CN110351936A - 智慧照明控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智慧照明控制系统,包括与照明设备一一对应的受控终端以及用于无线控制一个或多个所述受控终端的控制面板,所述受控终端包括第一控制模块、第一无线通讯模块、用于控制照明设备开或关的继电器开关模块,所述第一无线通讯模块以及继电器开关模块均与所述第一控制模块连接,所述控制面板包括第二控制模块、第二无线通讯模块以及用于供用户输入指令的按键,所述第二无线通讯模块以及按键均与所述第二控制模块连接,所述第二无线通讯模块通过无线网络与所述第一无线通讯模块通讯连接。本发明系统通过控制面板对受控终端进行无线控制,进而对照明设备进行控制,安装简单免布线,扩展性强、维护简单,不会受到脉冲干扰,信号稳定、损失小,适合各种地区。本发明能高效的进行自动调校。
Description
技术领域
本发明涉及照明控制技术领域,尤其涉及一种智慧照明控制系统。
背景技术
目前,市场上的照明控制设备主要采用集中布线技术和电力载波技术。集中布线技术主要应用于室内照明或者工业照明,而电力载波技术一般用于室外路灯或者景观灯的控制。传统的集中布线技术采用的是RS485、CAN总线等方式,实施的方法是将所有需要控制的照明设备均用信号线来连接起来,集中到一台总控设备上,然后使用者再通过总控设备来进行人机交互,从而达到控制设备的目的。
电力线载波技术即指利用现有的路灯传输电力的线路作为通信信道来传输数字信号,通过LC谐振电路和功率放大电路将信号调制到高频载波上进行传输的一种通信方式。即路灯之间仅使用现有的电力线作为基础架构,对输电线也没有较多特殊的要求,需要加装路灯集中控制设备,实现将电力载波进行调制解调转换为相应信号的功能,就可以实现数据的通信及设备的控制。
电力载波技术中配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。三相电力线间有很大信号损失(10dB-30dB),通讯距离很近时,不同相间可能会收到信号,一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同,藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比,电力载波信号少损失十几dB,但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用。另外电力线存在本身因有的脉冲干扰,电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时,线路阻抗可达1欧姆以下,造成对载波信号的高削减。实际应用中,当电力线空载时,点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时,只能传输几十米。
集中布线技术的产品采用集中另外布线的方式,通常造价较高,工期较长,售后维护复杂。在房屋装修期间即预先走线安装,若线路损坏,家居设备控制出现故障,维修成本颇高。这也是困扰智能家居普及的一大问题。集中布线技术对于安装要求较高,安装繁琐复杂,特别是对于传统控制的智能改造,非常不方便。
发明内容
基于此,针对上述技术问题,提供一种智慧照明控制系统。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种智慧照明控制系统,包括:
与照明设备一一对应的受控终端;以及
用于无线控制一个或多个所述受控终端的控制面板,
所述受控终端包括第一控制模块、第一无线通讯模块、用于控制照明设备开或关的继电器开关模块,所述第一无线通讯模块以及继电器开关模块均与所述第一控制模块连接,
所述控制面板包括第二控制模块、第二无线通讯模块以及用于供用户输入指令的按键,所述第二无线通讯模块以及按键均与所述第二控制模块连接,所述第二无线通讯模块通过无线网络与所述第一无线通讯模块通讯连接。
本方案还包括:
用于供用户发送指令给云端服务器的远程控制终端;
用于将所述指令发送给集中控制器的云端服务器;以及
用于对所述云端服务器与受控终端之间的数据进行转发的集中控制器,
所述远程控制终端与云端服务器通过网络连接,
