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文檔簡介
1、 、工業(yè)防火防爆實驗報告 學(xué)院:環(huán)境與資源學(xué)院 專業(yè):安全工程 姓名:李菁 學(xué)號:060900226 指導(dǎo)老師:楊健報告日期: 2012年4月15日 火災(zāi)模擬、報警、檢測及控制實驗實驗?zāi)康?了解火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成;2理解火災(zāi)發(fā)展過程的特點,以介質(zhì)的燃燒發(fā)煙量作為探測參數(shù),觀察系統(tǒng)報警與滅火的動作過程;3掌握感煙探測器的火災(zāi)探測特點,理解掌握濕式報警閥、閉式噴頭的工作原理。 實驗設(shè)備和材料1實驗儀器火災(zāi)報警與控制模擬系統(tǒng)。2實驗材料電、煙氣、聲光實驗原理和方法火災(zāi)報警與控制模擬系統(tǒng)分系統(tǒng)、區(qū)域、單元3個層次,能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)的探測、顯示與控制,其示意圖為:圖1控制面板示意圖圖2控制器聯(lián)接圖圖3探
2、測器聯(lián)接圖圖4探測回路關(guān)聯(lián)圖(1)感溫火災(zāi)探測器的工作原理感溫火災(zāi)探測器是對警戒范圍中的溫度進行監(jiān)測的一種探測器,物質(zhì)在燃燒過程中釋放大量的熱,使環(huán)境溫度升高,探測器中熱敏元件發(fā)生物理變化,從而將溫度轉(zhuǎn)變成為電信號,轉(zhuǎn)輸給控制機,發(fā)出火警信號。感溫火災(zāi)探測器種類繁多,根據(jù)其感熱效果和結(jié)構(gòu)型式,可分為定溫式、差溫式及差定溫組合式三類。(一)點型定溫火災(zāi)探測器點型定溫火災(zāi)探測器是一種對警戒范圍內(nèi)某一點周圍溫度達到或超過預(yù)定值時便發(fā)出火警信號的探測器。其熱敏元件為不同種類的雙金屬片、熱敏電阻、半導(dǎo)體P-N結(jié)等。其動作范圍為60150 。它適用于環(huán)境溫差變化不大或溫度較高的場所。1雙金屬定溫火災(zāi)探測器
3、雙金屬火災(zāi)探測器是以具有不同熱膨脹系數(shù)的雙金屬片為敏感元件的定溫火災(zāi)探測器。其常用結(jié)構(gòu)形式有圓筒狀和圓盤狀兩種。A圓筒狀結(jié)構(gòu),雙金屬定溫火災(zāi)探測器是由不銹鋼管、銅合金片以及調(diào)節(jié)銀柱等組成。兩銅合金片上各裝有一個電接點,其兩端通過固定塊分別固定在不銹鋼管和調(diào)節(jié)螺栓上。調(diào)整調(diào)節(jié)螺栓可以加大或縮小兩接點間的距離,即改變動作溫度。由于不銹鋼的膨脹系數(shù)大于銅合金片,當(dāng)溫度升高時,不銹鋼外筒的伸長大于銅合金片,因此銅合金片被拉直。在圓筒狀常開結(jié)構(gòu)中,兩接點閉合發(fā)出報警信號;在圓筒狀常閉結(jié)構(gòu)中,兩接點打開發(fā)出報警信號。B圓盤狀結(jié)構(gòu),雙金屬定溫火災(zāi)探測器由雙金屬片熱繼電器加裝吸熱片等組成。當(dāng)溫度升高時,雙金屬
