CN115061190A - 地震检测信息1对1交换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的地震检测信息1对1交换系统包括:地震检测装置,设置于规定建筑物;以及匹配装置,其对分别设置在多个建筑物的每个建筑物的地震检测装置中每2个地震检测装置进行1对1匹配。地震检测装置包括:振动传感器;第一通信部,其具有固有的IP地址;以及控制部,其向由匹配装置匹配的对方地震检测装置侧传输地震检测信息。匹配装置包括:第二通信部,其配置为与地震检测装置的第一通信部进行通信;以及匹配功能部,其收集地震检测装置的第一通信部的IP地址,根据IP地址计算地震检测装置的位置,通过组合多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算相互距离,按照计算出的相互距离近的顺序对2个地震检测装置进行1对1匹配。
Description
技术领域
本发明涉及一种地震检测信息1对1交换系统,更详细地,涉及一种对配置于相邻位置的2个地震检测装置进行相互匹配来仅在相互之间交换地震检测信息的地震检测信息1对1交换系统。
背景技术
当建筑物或设施的设备因地震而受损时,可能会因漏电、燃气泄露、热水泄露等而造成二次破坏,为了防止可能由地震引起的灾难,防止这种二次破坏是需要考虑的重要事项。
作为防止地震造成的这种二次破坏的措施,迄今为止,在建筑物的设备周围设置3轴(x,y,z)加速度传感器,并监测各个轴的加速度值,当测量到根据地震的显著的加速度值时,建筑物的管理员进行如下操作:通过经验性判断来确定是否存在地震风险,然后手动切断建筑物的设备或发出其他警报。
作为一种将管理员的这种经验性手动操作进行自动化的技术,有如下公知技术:利用在建筑物中测量到的加速度值计算累积绝对速度(cmulative absolute velocity,CAV)值,并将计算出的累积绝对速度值与参照值进行比较来自动控制建筑物内的设备。这种公知技术可以参照授权专利10-2238678号(名称:集成地震检测装置的楼宇自动控制用人工智能型远程控制面板以及通过该远程控制面板的楼宇自动控制方法,2021年4月5日授权)(以下简称现有技术)。
上述现有技术的目的在于,当在建筑物中检测到振动时,根据累积作用在建筑物的振动所生成的累积绝对速度(CAV)值,预测所累积的振动对建筑物产生的影响,从而安全地控制建筑物内的设备。
但是,由于上述现有技术的地震检测装置是独立设置在各个建筑物而进行独立动作,因此当设置在地震检测装置的振动检测传感器不能进行正常动作时,存在不能进行正常的设备控制动作的问题。
另一方面,在中央集成控制多个地震检测装置的技术以各种方式实施中。即,这些技术以如下方式工作:配置在本地的各个建筑物的每个地震检测装置以中央集中型方式与配置在远程区域的一个集成管控服务器结合,集成管控服务器从配置在本地的各个建筑物的每个地震检测装置统一接收地震检测信息,当从任一或多个地震检测装置接收到表示发生参照值以上的强烈地震振动的地震检测信息时,向配置有任一或多个地震检测装置的建筑物及其周围建筑物传播地震检测信息。
但是,这种中央集中型方式是一个集成管控服务器以1对N的方式连接多个地震检测装置的结构,因此存在集成管控服务器的处理负荷高,以及在集成管控服务器发生错误时无法传播地震检测信息的问题。
发明内容
发明所要解决的问题
因此,本发明旨在,提出一种即使集成管控服务器发生错误,也能有效传播地震检测信息的连接方式,而不使用通过一个集成管控服务器传播地震检测信息的方式。
用于解决问题的方案
用于实现上述目的的本发明的地震检测信息1对1交换系统包括:地震检测装置,设置于规定建筑物;以及匹配装置,能够与分别设置在多个建筑物的每个地震检测装置进行通信,对每2个地震检测装置进行1对1匹配。
上述地震检测装置包括:振动传感器,其用于检测振动;第一通信部,其具有固有的IP地址,能够与其他通信部进行通信;以及控制部,当由上述振动传感器检测到的振动为参考值以上时,上述控制部向上述建筑物的地震防灾装置侧输出地震检测信息,同时向由上述匹配装置匹配的对方地震检测装置侧传输上述地震检测信息。