所述集中控制器包括第三控制模块、第三无线通讯模块以及第四无线通讯模块,所述第三无线通讯模块以及第四无线通讯模块均与所述第三控制模块连接,所述第三无线通讯模块通过移动通讯网络与所述云端服务器通讯连接,所述第四无线通讯模块通过所述无线网络与所述受控终端的第一无线通讯模块通讯连接。
所述远程控制终端为计算机或者移动终端。
所述按键为电容触摸按键。
所述受控终端还包括:
用于检测照明设备的电流和电压的电流电压检测模块;
用于根据所述第一控制模块的调光指令将对应的调光电压输出给照明设备的调光模块;以及
光传感器,
其中,所述电流电压检测模块、调光模块以及光传感器均与所述第一控制模块连接。
所述无线网络为ZigBee网络。
所述第一无线通讯模块、第二无线通讯模块以及第四无线通讯模块均为RF射频模块,所述第一控制模块为第一无线通讯模块的内部射频主芯片,所述第二控制模块为第二无线通讯模块的内部射频主芯片。
所述云端服务器上具有供计算机访问的云端控制系统,所述云端控制系统包括:
地图模块:用于显示照明设备的功耗情况、照明设备的相应位置、照明设备的故障提示和告警、集中控制器和受控终端的网络组网情况以及集中控制器和受控终端的断网或者故障情况;
调光管理模块:用于供用户进行调光管理;
基础数据管理模块:用于供用户对机柜类型、路灯类型、区域及街道类型、灯具类型、路由器类型、集中控制器类型、单灯控制器类型以及传感器类型进行管理;
站点管理模块:用于供用户对站点信息、用户信息以及角色信息进行管理;以及
系统管理模块:用于供用户对系统资源进行管理和控制。
所述移动终端上设有用于与所述云端服务器进行数据交互的app控制程序,所述app控制程序用于供用户将一个区域内的多个照明设备分成一个组,并将这个组设置特定的状态,然后同时设置多个组的状态后,将该多个组加入到场景中,通过打开或者关闭场景来同时控制区域内的不同分组的照明设备为各自设定好的状态。
所述app控制程序用于查看能耗报告或者故障告警信息。
本发明系统通过控制面板对受控终端进行无线控制,进而对照明设备进行控制,安装简单免布线,扩展性强、维护简单,不会受到脉冲干扰,信号稳定、损失小,适合各种地区。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明:
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的受控终端的结构示意图;
图3为本发明的控制面板的结构示意图;
图4为本发明的集中控制器的结构示意图;
图5为本发明的第四无线通讯模块的结构示意图;
图6为本发明的集中控制器的供电原理示意图;
具体实施方式
如图1所示,一种智慧照明控制系统,包括与照明设备一一对应的受控终端1100以及用于通过无线网络控制一个或多个受控终端1100的控制面板1200。
在本实施例中,无线网络采用ZigBee网络,通讯稳定、通信距离远,安装简单免布线,抗干扰能力强,信号传输距离可达数千米。当然,也可以采用WiFi、蓝牙技术作为替代方案。
如图2所示,受控终端1100包括第一控制模块1110、第一无线通讯模块1120、用于控制照明设备开或关的继电器开关模块1130,第一无线通讯模块1120以及继电器开关模块1130均与第一控制模块1110连接。
如图3所示,控制面板1200包括第二控制模块1210、第二无线通讯模块1220以及用于供用户输入指令的按键1230,第二无线通讯模块1220以及按键1230均与第二控制模块1210连接,第二无线通讯模块1220通过无线网络与第一无线通讯模块1120通讯连接。
控制面板1200无需布线,可根据用户习惯放置到任何位置,极大方便用户的使用。
用户按下按键1230,控制面板1200的第二控制模块1210检测到按键数据后,将内置的每个按键1230对应的指令通过第二无线通讯模块1220经无线网络发送给相应的受控终端1100,受控终端1100通过第一无线通讯模块1120接收指令并发送给第一控制模块1110,第一控制模块1110接收到指令后,通过继电器开关模块1130控制照明设备的开或关。
本发明系统通过控制面板1200对受控终端1100进行无线控制,进而对照明设备进行控制,安装简单免布线,扩展性强、维护简单,不会受到脉冲干扰,信号稳定、损失小,适合各种地区。
