CN110553362A - 一种实验室调节温度系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实验室调节温度系统,包括:监测端、后台服务器和温度调节端,其中:监测端,设置于实验室内;监测端,包括温度监测模块;温度监测模块,用于获取实验室内的温度信息,并向后台服务器传输;后台服务器,用于将监测端传输的温度信息与预设的最高温度阈值信息、最低温度阈值信息进行比对,当温度信息超过最高温度阈值信息时,向温度调节端传输降温信息;当温度信息低于最低温度阈值信息时,向温度调节端传输升温信息;温度调节端,设置于实验室内;温度调节端,用于在接收到后台服务器传输的降温信息时,对实验室进行降温处理,或者在接收到升温信息时,对实验室进行升温处理。
Description
技术领域
本发明涉及实验室技术领域,特别涉及一种实验室调节温度系统。
背景技术
实验室(Laboratory/Lab)即进行试验的场所。实验室是科学的摇篮,是科学研究的基地,科技发展的源泉,对科技发展起着非常重要的作用。实验室按归属可分为三类:第一类是从属于大学或者是由大学代管的实验室;第二类实验室属于国家机构,有的甚至是国际机构;第三类实验室直接归属于工业企业部门,为工业技术的开发与研究服务。目前,物理、化学、生物、医学、机械、人因工程等实验室都存在用电、化学危险品、辐射源、电磁干扰、高压容器等实验用具,所以对于实验室内的温度调节十分必要。
因此,急需一种实验室调节温度系统。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种实验室调节温度系统,用以实现对实验室内温度的调节。
本发明实施例中提供了一种实验室调节温度系统,包括:监测端、后台服务器和温度调节端,其中:
所述监测端,设置于所述实验室内;所述监测端,包括温度监测模块;所述温度监测模块,用于获取所述实验室内的温度信息,并向所述后台服务器传输;
所述后台服务器,用于将所述监测端传输的所述温度信息与预设的最高温度阈值信息、最低温度阈值信息进行比对,当所述温度信息超过所述最高温度阈值信息时,向所述温度调节端传输降温信息;当所述温度信息低于所述最低温度阈值信息时,向所述温度调节端传输升温信息;
所述温度调节端,设置于所述实验室内;所述温度调节端,用于在接收到所述后台服务器传输的所述降温信息时,对所述实验室进行降温处理,或者在接收到所述升温信息时,对所述实验室进行降温处理或者升温处理。
在一个实施例中,所述监测端,还包括湿度监测模块、空气质量监测模块或火光监测模块;
所述湿度监测模块,用于获取所述实验室内的湿度信息;
所述空气质量监测模块,包括氧气监测单元、二氧化碳监测单元或PM2.5监测单元;所述氧气监测单元,用于获取所述实验室内的氧气浓度信息;所述二氧化碳监测单元,用于获取所述实验室内的二氧化碳浓度信息;所述PM2.5监测单元,用于获取所述实验室内的PM2.5信息;
所述火光监测模块,用于获取所述实验室内的火焰信息;
所述监测端,用于将所述湿度信息、所述氧气浓度信息、所述二氧化碳浓度信息、所述PM2.5信息或所述火焰信息向所述后台服务器传输。
在一个实施例中,所述后台服务器,包括智能判断模块和报警模块;所述智能判断模块,用于根据所述监测端传输的所述湿度信息、所述氧气浓度信息、所述二氧化碳浓度信息、所述PM2.5信息或所述火焰信息,判断所述实验室内是否发生危险情况,当所述实验室内发生危险情况时,向所述报警模块传输报警指令,并进行报警。
在一个实施例中,所述系统,还包括用户终端;
所述后台服务器,还用于在所述智能判断模块判断所述实验室内发生危险情况时,向所述用户终端传输所述湿度信息、所述氧气浓度信息、所述二氧化碳浓度信息、所述PM2.5信息、所述火焰信息和所述报警指令;
所述用户终端,包括具有通信功能的智能手机、个人电脑或者掌上电脑中的一种或多种。