上述匹配装置包括:第二通信部,其配置为与上述地震检测装置的上述第一通信部进行通信;以及匹配功能部,其收集上述地震检测装置的上述第一通信部的上述IP地址,根据上述IP地址计算上述地震检测装置的位置,通过组合多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算相互距离,按照计算出的上述相互距离近的顺序对2个地震检测装置进行1对1匹配。
进一步的,上述匹配装置以如下方式进行匹配:将通过任意组合上述多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为一对,将通过任意组合剩余多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为另一对,当成对结合的最近的2个地震检测装置的相互距离超过预设的最大临界距离时,上述2个地震检测装置分别与相邻的最近的地震检测装置连接。
并且,上述匹配装置以如下方式进行匹配:将通过任意组合上述多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为一对,将通过任意组合剩余多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为另一对,当上述多个地震检测装置的数量为奇数个时,使最后一个地震检测装置在已与另一地震检测装置匹配的情况下,与最近的地震检测装置重复匹配。在此情况下,上述最后一个地震检测装置不向上述重复匹配的地震检测装置发送地震检测信息,而仅接收由上述重复匹配的地震检测装置传输的地震检测信息,上述重复匹配的地震检测装置可以向首先匹配的对方地震检测装置和上述最后一个地震检测装置同时传输上述地震检测信息。
并且,当所要匹配的2个地震检测装置的相互距离超过上述最大临界距离时,上述匹配装置使超过上述最大临界距离的地震检测装置中的每个地震检测装置在已与另一地震检测装置匹配的情况下,与最近的多个地震检测装置重复匹配。在此情况下,超过上述最大临界距离的地震检测装置中的每个地震检测装置不向重复匹配的地震检测装置发送地震检测信息,而仅接收由上述重复匹配的地震检测装置传输的地震检测信息,上述重复匹配的地震检测装置可以向首先匹配的对方地震检测装置和超过上述最大临界距离的地震检测装置同时传输上述地震检测信息。
另一方面,上述地震检测装置在自身的上述振动传感器未检测到上述参考值以上的振动,但从所匹配的对方地震检测装置接收到地震检测信息的情况下,可以判断自身的上述振动传感器发生错误,并向上述地震防灾装置侧输出上述接收到的地震检测信息。
发明效果
根据以如上所述的结构形成的本发明的地震检测信息1对1交换系统,由于不是由一个集成管控服务器以中央集中型方式接收并传播来自多个地震检测装置的地震检测信息的结构,因此集成管控服务器的通信及信息处理负荷低。
并且,由于只有1对1相互匹配的地震检测装置之间进行通信,因此所匹配的地震检测装置之间的通信负荷低。
并且,由于地震检测装置与位于近距离的地震检测装置进行匹配,即以距离近的顺序与对方地震检测装置进行匹配,因此位于同一地面的地震检测装置之间匹配的可能性大。由此,所匹配的地震检测装置可以几乎相似地检测地震,因而即使某一地震检测装置发生错误,也可以接收由对方地震检测装置提供的地震检测信息来将其应用于自身的地震防灾动作。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的地震检测信息1对1交换系统的概略性结构的框图。
图2为示出地震检测信息1对1交换系统的动作方式的图。
图3为说明本发明的地震检测信息1对1交换系统中匹配2个地震检测装置的方法的图。
具体实施方式
以下,将参照附图描述根据本发明的地震检测信息1对1交换系统的优选实施例。作为参照,指代本发明的各个结构要素的术语是考虑到其功能而进行的示例性命名,因此不应根据术语本身来预测并限定地理解本发明的技术内容。
