海康威视火电厂综合监管解决方案1124之欧阳历创编.docx
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海康威视火电厂综合监管解决方案1124之欧阳历创编.docx
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海康威视火电厂综合监管解决方案1124之欧阳历创编
海康威视火电厂综合监管
时间:
2021.02.09
创作人:
欧阳历
解决方案
杭州海康威视系统技术有限公司
二零一四年四月
第一章概述
一.1行业背景
随着电厂的网络全面建设,各部门、各办公室都有了相应的网络,使网络监控系统成为可能。
安全值班人员、厂领导可以随时对全厂重点部位进行监控和监视,以便能够实时、直接地了解和掌握各部门的情况,并及时对发生的情况作出反应。
综合监控系统的实施为提高全厂的安全生产管理,从而可为推动发电企业的管理逐步向自动化、综合化、集中化、智能化方向发展提供有力的技术保障。
电厂的各车间和各装置均是生产安全防范的重点对象。
一旦发生火灾或爆炸等事故,都将会造成重大的人员伤亡和国家财产的重大损失。
各企业应坚持“安全第一,预防为主”的方针,制定和采取安全有效的防范措施,以加强对重点部位和危险性较大的作业场所的安全管理。
电厂内部署综合监控系统,将用于对全厂炉、机、电、辅助车间、脱硫系统及脱硝系统等主要生产环境以及重要设备相对集中的区域进行进行全方位的生产安全监控和环境安全监控。
通过现代化监测、控制、管理手段,用户可利用电厂现有的网络资源,在监控中心和办公计算机上实现对电厂的监控,大大减轻日常巡视人员的工作量,便于及时发现危险隐患,保障安全生产,为少人值守模式提供了完备、可靠的保障。
一.2需求分析
为了便于值班员对各主要生产场所和运行设备进行安全监视、异常报警、安全警卫,全厂需配置一套综合监控系统,利用安装在监视目标区域的摄像机对设备进行安全生产的监控,对环境进行防盗、防火、防人为事故的监控,通过通信网络将被监视目标的实时动态图像及报警信号传输到控制室,并可实施远程控制,并实现与全厂MIS系统连接。
整个综合监控系统采用全网络设计方案,采用分布式系统架构与集中式管理,通过工业以太网交换机在集控室集中存储并扩展至磁盘阵列等,所有录像资料至少保存30天的信息数据,并允许实时回放。
第二章设计思路
二.1设计原则
信息技术在飞速发展,新技术不断涌现。
电厂综合监控系统,必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构,以便支持今后不断更新和升级的需要,从而保护投资。
同时本方案以满足实际应用为出发点,设计时主要遵循以下原则:
●可靠性
系统可靠性是系统长期稳定运行的基石,只有可靠的系统,才能发挥有效的作用。
本方案从系统设计理念到系统架构的设计,都将持续秉承系统可靠性原则,均采用成熟的技术,具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。
前端可采用双机热备方式,平台可采用双网双备方式。
同时系统的使用不能影响站内被监控电气设备的正常运行。
●先进性
在投资费用许可的情况下,系统采用当今先进的技术和设备,一方面能反映系统所具有的先进水平,包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术,另一方面使系统具有强大的发展潜力,能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。
●扩展性
系统应充分考虑扩展性,采用标准化设计,严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准,确保系统之间的透明性和互通互联,并充分考虑与其它系统的连接;在设计时,科学预测未来扩容需求,进行余量设计,设备采用模块化结构,便于系统扩容、升级。
●易管理性、易维护性
