茂名市旺沙水电站计算机监控系统的应用与效益分析--《2006年水力发电学术研讨会论文集》2006年
茂名市旺沙水电站计算机监控系统的应用与效益分析
【摘要】：旺沙水电站是茂名市黄华江梯级开发的第16级水电站．为提高旺沙水电站的现代化管理水平和经济效益,电站采用许继电气集团研制的开放式分层分布的SJK-3000水电站计算机监控系统,按无人值班,少人值守的原则设计,以计算机监控系统控制为主,简易常规控制为辅的方式配置控制设备．自2002 年计算机监控系统投运以来,运行情况良好,检修和维护都方便,产生了明显的经济效益．本文介绍了旺沙水电站的计算机监控系统结构模式、功能特点和控制方式,并对计算机监控系统应用后电站的运行管理水平和综合经济效益进行了分析．
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TV736【正文快照】：
茂名市地处广东省西南部，河流众多，雨量充沛，拥有丰富的水力资源，可开发装机容量39:74 万kw。截至2005年底止，全市建成小型水电站486宗，总装机容量35.55万kw。旺沙水电站位于 信宜市旺沙镇西江水系的黄华江上游，是黄华江梯级开发的第16级水电站，是坝后式电站，电站于
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京公网安备75号小型工厂的监控方案
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小型工厂的监控方案
　　目录&&&&&&&&
1………………………….前言
2………………………….设计标准
3………………………….监控中心设计原则
4………………………….监控中心设计原则
5………………………….. 设计依据
6…………………………..设备清单
7…………………………..设备连接图
前 言 &&&& 随着经济的快速发展，信息化产业的高速发展，现代化的综合业务信息管理系统已成为兴企、强企的重要手段。向管理要质量，向管理要效益，向管理要生机，已为商家之共识。网络视频管理系统和报警系统的安全防范系统正逐步涉及到多媒体、软件工程、网络技术、办公自动化等诸多技术，它以其独特的功能和先进的技术广泛应用于各行各业之中，成了综合管理系统不可缺少的重要组成部分，它能将被监控系统的图像信息准确、清晰、快速、直观地传送到监控中心，监控中心能够直接地了解和掌握各个被监控点的情况，并能及时对发生的情况做出反应和处理。 本系统针对熊先生公司视频监控监视系统设计。系统共分为厂房内部、厂房周界等监控场所的10个监控点。 本系统主要用于安全监控和设备监视，是生产系统重要的辅助工具，同时还具有一定的日常管理、安全管理、防盗等，日常使用的部门为公司领导、安监部等；监视的区域主要是厂房内部、厂房周界等区域。 第一章 概述 一、概述 21世纪是一个信息的时代，在这个以信息技术为时代发展主流的年代中，信息的及时、直观传播已成为人们的迫切需求。特别是在生产行业中，信息的直接、实时普及需求尤为突出。而在所有信息中，语音图像信号带给人们的是最为直观的信息，也是人们倍受青睐的信息获取方式，因为它为在快节奏的工作过程中人们赢得了时间和效益。 二、系统框架 监控系统由前端设备（即摄像机、传感器和相关辅助设备），传输设备，中心设备（监控中心）等设备组成。 该监控系统主要是从厂区监控中心到其下属的多个监控点的人流、物流及场景图像的监控。是整个系统实现工业自动化、管理信息化、营业现代化的高科技运用先进体现。 本套监控系统中，主要承载监控图像、系统控制等业务。网络支持TCP/IP等多种协议。本图像监控系统能够和光缆、2M及以太通信口等多种传输通道有机结合，结构简单、可靠性高。 典型的工业电视系统构成如下： 2.1、前端设备 前端设备是指安装在现场的摄像机、镜头、云台、防护罩、解码器等设备，尽管现在工业电视的发展有一个趋势，向数字化和网络化方向发展，但这部分设备始终没变。 这部分设备的选型非常重要，要考虑以下几个方面：室内、室外、吊装、壁装、气象（气温、风力、雨、霜、雪、雷电、雾）、防爆、盐雾（海滨）、粉尘、电磁环境、接地等。