具体地,在本发明受控终端1100中,第一无线通讯模块1120为RF射频模块,其主要由CC2538芯片和CC2592芯片组成,CC2538芯片作为射频主芯片,负责收发相应操作的指令,CC2592芯片则作为CC2538芯片的RF前端,提供一个可增加输出功率的功率放大器,以及一个具有低噪声系数的LNA,以提升接收灵敏度,射频信号通过外置2.4GHz天线与ZigBee网络进行通讯,另外CC2538芯片也作为数据处理芯片,即作为第一控制模块1110。当然,也可以在RF射频模块外设置一个芯片作为第一控制模块1110。
继电器开关模块1130由973-5VDC-SL-A继电器及三极管及MOS管构成,收到CC2538芯片的电平信号时,继电器进行闭合或者断开。
如图2所示,受控终端1100还可以设置电流电压检测模块1140、调光模块1150以及光传感器1160,电流电压检测模块1140、调光模块1150以及光传感器1160均与第一控制模块1110连接。
电流电压检测模块1140用于检测照明设备的电流和电压,调光模块1150用于根据第一控制模块1110的调光指令将对应的调光电压(1-10V不同等级的信号)输出给照明设备的可调光电源,不同的调光电压即可控制可调光电源的输出电流或者电压的等级,进而控制灯具的亮度等级。
光传感器1160用于采集光通量数据,当自然光亮度降低到一定阈值后,第一控制模块1110通过继电器开关模块1130打开照明设备。
电流电压检测模块1140由HLW8012芯片和TXS0102芯片组成的电量计量芯片部分、ZMCT103电流检测模块以及ZMPT107电压检测模块构成。电量计量芯片部分主要工作流程如下:HLW8012芯片通过ZMCT103电流检测模块和ZMPT107电压检测模块获得相应的电流电压数据,再经过TXS0102芯片将数据传输到RF射频模块中的CC2538芯片。
本发明的受控终端1100还提供指示灯及外部接口。指示灯包括电源指示灯和系统状态指示灯。电源指示灯当控制器上电后,电源指示灯常亮,表示供电正常。系统状态指示灯在终端上电后默认是关闭状态,双击按键后设备开始入网(ZigBee组网)请求,此时状态指示灯闪烁,当完成入网请求后,状态指示灯常亮,表示设备入网正常。外部接口分为3pin的220V市电输入口、5pin的220V市电输出口以及调光信号接口,调光模块1150通过调光信号接口将调光电压输出给照明设备。
受控终端1100的供电采用220V市电接入,经过RLVR240-100保险丝、10D561K压敏电阻以及0.1uF/400V安规电容组成的安规电路后,采用LS05-15B12SS电源模块将经过安规电路的220V市电降压为12V直流电,然后经过电源芯片MP1471A将12V电压降到5V电压,5V电压再对RF射频模块进行供电,RF射频模块内部的电源模块将5V电压转化为3.3V,供CC2538芯片和CC2592芯片及受控终端1100的其他模块、按键和传感器使用。
具体地,在本发明的控制面板1200中,第二无线通讯模块1220为RF射频模块,其由射频芯片CC2652、射频天线以及其外部电路构成,按键1230采用由PCB板设计的4块直径15mm的圆形电容按键。
射频芯片CC2652同时也作为数据处理的主芯片,即作为第二控制模块1210,通过对触摸按键采集到的电容数据进行处理后进行判断哪一个触摸按键被按下,然后芯片CC2652再做出相应的指令并通过射频天线将数据指令发送到ZigBee网络,完成对指定受控终端1100的控制。当然,也可以在RF射频模块外设置一个芯片作为第二控制模块1210。
主芯片中内置了多个场景,每一个电容按键代表一种场景,点击不同的触摸按键就可实现场景切换。
控制面板1200采用两节CR2032纽扣电池进行供电,两节纽扣电池可使用大约2年左右。
本发明控制面板1200相比于传统的86盒开关,具有无需布线,设计美观高档,安装简单等优点。
如图1所示,本发明系统除了可以通过控制面板1200对受控终端1100进行无线控制以外,还可以通过远程控制终端1300、云端服务器1400以及集中控制器1500对受控终端1100进行无线控制。