4、片熱繼電器通過吸熱片吸收熱量,當(dāng)溫度達到或超過預(yù)定值時,雙金屬片翻轉(zhuǎn),電接點閉合發(fā)出報警信號。2熱敏電阻及半導(dǎo)體P-N 結(jié)為敏感元件的定溫火災(zāi)探測器。熱敏電阻定溫火災(zāi)探測器的電路原理如圖5所示:圖5 熱敏電阻定溫火災(zāi)探測器電路原理圖當(dāng)溫度升高時,熱敏電阻場(負(fù)溫度系數(shù))隨溫度的升高電阻值變小,A 點電位升高,當(dāng)溫度達到或超過預(yù)定值時,即A 點電位升高到高于B 點電位時,電壓比較器輸出高電位,經(jīng)信號處理后輸出火災(zāi)報警信號。 P-N 結(jié)半導(dǎo)體定溫火災(zāi)探測器電路原理圖,只要將圖5中的熱敏電阻街換成P-N 結(jié)半導(dǎo)體,并重新調(diào)整參數(shù),即可構(gòu)成,其工作原理也大致與熱敏電阻定溫火災(zāi)探測器相同。本模擬系統(tǒng)采用
5、的是半導(dǎo)體P-N 結(jié)為敏感元件的定溫(分為58、63和68三種)火災(zāi)探測器。本模擬系統(tǒng)采用的是半導(dǎo)體P-N 結(jié)為敏感元件的定溫(分為58、63和68三種)火災(zāi)探測器。(二)差溫火災(zāi)探測器差溫火災(zāi)探測器是對警戒范圍內(nèi)某一點周圍的溫度上升速率超過預(yù)定值時便發(fā)出火警信號的探測器。其熱敏元件為熱電偶或熱敏、半導(dǎo)體。但由于在一些陰燃熏燒的火災(zāi)中,環(huán)境溫度往往以小于了1/min 的溫升速度緩慢上升,即使上升至100 或更高,差溫火災(zāi)探測器也不會動作,所以在實際使用中差溫火災(zāi)探測器很少單獨使用。下圖6是一種膜盒式點型差溫探測器,當(dāng)環(huán)境溫度達到雙定的升溫速率以上時動作。這種探測器主要由感熱室、膜片、泄漏愁及接
6、點等構(gòu)成。當(dāng)有火災(zāi)時,感熱室內(nèi)的空氣隨著周圍溫度的急劇上升而迅速膨脹,膜片受壓使接點閉合,發(fā)出報警信號。如果環(huán)境溫度緩慢變化時,由于泄漏孔的作用,空氣室內(nèi)的氣體被泄漏,膜片保持不變,接點不會閉合。圖6膜盒式點型差溫探測器(2)感煙火災(zāi)探測器的工作原理感煙火災(zāi)探測器是一種感知燃燒或熱解產(chǎn)生的固體或液體微粒的火災(zāi)探測器。用于探測火災(zāi)初期的煙霧,并發(fā)出火災(zāi)報警訊號的火災(zāi)探測器。它具有能早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、靈敏度高、響度速度快、使用面較廣等特點。感煙火災(zāi)探測器分為點型感煙火災(zāi)探測器和線型感煙火災(zāi)探測器。(一)點型感煙火災(zāi)探測器點型感煙火災(zāi)探測器是對警戒范圍中某一點周圍的煙參數(shù)響應(yīng)的火災(zāi)探測器,分為離子感煙火
7、災(zāi)探測器和光電感煙火災(zāi)探測器兩種。目前被廣泛使用的便是光電感煙火災(zāi)探測器。1.離子感煙火災(zāi)探測器離子感煙火災(zāi)探測器是核電子學(xué)與探測技術(shù)的結(jié)晶,應(yīng)用煙霧粒子可改變探測器中電離室的離子電流原理的火災(zāi)探測器。圖7為離子感煙火災(zāi)探測器工作原理圖,其工作原理是:圖7離子感煙火災(zāi)探測器工作原理圖離子感煙火災(zāi)探測器是利用電離室的離子流的變化基本正比于進入電離室的煙霧濃度大小來探測煙霧濃度的。電離室內(nèi)的放射源(放射性元素“媚241”)將室內(nèi)的純凈空氣電離,形成正負(fù)離子,當(dāng)兩收集極板間加一電壓后,在極板間形成電場,在電場的作用下,離子分別向正負(fù)極板運動而形成離子流;當(dāng)煙霧粒子進人電離室后,由于煙霧粒子的直徑大大
