グリッド → 配電
風力発電所 → ハブ
バックアップ → 配電
配電 → 都市
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Lydie Venticore Energy
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通常モード
管理者コントロール
風速
-
m/s
+
気象条件
現地時間
08:00
$P_{eol} = \begin{cases} 0 & V < 3 \\ 0.07 \cdot (V - 3)^3 & 3 \le V \le 12 \\ 50 & V > 12 \end{cases}$
Puissance théorique : $P_{th} = \frac{1}{2} \rho A V^3 C_p \eta$
Où \(\rho\) est la densité de l'air, \(A\) la surface balayée, \(C_p\) le coeff. de Betz et \(\eta\) le rendement.
ブロック図
リアルタイムフロー
ユースケース
デプロイメント
実装
UMLクラス
システム状態
コンテキスト
要件
データベース
内部ブロック
送電網の切断をシミュレート
発電電力
0 kW
ウィンドファーム
電圧 / 周波数
20.0 kV /50Hz
バッテリー流量: 0 kW
電力履歴
ストレージシステム
数学モデル$SOC(t) = SOC(t-1) + \int_{0}^{t} \frac{P_{flux}(\tau)}{E_{max}} d\tau$
Où \(SOC\) est l'état de charge (%), \(P_{flux}\) la puissance nette (kW) et \(E_{max}\) la capacité totale du stockage (kWh).
中央ストレージ
50.0%
ローカルストレージ（T1-T8）
80.0%
T1
80%
T2
80%
T3
80%
T4
80%
T5
80%
T6
80%
T7
80%
T8
80%
風力発電所メンテナンス
T1
Opérationnelle
Dépanner
T2
Opérationnelle
Dépanner
T3
Opérationnelle
Dépanner
T4
Opérationnelle
Dépanner
T5
Opérationnelle
Dépanner
T6
Opérationnelle
Dépanner
T7
Opérationnelle
Dépanner
T8
Opérationnelle
Dépanner
送電網
オンライン
配電キャビン
給電中
イベントログ
電力網アーキテクチャ
ユースケース図
リアルタイムエネルギーフロー
デプロイメント図
ソフトウェアアーキテクチャ（実装）
UMLクラス図
システム状態図
SysMLコンテキスト図
要件図
機能要件
R1: 風力発電
✓ satisfait
風力から電力を生成する
→ Turbine, WindFarm
400 kW max
R2: ローカルストレージ
✓ satisfait
各タービンはローカルストレージを備える
→ Battery, Turbine
8 × 100 kWh
R3: バックアップモード
✓ satisfait
ネットワーク切断時の自動切り替え
→ SimulationEngine, PowerGrid
Auto-detect
R4: SCADA監視
✓ satisfait
機器のリアルタイム監視
→ Dashboard, Chart, EventLog
Temps réel
R5: 都市配電
✓ satisfait
都市負荷への継続的な電力供給 (80 kW)
→ DistributionCabin, Town
80 kW
非機能要件
R6: 切り替え時間
✓ satisfait
バックアップへの切り替え < 10秒
→ transitionTimer
10s max
R7: バッテリー持続時間
✓ satisfait
バックアップ時の最小持続時間 2時間
→ Battery capacity
1200 kWh / 80 kW = 15h
R8: 可用性
✓ satisfait
システム可用性 ≥ 99.5%
→ Redondance turbines
8 turbines
Matrice de Dérivation
| Exigence | Dérive de | Satisfait par |
|---|---|---|
| R1 | - | Turbine |
| R2 | R1 | Battery |
| R3 | R2 | SimEngine |
| R4 | - | SCADA |
| R5 | R1 | Cabin |
| R6 | R3 | SimEngine |
| R7 | R2, R3 | Battery |
| R8 | R1, R3 | WindFarm |
機器および技術仕様表
発電
| 機器 | 技術仕様 | 正当化 |
|---|---|---|
| Éolienne (×8) | Pmax = 50 kW · V_coupure = 3 m/s · V_nominale = 12 m/s · V_max = 26 m/s · H_rotor = 18 m · 3 pales | Production totale jusqu'à 400 kW, adaptée à la charge ville (80 kW) et au stockage |
| Génératrice synchrone | 50 kW · triphasée · rendement η ≈ 92% | Conversion mécanique → électrique, standard industriel pour éoliennes MW échelle réduite |
| Onduleur DC/AC | DC → AC 400V / 50 Hz · modulation PWM · THD < 5% | Synchronisation avec le réseau, qualité du signal sinusoïdal pour la distribution |
| Multiplicateur mécanique | Ratio ≈ 1:50 · entraînement rotor → génératrice | Adaptation de la vitesse lente du rotor (~30 RPM) au régime de la génératrice (~1500 RPM) |
貯蔵
| 機器 | 技術仕様 | 正当化 |
|---|---|---|
| Batterie locale (×8) | 100 kWh · LiFePO₄ · SOC initial 35% · taux charge/décharge max | Stockage décentralisé par turbine : absorption surplus vent, autonomie locale en cas de panne réseau |
| Batterie centrale (×1) | 400 kWh · LiFePO₄ · SOC initial 50% | Tampon centralisé : garantit l'alimentation de la ville (80 kW) pendant ≥ 2h en mode secours |
| BMS (Battery Management System) | Surveillance SOC, tension, température · équilibrage cellulaire | Sécurité et longévité des batteries, prévention surcharge/décharge profonde |
ネットワークと配電
| 機器 | 技術仕様 | 正当化 |
|---|---|---|
| Réseau central HT | 220 kV · source principale nationale · fréquence 50 Hz | Fournisseur principal, alimente le parc en complément quand le vent est insuffisant |