远程控制终端1300用于供用户发送指令给云端服务器1400,云端服务器1400用于将指令发送给集中控制器1500,集中控制器1500用于对云端服务器1400与受控终端1100之间的数据进行转发。
远程控制终端1300与云端服务器1400通过网络连接,在本实施例中,远程控制终端1300为计算机或者移动终端,云端服务器1400可以进行数据存储,保证数据的安全性稳定性,其上具有供计算机访问的云端控制系统,该云端控制系统包括:
地图模块:用于在地图页面上显示照明设备的功耗情况、照明设备的相应位置、照明设备的故障提示和告警、集中控制器和受控终端的网络组网情况以及集中控制器和受控终端的断网或者故障情况;地图页面主要分为四个部分:顶部的资产操作栏、左侧的街道列表显示及查询栏、底部的展示控制栏以及地图中心操作块。
调光管理模块:用于供用户进行调光管理,包括调光曲线、调光规律、运行日程、光感调光、分组管理,用户可以通过调光曲线部分进行预设照明设备的一天中各个时段亮度或者开关灯状态,用户将预设好的调光曲线分配到某一段时间(周或者月)进而形成一个调光规律。运行日程部分可以将设置好的调光规律进行管理,或者对指定设备进行日程下发,日程下发就是将设定好的调光规律发送到受控终端1100,从而进行控制照明设备的状态。光感调光部分是控制光感功能的开关,光感调光就是利用受控终端1100的光传感器采集光通量数据,当自然光亮度降低到一定阈值后,受控终端1100打开照明设备,同时将照明设备的状态信息发送至云端进行存储并显示在地图上。分组管理功能主要是针对不同区域的照明设备进行设备分组并管理。可以将多个照明设备分到同一个组,可以同时对组内成员发送同一指令并使其产生一致的动作或者改变为相同的状态。
基础数据管理模块:用于供用户对机柜类型、路灯类型、区域及街道类型、灯具类型、路由器类型、集中控制器类型、受控终端类型以及传感器类型进行管理。可以添加机柜类型信息,填写完相关机柜类型信息后点击保存,即可查看新建的机柜类型信息。可以添加路灯类型信息,填写完相关路灯类型信息后点击保存,即可查看新建的路灯类型信息。可以添加区域及街道类型信息,填写完相关区域及街道信息后点击保存,即可查看新建的区域或街道信息。可以添加灯具类型信息,填写完相关灯具类型信息后点击保存,即可查看新建的灯具类型信息。可以添加路由器信息,填写完相关路由器信息后点击保存,即可查看新建的路由器信息。可以添加集中控制器类型信息,填写完相关集中控制器类型信息后点击保存,即可查看新建的集中控制器类型信息。可以添加受控终端类型信息,填写完相关单灯控制器类型信息后点击保存,即可查看新建的单灯控制器类型信息。可以添加传感器类型信息,填写完相关传感器类型信息后点击保存,即可查看新建的传感器类型信息。
站点管理模块:用于供用户对站点信息、用户信息以及角色信息进行管理,包括对站点信息数据的添加和更改,只有拥有权限的用户才能新建站点和更改站点信息,其中只有超级管理员才能新建公司,管理员只能建立各公司下的站点,对用户信息数据的添加和更改,只有拥有权限的用户才能新建用户和更改用户信息,一般只有管理员和超级管理员才能创建用户,创建用户时可以根据不同用户赋予不同角色,对角色信息管理的添加和更改,只有拥有权限的用户才能新建角色和更改角色信息,在添加角色时,可以赋予该角色相应的资源权限或者直接赋予角色。
系统管理模块:用于供用户对系统资源进行管理和控制,包括资源管理、功能管理、操作管理等三个子模块。资源管理中的系统资源包含该系统所有的模块,通过资源权限控制可以很好的管理不同用户所能访问的不同资源信息,不同的用户职责分别负责自身的对应资源模块,使得管理更加有序。功能管理对每个系统资源都有其各自的功能操作管理,主要是对资源信息的查看、添加、修改及删除。操作管理主要是对系统资源信息的控制,一般的操作有查看、添加、更新和删除。
移动终端上设有用于与云端服务器1400进行数据交互的app控制程序,相当于云端控制系统的简化版,包含了主要的操作及查看功能,主要侧重于用户日常使用。主要功能包括分组和场景,用户可以将一个区域内的多个照明设备分成一个组,并将这个组设置特定的状态,然后同时设置多个组的状态后,将这几个组加入到场景中,通过打开或者关闭场景来同时控制区域内的不同分组的照明设备为各自设定好的状态,并可以查看能耗报告或者故障告警信息。移动终端可以随时随地控制或者查看照明终端设备的状态,不局限于安装位置的限制。
