CN115526356A - 基于物联网的电力二次设备的远程运维系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统及其控制方法,其中,远程运维系统包括物联网管理系统、管理系统和保护系统,物联网管理系统用于控制管理系统,管理系统用于通过内部通讯控制保护系统,保护系统包括数据采集模块和输出控制模块,输出控制模块包括保护及馈线自动化App,通过本发明实施例的运维系统,可以能够降低保护及馈线自动化逻辑模块的开发难度且提高整个二次设备的可靠性,还可以降低二次设备的保护及馈线自动化逻辑模块的维护成本,提高二次设备的保护及馈线自动化逻辑模块的更新速度和更新成本。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域,尤其涉及一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统及其控制方法。
背景技术
目前,在电力二次行业,保护及馈线自动化逻辑一般采用C语言源代码形式和其它嵌入式程序模块紧密相连,共同编译成目标代码后下载到二次设备中运行。此方式存在以下缺点:
1、保护及馈线自动化逻辑和二次设备中其它软件模块耦合过于紧密,导致保护及馈线自动化逻辑的软件开发工程师需要对嵌入式软件编程有扎实的基础,需要复合型人才去开发保护及馈线自动化逻辑,开发成本过高。
2、保护及馈线自动化逻辑和二次设备中其它软件模块耦合过于紧密,一个模块的缺陷可能导致整个系统出现问题,也不利于问题的排查,降低了设备的可靠性。
3、保护及馈线自动化逻辑和软硬件平台相关,即使是相同的逻辑相同的源代码,在不同软硬件平台上也需要重新编译,测试。
4、保护及馈线自动化逻辑和平台相关,如果在配网二次领域,一个地区对辖区的所有配电终端的基本逻辑要求都是一样,如果供电局方逻辑有修改,需要所有配电终端厂家配合修改代码,编译程序。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明提出一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统及其控制方法,能够降低保护及馈线自动化逻辑模块的开发难度且提高整个二次设备的可靠性,还可以降低二次设备的保护及馈线自动化逻辑模块的维护成本,提高二次设备的保护及馈线自动化逻辑模块的更新速度和更新成本。
第一方面,本发明实施例提供了一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统,该运维系统包括物联网管理系统、管理系统和保护系统,所述物联网管理系统用于控制所述管理系统,所述管理系统用于通过内部通讯控制所述保护系统,所述保护系统包括数据采集模块和输出控制模块,所述输出控制模块包括保护及馈线自动化App。
可选地,在本发明的一个实施例中,所述保护及馈线自动化App,是通过PLC逻辑编程工具编辑保护及馈线自动化逻辑,并通过PLCopenXML格式输出和打包而成。
可选地,在本发明的一个实施例中,所述PLC逻辑编辑工具为CODESYS。
可选地,在本发明的一个实施例中,所述PLC逻辑编程工具采用IEC61131-3国际标准的编程语言。
第二方面,本发明实施例提供了一种远程运维系统的控制方法,应用于如第一方面所述的远程运维系统,管理系统和保护系统均与目标二次设备连接,包括:
控制所述物联网管理系统接收上传的更新的保护及馈线自动化App;
控制所述物联网管理系统连接预设的所述目标二次设备对应的所述管理系统,并控制所述物联网管理系统将所述更新的保护及馈线自动化App上传至已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统;
控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App替换掉已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统的当前的所述保护及馈线自动化App。
可选地,在本发明的一个实施例中,所述控制所述物联网管理系统连接预设的目标二次设备对应的所述管理系统,包括:
接收预设的所述目标二次设备的设备号;
控制所述物联网管理系统根据接收的所述设备号选择所述二次设备进行连接。
可选地,在本发明的一个实施例中,在所述控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App替换掉已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统的当前的所述保护及馈线自动化App之前,包括:
