CN111343151A - 一种基于paas模式的能源监管设备管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，涉及设备管理技术领域，该系统包括：通信接入单元，通信接入单元包括多个通信中间件，各通信中间件分别对应不同的通信协议，各通信中间件用于与各待管理终端之间传输数据；数据存储单元，其用于存储数据；应用功能单元，应用功能单元包括多个应用功能中间件，应用功能中间件分别对应不同的应用功能；分布式消息单元，其用于在通信接入单元、数据存储单元以及应用功能单元之间建立通信通道。本发明通过统一端口接入技术，能够与不同通信协议的设备进行通信，以便对各能源监管设备进行管理，满足能源企业的管理需求。
Description
技术领域
本发明涉及设备管理技术领域，具体涉及一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统。
背景技术
现阶段，各大能源企业对于能源监管的电表、水表以及燃气表的接入和协议处理的数据信息掌控度较弱，现阶段的管理手段效率低下，且专业针对性不强，与具体的工作内容关联性较低。
对此为了解决上述现有技术中存在的问题，提出了一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，通过PAAS平台提供统一终端接入服务，用以满足能源企业对各能源监管设备的管理需求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，通过统一端口接入技术，对各能源监管设备进行管理，满足能源企业的管理需求。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
第一方面，本发明公开一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，所述系统包括：
通信接入单元，所述通信接入单元包括多个通信中间件，各所述通信中间件分别对应不同的通信协议，各所述通信中间件用于与各待管理终端之间传输数据；
数据存储单元，其用于存储数据；
应用功能单元，所述应用功能单元包括多个应用功能中间件，所述应用功能中间件分别对应不同的应用功能；
分布式消息单元，其用于在所述通信接入单元、所述数据存储单元以及所述应用功能单元之间建立通信通道。
在上述技术方案的基础上，所述通信接入单元包括：
第一通信中间件，所述第一通信中间件支持DLT645协议；
第二通信中间件，所述第二通信中间件支持载波376.1协议；
第三通信中间件，所述第三通信中间件支持Modbus协议。
在上述技术方案的基础上，所述分布式消息单元包括：
第一消息中间件，所述其用于接收所述通信接入单元获得的所述待管理终端的上报数据；
第二消息中间件，其用于按照预设周期通过所述通信接入单元获取所述待管理终端的业务数据；
第三消息中间件，其用于接收所述应用功能单元的推送数据；
第四消息中间件，其用于向所述数据存储单元推送需要存储的数据。
在上述技术方案的基础上，所述数据存储单元包括：
MySQL存储子单元，其用于存储设备管理工作所需的基本数据；
终端数据存储子单元，其用于存储所述待管理终端传来的数据；
应用数据存储子单元，其用于存储所述应用功能单元生成的数据。
在上述技术方案的基础上，所述系统还包括注册中心管理单元；
所述注册中心管理单元其用于对所述通信接入单元、所述数据存储单元以及所述应用功能单元进行注册管理。
在上述技术方案的基础上，所述系统还包括：
第一网关单元，其用于与上层应用通信；
所述第一网关单元与所述应用功能单元信号连接。
在上述技术方案的基础上，所述第一网关单元包括至少一个应用程序接口；
所述应用程序接口与所述上层应用一一对应；
所述第一网关单元通过所述应用程序接口与对应的所述上层应用通信。
在上述技术方案的基础上，所述系统还包括：
第二网关单元，其用于与所述待管理终端通信；
所述第二网关单元与所述通信接入单元信号连接。
在上述技术方案的基础上，所述第二网关单元支持有线通信方式、LoRaWAN通信方式、NB-IOT通信方式或载波通信方式。
在上述技术方案的基础上，所述第二网关单元具有负载均衡模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过统一端口接入技术，能够与不同通信协议的设备进行通信，以便对各能源监管设备进行管理，满足能源企业的管理需求。
附图说明
图1为本发明实施例中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统的结构框图；
图2为本发明实施例中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统中通信接入单元的结构框图；
图3为本发明实施例一中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统中数据存储单元的结构框图；
图4为本发明实施例中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统中分布式消息单元的结构框图；
图5为本发明实施例中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统中第一网关单元的数据结构图；
图6为本发明实施例中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统中第二网关单元的数据结构图；