比如输煤系统主要考虑防尘，制氢站主要考虑防爆，室外考虑气象，变压器及开关站考虑电磁干扰等。 目前，前端设备的发展有一个趋势，一体化球机功能越来越强，外观漂亮，正在被广泛采用，但其价格较高。 2.2、传输 传输部分最简单也最复杂。简单就是三根线，一根视频线、一根控制线、一根电源线。但是由于有些 分布范围较大，距离远，电磁干扰大，如果需要实现在远端对各个 、分站的统一监控，就必须利用有效传输媒介将 各个场所的图像实时传输到监控中心，同时又将对于云台和镜头的控制信号传输到各个监控点。从成本、传输效果、传输速度、工作方式等角度综合考虑，本方案采用以下途径。 利用视频线75-5传输75-5是视频信号线有良好的传输媒介，一般300米以下采用此方案，它具有价格低，性能好的特点。被广泛采用。 2.3、控制系统 控制系统是整个系统的核心，是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要由计算机处理设备、视频交换设备、信号处理设备、指令控制设备等组合而成。一般称为视频控制主机。主要功能为：视频信号万能切换、图像信号的校正与补偿、图像信号的字符叠加、摄像机及其辅助部件（如镜头、云台、防护罩）的遥控。对于系统功能的控制操作可通过控制键盘或利用电脑来实现。 2.4、显示设备 显示设备一般由一台或几台监视器或电视机组成，它的作用是将从前端传输来信号显示出来，在实际应用中，我们没有必要将监视器的数目与前端摄像机的数目一一对这样我们就可应。所以可在现场选用切换器、画面处理器或直接采用记录设备（硬盘录像机）的显示器来进行监控。以在控制中心的同时显示多路图像。 目前，显示设备有向计算机CRT、大屏幕投影方向转化的趋势。 2.5、记录设备 在实际应用中，某些设备的运行状况和仪表的显示除了需要实时监看外还需要将图像记录下来留档。这个时候便需要诸如长时录象机，硬盘录象机之类的图像记录装置。目前，已淘汰了磁带记录设备，取而代之的是计算机硬盘记录设备。 第二章 监控系统设计原则 一、本监控系统组网原则 1、先进性 系统是在满足可靠性和实用性的前提下尽可能先进的系统，特别是符合南京帷思得公司发展并且应有成熟的系统，要为南京帷思得有限公司发展创造条件。整个系统在建成后的十年内保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展，并能够方便地升级。将成为一个先进、适应未来发展、可靠性高、保密性好、网络扩展简便、连接数据处理能力强、系统运行操纵简便的安防系统。 2、可扩展性 监控设备采用模块化结构，系统能够在监控规模、监控对象、或监控要求等发生变更时方便灵活的在硬件和软件上进行扩展，即不需要改变网络的结构和主要的软硬件设备。系统具有一定的冗余量，能够适应不断增加的业务需求，在系统加入新的监控点或监控区域时，只须建立前端监控系统并建立和监控中心的连接即可，系统监控中心的软硬件无须做大的改变，只需增加少量设备; 系统具备多级组网能力以便组建更大的监控网络。 3、开放性 系统遵循开放性原则，系统提供符合国际标准的软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口与工具，使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。整个网络是一个开放系统，能兼容不同厂商的产品，并能支持二次开发。 4、灵活性 系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，能够充分利用现有视频监控子系统网络资源。系统将其他子系统都融入其中，能满足不同监控单元的业务需求，软件功能全面，配置方便。 5、可靠性 系统具备在规定的条件下和规定的时间内完成本系统的规定功能的能力，具备系统长期和稳定工作的能力，采用高可靠性措施，这些措施利用如下的技术降低系统故障概率和有关影响正常运行的随机性： 系统的使用不影响被监控设备的正常运行； 系统的局部故障不影响整个监控系统的正常工作。 系统主要设备存在结构和功能冗余，系统不存在瓶颈问题； 系统设备采用模块化结构，便于故障排除和替换； 系统具有自诊断功能，对各种程序出错、通道干扰等可自动恢复，对通信终端、软硬件故障等要能够诊断出故障并及时告警； 系统有具备处理同时发生的多事件的能力； 系统具备防雷和抗强电干扰能力。
