CN114017091A - 用于隧道的通风控制系统及隧道通风方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通风技术领域,公开了一种用于隧道的通风控制系统及隧道通风方法。所述隧道(1)的位于该第一隧道口和第二隧道口之间的中间部分设置有旁通外部空间的风道,至少部分所述风道内设有风机,所述通风控制系统包括空气参数采集装置(8)和控制装置(9),所述空气参数采集装置位于所述隧道内并能够检测所述隧道内空气的特征参数;所述控制装置能够根据所述特征参数控制所述风机的启停和/或转动方向以选择性控制为自然通风模式或复合通风模式。本发明能够由空气参数采集装置检测隧道内空气的特征参数,并将所检测到的参数传输给控制装置,控制装置根据隧道内空气特征参数的不同采取不同的通风模式,从而减小通风系统的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及通风技术领域,具体地涉及一种用于隧道的通风控制系统。此外,本发明还涉及一种隧道通风方法。
背景技术
隧道通风系统是消除隧道内余热、维持隧道内空气质量的重要保障性系统之一。近年来,我国电缆隧道、综合管廊等隧道工程的建设有了较大的发展,同时隧道通风系统的能耗也越来越高。随着隧道的大量建设,隧道通风系统的节能成为这一类地下空间亟待解决的问题。
目前,国内已建成的综合管廊、电缆隧道,其通风分区一般为200m左右,多采用自然进风、机械排风的通风方式,其机械通风系统无法有效利用气压差、高差、热压等条件形成的自然通风能力。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的无法有效利用气压差、高差、热压等条件形成的自然通风能力问题,提供一种用于隧道的通风控制系统,该通风控制系统能够减小系统通风的能耗低,降低运行成本。
为了实现上述目的,本发明一方面提供一种用于隧道的通风控制系统,所述隧道的两端分别具有第一隧道口和第二隧道口,且该隧道的位于该第一隧道口和第二隧道口之间的中间部分设置有旁通外部空间的风道,至少部分所述风道内设有风机,所述通风控制系统包括空气参数采集装置和控制装置,
所述空气参数采集装置位于所述隧道内并能够检测所述隧道内空气流向和空气的特征参数,所述特征参数包括所述隧道内空气的温度、空气流速、空气气体的组成成分及所述组成成分的含量中的至少一者;
所述控制装置能够根据所述特征参数控制所述风机的启停和/或转动方向以选择性控制为自然通风模式或复合通风模式和/或多种复合通风模式中的一种。
可选地,所述通风控制系统还包括通风分隔,所述通风分隔位于所述隧道内,所述通风分隔将所述隧道划分为多个通风区域;所述风道与所述外部空间连通的一端为通风口;所述控制装置能够根据所述特征参数控制所述风阀的开闭,控制所述通风分隔的开闭,及控制所述通风口的开闭。
可选地,所述通风分隔包括第一通风分隔和第二通风分隔,所述第一通风分隔靠近所述第一隧道口,所述第二通风分隔靠近所述第二隧道口,所述第一通风分隔包括实体墙,所述实体墙上设置有卷帘门,所述控制装置能够控制所述卷帘门的开闭,所述第二通风分隔包括导流装置,所述导流装置能够引导空气流向。
可选地,所述第一隧道口与所述第一通风分隔之间为第一通风分区,所述第一通风分隔靠近所述第一隧道口的一侧为第一风道,所述第一风道内设置有第一风机。
可选地,所述第一通风分隔与所述第二通风分隔之间为第二通风分区,所述第一通风分隔靠近所述第二通风分隔的一侧为第二风道,所述第二通风分隔靠近所述第一通风分隔的一侧为第三风道,所述第三风道内设置有第二风机。
可选地,所述第二通风分区内还包括风阀,所述风阀能够控制所述风道的通断,所述风阀包括第一风阀和第二风阀,所述第一风阀和所述第二风阀不能够同时打开;所述第三风道内设置有隔板,所述隔板将所述第三风道分割为主风道和旁通风道,所述主风道与所述旁通风道互相连通,所述第一风阀位于所述主风道内,所述第二风阀位于所述旁通风道内,所述第二风机位于所述主风道内所述第一风阀远离所述隧道的一侧,所述第二风机的叶片不能够在气流的带动下进行转动。