图7为本发明实施例中基于PAAS模式的能源监管设备管理系统的原理图；
图中：1、通信接入单元；10、第一通信中间件；11、第二通信中间件；12、第三通信中间件；2、数据存储单元；20、MySQL存储子单元；21、终端数据存储子单元；22、应用数据存储子单元；3、应用功能单元；4、分布式消息单元；40、第一消息中间件；41、第二消息中间件；42、第三消息中间件；43、第四消息中间件；5、注册中心管理单元；6、第一网关单元；60、应用程序接口；7、第二网关单元；70、负载均衡模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，通过统一端口接入技术，能够与不同通信协议的设备进行通信，以便对各能源监管设备进行管理，满足能源企业的管理需求。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，该基于PAAS模式的能源监管设备管理系统包括：
通信接入单元，所述通信接入单元包括多个通信中间件，各所述通信中间件分别对应不同的通信协议，各所述通信中间件用于与各待管理终端之间传输数据；
数据存储单元，其用于存储数据；
应用功能单元，所述应用功能单元包括多个应用功能中间件，所述应用功能中间件分别对应不同的应用功能；
分布式消息单元，其用于在所述通信接入单元、所述数据存储单元以及所述应用功能单元之间建立通信通道。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
参见图1至7所示，本发明实施例提供一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，该基于PAAS模式的能源监管设备管理系统包括：
通信接入单元1，本系统通信接入单元包括多个通信中间件，各本系统通信中间件分别对应不同的通信协议，各本系统通信中间件用于与各待管理终端之间传输数据；
数据存储单元2，其用于存储数据；
应用功能单元3，本系统应用功能单元包括多个应用功能中间件，本系统应用功能中间件分别对应不同的应用功能；
分布式消息单元4，其用于在本系统通信接入单元、本系统数据存储单元以及本系统应用功能单元之间建立通信通道。
本发明实施例中，通过统一端口接入技术，能够与不同通信协议的设备进行通信，以便对各能源监管设备进行管理，满足能源企业的管理需求。
需要说明的是，通信接入单元1作为待管理终端接入的通信渠道，包括有线和无线两种方式，有线以485线为主，无线以LoRaWAN、NB以及载波为主，最终通过GPRS/3G/4G/以太网基于TCP/IP连接方式进行接入；
通信接入单元1用于实现外部硬件和系统数据的交互，同时可以兼容不同厂家不同协议的设备，实现标准协议和用户自定义协议的配置解析，具体采用分组式集群化方式搭建，根据不同交互方式及不同协议进行分组，即包括多个本系统通信中间件，而各通信中间件分别对应不同的通信协议，每组可作为一个集群，通过缓存实现的统一注册中心进行各个服务的信息状态管理，从而提高了整个通信接入单元1的实用性。
需要说明的是，PAAS，Platform as a Service，是指平台即服务。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统通信接入单元1包括：
第一通信中间件10，本系统第一通信中间件支持DLT645协议；
第二通信中间件11，本系统第二通信中间件支持载波376.1协议；
第三通信中间件12，本系统第三通信中间件支持Modbus协议。
需要说明的是，还可以包括其他通信中间件，根据实际需求支持不同的协议。
在具体实施时，待管理终端接入到通信接入单元1进行通信连接时，成功之后进行登陆数据的验证，如果验证成功，则保持连接状态，创建信道管理器，管理网关及相应的数据结构用来管理发送数据和接受数据的存储；如不验证成功，则断开连接；
在验证成功保持连接状态后，等待正常的数据协议帧上传，如果接受到合法帧判断网络节点号在信道管理器中是否存在对应的数据关系，如果对应，则进行下一步的协议解析阶段，如果不对应，则属于异常数据进行抛弃；
进而，将待管理终端上传帧数据进行解析成相应的实时数据，然后根据解析出来的数据的表号在档案信息库中进行验证是否存在，如果不存在，则丢弃，如果存在则进行相应的存储，同时自动进行入网，终端状态变为已入网；
解析数据方式可以进行配置选择，如645协议，376.1协议，modbus协议，平台提供properties配置文件进行相应配置；
而通信接入单元1具有自动入网功能，主要解决在平台终端档案录入的过程中繁琐，容易出错，现场通信调测等问题，为了简化这个过程，进而实现终端配置自动化，当终端信息主动上传数据到平台之后，相应的终端将自动关联适配相应的网络通信信息如网络编号。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统分布式消息单元4包括：
第一消息中间件40，本系统其用于接收本系统通信接入单元1获得的本系统待管理终端的上报数据；
第二消息中间件41，其用于按照预设周期通过本系统通信接入单元1获取本系统待管理终端的业务数据；
第三消息中间件42，其用于接收本系统应用功能单元3的推送数据；
第四消息中间件43，其用于向本系统数据存储单元2推送需要存储的数据。
需要说明的是，分布式消息单元4与待管理终端建立连接及获取终端上传的帧数据，具有多种协议，多类厂家设备的接入能力。