尤其,以下将要描述的本发明的各种实施例仅用于示例性说明本发明的技术思想,因此本发明的保护范围应由所附权利要求来解释。并且,对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明的本质特性的范围内,能够设计各种修改和变形,因此本发明的权利范围应解释为包括与本发明等同范围内的所有技术思想。
本发明的前提是提供一种备用系统,以应对与能够自动控制建筑物内设备的装备(例如,地震防灾装置)协作的地震检测装置的故障或错误、误动作。
作为针对现有地震检测装置的故障或误动作的措施,一般采用如下方式:准备一个或少量的集成管控服务器,将多个建筑物的地震检测装置以1对N的中央集中式连接到集成管控服务器,并通过集成管控服务器在远程进行统一控制。
即,当本地发生地震引起的振动时,位于振动发生地周围的多个建筑物的每个地震检测装置自行生成地震检测信息,并将生成的地震检测信息传输给集成管控服务器。集成管控服务器将在同一时间段从多个地震检测装置接收大大小小的多个地震检测信息。接着,集成管控服务器收集并处理多个地震检测信息,与检测到的振动相应地判断是否需要进行地震防灾动作,确定需要进行地震防灾动作的特定的本地建筑物,并向确定的建筑物的地震检测装置侧传播地震警报。
如上所述,中央集中式结构的集成管控服务器需要接收、处理及传播来自所有地震检测装置的信息,因此计算资源和处理时间方面效率低下。
并且,在这种中央集中式结构中,若本地的地震检测装置处于错误或误动作的状态,而且集成管控服务器也发生错误或误动作,则存在该地震检测装置根本无法应对地震的问题。
相比之下,本发明不具有用于集成并处理地震检测信息的中央集中型方式的集成管控服务器,而是提出一种每个地震检测装置自行处理地震检测信息后与邻近的地震检测装置进行1对1交换的方式。尤其,每个地震检测装置与相邻的本地地震检测装置1对1匹配,并且只有所匹配的2个装置之间相互进行1对1通信来交换地震检测信息,因此可以实时完成通信。尤其,按照相邻地区的近的顺序对地震检测装置进行匹配,因此所匹配的地震检测装置位于同一地面上的可能性大,因而相互交换的地震检测信息对彼此有用。由此,当任意地震检测装置自身的振动传感器或处理装置发生故障时,可以应用由1对1匹配的对方地震检测装置提供的地震检测信息,因此即使地震检测装置发生故障或误动作,也能有效应对地震发生。
图1为示出本发明一实施例的地震检测信息1对1交换系统的概略性结构的框图。
当特定的本地发生地震时,位于地震发生地附近的建筑物会发生振动。设置于该建筑物的地震检测装置可通过检测建筑物振动的加速度,对检测到的加速度进行信号处理来判定地震的风险等级,并根据其结果以适当切断建筑物内设备(例如,供电系统、燃气等燃料系统、供水管道、照明设施、泵、制冷制热设备、热水供应设备、空气调节设备等)的方式操作建筑物防灾装置,同时,可通过各种通信手段向设备管理员和防灾工作人员通知适当的警报。
其中,本发明的地震检测装置101可以与相邻的任一地震检测装置相匹配来相互交换地震检测信息(即,检测到的加速度值、累积绝对速度或风险等级等)。尤其,本发明的每个地震检测装置的特征在于,仅与一个对方地震检测装置进行1对1匹配。在特殊情况下,例如,当待匹配的地震检测装置的数量为奇数个或者待匹配的2个地震检测装置之间的相互距离超过最大临界距离时,任意地震检测装置可以暂时性地同时与2个地震检测装置(重复)匹配,直到额外设置第偶数个地震检测装置或在最大临界距离内设置另一个地震检测装置。
为了管理这种匹配动作,可能需要至少一个匹配装置200。匹配装置200仅在初始设置地震检测装置时工作以进行匹配,当结束匹配时,不干预地震检测装置之间的信息交流过程。这种匹配装置200可以计算被管理中的每个地震检测装置的位置信息,能够以所有可能的方式组合每2个地震检测装置,计算每个组合的地震检测装置之间的相互距离,并根据计算出的相互距离匹配每2个地震检测装置。在此情况下,所匹配的每2个地震检测装置之间的相互距离可以调整到最大临界距离设定值以内。
当各个本地的地震检测装置101最初设置在特定位置时,可以为各个本地的地震检测装置101指定固有的IP地址。各个地震检测装置101可以将自身的IP地址传输到匹配装置200来进行注册。