6、系统结构 系统采用标准化、网络化、免维护式的系统结构，具有高度的可靠性和安全性，同时符合ISO/OSI开放系统互联标准。 系统具备软硬件的扩充能力，支持系统结构的扩展和功能升级； 系统为其它系统提供标准图像接口，以利于其它系统调用及二次开发； 系统所提供的支撑软件能支持用户进一步开发应用软件； 系统的软硬件接口采用国际标准或工业标准，支持与其它标准硬件、其它网络及不同生产商的设备互联。可以达到信息资源共享； 系统所选用的硬件平台是符合现代工业标准，具有一定市场销售规模的通用化、系列化的标准产品，并有可靠的维修服务支持，存在有其它替代品的可能。充分考虑到计算机硬件的飞速发展和合同签订到系统投运的时间滞后； 为适应系统多级监控要求，系统具有灵活的多级组网能力； 系统具备开放的二次接口，可以为第三方提供进行连接的接口。 7、实用性 系统具备完成工程中所要求功能的能力和水准。系统符合本工程实际需要的国内外有关规范的要求，并且实现容易、操作方便。从用户角度出发，充分利用现有资源，尽量降低系统成本，使系统具有较高的性能价格比。 8、实时性 系统实时监控设备的运行状态和参数，监测故障并及时告警。 9、安全性 系统具有安全防范和保密措施，防止非法侵入系统及非法操作。 10、标准性 系统所采用的设备及技术符合国际通用标准。 11、可维护性 监控系统的结构设计应考虑维修方便，以便缩短平均修复时间。系统具有自诊断和寻找故障程序，指出具体故障部位，在现场更换故障部件后即恢复正常； 有便于试验和隔离故障的断开点； 充分考虑市场实际，提高硬件的代换能力； 预防性维护不引起磨损性故障； 可通过系统编程修改和增加软件。 12、安全性 操作安全性：视频监控系统可对每一功能操作提供检查和校核，当操作有误时能自动或手动被禁止并报警。任何自动或手动操作可用存储记录或作提示指导。硬件、软件的安全性：视频监控系统采取以下措施保证其安全性：具有电源故障保护和自动重新启动；能预置初态和重新设置；设备故障能自动切除或切换并能故障报警；系统设计或系统性能应考虑到重载和紧急临界情况。
《安全防范工程程序与要求》………………………（GA/T75―94） 《民用建筑电气设计规范》 ……………………… （JGJ/T16―92） 《工业 通信设计规范》 ……………………… （GBF12―81） 《工业电视系统工程实际规范》……………………（GFJ115―87） 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》…………（GB50198） 地区电网数据采集与监控系统通用技术条件……… GB/T13730-92 远动设备及系统工作条件…………………………… GB/T15153-94 远动终端通用技术条件……………………………… GB/T13729-92 远动设备及系统接口………………………………… GB/T6 电力设备典型消防规程……………………………… DL5027-93 电业安全工作规范…………………………………… DL409-94
监控中心设计原则 1、 硬件部分 ● 系统有足够的处理速度，以实时地处理来自各被监控点的图像数据。 ● 系统易于扩展，包括被监控点数目等。 ● 系统支持高可靠性，监控系统长时间连续工作，并且本身就用于监控其它系统或环境的运行情况，因此，其可靠性显得尤为重要。 ● 系统要求足够的数据存储能力。较高的性能价格比。设备便于安装、调试、维修和升级。 ● 开放式体系结构，支持系统间的组网以及面向未来发展。 2、 软件部分 ● 丰富的系统管理软件和完善的维护手段。 ● 支持开放的网络协议。 ● 良好的用户界面，中文图形界面。 ● 完善的应用系统功能。 ● 可靠、安全的操作管理。 ● 完善的应用系统维护手段。 ● 开发通用的应用开发平台及工