其中，各消息中间件具备以下特性：
参数配置：通过properties文件进行配置，通过配置改变消息中间件的应用方式，适应于不同的复杂的现场环境；
服务类型：根据组网方式来决定，可以作为服务端server进行通信也可以作为客户端client程序进行数据通信；
协议端口：支持http和tcp端口开放，支持J2EE标准的JMS协议集成；
接口类型：提供http下行数据传输接口以及监控数据接口；
支持数据协议：国网及扩展的DLT645协议，标准的modbus协议，载波376.1数据协议等常规协议，同时支持各类自定义协议的开发和集成；
支持通信方式：WIFI，LoRaWAN，NB，GPRS/3G/4G/以太网；
集群支持：通过配置文件进行开关配置，如果开关状态为开，进行本地服务环境的ip和端口相关信息的注册，并开放并提供具有负载策略的客户端通过获取缓存服务中的消息中间件服务信息选择权重进行调用；
存储方式：支持本地文件存储，支持sqlite3嵌入数据库，支持nosql数据，根据性能考虑暂不支持关系型数据库的支持；
实现机制：多线程，IO同步非阻塞处理，优先级数据队列，阻塞队列；
根据以上特性,消息中间件可以分类为：TcpReceServer、TcpCollectClient、TcpCollectServer、LoRaWANReceServer、NBReceServer；
TcpReceServer：通过TCP/IP进行通信，消息中间件作为服务端处理接受待管理终端的客户端请求连接,同时被动获取终端设备主动的上报数据；
TcpCollectClient：通过TCP/IP进行通信，消息中间件通过配置信息作为待管理终端主动连接通信设备及终端,连接成功后数据通过定时任务主动进行调用和获取；
TcpCollectServer：通过TCP/IP进行通信，消息中间件作为服务端处理接受待管理终端的客户端请求连接,数据通过定时任务主动进行调用和获取；
LoRaWANReceServer：提供http应用层协议接口，用来进行数据通信，消息中间件作为服务端接受loRaWAN通信服务层的推送数据；
NBReceServer：提供http应用层协议接口，用来进行数据通信，消息中间件作为服务端接受NB通信服务层的推送数据。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统数据存储单元2包括：
MySQL存储子单元20，其用于存储设备管理工作所需的基本数据；
终端数据存储子单元21，其用于存储本系统待管理终端传来的数据；
应用数据存储子单元22，其用于存储本系统应用功能单元3生成的数据；
其中，MySQL存储子单元20采用主从集群方式运行，提供高可用及强稳定性；终端数据存储子单元21采用Hbase或Hadoop集群进行搭建，可以支持海量数据及实时查询；
应用数据存储子单元22具体可以采用redis集群，主要用于缓存以及重要的应用场景的支持；
另外，还可采用RDBMS以及NOSQL作为主要的数据存储。
具体实施时，主要为终端数据存储方式，将解析之后的终端数据，采用hadoop+hbase进行分布式海量数据的存储，同时提供终端历史数据实时查询，对于不同的终端类型不同的数据项类别，在不更改数据表结构的情况下，可以完美兼容，因此为平台支持更多的终端提供数据来源；
对于实时最新数据查询结合缓存技术进行实现，在插入hbase后同时插入到缓存容器中，提供各类手机端及PC端数据接口的调用，进行实时查看最新数据信息。
需要说明的是，应用功能单元3，本系统应用功能单元包括多个应用功能中间件，本系统应用功能中间件分别对应不同的应用功能；主要用于向第三方机构的应用进行数据推送及下行控制，接口的合法性及权限验证以及复杂的机制实现，同时提供多样化的客户增值化服务。
应用功能单元3的主要功能包括：用户授权、API认证、终端服务、网关服务、缓存服务、队列处理、终端指令下行、网关指令下行、数据推送、异常告警；
其中，本系统作为应用与待管理终端的管道，为了满足应用对待管理终端的数据采集的需求，平台实现对不同应用进行数据推送的组件，但是面对大量的机构及第三方应用群体，为了减少不同应用之间上行数据推送的相互影响，减低各个应用上行数据推送的延迟时间，实现多队列机制，让待管理终端的数据属于不同机构，不同机构具有不一样的待管理终端的数据量和推送频率，通过一系列的算法进行转化成分组化数据，为每个机构分配独立的消息队列来进行推送；
而API认证中，任何调用平台接口的请求都必须经过一系列加密散列算法进行匹配验证，如果验证通过则进行下一步，验证不成功，则直接返回，调用平台接口的应用方需要在平台进行注册，注册成功分配appId和secret，应用在进行http的get/post等类型的请求时，根据用户选择的散列方式如MD5、SHA1、SHA256，对请求URL，请求参数，分配的secret等数据进行散列，最终将计算的结果存放于消息头中，接口后台获取相应的信息根据客户端的计算方式重新计算出散列值，如果和客户端传递的相等则通过，如果不相等则返回错误信息；
而指令下行中，提供应用方http接口服务，包括指令下发，数据查询等服务，对于指令下发，会对待管理终端进行验证该机构下终端是否存在，如果不存在，不允许下发，直接返回异常信息，如果存在执行下一步。同时为解决不同机构调用指令下行通道相互隔离，不会受到相互影响，由于经常会存在网络不稳定，待管理终端的通信被占用以及故障等原因导致下行指令失败，对于该问题平台实现最大努力下行机制，可以保证指令不会丢失，同时具有重试机制，至于重试几次的判断可以通过平台根据指令类型，通信方式等条件进行设置。