8、超過被電離的空氣離子的直徑,因此,煙霧粒子在電離室內(nèi)對離子產(chǎn)生阻擋和俘獲的雙重作用,從而減少了離子流。離子式煙霧火災(zāi)探測器內(nèi)有兩個電離室,一個為煙霧粒子可以自由出人的外電離室(或稱為測量電離室) ,另一個為煙霧不能進入的電離室(或稱為平衡電離室),兩個電離室串聯(lián)并在兩端外加電壓。正常狀態(tài)下V=V1 + V2 ,當(dāng)煙霧進人外電離室時離子流減少使兩個電離室電壓重新分配,V1 變成V11 , V2 變成V22 ,當(dāng)V11<V1 , V22>V2 ,即2節(jié)點的電位起了變化從而輸出火災(zāi)報警信號。由于離子感煙火災(zāi)探測器電離室內(nèi)的放射源(放射性元素“媚241”),特別是在制造、運輸以及棄置等方面
9、對環(huán)境造成污染,威脅著人的生命安全。因此,這種產(chǎn)品在歐洲現(xiàn)已開始禁止使用,在我國也終將成為淘汰產(chǎn)品。從原理上可知,只要微粒進入外電離室便會影響離子流降低,探測器就會報警,而探測器本身無法辨識進入外電離室的是什么微粒。故抽煙的煙、炒菜的煙、甚至大量灰塵、水蒸汽、化學(xué)氣體等進入外電離室都會導(dǎo)致離子式感煙火災(zāi)探測器發(fā)出報警信號,這就是通常人們稱之的“誤報”。也就是說離子式感煙火災(zāi)探測器的誤報根本原因來自探測器本身。從這個角度出發(fā),離子感煙火災(zāi)探測器誤報也是其被淘汰的原因之一。2.光電式感煙火災(zāi)探測器光電式感煙火災(zāi)探測器是利用煙霧粒子對光線產(chǎn)生散射、吸收原理的感煙火災(zāi)探測器。傳統(tǒng)的光電式感煙火災(zāi)探測器
10、其工作原理如圖8所示:正常情況下,光源(發(fā)光二級管)的光被擋板擋住沒法進人接收極(光敏器件),因此接收極沒有信號輸出。當(dāng)煙霧粒子進入探測器時,煙霧粒子對發(fā)光二極管發(fā)出的光線產(chǎn)生散射從而將光信號送至接受極并發(fā)出報警信號。從圖9的曲線2中可以看到,這種傳統(tǒng)光電式感煙火災(zāi)探測器有一個很大的缺點就是對黑煙靈敏度很低,對白煙靈敏度較高,因此,這種探測器適用于火情中所發(fā)出的白煙的情況,而大部分的火情早期所發(fā)出的煙都為黑煙,所以便大大地限制了這種探測器的使用范圍。光敏器件光敏器件遮光板煙光源光源遮光板圖8傳統(tǒng)式光電感煙火災(zāi)探測器工作原理示意圖煙霧種類溫度變化圖9 各種感煙火災(zāi)探測器感煙曲線圖在新型光電式感煙
11、火災(zāi)探測器中,主要從光學(xué)的原理上提高探測器靈敏度,如發(fā)光二極管與接收極間的角度從傳統(tǒng)式的150度改為120度,最重要的是裝設(shè)了迷宮式光柵,它可增加煙霧在探測器內(nèi)的停留時間,而且可防止外界光線對它的干擾,另一方面,探測器內(nèi)裝設(shè)了優(yōu)質(zhì)的放大電路而提高它的靈敏度,這種新型光電式感煙火災(zāi)探測器目前已成功地替代離子感煙火災(zāi)探測器,徹底解決了離子感煙火災(zāi)探測器對環(huán)境污染的問題,它的出現(xiàn)立即受到世界環(huán)保組織和廣大用戶的歡迎。至今,世界上許多地區(qū)例如歐洲等地區(qū)已規(guī)定,不準(zhǔn)新裝離子感煙火災(zāi)探測器,而代之以新型光電式感煙火災(zāi)探測器。本模擬系統(tǒng)采用的就是這種新型光電式感煙火災(zāi)探測器。(二)紅外光束火災(zāi)探測器目前生產(chǎn)
