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背景與現(xiàn)狀

隨著各行各業(yè)智能化普及深度和廣度越來(lái)越大，幾乎所有的產(chǎn)品都離不開產(chǎn)品開發(fā)，開發(fā)是企業(yè)技術(shù)更新的保證,能夠滿足客戶的不斷變化的需求,從而提升企業(yè)的綜合實(shí)力,同時(shí)也能提供新的發(fā)展機(jī)會(huì)，而越來(lái)越多的企業(yè)面臨幾個(gè)問(wèn)題：

開發(fā)周期長(zhǎng)；

開發(fā)產(chǎn)品不穩(wěn)定；

開發(fā)產(chǎn)品迭代研發(fā)費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

開發(fā)人員技能要求高，難以匹配；

開發(fā)成果保密環(huán)節(jié)多，開發(fā)成果保密性差；

盡管市場(chǎng)上已經(jīng)涌現(xiàn)出一些定向應(yīng)用場(chǎng)景的簡(jiǎn)易開發(fā)系統(tǒng)，和一些簡(jiǎn)單邏輯編程語(yǔ)言，但仍然需要專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)做，人才培養(yǎng)周期普遍在1-2年，大型項(xiàng)目的開發(fā)需要經(jīng)驗(yàn)更豐富的技術(shù)人才，人才技術(shù)門檻高意味著企業(yè)要花更大的成本，企業(yè)要花費(fèi)更昂貴的費(fèi)用來(lái)支撐。此外，有些設(shè)備的開發(fā)對(duì)硬件資源要求更高，例如邏輯算法對(duì)數(shù)據(jù)的采樣密度要求比較高，有些對(duì)控制輸出的速度要求高，有些控制算法需要與其他設(shè)備數(shù)據(jù)同步聯(lián)動(dòng)等，這些都是現(xiàn)有的簡(jiǎn)單編程平臺(tái)和算法難以實(shí)現(xiàn)的。

更快、更省、更穩(wěn)定、更安全地完成開發(fā)項(xiàng)目已經(jīng)成了企業(yè)迫切需要的服務(wù)。

產(chǎn)品概述

基于邊緣計(jì)算的小鈺U品無(wú)代碼編程開發(fā)平臺(tái)是保定鈺鑫電氣科技有限公司總結(jié)了十余年開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域控制管理過(guò)程進(jìn)行抽象建模，對(duì)算法和邏輯解耦，歷經(jīng)3年潛心設(shè)計(jì)研發(fā)推出的一款無(wú)需代碼即可完成開發(fā)的可編程算法及邏輯控制平臺(tái)，該平臺(tái)以可視化圖形自組邏輯為基礎(chǔ)，可以按照人的思想生成邏輯控制圖（狀態(tài)機(jī)圖）、管理邏輯控制狀態(tài)（狀態(tài)機(jī)）、配置相應(yīng)的算法（內(nèi)置豐富的算法），生成狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)移圖，生成狀態(tài)機(jī)描述數(shù)據(jù)塊，最終下載到標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行終端中。

本平臺(tái)在數(shù)據(jù)采樣頻率方面和控制輸出速度方面有很出色的表現(xiàn)，基礎(chǔ)采樣頻率10kHz，高速采樣可到160kHz，數(shù)據(jù)采樣時(shí)間精度保持在1微秒，同時(shí)基礎(chǔ)終端可以接受IRIG-B碼對(duì)時(shí)信號(hào)，以滿足不同設(shè)備數(shù)據(jù)同步采樣，聯(lián)合分析，聯(lián)動(dòng)控制輸出的需求。

產(chǎn)品價(jià)值

本平臺(tái)可彌補(bǔ)現(xiàn)有的可編程邏輯控制設(shè)備在數(shù)據(jù)采集密度、計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)效性、控制輸出時(shí)間方面的缺陷，支持更多更復(fù)雜的算法。

