
│   └── web/                    # Web API
│       ├── device/            # 设备控制接口
│       └── data/              # 数据管理接口
├── front/                      # 前端源码 (Vue3)
│   ├── src/
│   │   ├── components/        # 组件
│   │   ├── views/             # 页面
│   │   └── api/               # API封装
│   └── package.json
├── data/                       # SQLite 数据库
├── start_back_end.py          # 后端入口
└── requirements.txt           # Python依赖

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开发指南

添加新设备类型

1. 在 src/device/types/ 下创建新设备类
2. 继承 Device 基类
3. 实现 setSpecialDataPointValues() 方法（可选）

from src.device.core.device import Device, DeviceType

class MyDevice(Device):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.device_type = DeviceType.Other
    
    def setSpecialDataPointValues(self):
        # 设置特殊测点关联逻辑
        pass

扩展新协议

1. 在 src/device/protocol/ 下创建处理器
2. 继承 ServerHandler 或 ClientHandler
3. 实现抽象方法

from src.device.protocol.base_handler import ServerHandler

class MyProtocolHandler(ServerHandler):
    def initialize(self, config):
        pass
    
    async def start(self) -> bool:
        self._is_running = True
        return True
    
    async def stop(self) -> bool:
        self._is_running = False
        return True
    
    def read_value(self, point):
        pass
    
    def write_value(self, point, value):
        pass
    
    def add_points(self, points):
        pass

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许可证

Apache License 2.0

贡献

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