控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App上传至已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统;
控制所述保护系统对所述更新的保护及馈线自动化App的各种合法的要素进行判断。
可选地,在本发明的一个实施例中,在所述控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App替换掉已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统的当前的所述保护及馈线自动化App之前,还包括:
控制所述目标二次设备对应的所述保护系统搭建所述更新的保护及馈线自动化App的运行环境。
第三方面,本发明实施例提供了一种控制装置,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面中所述的控制方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种计算机可读介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第二方面所述的控制方法。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例的远程运维系统的整体架构示意图;
图2是本发明实施例的控制方法的流程步骤示意图;
图3是本发明实施例的物联网管理系统连接目标二次设备的步骤流程图;
图4是本发明实施例中的保护及馈线自动化App替换前的检查步骤;
图5是本发明实施例中的保护及馈线自动化App更新前的环境准备步骤。
附图说明:
物联网管理系统100;管理系统200;保护系统300;数据采集模块310;输出控制模块320;保护及馈线自动化App 321。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,虽然在系统示意图中进行了功能模块划分,在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于系统中的模块划分,或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
目前,在电力二次行业,保护及馈线自动化逻辑一般采用C语言源代码形式和其它嵌入式程序模块紧密相连,共同编译成目标代码后下载到二次设备中运行。此方式存在以下缺点:
1、保护及馈线自动化逻辑和二次设备中其它软件模块耦合过于紧密,导致保护及馈线自动化逻辑的软件开发工程师需要对嵌入式软件编程有扎实的基础,需要复合型人才去开发保护及馈线自动化逻辑,开发成本过高。
2、保护及馈线自动化逻辑和二次设备中其它软件模块耦合过于紧密,一个模块的缺陷可能导致整个系统出现问题,也不利于问题的排查,降低了设备的可靠性。
3、保护及馈线自动化逻辑和软硬件平台相关,即使是相同的逻辑相同的源代码,在不同软硬件平台上也需要重新编译,测试。
4、保护及馈线自动化逻辑和平台相关,如果在配网二次领域,一个地区对辖区的所有配电终端的基本逻辑要求都是一样,如果供电局方逻辑有修改,需要所有配电终端厂家配合修改代码,编译程序。
基于此,参照图1,本发明实施例第一方面提供了一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统,包括物联网管理系统100、管理系统200和保护系统300,物联网管理系统100用于控制管理系统200,管理系统200用于通过内部通讯控制保护系统300,保护系统300包括数据采集模块310和输出控制模块320,输出控制模块320包括保护及馈线自动化App321。
值得说明的是,其中管理系统200是指管理芯(非实时操作系统),主要功能为通讯和边缘计算,主要模块有上行通讯模块、数据管理、统计、分析等边缘计算模块和下行通讯模块。内部通讯是指管理系统200与保护系统300间通过内部预先设置好的消息格式、网络协议和通信框架等进行通讯。
可以理解的是,本发明实施例的远程运维系统相较于现有的远程运维系统,将保护及馈线自动化逻辑采用逻辑可编程的方式实现并形成独立的App,使其与二次设备中的其它软件模块的耦合度降到较低水平,降低保护及馈线自动化逻辑模块的开发难度且提高整个二次设备的可靠性。进一步地,可以想到的是,如果保护及馈线自动化逻辑形成独立的App后,在开发的过程中,开发人员仅仅需要保护及馈线自动化逻辑方面的编程基础即可,而并不需要像现有的远程运维系统一样由于保护及馈线自动化逻辑和二次设备中其他软件模块耦合过于紧密,需要开发人员在开发保护及馈线自动化逻辑的时候,还要考虑开发完成后对二次设备中现有的其他软件模块的影响,需要考虑的因素多,因此对于开发人员的嵌入式软件编程有高的基础,开发成本高。