| Lignes HT (pylônes ×8) | Pylônes monopôles · câbles triphasés · portée ~50 m | Transport haute tension depuis la centrale vers la sous-station de distribution |
| Sous-station / Cabine de distribution | Transformateur 20 kV → 400 V · capacité 100 kW · régulation tension/fréquence | Abaissement de tension pour la distribution locale, point de basculement réseau ↔ secours |
| Câbles collecteurs (parc → hub) | Câbles enterrés DC · 8 lignes depuis les turbines | Collecte de l'énergie produite par chaque turbine vers le hub centralisateur |
| Lignes basse tension (cabine → ville) | 400 V triphasé · pylônes bois · transformateurs de rue | Distribution finale vers les habitations et infrastructures de la ville |
負荷
| 機器 | 技術仕様 | 正当化 |
|---|---|---|
| Charge ville | 80 kW · consommation continue · résidentielle + commerces | Charge principale à alimenter : dimensionne la capacité minimale du parc et du stockage |
| Éclairage public (lampadaires) | LED · activation automatique crépusculaire/météo · ~20 lampadaires | Sécurité routière nocturne et par mauvais temps, piloté par le système de contrôle |
| Feux tricolores (intersections) | Cycle 20s (8s Z vert → 2s Z jaune → 8s X vert → 2s X jaune) | Régulation du trafic urbain, simulation réaliste de la consommation d'infrastructure |
Résumé Capacitaire
400 kW
Production max (8 × 50)
1 200 kWh
Stockage total (8×100 + 400)
80 kW
Charge ville constante
15 h
Autonomie max (1200/80)
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システムコンセプト一覧
| カテゴリ | コンセプト | 説明 | 値 / 数式 | ステータス |
|---|---|---|---|---|
| 風力発電 | Éolienne (T1–T8) | Aérogénératrice à axe horizontal, 3 pales, mât 18 m | Pmax = 50 kW · 8 unités | ✓ Opérationnel |
| Courbe de puissance | Modèle cubique entre vitesse de coupure et nominale | P = 0.07 × (V−3)³ pour 3 ≤ V ≤ 12 m/s | ✓ Modèle actif | |
| Puissance théorique | Formule physique de l'énergie cinétique du vent | P = ½ρAV³Cpη | ✓ Documentation | |
| Génératrice synchrone | Conversion mécanique → électrique, triphasée | 50 kW · η ≈ 92% | ✓ Modélisé | |
| Multiplicateur mécanique | Adaptation RPM rotor → génératrice | Ratio 1:50 (~30 → 1500 RPM) | ✓ Modélisé | |
| Panne aléatoire | Probabilité de panne (surchauffe, capteur, mécanique, onduleur) | p = 0.005% / tick (×16 en tempête) | ✓ Simulation | |
| 蓄電 | Batterie locale (×8) | Stockage décentralisé par turbine, LiFePO₄ | 100 kWh · SOC₀ = 35% | ✓ Actif |
| Batterie centrale | Tampon centralisé pour alimenter la ville en secours | 400 kWh · SOC₀ = 50% | ✓ Actif | |
| État de charge (SOC) | Pourcentage de charge restante, mis à jour en temps réel | SOC(t) = SOC₀ + ∫(P/E_max)dt | ✓ Calculé | |
| Flux batterie | Puissance nette charge (+) / décharge (−) | P_flux = P_éol − P_ville | ✓ Temps réel | |
| Capacité totale | Somme de tous les stockages du parc | 8 × 100 + 400 = 1 200 kWh | ✓ Constant | |
| ネットワークと配電 | Réseau central HT | Source principale nationale haute tension | 220 kV · 50 Hz | ✓ En ligne |
| Cabine de distribution | Sous-station transformant HT → BT pour la ville | 20 kV → 400 V · 100 kW | ✓ Opérationnel | |
| Hub collecteur | Point de fusion des câbles depuis les 8 turbines | 8 entrées DC → 1 sortie | ✓ Actif | |
| Pylônes HT (×8) | Lignes haute tension monopôles depuis la centrale | Câbles triphasés · portée ~50 m | ✓ Construit | |
| Lignes BT (cabine → ville) | Distribution basse tension via pylônes bois | 400 V triphasé · transfo. de rue | ✓ Actif | |
| 気象と環境 | Conditions météo | 3 états : Dégagé, Pluie, Tempête (sélectionnable) | CLEAR / RAIN / STORM | ✓ Interactif |