对于指令下发平台主要采用异步接口调用，应用调用接口之后会立即返回一个成功信息，告诉应用平台已经收到请求，后面平台会将收到的信息存储下来，同时存放在队列中，然后多线程异步进行处理待管理终端的下发指令，如果下发成功则更新数据中的指令下发状态为成功，如果下发失败，则更加重试规则进行重试，如果达到最大重试次数则更新数据中指令下发状态为失败。对与下发成功指令结果会调用平台推送组件进行推送给应用方；
另外，异常监控工作中，该监控主要监测待管理终端及网络设备的离线情况，待管理终端的止码异常，电压电流过载，电池欠压等异常，其中异常可以设置异常触发的阈值，提供相应的api进行修改设置，然后系统会根据阈值进行相应的判断和触发；
当设备离线时，结合多种方式综合判断实现，如设备心跳，数据上传周期，定时周期判断保证设备离线的准时性和准确性，该数据可以更好的协助现场及服务人员进行分析和更好有效的处理现场问题；
当止码异常时，对于智能仪表而言，线路接反，程序问题，数值反转等都会造成止码异常，对于这类问题会及时同时给现场施工人员及时处理，避免影响客户用电计量；
当电池欠压时，对于采用电池供电的终端设备，随着使用时间不断变长，电池的电量不断减少，为了及时能够更改电池，不影响设备使用运转，系统会实时获取设备的电池电压情况，做相应的判断和处理，最终告知给客户使用方；
当电压电流过载时，根据客户的特殊需求，系统会自动判断电表的电压或者电流是否过高，同时会分析出每天的发生次数，提供最终的数据报表给客户方进行查看。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统基于PAAS模式的能源监管设备管理系统还包括注册中心管理单元5；
本系统注册中心管理单元5其用于对本系统通信接入单元1、本系统数据存储单元2以及本系统应用功能单元3进行注册管理。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统基于PAAS模式的能源监管设备管理系统还包括：
第一网关单元6，其用于与上层应用通信；
本系统第一网关单元6与本系统应用功能单元3信号连接。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统第一网关单元6包括至少一个应用程序接口60；
本系统应用程序接口60与本系统上层应用一一对应；
本系统第一网关单元6通过本系统应用程序接口60与对应的本系统上层应用通信。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统基于PAAS模式的能源监管设备管理系统还包括：
第二网关单元7，其用于与本系统待管理终端通信；
本系统第二网关单元7与本系统通信接入单元1信号连接。
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统第二网关单元支持有线通信方式、LoRaWAN通信方式、NB-IOT通信方式或载波通信方式
本发明实施例中的另一种实施方式中，本系统第二网关单元具有负载均衡模块70。
在具体实施时，给出本发明中数据上行和数据下行的工作流程：
数据上行工作流程：
第一步：待管理终端首先通过网络协议和通信接入单元1进行交互，在接入之前必须经过接入验证组件进行通信的合法验证，如果验证通过，进行持续的连接状态，如果验证不通过，则平台将直接剔除设备连接；
第二步：如果待管理终端和本系统的连接状态正常，在进行数据上行传输时，本系统会通过协议解析组件进行通信设备的协议帧解析，该解析可以将设备通信的数据转化成用户可以理解的数据；
第三步：将解析出来的数据进行再次的验证，判断待管理终端在本系统中是否进行了注册，如果没有注册则将数据进行丢弃，不做任何的处理；如果在本系统中已注册，则进步后面的步骤；
第四步：如果本系统的设备验证通过，这时本系统将该待管理终端进行入网状态的变更，标识为该待管理终端已正常接入到平台，并且可以正常的进行使用，同时本系统会将该数据进行NOSQL的形式进行存储；
第五步：本系统将数据进行动态列存储，在存储中可以灵活的增加和删减待管理终端的实时数据，如果存储成功，则将通过待管理终端属于哪个应用的设置，在根据应用的推送的URL进行重试推送。
数据下行工作流程：
第一步：在第三方应用中，用户想控制各类待管理终端，则会先调用本系统的API接口，对于API的调用并不是任何应用皆能调用，必须经过一系列的接口验证加密通过之后才能通过，所以必须在调用API接口之前，必须先经过API验证组件进行验证，如果验证通过，才可以继续后面的下行流程；
第二步：接口验证通过，然后进入待管理终端验证流程，主要用来验证下行待管理终端号是否在本系统进行注册，如果没有注册，则直接返回错误信息；如果以注册，则进入后面编码过程；
第三步：验证都通过后，将进行请求数据编码工作，经过协议编码，将数据转化成待管理终端识别的数据协议，最终需要将转化后的数据传递给待管理终端；
第四步：通信接入为待管理终端和本系统交互的全双工通信的出入口，这时如果下行数据过来，则会将数据通过通道传递给待管理终端，如果待管理终端收到了数据，则本系统会收到待管理终端的请求响应，最终将响应返回给相应的应用程序。
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 (10)