系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护,人机对话界面清晰、简洁、友好,操控简便、灵活,便于监控和配置;采用稳定易用的硬件和软件,完全不需借助任何专用维护工具,既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用,又节省了日常频繁地维护费用。
●安全性
综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。
在前端采用完善的安全措施以保障前端设备的物理安全和应用安全,在前端与监控中心之间必须保障通信安全,采取可靠手段杜绝对前端设备的非法访问、入侵或攻击行为。
数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式,对数据的访问采用严格的用户权限控制,并做好异常快速应急响应和日志记录。
二.2设计标准
●《视频安防监控系统技术要求》(GA/T367)
●《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB5019894)
●《工业电视系统工程设计规范》(GBJ11587)
●《入侵报警子系统通用图形符号》(GA/T752000)
●《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》(GB/T503112000)
●《电线电缆识别标志方法》(GB/T6995)
●《全介质自承式光缆》(YD/T9801998)
●《建筑设计防火规范》(GBJ1687)
●《入侵探测器通用技术条件》(GB10408.189)
●《防盗报警控制器通用技术条件》(GB1266390)
●《报警图像信号有线传输装置》(GB/T166771996)
●《电视视频通道测试方法》(GB365983)
●《彩色电视图像质量主观评价方法》(GB74011987)
●《信息技术开放系统互连网络层安全协议》(GB/T17963)
●《计算机信息系统安全》(GA216.1-1999)
●《计算机软件开发规范》(GB856688)
●《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2000)
●《入侵报警工程程序与要求》(GA/T7594)
●《入侵报警子系统验收规则》(GA308)
●《入侵报警工程技术规范》(GB50348)
●《电子计算机机房设计规范》(GB5017493)
●《建筑物防雷设计规范》(GB5005794)
●《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343)
●《入侵报警子系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670)
●《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T1692)
二.3设计目标
我们将建立一套适应火电厂安全生产的现代化综合监控系统,对前端的运行、业务、设备等进行统一、集中运维管理,主要实现以下目标:
1)对全厂炉、机、电、辅助车间及输煤系统等主要生产环境,以及重要设备相对集中的区域进行监视。
2)对火电厂设备进行安全生产、防火、防盗、防入侵监控;
3)客户端可以集中监控管理监控系统的所有摄像机;
4)采用智能视频设备,变“被动监控”为“主动监控”;
5)监控系统和门禁系统对接,在刷卡的时候,摄像机自动联动至预置位,对刷卡人进行录像;
6)对部分重要地点进行环境监测;
7)对进出厂区的人、车进行管控;
8)建立报警系统,当突发事件产生时进行报警,并实现部分场景的报警和视频联动;
9)建立厂区一卡通系统,实现门禁、消费、巡更等功能;
10)实现安防设备的全网运维管理。
第三章方案优势
三.1高清的视频感知
本方案视频监控系统采用网络高清摄像机作为视频采集单元。
关于“高清”的定义,最早来源于数字电视领域,美国电影电视工程师协会提出了高清电视(HDTV)标准,分辨率需达到720p以上。
安防行业内部对于高清没有成文的标准,当网络摄像机出现后,分辨率满足720p才能称为高清。