12、和使用的線型感煙火災(zāi)探測器都是紅外光束型的感煙火災(zāi)探測器,它是利用煙霧粒子吸收或散射紅外線光束的原理對火災(zāi)進行監(jiān)測。其工作原理如圖9所示。接收器接收器發(fā)射器發(fā)射器有火情狀態(tài)圖9紅外光束火災(zāi)探測器工作原理圖在正常情況下,發(fā)射器發(fā)出的紅外線光束順利地被接收器所接當(dāng)有火情時,煙霧擴散至紅外線光束通過的空問,即對紅外線光束起到吸收和散射的作用,使之到達接收器的光信訊號減少,從而輸出火災(zāi)報警信號。紅外線線型感煙火災(zāi)探測器的優(yōu)點為監(jiān)視范圍廣、保護面積大等,最遠距離可達 100m,適用于在火災(zāi)初期有煙霧出現(xiàn)的空間范圍大的場所,如大型倉庫、生產(chǎn)工場、有蓋廣場、屋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜及古建筑物等地方。其缺點為價格昂貴、由
13、于發(fā)射器與接收器的距離較遠,安裝接線較復(fù)雜以及在調(diào)試時發(fā)射器和接收器對正調(diào)校較困難等。目前最新推出的一種新型的紅外線線型感煙火災(zāi)探測器,它的發(fā)射器與接收器都放置于保護范圍的一側(cè),另一側(cè)裝設(shè)了反射裝置,如圖10所示。圖10新型紅外感煙探測器工作原理圖正常情況下,紅外線光束射向反射裝置上,再由反射裝置反射至接收器上。當(dāng)有火情時,反射至接收器的光信號減少,于是輸出火警信號。當(dāng)煙霧遮擋達到30時報警,遮擋100時顯示故障。反射裝置的大小視保護范圍內(nèi)發(fā)射接收器至反射裝置的距離而定,距離遠時反射裝置面積大,反之為小。這種探測器徹底解決了調(diào)試中發(fā)射器與接線,方便了施工。應(yīng)該經(jīng)常保持潔凈。維護其透光性,以確保
14、探測器靈敏度。(3)紫外感光火災(zāi)探測器的工作原理紫外火焰探測器是對紫外光輻射響應(yīng)的感光火災(zāi)探測器。其靈敏度高、響應(yīng)速度快,對于爆燃火災(zāi)和無煙燃燒(酒精等)火災(zāi)尤為適用。其結(jié)構(gòu)如圖 11所示。圖 11 紫外火焰探測器結(jié)構(gòu)圖l紫外光敏管; 2紫外線管; 3光學(xué)隔板; 4反射環(huán); 5石英玻璃窗;6電子線路板; 7接線板; 8接地爆片; 9電纜; 10支架檢測火焰中發(fā)出的紫外線,對于可見光及發(fā)光熱輻射不起反應(yīng)。紫外光敏管是紫外火焰探測器的敏感元件,其由玻璃管殼、電極、填充氣體及管腳等部分組成。紫外光敏管的兩個電極接到一個電壓較高的電源(2001000V )上,于是形成了一個強電場?;馂?zāi)發(fā)生時,大量的紫
15、外光通過管殼的透紫玻璃射人光敏管,光電子受到電場的作用而加速,由于管內(nèi)充有一定的惰性氣體,當(dāng)光電子和氣體分子碰撞時,惰性氣體分子就電離成正離子和電子,這些正離子和電子在強電場的作用下又被加速,從而引起更多的分子電離,最后形成雪崩放電,光敏管由截止?fàn)顟B(tài)變成導(dǎo)通狀態(tài),繼而觸發(fā)信號處理電路向火災(zāi)報警控制器發(fā)出火災(zāi)報警信號。紫外線火焰?zhèn)鞲衅魇且环N工作于160nm290nm,屬于光子檢測器件,紫外探測屬于無源探測,紫外探頭將各視場空間內(nèi)特定波長的紫外輻射光子(160nm290nm)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后形成探測信號輸出。1、由于器件工作于中紫外區(qū),位于太陽光譜盲區(qū),使檢測系統(tǒng)能避開自然光源,使系統(tǒng)信號檢測難度下降
16、,誤報率大幅降低;2、由于器件自身對紫外光極其敏感,使得系統(tǒng)能在極短時間內(nèi)(50ms)對來自外部的變化作出極其可靠的反應(yīng); 3、被動探測,不發(fā)射電磁信號;4、可覆蓋所有可能的觀測角;5、該器件本身具“日盲”特性,加之它采用光子檢測手段,因而具有靈敏度極高,具有極微弱信號檢測能力以及反應(yīng)時間極快的特點;6、監(jiān)測距離:020米?;馂?zāi)模擬、報警、檢測及控制演示步驟火災(zāi)的情況(位置和程度)由感煙探測器、感溫探測器和紫外線探測器獨立或同時判明;火災(zāi)的報警由探測回路自動或手動啟動聲光報警器;火災(zāi)的消防包括區(qū)域的電源監(jiān)測和噴淋控制。1報響火警當(dāng)某單元感煙探測器感知火災(zāi)煙霧或感溫探測器探測到火災(zāi)溫差或紫外線探