在一个实施例中,所述用户终端,还用于接收所述工作人员输入的最高温度阈值设定信息、最低温度阈值设定信息,并将所述最高温度阈值设定信息和所述最低温度阈值设定信息向所述后台服务器传输;
所述后台服务器,用于根据所述用户终端传输的所述最高温度阈值设定信息设置所述最高温度阈值信息、根据所述最低温度阈值设定信息设置所述最低温度阈值信息。
在一个实施例中,所述后台服务器,还包括存储模块;
所述存储模块,还用于在接收到所述监测端传输的所述温度信息时,创建信息存储区,并将所述温度信息存储于所述信息存储区内;
所述存储模块,还用于在接收到所述监测端传输的所述温度信息时,通过所述存储模块内预设的时钟单元获取当前时间信息,并将所述当前时间信息作为所述信息存储区的名称信息;
所述用户终端,还用于接收工作人员输入的温度查询信息,并将所述温度查询信息向所述后台服务器传输;所述后台服务器,用于接收到所述用户终端传输的所述温度查询信息时,获取所述温度查询信息中的时间信息,并根据所述时间信息在所述存储模块中查找与所述时间信息相同的所述信息存储区的名称信息,当所述后台服务器查找到与所述时间信息相同的所述信息存储区的名称信息时,将与所述时间信息相同的所述信息存储区的名称信息对应的所述信息存储区内的温度信息向所述用户终端传输进行显示。
在一个实施例中,所述温度调节端,包括降温模块、升温模块和空调模块;其中,
所述降温模块,用于在接收到所述后台服务器传输的所述降温信息时,进行降温处理;所述升温模块,用于在接收到所述后台服务器传输的所述升温信息时,进行升温处理;
所述降温模块,包括冷水循环区、第一隔断百叶和第一循环风扇;
所述升温模块,包括热水循环区、第二隔断百叶和第二循环风扇;
所述空调模块内设置有冷水机组和热水机组,所述冷水机组与所述冷水循环区连通,所述热水机组和所述热水循环区连通。
在一个实施例中,在调节温度的过程中,为使所述系统能够在现有的系统中达到最优的温度调节效果,需智能控制在水循环过程中的所述第一隔断百叶或第二隔断百叶的打开程度,从而智能控制所述水流速度,达到最优的调节效果,所述智能控制执行以下步骤:
首先,利用公式(1)计算在调节过程中,需要调节的热能的总量;
P=(|T1-T0|+λ*ΔT1*t1+(1-λ)*ΔT2*t1)*Mk*ρk*Vk
(1)
其中,P为调节的热能的总量,λ为预设时间价值,其取值为0到1之间的值,T1为所述实验室当前温度,T0为所述实验室的理想温度,Mk为空气的比热容,ρk为空气的密度,Vk为所述实验室的体积,ΔT1为上一个小时实验室的温度变化,ΔT2为上一个小时前的一个小时的温度变化,t1为需计算的调温时长;
其次,利用公式(2)得到所述系统在温度调节的过程中,能够调节的热能总量;
其中,T3为温度调节时开始水循环开始时的水的温度,Q为能够调节的热能总量,π为圆周率,r为水循环时水管的半径,h为水循环时水管的总长度,S为所述系统中用于水循环的总水量,V为需要计算的水循环时的水流速度,c为水的热传系数,为对求积分,x为被积参数,T3为被积下限,为被积上限;
然后,根据所述公式(1)得到的需要调节热能总量和公式(2)得到的能够调节的热能总量,构建公式(3)
max V
其中,max V为最优条件,即为让水流速度V满足s.t.内的约束条件后能达到最大值,s.t.为约束条件,V max为水循环过程中最大的水流速度;
最后,将利用公式(3)得到的水流速度V作为智能控制时的水流速度,智能控制所述第一隔断百叶或第二隔断百叶的打开程度,使所述水流速度为V。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明所提供一种实验室调节温度系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种实验室调节温度系统,如图1所示,包括:监测端11、后台服务器12和温度调节端13,其中:
监测端11,设置于实验室内;监测端11,包括温度监测模块111;温度监测模块111,用于获取实验室内的温度信息,并向后台服务器12传输;