可选地,所述第二通风分隔与所述第二隧道口之间为第三通风分区,所述第二通风分隔靠近所述第二隧道口的一侧为第四风道,所述第四风道内设置有第三风机,所述第二隧道口靠近所述第二通风分隔的一侧为第五风道,所述第五风道内设置有第四风机。
可选地,所述第三风机的电机位于所述第四风道靠近所述通风口的一端,所述第三风机的叶片位于所述第四风道靠近所述隧道的一端;所述第四风机的电机位于所述第五风道靠近所述隧道的一端,所述第四风机的叶片位于所述第五风道靠近所述通风口的一端。
可选地,所述第五风道靠近所述第二隧道口的一侧设置有导流装置。
本发明第二方面提供一种隧道通风方法,所述隧道通风方法采用上述的通风控制系统进行通风,所述通风方法包括如下步骤:
步骤1:通过所述空气参数采集装置采集所述隧道内的空气特征参数,并将所述空气特征参数值输出给所述控制装置;
步骤2:所述控制装置对所述空气特征参数值进行判断,所述空气特征参数值如果超过预设值,则关闭所述第一风阀,打开所述第二风阀,打开所述通风口,打开所述卷帘门;
步骤3:重复步骤1,所述控制装置对所述空气特征参数值进行判断,如果所述空气特征参数值未趋向所述预设值,则所述空气参数采集装置采集所述隧道内的空气流向,并将所述空气流向信号输出给所述控制装置,所述控制装置对所述空气流向信号进行判断;
步骤4.1:如果所述空气流向为从所述第一隧道口流向所述第二隧道口,则所述控制装置控制所述第一风阀打开,所述第二风阀关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机正转;
步骤4.2:如果所述空气流向为从所述第二隧道口流向所述第一隧道口,则所述控制装置控制所述第一风阀打开,所述第二风阀关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机反转。
通过上述技术方案,本发明能够由空气参数采集装置检测隧道内空气的特征参数,并将所检测到的参数传输给控制装置,控制装置根据隧道内空气特征参数的不同采取不同的通风模式,从而减小通风系统的能耗,降低运行成本,达到节能减排的目的。
附图说明
图1是本发明中通风控制系统的一种实施方式示意图;
图2是本发明中具体实施方式的一种气流走向示意图;
图3是本发明中具体实施方式的另一种气流走向示意图。
附图标记说明
1-隧道;21-第一隧道口;22-第二隧道口;3-通风口;41-第一风道;42-第二风道;43-第三风道;431-旁通风道;432-主风道;44-第四风道;45-第五风道;51-第一通风分隔;52-第二通风分隔;61-第一风机;62-第二风机;63-第三风机;64-第四风机;71-第二风阀;72-第一风阀;8-空气参数采集装置;9-控制装置;10-隔板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图1中的上、下;“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
如图1所示,根据本发明一种优选实施方式的用于隧道的通风控制系统,所述隧道1的两端分别具有第一隧道口21和第二隧道口22,且该隧道1的位于第一隧道口21和第二隧道口22之间的中间部分设置有旁通外部空间的风道,至少部分所述风道内设有风机,所述风机包括叶片和电机,所述通风控制系统包括空气参数采集装置8和控制装置9,空气参数采集装置8位于隧道1内并能够检测隧道1内的空气流向和空气的特征参数,所述特征参数包括所述隧道内空气的温度、空气流速、空气气体的组成成分及所述组成成分的含量中的至少一者;控制装置9能够根据所述特征参数控制所述风机的启停和/或转动方向以选择性控制为自然通风模式或复合通风模式和/或多种复合通风模式中的一种。
在本发明的一种优选实施方式中,隧道1全长6km,第二隧道口22高于第一隧道口21,第二隧道口22与第一隧道口21之间平均坡度为8%,隧道1内敷设110kV高压电力电缆,电力电缆的发热量随输送电量大小而变化,其范围为0~245W/m。由于第二隧道口22与第一隧道口21之间具有高度差,因此可以利用所述高度差形成的气压差使隧道内自然通风,减少通风系统的能耗。