进一步地,可以理解的是,因为保护及馈线自动化逻辑与二次设备中其他软件耦合过于紧密,一个模块的缺陷出现后,整个系统可能都会出现问题,而在系统出现问题后,无法确定是否是保护及馈线自动化逻辑出现问题,需要对二次设备中的多个软件及保护及馈线自动化逻辑进行检查,不利于问题的排查,降低了设备的可靠性以及增加了设备从故障状态恢复到正常状态。
进一步地,可以想到的是,在配网二次领域,一个地区对辖区内的所有配电终端的基本逻辑要求都是一样的,也就是一个地区内的供电局对它所管的辖区内的所有配电终端的基本逻辑要求都是一样,而本领域技术人员可以理解的是,供电局与保护及馈线自动化相关的逻辑的更改是频繁的,而由于之前的远程运维系统中的保护及馈线自动化逻辑与其他的软件耦合过于紧密,所以如果在一个地区中配电终端的设备厂家有多家,则供电局与保护及馈线自动化相关的逻辑的更改后,一个地区中所有的配电终端需要对应的厂家进行对应的开发、测试和重新编译,开发、测试和维护成本高,且在更改的过程中还需要兼顾各个厂家的工作排期,甚至,可以想到的是,如果该设备的生产厂家开发人员离职或者说破产,则短时间内的配电终端的保护及馈线自动化逻辑无法进行更改,降低了整个远程运维系统的可靠性。
对比来看,本发明实施例的远程运维系统将保护及馈线自动化逻辑采用逻辑可编程的方式实现并形成独立的App,在供电局与保护及馈线自动化的逻辑的更改后,只需要根据修改的逻辑开发了下一个版本的保护及馈线自动化App321,然后经过测试后通过将更新后的保护及馈线自动化App321替换掉当前的保护及馈线自动化App321即可,所以本发明实施例的远程运维系统较之现有的技术,在供电局与保护及馈线自动化相关的逻辑进行更改后,只需要对保护及馈线自动化App321进行一次开发和测试即可以,而无需像现有技术一样需要每个厂家分别对自己的配电终端内的保护及馈线自动化逻辑进行再次开发和测试,省去了很多开发的时间、人力成本,以及省去了很多无用的测试。
再进一步地,可以理解的是,在供电局与保护及馈线自动化的逻辑修改后,可以通过物联网管理系统100的天然优势,批量选择需要更新的目标二次设备,然后将更新后的保护及馈线自动化App321批量更新到选择的目标二次设备,降低了现场的维护量,且不依赖于目标二次设备的设备制造商。更进一步地,可以想到的是,因为本发明实施例的远程运维系统将保护及馈线自动化逻辑采用逻辑可编程的方式实现并形成独立的App,所以本发明实施例的远程运维系统的运维人员可以根据相关的维护工具直接监视保护及馈线自动化App321的内部逻辑的运行状态,可以很方便的调试App内部的逻辑。这里,需要进行解释的是为什么运维人员可以根据相关的维护工具可以监视保护及馈线自动化App321的内部逻辑的运行状态,并可以很方便的进行调试,是因为现有的远程运维系统中的保护及馈线自动化逻辑与其他嵌入式模块紧密相连,运维人员如果需要进行调试,则需要对保护及馈线自动化逻辑以及其他嵌入式模块一起调试,如输入一个变量,则有可能需要从其他嵌入式模块中进行发送,每一次调试都要保证其他嵌入式模块正常发送该变量,极大的增加了运维人员的工作量,而本发明实施例的远程运维系统,运维人员只需要通过维护工具输入一个变量即可,可以单独调试保护及馈线自动化逻辑是否正常。
需要说明的是,二次设备是指电力二次设备是对远程运维系统一次设备进行监视、测量、控制、调节和保护的辅助设备,不直接和电能主回路产生联系的设备。
在本发明的一个实施例中,保护及馈线自动化App321是通过PLC逻辑编程工具编辑保护及馈线自动化逻辑,并通过PLCopenXML格式输出和打包而成。
在本发明的一个实施例中,PLC逻辑编程工具为CODESYS或者其他专用的PLC逻辑编程工具,本发明实施例对此并不作任何限定,本领域技术人员可以根据实际情况自行选择PLC逻辑编程工具。
在本发明的一个实施例中,为了避免各个厂家因为理解不同,导致同样的要求和条件下,运行结果不一样,本发明实施例的保护及馈线自动化App321采用的PLC逻辑编程工具采用IEC61131-3国际标准的编程语言,通过使用国际标准逻辑可编程语言进行保护和馈线自动化逻辑编程,保证逻辑清晰、无歧义。IEC 61131-3是由国际电工委员会(IEC)于1993年12月所制定IEC 61131标准的第3部分,用于规范可编程逻辑控制器(PLC),DCS,IPC,CNC和SCADA的编程系统的标准,应用IEC 61131-3标准已经成为工业控制领域的趋势。在PLC方面,编辑软件只需符合IEC 61131-3国际标准规范,便可借由符合各项标准的语言架构,进而能建立任何人皆可了解的程序。