后台服务器12,用于将监测端11传输的温度信息与预设的最高温度阈值信息、最低温度阈值信息进行比对,当温度信息超过最高温度阈值信息时,向温度调节端13传输降温信息;当温度信息低于最低温度阈值信息时,向温度调节端13传输升温信息;
温度调节端13,设置于实验室内;温度调节端13,用于在接收到后台服务器12传输的降温信息时,对实验室进行降温处理,或者在接收到升温信息时,对实验室进行降温处理或者升温处理。
上述系统的工作原理在于:监测端11对实验室内的温度检测,获取实验室内的温度信息,并向后台服务器12传输;后台服务器12,将监测端传输的温度信息与预设的最高温度阈值信息、最低温度阈值信息进行比对,当温度信息超过最高温度阈值信息时,向温度调节端13传输降温信息;当温度信息低于最低温度阈值信息时,向温度调节端13传输升温信息;温度调节端13根据后台服务器12传输的降温信息对实验室进行降温处理,或者在接收到升温信息时,对实验室进行降温处理或者升温处理。
上述系统的有益效果在于:通过监测端的温度监测模块,实现了对实验室内温度信息的获取;并通过后台服务器,实现了对实验室进行降温或者升温处理的判断,当判断需要进行降温时,向温度调节端传输降温信息进行降温处理;当判断需要进行升温时,向温度调节端传输升温信息进行升温处理;系统通过后台服务器实现了根据实验室内的温度信息对实验室进行降温或者升温处理的判断,并通过温度调节端实现了对实验室进行降温处理或者升温处理,从而实现了系统对实验室温度的自动调节。
在一个实施例中,监测端,还包括湿度监测模块、空气质量监测模块或火光监测模块;
湿度监测模块,用于获取实验室内的湿度信息;
空气质量监测模块,包括氧气监测单元、二氧化碳监测单元或PM2.5监测单元;氧气监测单元,用于获取实验室内的氧气浓度信息;二氧化碳监测单元,用于获取实验室内的二氧化碳浓度信息;PM2.5监测单元,用于获取实验室内的PM2.5信息;
火光监测模块,用于获取实验室内的火焰信息;
监测端,用于将湿度信息、氧气浓度信息、二氧化碳浓度信息、PM2.5信息或火焰信息向后台服务器传输。上述技术方案中通过湿度监测模块,实现了对实验室内的湿度信息的获取;通过空气质量监测模块的氧气监测单元、二氧化碳监测单元和PM2.5监测单元,实现了对实验室内的氧气浓度信息、二氧化碳浓度信息和PM2.5信息的获取;通过火光监测模块,实现了对实验室内的火焰信息的获取。
在一个实施例中,后台服务器,包括智能判断模块和报警模块;智能判断模块,用于根据监测端传输的湿度信息、氧气浓度信息、二氧化碳浓度信息、PM2.5信息或火焰信息,判断实验室内是否发生危险情况,当实验室内发生危险情况时,向报警模块传输报警指令,并进行报警。上述技术方案中通过后台服务器中的智能判断模块,实现了对实验室内是否发生危险情况的判断,并且当实验室内发生危险情况时,向报警模块传输报警指令进行报警,以提醒后台服务器处的工作人员实验室内发生危险情况,以便及时处理。
在一个实施例中,系统,还包括用户终端;
后台服务器,还用于在智能判断模块判断实验室内发生危险情况时,向用户终端传输湿度信息、氧气浓度信息、二氧化碳浓度信息、PM2.5信息、火焰信息和报警指令;上述技术方案中通过用户终端,实现了工作人员对湿度信息、氧气浓度信息、二氧化碳浓度信息、PM2.5信息、火焰信息和报警指令的实时获取。
用户终端,包括具有通信功能的智能手机、个人电脑或者掌上电脑中的一种或多种。上述技术方案中通过多种电子设备实现了用户终端的功能。
在一个实施例中,用户终端,还用于接收工作人员输入的最高温度阈值设定信息、最低温度阈值设定信息,并将最高温度阈值设定信息和最低温度阈值设定信息向后台服务器传输;