17、測器探測火焰或紅外線探測器探測到煙霧時,立即自動啟動聲光報警器;同時現(xiàn)場設(shè)有手動按鈕供報警人輸入控制器,由控制器根據(jù)預(yù)案自動啟動報警系統(tǒng)(單元或區(qū)域)。收器的校正問題,且大大的簡化了安裝接2 切斷電源當(dāng)火災(zāi)報警后,由控制中心值班人員根據(jù)火災(zāi)情況自動或手動切斷電源(照明和動力),關(guān)閉中央空調(diào),同時啟用應(yīng)急燈。模擬系統(tǒng)只顯示電源和應(yīng)急燈開閉狀態(tài)。模擬系統(tǒng)中中央空調(diào)的關(guān)閉用風(fēng)扇為演示,其閉開狀態(tài)由紅綠燈顯示。3 啟動噴淋當(dāng)某單元感溫探測器和感焰探測器或紅外感煙探測器或紫外火焰探測器回路同時接通時,可以自動或手動啟動相關(guān)噴淋系統(tǒng),考慮到誤報情況,一般由控制中心值班人員確認(rèn)災(zāi)情后手動啟用噴淋系統(tǒng)。噴淋系
18、統(tǒng)在本模擬系統(tǒng)分為兩種情況,一種為雨淋系統(tǒng),它與火災(zāi)報警控制系統(tǒng)無任何關(guān)聯(lián),直接與供水系統(tǒng)相連,當(dāng)其感知溫度達到一定程度(紅色玻璃噴頭為68度、橙色玻璃噴頭為57度、黃色為79度、綠色為93度),玻璃管炸裂,水自動噴出,由于是模擬系統(tǒng),故沒有增壓設(shè)施和消防水泵;一種為聯(lián)動控制噴林,當(dāng)感溫探測器和感焰探測器或紫外火焰探測器同時報警,系統(tǒng)自動啟用噴林系統(tǒng),也可手動啟動該系統(tǒng)。本模擬系統(tǒng)是通過控制電磁閥來接通和關(guān)閉水源。4 啟動通風(fēng)當(dāng)感煙探測器發(fā)出報警,系統(tǒng)自動啟動通風(fēng)系統(tǒng),也可以通過手動鍵啟動通風(fēng)系統(tǒng)。本模擬系統(tǒng)以風(fēng)扇作為模擬排風(fēng)機。5 監(jiān)控狀態(tài)為了減少誤報和漏報,提高系統(tǒng)的可靠性,系統(tǒng)具有對探測
19、器的完好狀態(tài)、現(xiàn)場電源的通斷狀態(tài)、噴淋系統(tǒng)的啟動狀態(tài)及各種故障實現(xiàn)實時監(jiān)測、診斷、顯示和控制。1、火災(zāi)發(fā)生后,要有聲音報警,并且火警指示燈會發(fā)亮。2、系統(tǒng)中任何編址部件發(fā)生故障時,控制器能報出其故障,同時對現(xiàn)場電源情況(三相電、應(yīng)急燈)進行監(jiān)測和顯示。3、聲報警可消音,光報警可復(fù)位。4、控制器可記錄火警及故障發(fā)生的時間。5、采用大屏幕漢顯信息??勺x性強,直觀方便。6、具有聯(lián)動功能。即火警發(fā)生時,可啟動外部聲光報警及輸出控制信號,以便啟動相應(yīng)的控制設(shè)備,如先切斷現(xiàn)場的電源、啟動應(yīng)急燈、同時噴水滅火或者滅火器等。 實驗總結(jié)1、 根據(jù)模擬演示,詳細(xì)撰寫整個火災(zāi)報警、預(yù)警到消防的流程。火災(zāi)報警:通過火