第二方面,参照图1和图2,本发明实施例提供了一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统的控制方法,应用于上述第一方面所述的远程运维系统,管理系统200和保护系统300均与目标二次设备连接,包括:
步骤S100,控制物联网管理系统100接收上传的更新的保护及馈线自动化App321;
步骤S200,控制物联网管理系统100连接预设的目标二次设备对应的管理系统200,并控制物联网管理系统100将更新的保护及馈线自动化App321上传至已连接的目标二次设备对应的管理系统200;
步骤S300,控制已连接的目标二次设备对应的管理系统200通过内部通讯将更新的保护及馈线自动化App321替换掉已连接的目标二次设备对应的保护系统300的当前的保护及馈线自动化App321。
值得说明的是,目标二次设备指的是需要更新的二次设备,管理系统200和保护系统300均与目标二次设备连接的解释可以理解为:管理系统200和保护系统300均可以控制目标二次设备。
本发明实施例通过执行步骤S100至步骤S300,通过物联网管理系统100接收上传的更新的保护及馈线自动化App321,然后通过控制物联网系统连接预设的目标二次设备对应的管理系统200,并控制物联网管理系统100将更新的保护及馈线自动化App321上传至已连接的目标二次设备对应的管理系统200,最后通过已连接的目标二次设备对应的管理系统200通过内部通讯将更新的保护及馈线自动化App321替换掉已连接的目标二次设备对应的保护系统300的当前的保护及馈线自动化App321。由于本发明实施例的控制方法运行在第一方面所述的远程运维系统中,所以本发明实施例的控制方法至少具有以下有益效果:
在供电局与保护及馈线自动化相关的逻辑进行更改后,只需要对保护及馈线自动化App321进行一次开发和测试即可以,而无需像现有技术一样需要每个厂家分别对自己的配电终端内的保护及馈线自动化逻辑进行再次开发和测试,省去了很多开发的时间、人力成本,以及省去了很多无用的测试。而且可以让供电局实现根据己方的新需求对自己辖区内的需要更新的二次设备即目标二次设备进行批量更新,辖区内的二次设备的保护及馈线自动化逻辑的更新速度快且更新所花费的人力、时间和测试成本低。
参照图1和图3,本发明实施例的控制方法中的步骤S100还包括:
步骤S110,接收预设的目标二次设备的设备号;
步骤S120,控制物联网管理系统100根据接收的设备号选择二次设备进行连接。
通过执行步骤S110,接收预设的目标二次设备的设备号,可以理解的是,接收预设的目标二次设备的设备号的接收方式可以是人工输入、也可以是控制器根据预设的条件在所有二次设备中进行选择并发送满足预设条件的二次设备的设备号,然后执行步骤S120,控制物联网系统根据接收的设备号选择二次设备进行连接,即接收到目标二次设备的设备号,控制物联网系统查询该设备号所对应的设备,并控制该物联网系统对设备对应的二次设备进行连接。
参照图1和图4,本发明实施例的控制方法在更新前包括:
步骤S410,控制已连接的目标二次设备对应的管理系统200通过内部通讯将更新的保护及馈线自动化App321上传至已连接的目标二次设备对应的保护系统300;
步骤S420,控制保护系统300对更新的保护及馈线自动化App321的各种合法的要素进行判断。
可以理解的是,保护系统300在得到管理系统200通过内部通讯发送而来的更新的保护及馈线自动化App321后即执行步骤S410,还需要执行步骤S420对更新的保护及馈线自动化App321的各种合法要素进行判断,如对更新的保护及馈线自动化App321的更新权限、更新的保护及馈线自动化App321的大小、更新的保护及馈线自动化App321的编程语言是否满足预设的条件。通过执行步骤S410至步骤S420,提高了远程运维系统的可靠性。
参照图1和图5,本发明实施例的控制方法在更新前还包括:
步骤S500,控制目标二次设备对应的保护系统300搭建更新的保护及馈线自动化App321的运行环境。
可以想到的是,在更新前需要控制目标二次设备对应的保护系统300搭建更新的保护及馈线自动化App321的运行环境,如在更新前需要搭建编程语言IEC 61131-3的运行环境,值得注意的是,因为现有的远程运维系统中的保护及馈线自动化逻辑与其他嵌入式模块联系过于紧密,所以如果目标二次设备中依然存在原厂家的保护及馈线自动化逻辑,则需要删除原厂家的保护及馈线自动化逻辑后,并让该厂家根据更新的保护及馈线自动化App321对目标二次设备中的保护系统300进行对应的调整后才算完成步骤S500。