后台服务器,用于根据用户终端传输的最高温度阈值设定信息设置最高温度阈值信息、根据最低温度阈值设定信息设置最低温度阈值信息。上述技术方案中工作人员通过用户终端输入最高温度阈值设定信息和最低温度阈值设定信息,并将最高温度阈值设定信息和最低温度阈值设定信息向后台服务器传输,从而实现了根据需求对后台服务器中的最高温度阈值信息和最低温度阈值信息的设定。
在一个实施例中,后台服务器,还包括存储模块;
存储模块,还用于在接收到监测端传输的温度信息时,创建信息存储区,并将温度信息存储于信息存储区内;
存储模块,还用于在接收到监测端传输的温度信息时,通过存储模块内预设的时钟单元获取当前时间信息,并将当前时间信息作为信息存储区的名称信息;
用户终端,还用于接收工作人员输入的温度查询信息,并将温度查询信息向后台服务器传输;后台服务器,用于接收到用户终端传输的温度查询信息时,获取温度查询信息中的时间信息,并根据时间信息在存储模块中查找与时间信息相同的信息存储区的名称信息,当后台服务器查找到与时间信息相同的信息存储区的名称信息时,将与时间信息相同的信息存储区的名称信息对应的信息存储区内的温度信息向用户终端传输进行显示。上述技术方案中通过存储模块,实现了对监测端传输的温度信息的存储,并通过存储模块内预设的时钟单元,实现了对接收到传输的温度信息的当前时间信息的获取,并将其作为信息存储区的名称信息;工作人员通过用户终端将温度查询信息向后台服务器传输,后台服务器获取温度查询信息中的时间信息,并根据时间信息在存储模块中查找与时间信息相同的信息存储区的名称信息,当后台服务器查找到与时间信息相同的信息存储区的名称信息时,将与时间信息相同的信息存储区的名称信息对应的信息存储区内的温度信息向用户终端传输进行显示,从而实现了工作人员对存储模块内的温度信息的查询获取;综上,上述技术方案不仅通过存储模块实现了对温度信息的存储,并且通过用户终端、后台服务器和存储模块实现了工作人员对存储模块内的温度信息的查询获取。
在一个实施例中,温度调节端,包括降温模块、升温模块和空调模块;其中,
降温模块,用于在接收到后台服务器传输的降温信息时,进行降温处理;升温模块,用于在接收到后台服务器传输的升温信息时,进行升温处理;
降温模块,包括冷水循环区、第一隔断百叶和第一循环风扇;
升温模块,包括热水循环区、第二隔断百叶和第二循环风扇;
空调模块内设置有冷水机组和热水机组,冷水机组与冷水循环区连通,热水机组和热水循环区连通。上述技术方案中温度调节端接收到后台服务器传输的降温信息时,第一隔断百叶开启,第二隔断百叶关闭,冷水电磁阀开启,冷水水泵将冷水循环管内的冷水抽向冷水铜管,冷水铜管迅速与外界空气发生热交换,从而对冷水循环区内的空气进行降温;冷水循环区散发出的冷气被第一循环风扇吸入并向实验室输送;温度调节端接收到后台服务器传输的升温信息时,第一隔断百叶关闭,第二隔断百叶开启,热水电磁阀开启,热水水泵将热水循环管内的热水抽向热水铜管,热水铜管迅速与外界空气发生热交换,从而对热水循环区内的空气进行升温;热水循环区散发出的热量被第二轴流风扇吸入并向实验室输送,从而实现了温度调节端对实验室的升温或者降温处理。
在一个实施例中,在调节温度的过程中,为使系统能够在现有的系统中达到最优的温度调节效果,需智能控制在水循环过程中的第一隔断百叶或第二隔断百叶的打开程度,从而智能控制水流速度,达到最优的调节效果,智能控制执行以下步骤:
首先,利用公式(1)计算在调节过程中,需要调节的热能的总量;
P=(|T1-T0|+λ*ΔT1*t1+(1-λ)*ΔT2*t1)*Mk*ρk*Vk
(1)
其中,P为调节的热能的总量,λ为预设时间价值,其取值为0到1之间的值,T1为实验室当前温度,T0为实验室的理想温度,Mk为空气的比热容,ρk为空气的密度,Vk为实验室的体积,ΔT1为上一个小时实验室的温度变化,ΔT2为上一个小时前的一个小时的温度变化,t1为需计算的调温时长;
其次,利用公式(2)得到系统在温度调节的过程中,能够调节的热能总量;