| Cycle jour/nuit | Éclairage dynamique soleil/lune, 2 min = 24 h simulées | simTime ∈ [0, 24[ · 120s/cycle | ✓ Actif | |
| Système de pluie | 15 000 particules, vitesse et opacité selon météo | PointsMaterial · wind push | ✓ Rendu 3D | |
| Éclairs (tempête) | Flashs DirectionalLight aléatoires en mode STORM | intensité 10–30 · p = 1.5% | ✓ Effet visuel | |
| 3Dシーン | Moteur de rendu | Three.js WebGL avec ombres PCFSoft et tone mapping ACES | renderer + scene + camera | ✓ Actif |
| Terrain procédural | PlaneGeometry 800×800 avec bruit gaussien pour collines | getTerrainHeight(x, z) | ✓ 150×150 segments | |
| Ville générée | Réseau routier, maisons, arbres, feux tricolores, véhicules | spawnTown(50, 140) | ✓ Procédural | |
| Contrôle caméra | OrbitControls avec damping, double-clic pour recentrer | maxDist 800 · zoomSpeed 0.6 | ✓ Interactif | |
| Clôtures de sécurité | Fils barbelés, panneaux danger, étincelles animées | createSecurityFence() | ✓ 3 zones | |
| 動作モード | Mode Normal | Réseau connecté, production stable, surplus → batteries | gridOnline = true | ✓ État initial |
| Mode Transition | Coupure détectée, temporisation avant basculement (10 s) | timer = 10.0 s | ⚠ Transitoire | |
| Mode Secours | Batteries actives, réseau déconnecté, alimentation ville | gridOnline = false · batteries → ville | ✖ Hors ligne | |
| Mode Restauration | Reconnexion réseau, synchronisation tension/fréquence (20 s) | timer = 20.0 s · sync V/F | ↻ Synchronisation | |
| 役割とセキュリティ | Utilisateur | Accès lecture seule : KPIs, graphiques, diagrammes | role = 'user' | ✓ Sans auth. |
| Administrateur | Contrôle total : vent, météo, pannes, coupure réseau | role = 'admin' · login requis | ✓ Authentifié | |
| Session persistante | Rôle sauvegardé via miniappsAI.storage (sync cross-device) | storage.setItem('userRole') | ✓ Persistant | |
| アーキテクチャ図 | Schéma Bloc | Architecture réseau : Vent → Parc → Hub → Cabine → Ville | SVG inline | ✓ Modal |
| Flux temps réel | Diagramme animé des flux d'énergie entre nœuds | SVG + CSS animations | ✓ Dynamique | |
| UML Classes | Diagramme de classes : Turbine, WindFarm, Battery, etc. | 7 classes · composition/agrégation | ✓ SVG | |
| UML États | Machine à états : Normal → Transition → Secours → Restauration | 4 états · 6 transitions | ✓ SVG | |
| SysML (BDD, IBD, Séquences…) | BDD, IBD turbine, séquences, contexte, acteurs, paramétrique, exigences | 7 diagrammes SysML | ✓ SVG | |
| Matériel & Exigences | Tableau matériel technique + diagramme d'exigences R1–R8 | HTML tables + SVG | ✓ Modals | |
| インターフェースと可視化 | Dashboard latéral | Panneau repliable avec KPIs, contrôles, journal d'événements | 400px · responsive mobile | ✓ Toggle |
| Graphique temps réel | Chart.js : puissance vent, ville, SOC moyen (30 derniers points) | Chart.js line · 3 datasets | ✓ 1s/tick | |
| Journal d'événements | Log en temps réel : pannes, météo, basculements, réparations | logEvent() · scroll auto | ✓ Temps réel | |
| Formules KaTeX | Rendu mathématique des équations dans les détails de calcul | KaTeX 0.16.8 | ✓ CDN | |
| シミュレーション | Boucle principale | requestAnimationFrame → updateSimulation(dt) → render() | 60 FPS cible · dt borné [0.0001, 0.1] | ✓ Actif |
| Véhicules autonomes | Voitures avec feux, clignotants, freinage, évitement collision | createVehicle() · AI locale | ✓ Temps réel | |
| Feux tricolores | Cycle 20 s : 8s Z vert → 2s Z jaune → 8s X vert → 2s X jaune | trafficCycle % 20 | ✓ Synchronisé | |
| Particules d'énergie | Cylindres lumineux le long des câbles pour visualiser les flux | updateFlow() · additive blending | ✓ Dynamique |