本发明的匹配装置200完全不参与接收、处理或传播地震相关信息的工作,而仅执行设置在多个区域的本地地震检测装置中每2个地震检测装置进行配对的匹配功能。
即,匹配装置200选择任意2个地震检测装置,并向各个地震检测装置相互之间交叉提供对方地震检测装置的IP地址,使得各个地震检测装置能够利用所提供的IP地址与对方装置进行1对1通信。
地震检测装置101可以具有振动传感器、第一通信部及控制部。
振动传感器被配置为检测在建筑物测量到的振动,尤其是通过地表传递的地震引起的振动。例如,振动传感器可以为3轴加速度传感器。
第一通信部可以具有固有标识符(例如,IP地址),能够与其他装置的通信部,例如建筑物防灾装置的通信部、其他地震检测装置的第一通信部以及匹配装置的第二通信部进行通信。
当地震检测装置101没有检测到地震引起的振动,但从所匹配的对方地震检测装置接收到地震检测信息时,控制部可以将所接收到的地震检测信息与自身生成的信息进行相同处理并提供给自身的地震防灾装置,或者部分修改所接收到的地震检测信息后提供给自身的地震防灾装置。
在本发明中,2个相邻的本地地震检测装置匹配成一对,并相互之间1对1交换信息,因此可以节省装置内结构要素的计算资源。并且,通过首先匹配距离最短的地震检测装置,可以使地理特性相似且干扰地基内的地震波传播特性的土壤、地下水、岩层等特性尽可能相似的装置之间进行相互交流,因此可以应用由相互提供的地震检测信息来进行更准确的地震风险判断及防灾活动。
图3为举例说明本发明的地震检测信息1对1交换系统中匹配2个振动检测装置的方法的图。
附图中,各个节点的数字为按照地震检测装置的设置顺序赋予的序号,dij表示第i个装置与第j个装置之间的相互距离,dmax为最大临界距离。
一方面,以下将对位于最短距离的2个地震检测装置进行匹配的方法进行说明。
在本发明中,对相邻的2个地震检测装置进行匹配的规则如下:当以第i个和第j个的顺序设置的本地地震检测装置之间的相互距离设为dij,且dij中距离最短设为dxy,则首先将x与y这2个装置确定为一对。这可以表示如下。
min{dij}=min{d12,d13,d14,d23,d24,d34...dxy...}=dxy
然后,在除了与之前首先确定为一对的地震检测装置相关的距离分量之外的剩余距离分量中,重新选择距离最短的装置,并确定为下一对。通过重复这种过程来对每2个进行匹配,直到确定最后一对。
在此情况下,当本地地震检测装置的数量为奇数个时,最后会剩下一个地震检测装置,可将该最后地震检测装置与最近的地震检测装置进行匹配。在这种情况下,上述最近的地震检测装置处于之前已完成匹配的状态,因此其与上述最后地震检测装置和之前所匹配的对方地震检测装置重复匹配。
另一方面,当根据按照最短距离的顺序确定对的规则,最先将第一个最短距离的装置x与装置y确定为一对,然后将下一个远距离的一对确定为另一对后,将作为最远距离的装置的p与q确定为一对时,可能会发生装置p与装置q之间的距离dpq处于比预设的最大临界距离dmax更远的情况,即dpq>dmax的情况。在此情况下,可以通过选择任意地震检测装置之间的距离为下一个(next)最短距离dx'y'的地震检测装置来将x'与y'连接成一对。以这种方式进行匹配后,可以通过检查最后剩余的p'与q'之间的距离是否在最大临界距离之内来进行匹配。
如果,尽管利用下一个最短距离进行匹配,p'与q'的距离还是dp'q'>dmax,则可以重复执行将再下一个最短距离的装置进行匹配的动作。
在所有地震检测装置对中,2个地震检测装置之间的距离应满足d≤dmax的条件。
如果,即使应用所有情况,在至少一对地震检测装置中的地震检测装置之间的距离仍然为最大临界距离以上,则这些装置将不可避免地(即使远至最大临界距离以上)被配置为与最邻近的其他装置(已构成匹配对的装置)重复匹配,直到在最大临界距离内额外设置地震检测装置。
根据上述规则,若将地震检测装置以每2个进行匹配的方式全部构成一对,则匹配装置可以将各个地震检测装置所要相互交流信息的(即,所匹配的对方的)本地地震检测装置的IP地址分别传输到该对的地震检测装置。每个本地地震检测装置记忆由匹配装置发送的对方地震检测装置的IP地址,之后仅与被确定为与自身成对的对方地震检测装置1对1交换地震检测信息。