采用复合通风模式时,控制装置9能够控制所述风机的启停和/或转动方向,及控制所述风机的运转频率,进一步达到节约能耗的目的。所述风机包括叶片和电机,所述电机能够驱动所述叶片的转动。具体地,所述风机为可逆风机,即能够正转也能够反转。
本发明能够由空气参数采集装置检测隧道内空气的特征参数,并将所检测到的参数传输给控制装置,控制装置根据隧道内空气特征参数的不同采取不同的通风模式,从而减小通风系统的能耗,降低运行成本,达到节能减排的目的。
进一步地,如图1所示,所述通风控制系统还包括通风分隔,所述通风分隔位于隧道1内,所述通风分隔将隧道1划分为多个通风区域;所述风道与所述外部空间连通的一端为通风口3;控制装置9能够根据所述特征参数控制所述风阀的开闭,控制所述通风分隔的开闭,及控制通风口3的开闭。为了防止冬天雨雪进入隧道,或有小动物进入隧道,当隧道1内不需通风时,通风口3关闭。
更进一步地,本发明的一种优选实施方式中,所述通风分隔包括第一通风分隔51和第二通风分隔52,第一通风分隔51靠近第一隧道口21,第二通风分隔52靠近第二隧道口22,第一通风分隔51包括实体墙,所述实体墙上设置有卷帘门,控制装置9能够控制所述卷帘门的开闭,第二通风分隔52包括导流装置,所述导流装置能够引导空气流向。在其他实施方式中,可以有多个通风分隔,所述通风分隔可以是设置有卷帘门的实体墙和导流装置的任意组合方式,也可以将所述卷帘门替换为任何可以实现开闭的装置。
如图1所示,本发明的一种实施方式中,第一隧道口21与第一通风分隔51之间为第一通风分区,第一通风分隔51靠近所述第一隧道口21的一侧为第一风道41,第一风道41内设置有第一风机61。第一风机61的叶片可以在气流的带动下进行转动。
第一通风分隔51与第二通风分隔52之间为第二通风分区,所述第一通风分隔51靠近所述第二通风分隔52的一侧为第二风道42,所述第二通风分隔52靠近第一通风分隔51的一侧为第三风道43,第三风道43内设置有第二风机62。
更进一步地,如图1所示,第二通风分区内还包括风阀,所述风阀能够控制所述风道的通断,所述风阀包括第一风阀72和第二风阀71,第一风阀72和第二风阀71不能够同时打开;第三风道43内设置有隔板10,隔板10将第三风道43分割为主风道432和旁通风道431,主风道432与旁通风道431互相连通,第一风阀72位于主风道432内,第二风阀71位于旁通风道431内,第二风机62位于主风道432内第一风阀72远离隧道1的一侧,第二风机62的叶片不能够在气流的带动下进行转动。
在本发明的一种优选实施方式中,由于第二风机62的叶片如果被气流驱动,会对所述叶片造成破坏,因此第二风机62需和第二风阀71配合使用,在此基础之上,当第三风道43中使用第二风机62时,为了保证隧道1的自然通风,需在第三风道43中设置旁通风道431,当采用自然通风模式时,空气能够从旁通风道431中通过。进一步地,为了防止第二风机62和第二风阀71开启后,空气从旁通风道431中流入,从主风道432中流出(或从主风道432中流入,从旁通风道431中流出),而未经隧道1内,因此在旁通风道431中设置第一风阀72,第一风阀72和第二风阀71不能够同时打开。在采用自然通风模式时,打开第一风阀72,关闭第二风阀71(即关闭主风道432),这样既保护了第二风机62的叶片不受破坏,也能够使空气从旁通风道431中流通;在采用复合通风模式时,关闭第一风阀72,打开第二风阀71(即打开主风道432),这样能够使空气在主风道431和隧道1中流通。
第二通风分隔52与第二隧道口22之间为第三通风分区,第二通风分隔52靠近第二隧道口22的一侧为第四风道44,第四风道44内设置有第三风机63,所述第二隧道口22靠近所述第二通风分隔52的一侧为第五风道45,第五风道45内设置有第四风机64,第五风道45靠近第二隧道口22的一侧设置有导流装置。