通过下图可以看到CIF、4CIF、720P、1080P的分辨率比较,可以清楚看到高清摄像机(720P、1080P)的分辨率远大于标清摄像机(4CIF),分辨率的不同带来了清晰度的差异。
通过上面图例,高清视频监控相比标清视频监控具有明显技术和应用优势:
●图像清晰度更高,在火电厂的一些重要监控点(重要仪表的监视),应采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面,能更清楚地呈现仪表读数。
●高清监控技术的采用,使场景覆盖范围更广,减少单位面积监控点的数量,可以提高监控效能,减少设备投资。
●使细节更清晰,大大提高智能视频分析的精度,有利于图像识别和智能视频分析的应用。
随着电力系统火电厂无人值守模式的推广,用户对高清监控提出了迫切的需求,如在火电厂内看清被监控设备的细节(油位、温度计)是很重要的。
三.2成熟的智能分析应用
方案中采用了智能分析技术,使信息感知更智慧。
作为物联网的重要组成部分,视频感知可以通过智能分析技术,实现车牌识别、身份识别、异常行为判断、报警等多种功能,其中很多技术已经十分成熟。
智能信息采集是一种全新的理念,体现出专业、智能、高效、便捷、开放的监控水平,以智能编码、智能侦测、智能控制的“技术集”为支撑,引领着“大智慧”的监控新风向。
旨在给用户提供更优质的图像效果,更丰富的监控价值,更便捷的操作管理,更完善的维护体系。
三.3一体化的大屏显示系统
监控中心采用的了海康威视视频综合平台与LCD拼接大屏,整套显示系统支持高清网络视频、高清数字视频、光纤数字视频、模拟视频等多种信号的输入及输出。
视频综合平台通过模块化的部署方式,灵活部署各种业务板卡,集成了视频输入、输出,视频编码、解码,大屏拼接控制、视频开窗、漫游等功能系统的高度集成在一定程度上减少了监控中心的设备数量,减少了设备间走线,减少了安装调试周期,低了设备之间连接线缆的成本,减少了故障点,减少了设备空间占用,提高了机房的整洁度等。
三.4海量信息的存储、检索与处理能力
方案中基于视频云平台,采用视频云存储、大数据等先进技术,实现海量视频、图片等数据的集中存储、处理、共享和交换。
一、视频云存储具备PB级的存储能力;针对视频、图片的存储做了优化,存储效率高;而且视频云存储具备灵活扩展能力、高可靠性,为视频、图片的集中存储提供了最佳的方案;二、大数据平台具备海量数据的高效检索、分析、统计能力,为大数据场景提供了最佳的方案;三、基于海量数据高效存储与处理的基础上,提供数据的共享与交换服务。
三.5更强的信息整合共享
信息化的发展在给我们带来难得机遇的同时,也给我们带来了新的挑战,这些信息系统可能由不同的厂商负责实施,只关注于各自领域内的数据与业务处理,由于缺少相应的接口标准和规范,它们各自为政,相互之间无法进行信息共享与业务集成,从而形成“信息孤岛”。
海康在基于SOA架构的集成管理平台的基础上进行构建,采用面向服务的ESB平台进行系统整合。
系统应采用模块化设计,模块间的数据传输均采用标准的传输协议,任何一个模块的升级都不影响到其它模块的正常使用。
以视频监控为应用主体,将门禁管理、停车场管理、消费、消防报警、电梯层控、入侵报警、环境监测、地图、考勤等系统及智能分析技术深度整合,实现大集成与综合管理。
建立公共的视频及数据资源信息库,通过集成管理平台统一管理,数据统一处理、分析、利用,为管理决策服务。
视频及数据资源服务与各个机构,实现资源共享。
为高效管理和优质服务提供保障。
三.6系统间的智能联动、协同工作
整个系统包含了智能视频监控系统、环境监测系统、出入口控制系统、智能一卡通系统、安防报警系统、消防子系统等,各个系统间智能联动,实现多系统协同工作,为客户带来非凡的价值体验。
1)视频感知系统与报警系统协同工作
在电厂中部署了大量的视频感知设备,部分设备可配合报警设备做报警联动。
如可以通过视频红外视频感知设备,探测人体发出的红外线(体温),当有人体在传感器前并移动时,触发报警。
2)门禁系统与消防系统协同工作
门禁系统与消防系统联动,协同运作,当紧急情况发生时,消防通道的门能自动打开。
根据消防要求,门禁系统的消防联动采用硬件联动模式。