匹配装置在完成通过计算地震检测装置之间的相互距离来配对的作用后,不会对本地地震检测装置进行任何干扰,直到额外设置其他地震检测装置。因此,当发生地震时,地震检测信息的交换仅在所匹配的本地地震检测装置之间独立进行。
并且,在对最短距离的装置进行每2个匹配的过程中,最后可能匹配到距离远于最大临界距离的对。在此情况下,具有尽可能相似地基特性的装置之间的信息是有用的信息,因此,即使产生重复匹配对,超过最大临界距离的成对的地震检测装置也能暂时性地与在最短距离的地震检测装置构成重复对。
再次参照附图来对本发明中对2个地震振动检测装进行1对1匹配的方法进行说明。
首先,当在1号区域和2号区域设置地震检测装置时,地震检测装置1与地震检测装置2构成一对。
然后,当在3号区域增设地震检测装置时,重新定义匹配关系。首先,在可以由3个地震检测装置组成的3个距离分量中首先选择最小的一个。由于d13<d12<d23,因而min{d12,d23,d13}=d13,首先将地震检测装置1与地震检测装置3确定为一对。
但是,由于整个装置的数量为奇数个,因此某一装置的重复匹配是不可避免的。作为最后装置的2可以与距离近的装置匹配,在i或j中包括2的距离分量中最小值的距离分量为min{d12,d23}=d12,因而最终装置2与装置1匹配。即,装置1处于不仅与装置3匹配,还与装置2重复匹配的状态。
接着,当在4号区域增设装置4时,重新定义匹配关系。由于min{d12,d23,d13,d14,d24,d34}=d14,因此装置1与装置4最先构成新的一对,剩余2与3构成下一对。但是,若以这种方式进行匹配,会使剩余的装置2与装置3的距离太远,如果d23为最大临界距离以上,即为d23>dmax的情况(附图所示的dmax表示装置1到最大临界距离的范围),则可以解除之前匹配的装置1与装置4的匹配,根据作为下一个近距离分量的d13,将装置1与装置3最先构成一对,剩余装置2与装置4构成另一对。
即使在这种情况下,若d24仍然远于最大临界距离,即,若d24>dmax,则根据作为下一个近距离的d34,将装置3与装置4最先构成一对,剩余装置1与装置2构成另一对。
之后,当在5号区域增设装置5时,由于min{d12,d23,d13,d14,d24,d34,d15,d25,d35,d45}=d14,因此装置1与装置4最先构成新的一对,在除这些之外的装置2、装置3、装置5中,确定距离最短的装置并构成第二对。由于min{d23,d25,d35}=d35,因此装置3与装置5将成为第二对。然后,根据最短距离确定规则,可以将以奇数个剩余的最后的2号装置与装置5构成重复对。
若在此增设6号装置,则所有匹配将被重新设置,在第一次最短距离装置的选择过程中,由于min{d12,d23,d13,d14,d24,d34,d15,d25,d35,d45,d16,d26,d36,d46,d56}=d14,因此装置1与装置4成为第一对,当在除装置1和装置4之外的装置中重新选择最短距离装置时,由于min{d23,d25,d35,d26,d36,d56}=d26,因此装置2与装置6成为第二对,剩余装置3与装置5成为最后对。
根据这种规则,可以确定n个本地地震检测装置的对,只有成对的对之间相互进行信息交换。
即,当以后发生地震时,每个本地地震检测装置向成对匹配的对方地震检测装置传输由振动传感器检测的值或将检测的值经地震检测装置加工的信息(例如,加速度、累积绝对速度等)。然后,每个本地地震检测装置可以将接收到的信息与自行检测到的信息进行比较。在此情况下,若存在自行检测到的信息,则首先考虑自己的信息来执行相应的地震防灾功能。
如果,从对方本地地震检测装置接收到地震检测信息,但自身的振动传感器未检测到振动,则判断为自身的振动传感器或振动检测功能存在异常,并可以应用从对方本地地震检测装置接收到的地震检测信息。
另外,各个地震检测装置的匹配也可以由各个地震检测装置的管理员或建筑物防灾装置的管理员手动实现。各个管理员可以通过应用各个地震检测装置或建筑物的已知地理位置信息(例如,IP地址或维度/经度或邮政编码等)来任意设置与相邻的地震检测装置的匹配。