更进一步地,第三风机63的电机位于第四风道44靠近通风口3的一端,第三风机63的叶片位于第四风道44靠近隧道1的一端;第四风机64的电机位于第五风道45靠近隧道1的一端,第四风机64的叶片位于第五风道45靠近通风口3的一端。
在本发明的一种优选实施方式中,为保证在采用复合通风模式时,全部所述风机的转动方向一致,因此第三风机63的叶片与电机的相对位置,与其他风机的所述相对位置相反。当采用复合通风模式时,空气在第四风道44、隧道1与第五风道45间流动。
本发明还提供一种隧道通风方法,所述通风方法包括如下步骤:
步骤1:通过空气参数采集装置8采集隧道1内的空气特征参数,并将所述空气特征参数值输出给控制装置9;
步骤2:控制装置9对所述空气特征参数值进行判断,所述空气特征参数值如果超过预设值,则关闭第一风阀71,打开第二风阀72,打开通风口3,打开所述卷帘门;
步骤3:重复步骤1,控制装置9对所述空气特征参数值进行判断,如果所述空气特征参数值未趋向所述预设值,则空气参数采集装置8采集隧道1内的空气流向,并将所述空气流向信号输出给控制装置9,控制装置9对所述空气流向信号进行判断;
步骤4.1:如果所述空气流向为从第一隧道口21流向第二隧道口22,则控制装置9控制第一风阀72打开,第二风阀71关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机正转;
步骤4.2:如果所述空气流向为从第二隧道口22流向第一隧道口21,则控制装置9控制第一风阀72打开,第二风阀71关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机反转。
下面通过实施例具体介绍所述隧道通风方法的实施方式:
实施例1:隧道排除余热通风工况
当隧道1内的空气温度超过预定值时,需要对隧道1内进行通风。
空气参数采集装置8采集隧道1内的空气温度,并将所述空气温度值输出给控制装置9;控制装置9对所述空气温度值进行判断,所述空气温度值如果超过预设值38℃,则关闭第一风阀71,打开第二风阀72,打开通风口3,打开所述卷帘门。上述过程未打开所述风机,为自然通风模式。
在经过一段时间的自然通风模式后如果隧道1内空气不再上升,则说明隧道1的自然通风能力可以排除隧道内余热,无需启动风机进行通风,达到节能减排的目的。如果隧道1内空气继续上升,则说明隧道1的自然通风能力不能排除隧道内余热,则需启动复合通风模式和/或多种复合通风模式中的一种。
首先由空气参数采集装置8采集隧道1内的空气流向,并将所述空气流向信号输出给控制装置9,控制装置9对所述空气流向信号进行判断。
如果所述空气流向为从第一隧道口21流向第二隧道口22,即为从隧道的低处流向高处,则控制装置9控制第一风阀72打开,第二风阀71关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机正转。如图2所示,第一通风分区内气流方向为由第一隧道口21进入隧道1内,经第一风道41排出通风口3;第二通风分区内气流的方向为由第二风道42进入隧道1内,经第三风道43再经主风道431排出通风口3;第三通风分区内气流为由第四风道44进入隧道1,经第五风道45排出通风口3。
如果所述空气流向为从第二隧道口22流向第一隧道口21,即为从隧道的高处流向低处,则控制装置9控制第一风阀72打开,第二风阀71关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机反转。如图3所示,第一通风分区内气流方向为由第一风道41进入隧道1内,再从第一隧道口21排出;第二通风分区内气流的方向为由主风道431经第三风道43进入隧道1内,再经第二风道42排出通风口3;第三通风分区内气流为由第五风道45进入隧道1,经第四风道44排出通风口3。
实施例2:隧道运行维护工况
根据隧道运维要求,人员进入隧道前,需要对隧道进行通风,当隧道内空气质量满足要求时,人员才允许进入隧道。
空气参数采集装置8采集隧道1内的空气气体的组成成分及所述组成成分的含量等特征参数,并将所述空气特征参数值输出给控制装置9;控制装置9对所述空气特征参数值进行判断,所述空气特征参数值如果超过预设值,则关闭第一风阀71,打开第二风阀72,打开通风口3,打开所述卷帘门。上述过程未打开所述风机,为自然通风模式。