当有火灾等紧急情况发生时,由消防系统提供相应楼层或区域的信号至门禁系统,由门禁系统通过断开电锁强电的方式实现断电开锁,以便逃生。
3)消防系统与视频感知系统协同工作
消防系统与视频系统联动,当发生紧急事件时,视频切换到相应的消防对应的画面,做到消防可视化。
4)门禁系统与视频感知系统协同工作
门禁系统可以通过协议、数据库、SDK的方式,与综合管理平台软件进行对接,可对门禁资源进行配置,设置联动方案。
通过对门禁系统资源的设置,综合管理平台软件的电子地图功能,支持在CS客户端中显示每个门的开关状态,并且可以对每个门的开关进行远程控制,同时可对进出门事件进行视频的联动录像。
5)门禁系统与报警系统协同工作
报警系统通过网络接口模块或协议的方式,与综合管理平台软件进行对接,可通过综合管理平台软件设置报警系统与门禁系统的联动方案,如通过门禁管理可以做到临时撤防,在布防时间段内非法进入,会发生报警;采用合法身份进入,即可实现临时撤防,实现报警系统智能化。
6)环境监测系统与视频感知系统协同工作
智能环境监测系统由环境监测主机、报警设备、传感器等组成。
传感器负责收集环境信息,然后把信息传送给环境监测主机,环境监测主机处理信息,然后联动报警系统做出事件报警。
7)视频感知系统与出入口控制系统协同工作
在关键出入口部署智能视频感知设备,通过对人员、车辆信息的采集、比对分析,将决策结果通知出入口控制系统,出入口控制系统做出放行、禁止、报警等操作。
三.7便捷的系统功能设计
系统从终端用户的角度出发,考虑日常应用的便捷与合理性进行业务流程设计,同时从管理方的角度出发,为管理业务提供更多高效的自动化管理手段:
●可配置全局预案实现管理业务自动化
●全局电子地图监管功能,为管理员提供直观的图形化监控界面;
●功能全面的大屏幕显示方案;
●支持手机、PAD等远程客户端访问;
三.8完善的全网运维系统
海康威视视频全网运维管理平台立足于国内安防行业视频监控领域,遵循ITIL规范研发的视频全网运维管理平台技术层面为用户带来“视频网管+IT管理理念+系统工具+过程方法”的全新运维服务,在效益方面降低人员工作量的同时提高运维人员工作效率,保障业务人员的工作效率,提高业务系统运行状况,进而提高整体管理效益,同时提高用户满意度。
通过部署视频全网运维管理平台实现对视频监控系统及其基础支撑运行环境的可视、可控、可管理,提升故障发现、处置效率,保证监控系统的可靠运行,迫切需要构建一个高效、可靠的运维管理平台,实现对全网设备“全天候、全过程、全方位”的集中监控、集中展现、集中维护、集中考核,保障视频监控系统发挥最大的应用价值。
第四章总体设计
四.1技术路线
海康威视火电厂综合监管系统是集硬件、软件、网络于一体的大型联网监控系统,以iVMS8800平台软件为核心,实现所有区域的集中管理,在调控中心即可对前端系统集中监控、统一管理,为智能电网保驾护航。
在系统设计过程中,除了符合相关国家、行业标准,还将应当技术创新。
海康威视火电厂综合监管系统,将按照以下技术路线:
1)高清视频监控:
全面接入720P及以上高清摄像机,提升视频质量和安防水平,满足细节监控(设备状态、仪表读数、脸部特征)需求,支持高清录像存储;
2)环境监控:
特殊场景温湿度监测、水浸监测;
3)智能分析识别:
设备状态分析、行为分析、车牌识别;
4)智能一卡通:
门禁管理、在线巡查管理、消费管理;
5)安防报警:
红外双鉴报警、震动报警;
6)出入口控制:
出入人员管控、出入车辆管控;
7)云计算:
云计算、虚拟化、视频云存储;
8)辅助系统融合:
实现视频监控、环境监测、安全警卫、消防报警、门禁、智能控制等子系统的集成,各子系统根据预案进行联动;
9)可视运行管理:
可按需配置本地视频巡视预案,同时可与SCADA系统通信,当进行倒闸操作或跳闸事故时,SCADA发送“遥控”或“遥信”信号至视频监控系统,关联相应的摄像机预置位;
10)立体监管模式:
实现前端、电厂、集团公司三级垂直监管,固定网络采用C/S、B/S方式进行访问,移动网络通过手持终端(手机、平板等)进行监管;
11)系统运维管理:
IT基础设施管理、视频质量诊断、带宽优化及控制、资产管理、日志管理。
四.2总体架构
火电厂综合监管系统由前端系统、传输网络、主站系统三个相互衔接、缺一不可的部分组成。
四.2.1前端系统
前端系统对火电厂内的视频监控、环境监测、安全警卫、消防报警、一卡通、出入口控制、智能控制等子系统进行了整合,主要负责对火电厂视音频、环境量、报警信息等信息进行采集、编码、存储及上传及火电厂人、车、物的管理。
四.2.2传输网络
综合监管系统的网络用于前端系统与监控中心之间的通信。
各站点到中心采用自建光纤或者租用光纤。
同时系统信息可进入MIS网,供MIS网用户调用。
四.2.3主站系统
主站系统包括本地监控中心、云计算系统、应用平台、全网运维平台组成。
监控中心可管理本火电厂相关的安防设备,接收由电厂上报的环境、告警等信息,满足平台用户视频、环境信息查看、人、车、物控制的需求。
第五章前端系统设计
五.1系统概述
前端感知系统主要以视频监控为主,实现对设备进行安全生产的监控,同时能够实现对电厂环境监测、消防管理等功能。
五.2视频监控子系统
五.2.1前端摄像机
前端摄像机是整个综合监控系统的视频信号源,主要负责对全厂炉、机、电、辅助车间及输煤系统等进行全天候的视频监视,同时能与其它系统进行报警联动,满足生产运行对安全、巡视的要求。
前端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控系统的质量,应结合电厂实际监控需要选择合适的摄像机,保障视频监控的效果。
我们在选择摄像机时可参考以下原则:
●采用网络摄像机,分辨率达720P以上。
●需要夜间摄像的监控点,为保障夜间低照度条件下的清晰度,采用的摄像机应具有彩转黑、低照度(彩色≤1.0LUX、黑白≤0.01LUX)功能,部分摄像机需采用自带红外灯的机型。
●室外枪机需配置IP66等级的室外型防护罩。
●室外球机需达到IP66防护等级。
五.2.2视频处理单元
常规视频监控系统主要为火电厂管理提供基础技术支撑,各地火电厂可根据实际需求及资金情况,新建监控系统,并对原有系统进行改造升级。
视频处理单元主要用于前端摄像机的管理,在今后一段时间内将存在三种模式:
模拟型、混合型和全数字型。
●对于监控点部署完善、设备投运周期短的模拟型监控系统,可继续使用原有设备,采用模拟型模式;
●对于监控点部署不足、设备投运周期短的模拟型监控系统,可增设部分网络高清监控,采用混合型模式;
●对于监控点部署完善、设备投运周期长的模拟型站端系统,可全部升级改造,采用全数字型模式;
●对于监控点部署不足、设备投运周期长的模拟型监控系统,可全部升级改造,采用全数字型模式;
●对于新建视频监控系统,建议采用全数字模式。
五.2.3移动监控系统
海康威视火电厂综合监管系统支持移动监控设备如单兵、车载的接入,移动监控设备的接入支持WIFI和3G的自动切换,实现合理利用网络资源的效果。
五.2.4行为分析系统
因为火电厂内存在着重要区域,以往“被动监控”只适用于事后追溯。
而前端智能跟踪球及智能视频服务器的采用,变“被动”为“主动”,可以对事件做到“早发现早预防”。
设备数量可按需配置,今后可以增加设备数量以支持更多的视频分析。
智能跟踪球利用行为分析作为触发事件,球机将自动跟踪目标物体直至物体消失。
触发模式:
事件触发和手动选取。
海康威视智能跟踪球可以对火电厂围墙进行智能分析,划定围墙为警戒面,在布防的情况下,当有可疑份子穿越警戒面后,即产生报警信号,并进行跟踪。
火电厂的围墙范围广,如果是不具备跟踪功能的普通球机,一旦电子围栏报警联动摄像机的预置位,当非法闯入者越过围墙后,还需控制球机寻找,智能跟踪球的应用能帮助运行人员及时定位非法闯入者。
五.3环境监测子系统
应根据火电厂的实际需求,配置温湿度传感器、无线温度传感器、风速传感器、水浸传感器等环境监测设备,这些环境信息通过环境数据处理单元实现数据集中上传。
五.3.1环境数据处理单元
环境监测、安全警卫、消防报警、智能控制等子系统部署在机房内,但各系统独立运行,无法发挥系统功能,同时也给维护和管理带来了不便。
为了实现多系统的综合监控、集中管理,急需对各子系统进行集成。