设计依据采用闭路电视监控系统设计的目的主要是实现车间生产方面的全天候监控，保障车间生产安全、有序进行,提高车间管理质量、产品质量及企业效益。本数字化闭路电视监控系统主要由使用LC嵌入式DVR、枪型摄像机、监控软件等组成。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 《电视监控工程程序与要求》（GA/T&&75－94）《电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ232-90/92）《安全防范系统通用图形符号》（GA/T75-94）三、实现功能1、监视：支持&&1/4/9/16画面分割以及画中画模式，可12画面同时显示，支持画面拖换操作，对车间生产进行全方位的监控；2、本地回放：回放本地录像，支持时间点连续回放和单录像文件回放，对监控情况实行有效追朔；3、本地录像：采用H.264&&格式，可按预设方案进行录象；4、画面抓拍：监视画面抓拍和录像回放画面抓拍；6、日志管理：系统日志、报警日志、用户日志等的查询、注释以及浏览、备份和打印功能；7、解锁/锁定功能可以禁止其他无关人员操作监控系统；8、可以利用鼠标在任意活动的视频图像上画定任意区域为报警区，当有人侵入该区域时，系统将报警，并按照用户事先设置好的视频报警方案动作；9、可接入Internet，登录客户端程序后可实现远程监控及操作。监控系统可以使用控制键盘对每台远程图像集中监控主机进行完全控制，包括参数设置，录像回放，录像查询等。远程监控点可以使用PC机上的键盘进行画面监控，录像查询，文件下载等。四、系统架构采用的数字化闭路电视监控系统，整体架构如图：图中主要设备说明如下：1　H.264硬压缩实时硬盘录象机，DVR使用LC视频压缩板卡，运用H.264算法进行硬压缩；接收摄像机的信号，进行编码、压缩后传输至视频监视器。同时，通过DVR，对图像进行存储，以备对的监控情况进行回放查询。通过接入Internet，实现远程监控及操作。2　视频监视器接收DVR传输的信息，实现实时图象监控。3　室内枪型摄像机采用1/4，SONY芯片，420线，30M高清彩色枪型摄像机，采集高质量的图象信息，保证画面的清晰、流畅。4　辅助设备护罩、支架、电源、电缆等。五、监控点布置 依据车间实际情况点
参 数 描 述
纯屏监视器
16路硬盘录象机
LC-R6016(十六路全实施的）
高清室内模拟摄象机
室外高清红外枪机
RT-LX703AT
&&&&&&&&&&&&&
影像传感器 1/3" SONY 420TV lines (with 3.6-6mm lens） 1/4"SONY 420TV lines (with 3.6-6mm lens） 1/4"SHARP 420TV lines (with 3.6-6mm lens） 信号制式 PAL/NTSC清晰度 420TVL 最低照度 0.8LUX信噪比 &48dB快门 自动1/50~1/100，000镜像开关 ON/OFF（可选） 白平衡 自动同步系统 内同步视频输出 1.0Vp-p75Ω BNC电源 DC12V 1000MA 12W 工作温度 -10℃~55℃保存温度 -20℃~65℃使用环境 室内/室外镜头 固定光圈3.6mm~6mm（可选） 产品重量 0.3kg
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中国科学院研究生院权威支持(北京)　电 话：010-　传 真：010-作为国内技术领先监控厂家，华盛光科技专业的服务团队为您服务，各地区全部由公司服务人员长期驻点服务。
华盛光科技拥有完善的技术团队，全国24小时之内技术可以随时到达现场，为客户提供现场的技术服务。
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为提高供水效率及取水监测，降低生产运行的成本，自来水公司将建立一套自动化监控辅助调度系统，具有设备工况监测、流量监测系统、雨量监测系统、水位监测系统、中心平台实施调度等功能特点。