在经过一段时间的自然通风模式后如果隧道1内的所述空气特征参数值趋向预定值,则说明隧道1的自然通风能力可以满足需求,无需启动风机进行通风,达到节能减排的目的。如果隧道1内的所述空气特征参数值并未向所述预定值趋近,则说明隧道1的自然通风能力不能满足需求,则需启动复合通风模式和/或多种复合通风模式中的一种。
与实施例1中相同,如果所述空气流向为从第一隧道口21流向第二隧道口22,即为从隧道的低处流向高处,则控制装置9控制第一风阀72打开,第二风阀71关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机正转。如图2所示,第一通风分区内气流方向为由第一隧道口21进入隧道1内,经第一风道41排出通风口3;第二通风分区内气流的方向为由第二风道42进入隧道1内,经第三风道43再经主风道431排出通风口3;第三通风分区内气流为由第四风道44进入隧道1,经第五风道45排出通风口3。
与实施例1中相同,如果所述空气流向为从第二隧道口22流向第一隧道口21,即为从隧道的高处流向低处,则控制装置9控制第一风阀72打开,第二风阀71关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机反转。如图3所示,第一通风分区内气流方向为由第一风道41进入隧道1内,再从第一隧道口21排出;第二通风分区内气流的方向为由主风道431经第三风道43进入隧道1内,再经第二风道42排出通风口3;第三通风分区内气流为由第五风道45进入隧道1,经第四风道44排出通风口3。
所述隧道通风方法可检测隧道1中自然通风的能力,在隧道1中的自然通风满足需求时,不开启所述风机,进而减少所述风机的运行时间,达到节约能源的目的;所述隧道通风方法可以改变所述风机的转向,使所述风机与自然通风联合通风,同样达到节约能源的目的;所述隧道通风方法可以根据隧道1内空气特征参数,调节所述风机运行状态(调节转速或启停),进一步达到节能的目的。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,例如可以在隧道内设置多个通风分区,包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合,任意通风分区内都可以设置多个风机和/或多个风阀。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于隧道的通风控制系统,所述隧道(1)的两端分别具有第一隧道口(21)和第二隧道口(22),且该隧道(1)的位于所述第一隧道口(21)和所述第二隧道口(22)之间的中间部分设置有旁通外部空间的风道,至少部分所述风道内设有风机,其特征在于,所述通风控制系统包括空气参数采集装置(8)和控制装置(9),
所述空气参数采集装置(8)位于所述隧道(1)内并能够检测所述隧道(1)内的空气流向和空气的特征参数,所述特征参数包括所述隧道内空气的温度、空气流速、空气气体的组成成分及所述组成成分的含量中的至少一者;
所述控制装置(9)能够根据所述特征参数控制所述风机的启停和/或转动方向以选择性控制为自然通风模式或复合通风模式和/或多种复合通风模式中的一种。
2.根据权利要求1所述的通风控制系统,其特征在于,所述通风控制系统还包括通风分隔,所述通风分隔位于所述隧道(1)内,所述通风分隔将所述隧道(1)划分为多个通风区域;所述风道与所述外部空间连通的一端为通风口(3);所述控制装置(9)能够根据所述特征参数控制所述风阀的开闭,控制所述通风分隔的开闭,及控制所述通风口(3)的开闭。
3.根据权利要求2所述的通风控制系统,其特征在于,所述通风分隔包括第一通风分隔(51)和第二通风分隔(52),所述第一通风分隔(51)靠近所述第一隧道口(21),所述第二通风分隔(52)靠近所述第二隧道口(22),所述第一通风分隔(51)包括实体墙,所述实体墙上设置有卷帘门,所述控制装置(9)能够控制所述卷帘门的开闭,所述第二通风分隔(52)包括导流装置,所述导流装置能够引导空气流向。
