数字孪生专利落地实训安全 上益实验装置破解职教高危操作困局

2025年5月，上海上益教育设备制造有限公司自主研发的 “基于数字孪生的仿真实训系统” 正式获得国家专利授权。这项核心技术正通过该公司交付的风力发电教学实验装置在江苏海洋大学深度应用，首次实现风电高危实训的零伤亡教学。

政策红利激活国产化替代

2025年教育装备市场迎来历史性机遇。财政部超长期特别国债中600亿元定向支持教育设备更新，政策首次明确要求国产化率不低于80%。这一硬指标为掌握核心技术的本土企业打开巨大空间。市场反应迅速升温：云南获得5.14亿元中央资金支持高校设备更新；淮南职教中心投入数百万建设智能制造实训基地；柳州斥资342万元采购新能源教学设备。招标文件均要求 “对接产业真实场景” 并强化安全防护功能。

在此背景下，上海上益的实验装置成为政策落地典范。其模块化设计支持院校自由组合功能单元，专业调整时改造成本降低60%。江苏海洋大学能源工程系在验收报告中指出：“七大功能模块使学员从部件认知到系统集成建立完整知识体系，这正是产教融合的最佳实践”。

双专利攻克实训高危痛点

在传统工科实训中，高压电操作、机械控制等环节长期面临安全风险。据安全生产部门统计，夏季高湿环境下事故率较其他时段平均高40%。

上益教育的突破性解决方案依托两大核心专利：数字孪生仿真实训系统：通过传感器网络实时采集操作数据，构建高精度虚拟模型，预判风险轨迹；检测到异常时0.03秒内触发保护；控制界面自动推送标准化急救程序，三相电力分析电路：采用ATT7022E专用芯片实现高精度采样，实时测量三相电压、电流、功率等12项参数，为新能源设备提供精准数据监测。在江苏海洋大学实测中，该系统使电气事故率同比下降72%，教师监管负荷减少35%。更深远的影响在于能力转化——学员通过数字孪生界面掌握的故障诊断技术，在比亚迪售后技能大赛中斩获冠军。

三大类装置覆盖职教全场景

上海上益的实验装置已形成 “安全-新能源-工业级”三位一体的产品生态：

新能源实验设备集群：风电机组运行与故障诊断系统：复刻真实风机主控柜结构，支持48类故障排查实操，精准对接风电产业百万人才缺口，SYQC-XNY-30新能源汽车电能转换实训台：集成9种独立实验模块，待机能耗降低62%，单台年节电超1200度。

工业级实训平台：多系统嵌入式综合平台：实现单片机、嵌入式与FPGA三大系统秒级切换，实验室空间利用率提升60%，能耗降低45%，TYKJ柔性制造系统：集成12个工业级工作站，从供料传输到机器人装配，完整复刻智能工厂全流程，配备Profibus工业总线网络。

安全防护体系：三重防护机制：电压/电流双模式漏电保护、过载短路软保护、故障模拟自恢复系统。

工业级元器件：接触器采用施耐德原装器件，耐受10万次通断测试。

十五年积淀铸就安全标杆

专利突破的背后是上海上益的深厚积淀。公司自2011年扎根上海松江区叶榭镇，依托186人研发团队（技术人员占比35%），已形成八大系列1480余种产品的完整矩阵。2023年获 国家高新技术企业认证 后，技术转化全面加速——数字孪生专利从研发到获批仅用12个月。公司的产能保障体系同样瞩目：占地40亩、建筑面积20000平方米的新生产基地，支撑风光互补发电装置等新品研发周期缩短至12个月。在财政部2000亿政策推动下，这些诞生于上海松江的智能装备，正从实验室走向全国职教一线。

当江苏海洋大学实训室的风机叶片在数字孪生系统监控下平稳旋转，上海松江区叶榭镇的生产线上，新一批实验装置正打包装车。这家拥有35%技术人才的企业，用十五年沉淀改写了实训安全的标准。从72%的事故率降幅到标准化自救程序的生成，教育装备的价值正在被重新定义——它不仅是传递知识的载体，更是打通 “实验室安全”与“产业需求” 的核心纽带。随着国产化替代浪潮推进，这些通过ISO认证的防护设计，正在为中国智造培育兼具技能与安全意识的新生力量。