在本实施例中,app控制程序还可以用于查看能耗报告或者故障告警信息。
如图4所示,集中控制器1500包括第三控制模块1510、第三无线通讯模块1520以及第四无线通讯模块1530,第三无线通讯模块1520以及第四无线通讯模块1530均与第三控制模块1510连接,第三无线通讯模块1520通过移动通讯网络与云端服务器1400通讯连接,接收来自云端服务器1400的数据或者向云端服务器1400发送数据,第四无线通讯模块1530通过上述无线网络与受控终端1100的第一无线通讯模块1120通讯连接,接收来自受控终端1100的数据或者向受控终端1100发送数据。
用户可以通过远程控制终端1300输入调光指令,云端服务器1400将调光指令发送给集中控制器1500,集中控制器1500通过无线网络将调光指令发送给受控终端1100的第一控制模块1110,调光模块1150根据来自第一控制模块1110的调光指令将对应的调光电压输出给照明设备,从而进行调光;受控终端1100的电流电压检测模块1140将检测到的电流和电压数据通过集中控制器1500发送给云端服务器1400,供云端服务器1400判断照明设备的功耗情况以及是否故障。
其中,集中控制器1500还提供接口及指示功能,主要包括电源输入接口、USB接口、micro-USB接口、按键、指示灯、SIM卡座、外置天线等接口。电源输入接口接12V输出的电源适配器为整个产品进行供电。USB接口可外接无线网卡,用于设备调试或者作为Station连接外部网络进行网络通讯。Micro-USB接口用数据线连接电脑可用于设备程序烧写及调试。按键可用于复位重启系统或者进行多功能配置。指示灯包含了电源指示灯、网络连接指示灯、系统运行指示灯以及系统状态指示灯,通过指示灯的不同状态来进行系统运行情况的判断。SIM卡座可插入3G物联网卡,可以将数据实时同步到云端网络,用户可以实时查看设备的各种状态,使用更加智能化。外置天线接口包括射频天线和3G天线,射频天线用于射频模块的数据发送与接收,3G天线用于第三无线通讯模块1420的数据发送与接收。
第三控制模块1510作为主芯片模块,主要由NUC972芯片、W29N01GVSCAA芯片(NandFlash)组成。NUC972芯片性价比高,抗干扰能力较强,主要负责软件操作系统的运行,应用程序的执行等,W29N01GVSCAA芯片主要是为NUC972芯片提供更大的Flash空间,作为NUC972芯片的辅助器件。当然,也可以采用STM32F429芯片或者NXP RT1050芯片替代NUC972芯片。
第三无线通讯模块1520为3G通讯模块,主要由SIM5360E模块以及外设电路构成。SIM5360E模块可实现3G网络通讯,通过SIM卡座插入3G物联卡,可实现无线移动网络通讯。SIM5360E模块将NUC972芯片发出的数据通过外加天线转发至云端网络,或者接收来自云端网络的数据指令转发至NUC972芯片来进行处理。
如图5所示,第四无线通讯模块1530为RF射频模块,主要由CC2538芯片和CC2592芯片组成。C2538芯片用于2.4GHz IEEE 802.15.4-2006和ZigBee应用的强大片上系统,负责收发来自NUC972芯片的指令,CC2592芯片作为CC2538芯片的RF前端,提供一个可增加输出功率的功率放大器,以及一个具有低噪声系数的LNA,以提升接收器灵敏度。射频信号通过外置2.4GHz天线与外界ZigBee完成组网进行通讯。
如图6所示,集中控制器1500的供电由直流电源连接器从外部电源适配器取到12V直流电,然后经过电源芯片MP1471A将12V电压降到4.01V左右的VCC_BAT,VCC_BAT再通过电源芯片MP2104DJ将电压由4.01V转变为3.3V的VD33,1.2V的VD12,以及1.8V的VD18三种不同的电压。其中VD33主要为RF射频部分电路、主芯片部分电路以及接口部分电路供电,另外一些复位电路也需要用到VD33电源支路供电。VD12和VD18电路电源主要为主芯片供电。VCC_BAT通过电源芯片ETA1036V50将电压由4.01V转变为5V的VGPRS_5V电路电源,VGPRS_5V电路电源主要为3G通讯模块供电。