其中,T3为温度调节时开始水循环开始时的水的温度,Q为能够调节的热能总量,π为圆周率,r为水循环时水管的半径,h为水循环时水管的总长度,S为系统中用于水循环的总水量,V为需要计算的水循环时的水流速度,c为水的热传系数,为对求积分,x为被积参数,T3为被积下限,为被积上限;
然后,根据公式(1)得到的需要调节热能总量和公式(2)得到的能够调节的热能总量,构建公式(3)
max V
其中,max V为最优条件,即为让水流速度V满足s.t.内的约束条件后能达到最大值,s.t.为约束条件,V max为水循环过程中最大的水流速度;
最后,将利用公式(3)得到的水流速度V作为智能控制时的水流速度,智能控制第一隔断百叶或第二隔断百叶的打开程度,使水流速度为V。
有益效果:
(1)利用上述技术,系统能够智能控制水流速度,从而达到能满足温度调节需求的情况下的调节速度最快。
(2)所述调节过程中,不仅考虑了已经产生的热量,还考虑了调节过程中所产生的热量,使调节能够充分。
(3)所述过程中,利用公式(2),考虑在调节时,水循环时的水温不断变化,从而使温度差不断变化,使得水循环时的吸热减少,使得所计算的能够调节的热能总量更加符合实际情况。
(4)所述过程中,利用公式(3)给出了求解水流速度的方法,通过所述方法求解出水流速度后,以根据求解出的所述水流速度调节水流速度。
(5)所述过程全部由计算机完成,计算机控制,大幅度减少计算量。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种实验室调节温度系统,其特征在于,包括:监测端、后台服务器和温度调节端,其中:
所述监测端,设置于所述实验室内;所述监测端,包括温度监测模块;所述温度监测模块,用于获取所述实验室内的温度信息,并向所述后台服务器传输;
所述后台服务器,用于将所述监测端传输的所述温度信息与预设的最高温度阈值信息、最低温度阈值信息进行比对,当所述温度信息超过所述最高温度阈值信息时,向所述温度调节端传输降温信息;当所述温度信息低于所述最低温度阈值信息时,向所述温度调节端传输升温信息;
所述温度调节端,设置于所述实验室内;所述温度调节端,用于在接收到所述后台服务器传输的所述降温信息时,对所述实验室进行降温处理,或者在接收到所述升温信息时,对所述实验室进行升温处理。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
所述监测端,还包括湿度监测模块、空气质量监测模块或火光监测模块;
所述湿度监测模块,用于获取所述实验室内的湿度信息;
所述空气质量监测模块,包括氧气监测单元、二氧化碳监测单元或PM2.5监测单元;所述氧气监测单元,用于获取所述实验室内的氧气浓度信息;所述二氧化碳监测单元,用于获取所述实验室内的二氧化碳浓度信息;所述PM2.5监测单元,用于获取所述实验室内的PM2.5信息;
所述火光监测模块,用于获取所述实验室内的火焰信息;
所述监测端,用于将所述湿度信息、所述氧气浓度信息、所述二氧化碳浓度信息、所述PM2.5信息或所述火焰信息向所述后台服务器传输。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于,
所述后台服务器,包括智能判断模块和报警模块;所述智能判断模块,用于根据所述监测端传输的所述湿度信息、所述氧气浓度信息、所述二氧化碳浓度信息、所述PM2.5信息或所述火焰信息,判断所述实验室内是否发生危险情况,当所述实验室内发生危险情况时,向所述报警模块传输报警指令,并进行报警。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,
所述系统,还包括用户终端;
所述后台服务器,还用于在所述智能判断模块判断所述实验室内发生危险情况时,向所述用户终端传输所述湿度信息、所述氧气浓度信息、所述二氧化碳浓度信息、所述PM2.5信息、所述火焰信息和所述报警指令;
所述用户终端,包括具有通信功能的智能手机、个人电脑或者掌上电脑中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