4.根据权利要求3所述的通风控制系统,其特征在于,所述第一隧道口(21)与所述第一通风分隔(51)之间为第一通风分区,所述第一通风分隔(51)靠近所述第一隧道口(21)的一侧为第一风道(41),所述第一风道(41)内设置有第一风机(61)。
5.根据权利要求3所述的通风控制系统,其特征在于,所述第一通风分隔(51)与所述第二通风分隔(52)之间为第二通风分区,所述第一通风分隔(51)靠近所述第二通风分隔(52)的一侧为第二风道(42),所述第二通风分隔(52)靠近所述第一通风分隔(51)的一侧为第三风道(43),所述第三风道(43)内设置有第二风机(62)。
6.根据权利要求5所述的通风控制系统,其特征在于,所述第二通风分区内还包括风阀,所述风阀能够控制所述风道的通断,所述风阀包括第一风阀(72)和第二风阀(71),所述第一风阀(72)和所述第二风阀(71)不能够同时打开;所述第三风道(43)内设置有隔板(10),所述隔板(10)将所述第三风道(43)分割为主风道(432)和旁通风道(431),所述主风道(432)与所述旁通风道(431)互相连通,所述第一风阀(72)位于所述主风道(432)内,所述第二风阀(71)位于所述旁通风道(431)内,所述第二风机(62)位于所述主风道(432)内所述第一风阀(72)远离所述隧道(1)的一侧,所述第二风机(62)的叶片不能够在气流的带动下进行转动。
7.根据权利要求3所述的通风控制系统,其特征在于,所述第二通风分隔(52)与所述第二隧道口(22)之间为第三通风分区,所述第二通风分隔(52)靠近所述第二隧道口(22)的一侧为第四风道(44),所述第四风道(44)内设置有第三风机(63),所述第二隧道口(22)靠近所述第二通风分隔(52)的一侧为第五风道(45),所述第五风道(45)内设置有第四风机(64)。
8.根据权利要求7所述的通风控制系统,其特征在于,所述第三风机(63)的电机位于所述第四风道(44)靠近所述通风口(3)的一端,所述第三风机(63)的叶片位于所述第四风道(44)靠近所述隧道(1)的一端;所述第四风机(64)的电机位于所述第五风道(45)靠近所述隧道(1)的一端,所述第四风机(64)的叶片位于所述第五风道(45)靠近所述通风口(3)的一端。
9.根据权利要求7所述的通风控制系统,其特征在于,所述第五风道(45)靠近所述第二隧道口(22)的一侧设置有导流装置。
10.一种隧道通风方法,其特征在于,所述隧道通风方法采用根据权利要求3-9所述的通风控制系统进行通风,所述通风方法包括如下步骤:
步骤1:通过所述空气参数采集装置(8)采集所述隧道(1)内的空气特征参数,并将所述空气特征参数值输出给所述控制装置(9);
步骤2:所述控制装置(9)对所述空气特征参数值进行判断,所述空气特征参数值如果超过预设值,则关闭所述第一风阀(71),打开所述第二风阀(72),打开所述通风口(3),打开所述卷帘门;
步骤3:重复步骤1,所述控制装置(9)对所述空气特征参数值进行判断,如果所述空气特征参数值未趋向所述预设值,则所述空气参数采集装置(8)采集所述隧道(1)内的空气流向,并将所述空气流向信号输出给所述控制装置(9),所述控制装置(9)对所述空气流向信号进行判断;
步骤4.1:如果所述空气流向为从所述第一隧道口(21)流向所述第二隧道口(22),则所述控制装置(9)控制所述第一风阀(72)打开,所述第二风阀(71)关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机正转;
步骤4.2:如果所述空气流向为从所述第二隧道口(22)流向所述第一隧道口(21),则所述控制装置(9)控制所述第一风阀(72)打开,所述第二风阀(71)关闭,控制所述卷帘门关闭,控制所述风机反转。
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