但是,本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (10)
1.一种智慧照明控制系统,其特征在于,包括:
与照明设备一一对应的受控终端;以及
用于无线控制一个或多个所述受控终端的控制面板,
所述受控终端包括第一控制模块、第一无线通讯模块、用于控制照明设备开或关的继电器开关模块,所述第一无线通讯模块以及继电器开关模块均与所述第一控制模块连接,
所述控制面板包括第二控制模块、第二无线通讯模块以及用于供用户输入指令的按键,所述第二无线通讯模块以及按键均与所述第二控制模块连接,所述第二无线通讯模块通过无线网络与所述第一无线通讯模块通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,还包括:
用于供用户发送指令给云端服务器的远程控制终端;
用于将所述指令发送给集中控制器的云端服务器;以及
用于对所述云端服务器与受控终端之间的数据进行转发的集中控制器,
所述远程控制终端与云端服务器通过网络连接,
所述集中控制器包括第三控制模块、第三无线通讯模块以及第四无线通讯模块,所述第三无线通讯模块以及第四无线通讯模块均与所述第三控制模块连接,所述第三无线通讯模块通过移动通讯网络与所述云端服务器通讯连接,所述第四无线通讯模块通过所述无线网络与所述受控终端的第一无线通讯模块通讯连接。
3.根据权利要求2所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述远程控制终端为计算机或者移动终端。
4.根据权利要求3所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述按键为电容触摸按键。
5.根据权利要求4所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述受控终端还包括:
用于检测照明设备的电流和电压的电流电压检测模块;
用于根据所述第一控制模块的调光指令将对应的调光电压输出给照明设备的调光模块;以及
光传感器,
其中,所述电流电压检测模块、调光模块以及光传感器均与所述第一控制模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述无线网络为ZigBee网络。
7.根据权利要求6所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述第一无线通讯模块、第二无线通讯模块以及第四无线通讯模块均为RF射频模块,所述第一控制模块为第一无线通讯模块的内部射频主芯片,所述第二控制模块为第二无线通讯模块的内部射频主芯片。
8.根据权利要求3或7所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述云端服务器上具有供计算机访问的云端控制系统,所述云端控制系统包括:
地图模块:用于显示照明设备的功耗情况、照明设备的相应位置、照明设备的故障提示和告警、集中控制器和受控终端的网络组网情况以及集中控制器和受控终端的断网或者故障情况;
调光管理模块:用于供用户进行调光管理;
基础数据管理模块:用于供用户对机柜类型、路灯类型、区域及街道类型、灯具类型、路由器类型、集中控制器类型、单灯控制器类型以及传感器类型进行管理;
站点管理模块:用于供用户对站点信息、用户信息以及角色信息进行管理;以及
系统管理模块:用于供用户对系统资源进行管理和控制。
9.根据权利要求8所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述移动终端上设有用于与所述云端服务器进行数据交互的app控制程序,所述app控制程序用于供用户将一个区域内的多个照明设备分成一个组,并将这个组设置特定的状态,然后同时设置多个组的状态后,将该多个组加入到场景中,通过打开或者关闭场景来同时控制区域内的不同分组的照明设备为各自设定好的状态。
10.根据权利要求9所述的一种智慧照明控制系统,其特征在于,所述app控制程序用于查看能耗报告或者故障告警信息。
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