所述用户终端,还用于接收所述工作人员输入的最高温度阈值设定信息、最低温度阈值设定信息,并将所述最高温度阈值设定信息和所述最低温度阈值设定信息向所述后台服务器传输;
所述后台服务器,用于根据所述用户终端传输的所述最高温度阈值设定信息设置所述最高温度阈值信息、根据所述最低温度阈值设定信息设置所述最低温度阈值信息。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于,
所述后台服务器,还包括存储模块;
所述存储模块,还用于在接收到所述监测端传输的所述温度信息时,创建信息存储区,并将所述温度信息存储于所述信息存储区内;
所述存储模块,还用于在接收到所述监测端传输的所述温度信息时,通过所述存储模块内预设的时钟单元获取当前时间信息,并将所述当前时间信息作为所述信息存储区的名称信息;
所述用户终端,还用于接收工作人员输入的温度查询信息,并将所述温度查询信息向所述后台服务器传输;所述后台服务器,用于接收到所述用户终端传输的所述温度查询信息时,获取所述温度查询信息中的时间信息,并根据所述时间信息在所述存储模块中查找与所述时间信息相同的所述信息存储区的名称信息,当所述后台服务器查找到与所述时间信息相同的所述信息存储区的名称信息时,将与所述时间信息相同的所述信息存储区的名称信息对应的所述信息存储区内的温度信息向所述用户终端传输进行显示。
7.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
所述温度调节端,包括降温模块、升温模块和空调模块;其中,
所述降温模块,用于在接收到所述后台服务器传输的所述降温信息时,进行降温处理;所述升温模块,用于在接收到所述后台服务器传输的所述升温信息时,进行升温处理;
所述降温模块,包括冷水循环区、第一隔断百叶和第一循环风扇;
所述升温模块,包括热水循环区、第二隔断百叶和第二循环风扇;
所述空调模块内设置有冷水机组和热水机组,所述冷水机组与所述冷水循环区连通,所述热水机组和所述热水循环区连通。
8.如权利要求7所述的一种实验室调节温度系统,其特征在于,
在调节温度的过程中,为使所述系统能够在现有的系统中达到最优的温度调节效果,需智能控制在水循环过程中的所述第一隔断百叶或第二隔断百叶的打开程度,从而智能控制所述水流速度,达到最优的调节效果,所述智能控制执行以下步骤:
首先,利用公式(1)计算在调节过程中,需要调节的热能的总量;
P=(|T1-T0|+λ*ΔT1*t1+(1-λ)*ΔT2*t1)*Mk*ρk*Vk
(1)
其中,P为调节的热能的总量,λ为预设时间价值,其取值为0到1之间的值,T1为所述实验室当前温度,T0为所述实验室的理想温度,Mk为空气的比热容,ρk为空气的密度,Vk为所述实验室的体积,ΔT1为上一个小时实验室的温度变化,ΔT2为上一个小时前的一个小时的温度变化,t1为需计算的调温时长;
其次,利用公式(2)得到所述系统在温度调节的过程中,能够调节的热能总量;
其中,T3为温度调节时开始水循环开始时的水的温度,Q为能够调节的热能总量,π为圆周率,r为水循环时水管的半径,h为水循环时水管的总长度,S为所述系统中用于水循环的总水量,V为需要计算的水循环时的水流速度,c为水的热传系数,为对求积分,x为被积参数,T3为被积下限,为被积上限;
然后,根据所述公式(1)得到的需要调节热能总量和公式(2)得到的能够调节的热能总量,构建公式(3)
max V
其中,max V为最优条件,即为让水流速度V满足s.t.内的约束条件后能达到最大值,s.t.为约束条件,V max为水循环过程中最大的水流速度;
最后,将利用公式(3)得到的水流速度V作为智能控制时的水流速度,智能控制所述第一隔断百叶或第二隔断百叶的打开程度,使所述水流速度为V。
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