1)设备介绍
环境数据处理单元是机房综合监控系统的核心设备,实现环境信息、报警信息实时处理、传输、存储等功能。
环境数据处理单元采用一体化设计,兼容多种规格的接口,可以保护现有投资,避免重复建设,今后可以增加主机数量以支持更多的子系统接入。
海康威视多功能动环监控报警主机(环境数据处理单元),是针对机房特点量身设计的监控报警主机,它的出现解决了站端多系统集成的问题。
它可以通过开关量接口、420mA模拟量接口、RS485串口与各子系统连接,对各种数据进行汇聚,处理成数字信号,并可以提供向上的接口供平台访问、管理。
2)主要功能
●采集机房内的开关量信号,接受站端管理单元信号控制开关量输出;
●采集机房内的模拟量信息,并上传站端管理单元;
●采集机房内的串口数据,并上传站端管理单元。
五.3.2温湿度传感器
一般情况下电气设备对环境的温湿度都有相应的要求,特别对于一些昂贵精密的设备更是如此。
电力行业中由于温度过高过低引起的元器件失效或环境湿度过高引起的漏电事故时有发生,所以需对温湿度进行实时采集和控制。
1)技术介绍
温湿度传感器,采用传感、变送一体化设计,采集温湿度数据,进行数据校正转换,转换成420mA电流环信号上传,并能在现场LCD上显示。
2)主要功能
火电厂内的温湿度传感器通过420mA接口连接至环境数据处理单元,温湿度模拟量能实时上传平台,前端及调控中心能随时查阅设备运行场地的环境温湿度,并做出相应的处理(远程遥控空调)。
五.3.3无线温度传感器
在火电厂内,隔离开关、高压开关柜触头以及电缆搭接头都是常见的故障点,在设备长期运行过程中,因触点温升加剧引发的事故数不胜数。
尤其是开关柜全封闭运行,内部空间狭小且并具有裸露高压,无法进行人工巡查测温。
因此加强对运行设备温升的监视,及时发现问题并处理是关键。
在高压设备上,由于有线方式无法解决高压绝缘问题,无线测温方式一经推出就获得了电力系统的认可。
1)技术介绍
无线温度传感器主要由无线测温单元和无线网关组成,无线测温单元实现温度采集、信号发射,无线网关实现信号接收、汇聚。
无线测温单元由感温层、温度传感器、无线发射模块,主要安装在易发热的电缆连接、变压器与开关的表面。
测温后,无线测温单元将温度数据通过无线方式传递给无线网关。
每个无线测温单元具有唯一的ID编号,实际安装使用时记录每个传感器的安装地点,并与编号一起录入综合辅助系统数据库中。
传感器每隔一定时间(可以事先设定)自动发射一次监测点的温度数据,发现温度异常立即报警,可不受发送周期限制。
无线温度传感器的特点:
●无线设备辐射小,发射功率低;
●安装方便,通讯可靠;
●采用无线传输,实现无障碍通讯;
●待机功率低,发射距离远;
●使用环境恶劣,测量区域电压等级高。
2)主要功能
火电厂内的无线温度传感器通过RS485接口连接至环境数据处理单元,温度数据能实时上传平台,前端及调控中心能随时查阅设备触头的温度,一旦发现温度异常就及时处理。
五.3.4水浸传感器
当连续降雨或排水不畅时,室外的电缆沟内会产生积水,当积水淹没沟内电缆时会造成安全隐患,电缆长期浸泡在水中时,如果没有很好的防水结构,电缆很容易产生绝缘的水树枝老化,从而造成绝缘的破坏,将会大大缩短电缆的寿命,严重的还会造成短路跳闸。
所以我们需实时了解电缆沟的积水情况,以便及时使用抽水泵排水。
1)技术介绍
水浸传感器根据探测电极浸水后阻抗发生变化,通过专用集成芯片对水浸输入信号进行信号放大、整形、比较,将电极电导的变化转换成标准电压信号,推动继电器输出开关量信号,指示探头所在位置是否有水。
在没有水浸入时,电极之间的电导为零,当有水接触电极时,电导变大。
火电厂内需对电缆沟内的水位进行实时检测,当水位超过警戒线时,能够通过开关量向综合监控平台报警。
2)主要功能
电缆沟内的水浸传感器通过开关量输出报警信号给环境数据处理单元,环境数据处理单元根据预置规则启动抽水泵排水,同时把现场积水情况及时上传平台,使前端及调控中心知情。
五.4智能一卡通系统设计
一卡通技术正广泛应用于
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