1.一种基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于，所述系统包括：
通信接入单元，所述通信接入单元包括多个通信中间件，各所述通信中间件分别对应不同的通信协议，各所述通信中间件用于与各待管理终端之间传输数据；
数据存储单元，其用于存储数据；
应用功能单元，所述应用功能单元包括多个应用功能中间件，所述应用功能中间件分别对应不同的应用功能；
分布式消息单元，其用于在所述通信接入单元、所述数据存储单元以及所述应用功能单元之间建立通信通道。
2.如权利要求1所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在，所述通信接入单元包括：
第一通信中间件，所述第一通信中间件支持DLT645协议；
第二通信中间件，所述第二通信中间件支持载波376.1协议；
第三通信中间件，所述第三通信中间件支持Modbus协议。
3.如权利要求1所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在，所述分布式消息单元包括：
第一消息中间件，所述其用于接收所述通信接入单元获得的所述待管理终端的上报数据；
第二消息中间件，其用于按照预设周期通过所述通信接入单元获取所述待管理终端的业务数据；
第三消息中间件，其用于接收所述应用功能单元的推送数据；
第四消息中间件，其用于向所述数据存储单元推送需要存储的数据。
4.如权利要求1所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于，所述数据存储单元包括：
MySQL存储子单元，其用于存储设备管理工作所需的基本数据；
终端数据存储子单元，其用于存储所述待管理终端传来的数据；
应用数据存储子单元，其用于存储所述应用功能单元生成的数据。
5.如权利要求1所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于，所述系统还包括注册中心管理单元；
所述注册中心管理单元其用于对所述通信接入单元、所述数据存储单元以及所述应用功能单元进行注册管理。
6.如权利要求1所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一网关单元，其用于与上层应用通信；
所述第一网关单元与所述应用功能单元信号连接。
7.如权利要求6所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于：
所述第一网关单元包括至少一个应用程序接口；
所述应用程序接口与所述上层应用一一对应；
所述第一网关单元通过所述应用程序接口与对应的所述上层应用通信。
8.如权利要求1所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二网关单元，其用于与所述待管理终端通信；
所述第二网关单元与所述通信接入单元信号连接。
9.如权利要求8所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于：
所述第二网关单元支持有线通信方式、LoRaWAN通信方式、NB-IOT通信方式或载波通信方式。
10.如权利要求8所述的基于PAAS模式的能源监管设备管理系统，其特征在于：
所述第二网关单元具有负载均衡模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010081929.7A CN111343151A (zh) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | 一种基于paas模式的能源监管设备管理系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010081929.7A CN111343151A (zh) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | 一种基于paas模式的能源监管设备管理系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111343151A true CN111343151A (zh) | 2020-06-26 |
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ID=71181503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010081929.7A Pending CN111343151A (zh) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | 一种基于paas模式的能源监管设备管理系统 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111343151A (zh) |
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- 2020-02-06 CN CN202010081929.7A patent/CN111343151A/zh active Pending
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