本平臺(tái)適用于熟知業(yè)務(wù)邏輯的情形下迅速完成產(chǎn)品或平臺(tái)搭建。

本平臺(tái)（U1）基于繼電保護(hù)算法基礎(chǔ)，可直接用作繼電保護(hù)專業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備或平臺(tái)的搭建。

本開發(fā)平臺(tái)幫助企業(yè)縮短人才培養(yǎng)周期，人才培養(yǎng)周期由1年壓縮至1周，大型項(xiàng)目的開發(fā)人員培養(yǎng)周期不超過(guò)1個(gè)月；

本開發(fā)平臺(tái)幫助縮短開發(fā)周期，將原有的1-2個(gè)月的開發(fā)內(nèi)容壓縮到幾天，極大地降低開發(fā)試錯(cuò)成本，縮短產(chǎn)品迭代決策時(shí)間，幫助企業(yè)更快地獲取新產(chǎn)品市場(chǎng)反饋信息，縮短產(chǎn)品迭代周期；

本平臺(tái)幫助企業(yè)節(jié)約用人成本，平臺(tái)對(duì)使用人員的要求門檻很低，無(wú)需深度學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言，能夠熟練使用辦公軟件、對(duì)編程邏輯有簡(jiǎn)單的認(rèn)知的人員都可快速培養(yǎng)成為開發(fā)工程師；

本平臺(tái)提供豐富的算法組件可直接使用，降低因人員錯(cuò)誤導(dǎo)致的開發(fā)成果存在bug的概率，縮短開發(fā)和測(cè)試周期；

本平臺(tái)能夠有效避免人才流動(dòng)對(duì)企業(yè)現(xiàn)有技術(shù)成果造成損失，更好地保護(hù)商業(yè)技術(shù)秘密。

本平臺(tái)能夠幫助企業(yè)更快地篩選技術(shù)人員，一般10天內(nèi)即可評(píng)估技術(shù)人員的邏輯開發(fā)能力，省時(shí)省力。

自由狀態(tài)機(jī)工作原理

自由狀態(tài)及把所有功能規(guī)劃為4個(gè)層次：采集-分析-決策-執(zhí)行。

采集層包含了所有獲取數(shù)據(jù)的方法。

分析層構(gòu)建了一系列算法，形成了一個(gè)算法庫(kù)，根據(jù)需要分析獲得各種導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

決策層就是狀態(tài)機(jī)，根據(jù)各種輸入量和導(dǎo)出量，決定如何進(jìn)行控制。

執(zhí)行層就是把控制量實(shí)際輸出到繼電器、PWM、或通訊數(shù)據(jù)輸出。

我們這里用到有限狀態(tài)機(jī)，是一種概念性機(jī)器，它能采取某種操作來(lái)響應(yīng)一個(gè)外部事件。具體采取的操作不僅能取決于接收到的事件，還能取決于各個(gè)事件的相對(duì)發(fā)生順序。之所以能做到這一點(diǎn)，是因?yàn)闄C(jī)器能跟蹤一個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，它會(huì)在收到事件后進(jìn)行更新。為一個(gè)事件而響應(yīng)的行動(dòng)不僅取決于事件本身，還取決于機(jī)器的內(nèi)部狀態(tài)。另外，采取的行動(dòng)還會(huì)決定并更新機(jī)器的狀態(tài)。這樣一來(lái)，任何邏輯都可建模成一系列事件/狀態(tài)組合。

我們的狀態(tài)機(jī)就是通過(guò)配置各種要素，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的切換圖。它分為幾個(gè)要素：狀態(tài)、轉(zhuǎn)移路徑、邏輯單元、輸出單元。

狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)的是否合理，關(guān)鍵在于對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計(jì)。

邏輯單元是轉(zhuǎn)移路徑的轉(zhuǎn)移條件，可以組合出比較復(fù)雜的邏輯。

輸出單元是在狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，需要進(jìn)行的輸出動(dòng)作，可以是一個(gè)控制序列。