20、災(zāi)探測器對火災(zāi)進行探測來確定火災(zāi)的發(fā)生?;馂?zāi)探測器的原理是發(fā)生火災(zāi)時,會發(fā)出熱量、紫外線、煙霧、紅外線、煙霧粒子等物質(zhì)或能量,火災(zāi)探測器對這些物質(zhì)或能量進行感知而且確認(rèn)火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,系統(tǒng)自動啟動聲光報警器,同時現(xiàn)場設(shè)有手動按鈕供報警人輸入控制器,由控制器根據(jù)預(yù)案自動啟動報警系統(tǒng)(單元或區(qū)域)。火災(zāi)預(yù)警:當(dāng)火災(zāi)報警后,由控制中心值班人員根據(jù)火災(zāi)情況自動或手動切斷電源(照明和動力),關(guān)閉中央空調(diào),同時啟用應(yīng)急燈?;馂?zāi)消防:當(dāng)火災(zāi)報警之后自動或手動啟動相關(guān)噴淋系統(tǒng),考慮到誤報情況,一般由控制中心值班人員確認(rèn)災(zāi)情后手動啟用噴淋系統(tǒng)。噴淋系統(tǒng)有兩種方式,分別是雨淋系統(tǒng)和聯(lián)動控制噴淋。當(dāng)火災(zāi)報
21、警之后,系統(tǒng)自動啟動通風(fēng)系統(tǒng),也可以通過手動鍵啟動通風(fēng)系統(tǒng)。本模擬系統(tǒng)以風(fēng)扇作為模擬排風(fēng)機。2、描述火災(zāi)模擬、報警、檢測及控制系統(tǒng)的組成?;馂?zāi)模擬、報警、檢測及控制系統(tǒng)是由感煙探測器、感溫探測器、紫外線探測器,聲光報警器,電源監(jiān)測和噴淋控制組成的。感煙探測器。 感煙火災(zāi)探測器分為點型感煙火災(zāi)探測器和線型感煙火災(zāi)探測器。感煙火災(zāi)探測器是一種感知燃燒或熱解產(chǎn)生的固體或液體微粒的火災(zāi)探測器。用于探測火災(zāi)初期的煙霧,并發(fā)出火災(zāi)報警訊號的火災(zāi)探測器。它具有能早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、靈敏度高、響度速度快、使用面較廣等特點。感溫探測器 根據(jù)其感熱效果和結(jié)構(gòu)型式,可分為定溫式、差溫式及差定溫組合式三類。感溫火災(zāi)探測器是
22、對警戒范圍中的溫度進行監(jiān)測的一種探測器,物質(zhì)在燃燒過程中釋放大量的熱,使環(huán)境溫度升高,探測器中熱敏元件發(fā)生物理變化,從而將溫度轉(zhuǎn)變成為電信號,轉(zhuǎn)輸給控制機,發(fā)出火警信號。紫外線探測器 紫外火焰探測器是對紫外光輻射響應(yīng)的感光火災(zāi)探測器。其靈敏度高、響應(yīng)速度快,對于爆燃火災(zāi)和無煙燃燒(酒精等)火災(zāi)尤為適用。紫外光敏管是紫外火焰探測器的敏感元件,其由玻璃管殼、電極、填充氣體及管腳等部分組成。聲光報警器聲光報警器的電路由閃光燈報警和蜂鳴器報警兩部分組成,其中蜂鳴器報警只有在閃光燈報警狀態(tài)下才可發(fā)出一定音調(diào)的鳴聲,隨著閃光燈閃爍,蜂鳴器發(fā)出間隙聲響。電源監(jiān)測為了減少誤報和漏報,提高系統(tǒng)的可靠性,系統(tǒng)具有對探測器的完好狀態(tài)、現(xiàn)場電源的通斷狀態(tài)、噴淋系統(tǒng)的啟動狀態(tài)及各種故障實現(xiàn)實時監(jiān)測、診斷、顯示和控制。1、火災(zāi)發(fā)生后,要有聲音報警,并且火警指示燈會發(fā)亮。2、系統(tǒng)中任何編址部件發(fā)生故障時,控制器能報出其故障,同時對現(xiàn)場電源情況
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