通过建设现代化监测系统，建立管线设备监测网与控制通信网，保证监测系统关键点的实际监测值遥测采集到调度中心，显示在职能授权的各部门的显示屏幕上，使各部门实时了解生产情况。完成对供水管线与设备运行状态的实时监测、取用水系统数据资料的及时汇总整理，保证对系统异常情况的迅速反应以及对供水量的及时调配，使取用水系统的关键点达到要求。供水系统通过集中管理和控制，在最有效的状态运行，降低能耗，减少资源浪费，提高经济效益。在取用水监测系统发生事故时，可以进行分析做出合理的处理决策，以保证取用水系统安全、经济的运营。
为提高供水效率及取水监测，降低生产运行的成本，自来水公司将建立一套自动化监控辅助调度系统，具有设备工况监测、流量监测系统、雨量监测系统、水位监测系统、中心平台实施调度等功能特点。
通过建设现代化监测系统，建立管线设备监测网与控制通信网，保证监测系统关键点的实际监测值遥测采集到调度中心，显示在职能授权的各部门的显示屏幕上，使各部门实时了解生产情况。完成对供水管线与设备运行状态的实时监测、取用水系统数据资料的及时汇总整理，保证对系统异常情况的迅速反应以及对供水量的及时调配，使取用水系统的关键点达到要求。供水系统通过集中管理和控制，在最有效的状态运行，降低能耗，减少资源浪费，提高经济效益。在取用水监测系统发生事故时，可以进行分析做出合理的处理决策，以保证取用水系统安全、经济的运营。
采用先进的设计思想，选用先进的传输设备，使系统传输在今后一定时期内保持技术上的先进性。
系统设计及系统设备选型遵从国际标准及工业标准，使系统具有高度的开放性和所提供设备在技术上的兼容性。
系统设计在充分考虑当前情况的同时，考虑到今后较长时期内业务发展的需要，留有充分的升级和扩充的可能性。充分利用现有通讯资源，为以后扩充到更高速率提供充分的余地。另一方面，还为系统规模的扩展留有充分的余地。
&&& 系统的设计贯彻可靠性原则，使传输系统具有很高的可用性。可靠性原则体现在以下方面：
A．选用技术先进、成熟高可靠性的传输设备
B．系统增益储备高
C．链路的可维护性好
D．可扫描周围磁场，为设备及时调整频率提供依据
&&& 系统应具有良好的可管理性，使得系统管理人员能方便及时地掌握诸如传输系统拓扑结构、系统信号分析覆盖率统计、系统故障提示等信息，能简便地对传输系统进行配置和调整，确保系统工作在良好状态。
&充分利用当前先进、成熟和高起点的主流现代信息技术，引进和开发技术可靠、性能稳定的硬件平台，构建良好的体系结构、系统界面、信息处理技术方法和系统运行机制；使系统具有良好的适应性、较高的先进性和较长的生命周期。同时还考虑了经济性和实用性，充分利用和保护系统的现有资源，提高资源利用率。
& 信息定义统一，编码统一，执行国家行业标准和规范。
&&& 自来水公司自动化远程监控系统的设计，包括取水点远程监控、泵站的监测、清水池水位远程监控、取用水流量监测、雨量的远程监测。现需要设计远程监控系统，采集现场设备各监测点的数据和重要点视频数据上传至监控中心。
工程系统组成
（1）系统监控中心：监控中心在公司中心管理机房内，是监控功能集成（包括视频监控），采用Web形式进行显示，同时在两个泵站上同时具有监测客户端对泵站内的相关功能进行检测。
（2）视频监控及显示系统：取水点视频监控系统、调度中心大屏显示系统等。
（3）站网布设：取水点监测站、自来水公司监测站、管网监测站；
（4）通讯网络：固定IP互联网接入（ADSL宽带）、GPRS通讯网络；
总体方案解决架构
从层次上可以划分为三个层次：设备层、信息集成层、管理决策层；包括两个支撑系统平台：一是以太网络系统平台；二是数据库管理系统平台。以太网络是系统的传输平台；数据库是所有决策管理的基础数据平台。这两个平台的先进性、高效性、可靠性、安全性就决定了整个系统的性能，