簡(jiǎn)單理解為：終端設(shè)備將采集到的高頻同步數(shù)據(jù)給狀態(tài)機(jī)，狀態(tài)機(jī)選用需要的數(shù)據(jù)和算法進(jìn)行處理（處理速度高效性在于狀態(tài)條件判斷掃描速率高達(dá)40萬(wàn)次/秒），并將狀態(tài)實(shí)時(shí)更新，實(shí)時(shí)狀態(tài)關(guān)聯(lián)的輸出動(dòng)作控制在ms級(jí)完成。

產(chǎn)品功能介紹

小鈺U品無(wú)代碼編程開發(fā)平臺(tái)分為控制層平臺(tái)部分和執(zhí)行層終端部分�？刂茖悠脚_(tái)為小鈺U品自由狀態(tài)機(jī)編程平臺(tái)，以服務(wù)器為載體，可嵌入在windows操作系統(tǒng)或Linux操作系統(tǒng)，基礎(chǔ)版本為3.0版（2021年），負(fù)責(zé)根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，迅速計(jì)算、決策，實(shí)時(shí)（ms級(jí)）控制開出或PWM輸出。執(zhí)行層終端可選用小鈺U品自由狀態(tài)機(jī)控終端（內(nèi)置高頻錄波采集算法），也可采用企業(yè)自主研發(fā)產(chǎn)品（提供免費(fèi)開發(fā)指導(dǎo)服務(wù)），負(fù)責(zé)根據(jù)各種導(dǎo)出量，控制量，進(jìn)行計(jì)算分析、綜合決策，（毫秒級(jí)）控制各種輸出量。

執(zhí)行層終端（以小鈺U品標(biāo)準(zhǔn)采集卡為例）功能：

（1）采集模擬量（電壓、電流、其他可以轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的物理量）

（2）采集開關(guān)量（空節(jié)點(diǎn)）

（3）輸出模擬量

（4）輸出開關(guān)量（繼電器）

（5）與簡(jiǎn)單傳感器通訊，采集其他物理量（溫度等）

（6）接收控制邏輯并執(zhí)行（自由狀態(tài)機(jī)，ms級(jí)）

控制層平臺(tái)功能：

（1）接收采樣數(shù)據(jù)（10kHz）

（2）接收附加數(shù)據(jù)（每秒）

（3）錄波啟動(dòng)判斷

（4）生成故障錄波波形報(bào)告

（5）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集（本功能需搭配服務(wù)器使用）

（6）四遙

（7）控制邏輯圖形化編程及控制輸出（自由狀態(tài)機(jī)，ms級(jí)）

產(chǎn)品內(nèi)置邏輯通信資源組件清單

瞬時(shí)值突變量算法

均方根有效值算法

傅里葉實(shí)部虛部算法

傅里葉基波有效值算法

各次諧波有效值算法

各次諧波突變量算法

正序分量有效值算法

正序分量突變量算法

負(fù)序分量有效值算法

負(fù)序分量突變量算法

零序分量有效值算法

零序分量突變量算法

頻率算法

頻率變化率算法

頻率二次變化率算法

PID控制算法

越上限繼電器

越下限繼電器

一般反時(shí)限繼電器

非常反時(shí)限繼電器

極端反時(shí)限繼電器

平均值算法

各次諧波波有效值功角算法

間諧波算法

閃變算法

波形畸變算法

電壓跌落算法

阻抗算法

紋波系數(shù)算法

公式自定義算法

單相功率算法

三相線電壓功率算法

小時(shí)周期任務(wù)

日周期任務(wù)

星期周期任務(wù)

月周期任務(wù)

年周期任務(wù)

毫秒計(jì)時(shí)器任務(wù)

故障錄波模塊

MODBUS_Server（TCP）

MODBUS_Server（串口）

TCP采樣規(guī)約

產(chǎn)品序列：

U1---側(cè)重電力領(lǐng)域算法

U2---側(cè)重視覺領(lǐng)域算法

U3---側(cè)重跟蹤領(lǐng)域算法

U4---側(cè)重機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域算法

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