此外,本发明的另一个实施例还提供了一种控制装置,该控制装置包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中,存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现上述实施例的控制方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中,当被处理器执行时,执行上述实施例的控制方法,例如,执行以上描述的图2中的方法步骤S100至S300、图3中的方法步骤S110至S120、图4中的方法步骤S410至S420和图5中的方法步骤S500。
此外,本发明的另一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行,例如,被上述装置实施例中的一个处理器执行,可使得上述处理器执行上述实施例中的控制方法,例如,执行以上描述的图2中的方法步骤S100至S300、图3中的方法步骤S110至S120、图4中的方法步骤S410至S420和图5中的方法步骤S500。
本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器,如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统,所述运维系统包括物联网管理系统、管理系统和保护系统,所述物联网管理系统用于控制所述管理系统,所述管理系统用于通过内部通讯控制所述保护系统,所述保护系统包括数据采集模块和输出控制模块,所述输出控制模块包括保护及馈线自动化App。
2.根据权利要求1所述的远程运维系统,其特征在于,所述保护及馈线自动化App,是通过PLC逻辑编程工具编辑保护及馈线自动化逻辑,并通过PLCopenXML格式输出和打包而成。
3.根据权利要求2的远程运维系统,其特征在于,所述PLC逻辑编辑工具为CODESYS。
4.根据权利要求2所述的远程运维系统,其特征在于,所述PLC逻辑编程工具采用IEC61131-3国际标准的编程语言。
5.一种基于物联网的电力二次设备的远程运维系统的控制方法,应用于如权利要求1所述的远程运维系统,所述管理系统和所述保护系统均与目标二次设备连接,其特征在于,包括:
控制所述物联网管理系统接收上传的更新的保护及馈线自动化App;
控制所述物联网管理系统连接预设的所述目标二次设备对应的所述管理系统,并控制所述物联网管理系统将所述更新的保护及馈线自动化App上传至已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统;
控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App替换掉已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统的当前的所述保护及馈线自动化App。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述控制所述物联网管理系统连接预设的目标二次设备对应的所述管理系统,包括:
接收预设的所述目标二次设备的设备号;
控制所述物联网管理系统根据接收的所述设备号选择所述二次设备进行连接。
7.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,在所述控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App替换掉已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统的当前的所述保护及馈线自动化App之前,包括:
控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App上传至已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统;
控制所述保护系统对所述更新的保护及馈线自动化App的各种合法的要素进行判断。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,在所述控制已连接的所述目标二次设备对应的所述管理系统通过所述内部通讯将所述更新的保护及馈线自动化App替换掉已连接的所述目标二次设备对应的所述保护系统的当前的所述保护及馈线自动化App之前,还包括:
控制所述目标二次设备对应的所述保护系统搭建所述更新的保护及馈线自动化App的运行环境。
9.一种控制装置,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5至8中任意一项所述的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求5至8任意一项所述的控制方法。
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