<SPAN style="LINE-HEIGHT: 150%; FONT-FAMILY: 仿宋_GB2312; FONT-SIZE: 12 mso-hansi-font-family: 仿宋_GB.2系统特点1）网络＋现场总线系统由自来水公司监控中心、现场分站数据中心、信息传输介质、网络通信接口设备组成，以实现先进的、统一的自动化控制网络平台，使整个系统配置合理，信息共享，安全可靠，提高指挥效率和生产率。2）异构系统的互联互通在网络级和串口级提供多种符合国际主流标准的接口方式，便于各种数据的接入，实现最大限度的信息共享；能够集成不同厂家的硬件设备和软件产品，实现各系统间信息互通，并将各系统数据集成。3）先进的体系结构采用B/S模式设计三层网络体系结构，便于及时、准确地采集各个子系统的工况、生产和安全参数，方便管理层实时查询、分析和决策。4）实时信息数据集成以网络平台为核心，将实时数据流按照统一数据标准集成起来，同时，针对统一平台开发各种综合应用，形成集成化、网络化应用。各种图形、图像、报表信息都可以通过Web的方式在任何一台终端统一浏览，统一界面。水厂监控中心系统图如下：
5）统一的数据仓库在集成化的数据管理中，所有的数据是在一个数据库中进行管理，数据一旦被输入，在整个系统中都可以使用。6）友好的人机界面实现从设计、编程、硬件组态、测试到操作诊断和远程维护的全过程组态应用。所有的部件都可以有一个软件进行组态，采用统一化的图形界面和面向对象的设计，使用起来轻松自如。4.2.3系统的核心功能（1）通过建立管线设备监测网与控制通信网，采集保证供水系统的关键点的实时数据传输到分站数据中心和水务局监控中心，便于自来水公司和水务局各部门了解现场实时监测情况；水务局监控中心可以定时的向分站数据中心请求上传历史数据存储，现场数据中心直接将数据发送到水务局数据中心，不经过第三方服务器转发，保证了数据资料的安全保密性。 （2）系统决策功能：系统可以通过一段时间内对各个水厂用水量状况做趋势分析，总结用水规律，方便调度员在用水高峰期或低潮期提前调配供水量；应对突发情况（如用水量加大），可以设定水量预测值和范围，超过设定值，系统可以显示告警信号或声音告警（需连接音响设备）。（3）供水管线与设备运行状态的自动实时监测，供水系统数据资料及时汇总形成报表，对系统异常的情况迅速反应，对供水量及时调配，调度员能够根据管网压力情况调度实现就地控制水厂的供水（或控制阀门），以使供水系统的关键点达到要求的水质、水量保证值。（4）供水系统运行在最有效的状态，结合水池水位和电力负荷信息，以“移峰填谷”原则确定开、停水泵的时间，降低能耗，减少资源浪费，提高经济效益。（5）水泵系统控制程序如下图所示
6）实时监测泵站各工况参数，包括水位、流量、压力、温度等。（7）泵站采用集中控制器对水泵房设备运行实行在线监控，自动、手动控制水泵的启停及闸阀的开、关，并具有自诊断功能，可实现水泵房的无人值守。在现场数据中心可以实现的具体功能如下：显示功能1.动态显示井下泵房运行的工况，以及水流量的大小。2.实时显示各水泵的工作状态，并对过电流、流量开关、水位超限等故障类型进行诊断分析显示。3.显示各水源井水位、清水池水位数据。4.显示各管网监测信息，如管道压力、流量等数据。控制功能具有远程控制水泵的开/停功能，以及泵房其他设备的远程控制功能。4.2.5系统拓扑图
五、监控中心监控中心是整个系统建设的目的和核心，为各职能工作人员提供相关信息服务的系统，对各设施设备进行实时动态数据统一监管，并可对各项监测内容进行分析、存储、报警与报表曲线管理，以及对系统各级别管理人员、泵站设备运维信息的建档管理。?&中心机房信息汇集平台?&信息汇集平台，基于通信、计算机网络、数据库应用等技术，通过通信网络汇集泵站数据信息，建立统一的数据库管理系统，为远程监控提供强大的数据服务功能，是整个项目建设的基础。?&远程监控与管理系统软件?&Web访问模式设计，方便不同职能部门的工作人员应用。?&实现对泵站供水设施设备运行情况、相关运行参数以及供水流量、压力、水质等信息实时显示与远程控制；泵站出现异常事件（如：设备故障等）可及时向维护人员发出通知；?&实现对全部数据的存储、查询与报表统计、曲线分析和决策功能。?&实现对测点各种机电设备设施情况、维护情况规范化建档管理。?&实现系统权限管理、安全管理、日志记录管理功能。?&调度工作站配置?&办公设备配置：应用计算机、打印机、操作台等。5.1 监控中心硬件搭建5.1.1监控中心硬件搭建示意图
环境监控系列
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