并且,还可以通过聚类方法,基于地理相似度进行聚类来对相邻区域的装置进行智能分组,上述聚类方法是一种人工智能神经网络(artificial neural network,ANN)的无监督分类方式。
Claims (5)
1.一种地震检测信息1对1交换系统,包括:地震检测装置,设置于规定建筑物;以及匹配装置,能够与分别设置在多个建筑物的每个地震检测装置进行通信,对每2个地震检测装置进行1对1匹配,其特征在于,
所述地震检测装置包括:
振动传感器,其用于检测振动;
第一通信部,其具有固有的IP地址,能够与其他通信部进行通信;以及
控制部,当由所述振动传感器检测到的振动为参考值以上时,所述控制部向所述建筑物的地震防灾装置侧输出地震检测信息,同时向由所述匹配装置匹配的对方地震检测装置侧传输所述地震检测信息,
所述匹配装置包括:
第二通信部,其配置为与所述地震检测装置的所述第一通信部进行通信;以及
匹配功能部,其收集所述地震检测装置的所述第一通信部的所述IP地址,根据所述IP地址计算所述地震检测装置的位置,通过组合多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算相互距离,按照计算出的所述相互距离近的顺序对2个地震检测装置进行1对1匹配。
2.根据权利要求1所述的地震检测信息1对1交换系统,其特征在于,
所述匹配装置以如下方式进行匹配:将通过任意组合所述多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为一对,将通过任意组合剩余地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为另一对,
当成对结合的最近的2个地震检测装置的相互距离超过预设的最大临界距离时,所述2个地震检测装置分别与相邻的最近的地震检测装置连接。
3.根据权利要求1所述的地震检测信息1对1交换系统,其特征在于,
所述匹配装置以如下方式进行匹配:将通过任意组合所述多个地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为一对,将通过任意组合剩余地震检测装置中每2个地震检测装置来计算出的相互距离最近的2个地震检测装置结合为另一对,
当所述多个地震检测装置的数量为奇数个时,使最后一个地震检测装置在已与另一地震检测装置匹配的情况下,与最近的地震检测装置重复匹配,
所述最后一个地震检测装置不向所述重复匹配的地震检测装置发送地震检测信息,而仅接收由所述重复匹配的地震检测装置传输的地震检测信息,
所述重复匹配的地震检测装置向首先匹配的对方地震检测装置和所述最后一个地震检测装置同时传输所述地震检测信息。
4.根据权利要求2或3所述的地震检测信息1对1交换系统,其特征在于,
当所要匹配的2个地震检测装置的相互距离超过所述最大临界距离时,所述匹配装置使超过所述最大临界距离的地震检测装置中的每个地震检测装置在已与另一地震检测装置匹配的情况下,与最近的多个地震检测装置重复匹配,
超过所述最大临界距离的地震检测装置中的每个地震检测装置不向重复匹配的地震检测装置发送地震检测信息,而仅接收由所述重复匹配的地震检测装置传输的地震检测信息,
所述重复匹配的地震检测装置向首先匹配的对方地震检测装置和超过所述最大临界距离的地震检测装置同时传输所述地震检测信息。
5.根据权利要求1所述的地震检测信息1对1交换系统,其特征在于,
所述地震检测装置在自身的所述振动传感器未检测到所述参考值以上的振动,但从所匹配的对方地震检测装置接收到地震检测信息的情况下,判断自身的所述振动传感器发生错误,并向所述地震防灾装置侧输出所述接收到的地震检测信息。
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- 2022-06-24 CN CN202210738663.8A patent/CN115061190B/zh active Active
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