韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：首先探討了機電智慧管控系統的設計架構以及機電系統的設計，然后對機電系統的構成進(jìn)行分析，包括供配電系統、通風(fēng)系統、消防系統、照明系統、監控系統等，*后闡述機電智慧管控系統中需要實(shí)現的關(guān)鍵功能，如綜合監控、設備管理、智慧巡檢、視頻管理、信息發(fā)布以及事件聯(lián)動(dòng)與管理等，以期有效實(shí)現對工程機電系統的智慧管控。

關(guān)鍵詞：高速公路；隧道機電；智慧管控

0引言

在高速公路運營(yíng)過(guò)程中，公路基礎設施是保障人們行車(chē)安全的重要手段。尤其是高速公路隧道工程，為實(shí)現隧道內的正常通車(chē)，需要在隧道內部布置完善的機電系統，包括隧道的供配電系統、照明系統、通風(fēng)消防系統等。在目前隧道機電系統中，各個(gè)系統相互獨立，既不利于公路運營(yíng)人員的養護及管理，也容易導致隧道內的安全隱患。因此，為解決此類(lèi)問(wèn)題，應充分結合信息化技術(shù)的發(fā)展，研究設計一套隧道機電智慧管控系統，將機電系統各個(gè)獨立部分連接成整體，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )對機電系統實(shí)施監控，以保證高速公路的安全運營(yíng)。

1工程概況

某高速公路工程路線(xiàn)全長(cháng)62.5m，途徑多處山區地帶，為節省施工成本并保護當地的自然環(huán)境，需要采用隧道的方式穿越山體。工程路線(xiàn)中共計隧道工程5處，總長(cháng)度約為8.7km，在隧道建設中由于本身的空間密閉，視野范圍較小，需要安裝機電系統實(shí)現隧道內的照明與監控。因此為確保工程隧道的安全行車(chē)，同時(shí)實(shí)現機電系統的有效管控，經(jīng)研究決定對隧道內的機電設施研發(fā)一種智慧管控系統，以提升隧道內機電系統的實(shí)時(shí)管控本文對該工程隧道機電系統智慧管控系統的應用進(jìn)行分析。

2公路隧道機電智慧管控系統的應用

2.1機電智慧系統分析與設計

2.1.1系統架構分析

本工程隧道內的機電智慧系統通過(guò)一體化監管平臺可以實(shí)現在隧道內全面布局感知系統、資源整合以及信息共享，從而全面提高隧道機電系統的綜合管控和風(fēng)險管控能力，保障人們的出行安全，提升隧道的服務(wù)水平。同時(shí)，一體化監管平臺可在隧道內充分利用高精度地圖、三維建模、智慧融合感知等技術(shù)，實(shí)現隧道內交通狀況的可視化，根據隧道的運行數據進(jìn)行事件預警等，*終有效地將隧道機電系統的各個(gè)子系統集成于一個(gè)平臺之上，完成對隧道機電系統的智慧管控。

2.1.2機電系統設計

在隧道機電智慧管控系統設計中，主要包括系統平臺的數據庫建立以及系統的功能設計，結合工程隧道的實(shí)際情況，主要的隧道機電結構包括供配電系統、照明系統、監控系統、通風(fēng)系統和消防系統等。在隧道智慧管控平臺數據庫設計時(shí)應整合多元業(yè)務(wù)數據，以加強外部設施的數據收集能力。完善系統的數據采集交換服務(wù)和共享能力數據的能力，將系統的數據分為兩大類(lèi)，分別為機電設備運行狀態(tài)和道路車(chē)輛運行信息，通過(guò)對數據的數字化分析繪制隧道的可視圖；針對隧道機電系統所需的功能，一體化監管平臺應設計相應的綜合監控、設備管理、智慧巡檢、視頻管理、信息發(fā)布以及應急事件的處理功能，從而保證機電系統的正常運作，確保隧道的運營(yíng)安全。

2.2機電系統構成

2.2.1供配電系統

（1）隧道內的基本照明、消防水泵、通風(fēng)設施、監控設施及其他設施等設施均需要通電才能實(shí)現運營(yíng)，因此隧道內需要具備完善的供配電系統。根據采用的各類(lèi)機電設施的用電要求，本工程隧道內的供配電系統的用電負荷主要為一級負荷和三級負荷，其中上述的設施采用一級負荷，其他設施均采用三級負荷，根據此情況供電系統可采用雙電源供電形式設計，在供配電系統中利用10kV的電纜沿著(zhù)隧道兩側進(jìn)行布設，鋪設時(shí)所有的電纜放入設計的電纜溝中，避免暴露于隧道之內。

（2）電纜沿著(zhù)隧道兩側布設完成后，工程隧道內部設置有變配電設施，布設的電纜會(huì )與變配電相互連接。當電流進(jìn)入變配電設施之后，通過(guò)變配電設施的配置及變壓器的作用，會(huì )將電流分為一級負荷與三級負荷，通過(guò)設置的兩路電源分別向機電設施供電，保障機電系統的用電安全及正常運營(yíng)。此外，本工程供配電系統接地處理采用TN-S形式，供配電系統所有變壓器的中性點(diǎn)均直接接地，接地電阻控制在1Ω,每一個(gè)變壓器中性點(diǎn)之后分別設置零線(xiàn)與保護線(xiàn)，兩種線(xiàn)路的設置不得出現相互連接問(wèn)題，避免引發(fā)用電事故。

2.2.2通風(fēng)系統

由于隧道是穿越山體進(jìn)行修建，隧道內部其環(huán)相對封閉，為保證隧道內空氣的正常流通，需要在隧道內部設置通風(fēng)系統來(lái)改善環(huán)境。本工程隧道的通風(fēng)系統設置，主要由3大部分組成，分別為環(huán)境監測、風(fēng)機控制及區域控制網(wǎng)絡(luò )。其中通風(fēng)系統的環(huán)境監測功能是對隧道內的一氧化碳進(jìn)行監測，避免隧道中有害物質(zhì)濃度超標；風(fēng)機控制是為了保證隧道內空氣的流通，本隧道采用射流風(fēng)機，該類(lèi)型風(fēng)機隧的通風(fēng)需求；區域控制網(wǎng)絡(luò )可利用信息化實(shí)現對通風(fēng)系統的管控，有利于機電智慧管控系統的應用。

2.2.3消防系統

（1）消防系統是高速公路隧道機電系統結構中的設施，在隧道消防系統設置中，主要功能包括火災檢測、滅火設備、隧道排煙及報警系統等。針對工程長(cháng)度較大的隧道工程，在隧道內應設置橫向的緊急出口，當隧道運營(yíng)過(guò)程中發(fā)生火災問(wèn)題，隧道內的行駛人員可以及時(shí)逃出隧道，其次隧道內的火災監測裝置，設置后保證其有效性，當遭遇火災問(wèn)題可以及時(shí)反映至管理人員；滅火設備應貫穿整個(gè)隧道工程，每間隔一段位置設置一處消防設施并配備消防水管及滅火器；排煙及報警設施要實(shí)現對隧道排煙量的監控，如排煙量過(guò)大則可以實(shí)現自動(dòng)報警操作。

（2）在隧道的消防系統設置中，為避免火災過(guò)大造成人員傷亡問(wèn)題，在隧道橫向的緊急出口中，應安裝防火卷簾門(mén)，并將卷簾門(mén)設置為手動(dòng)開(kāi)啟和電動(dòng)開(kāi)啟2種形式，正常情況下保持卷簾門(mén)的開(kāi)啟狀態(tài)，在突發(fā)火災的緊急情況下，可將卷簾門(mén)關(guān)閉，避免火勢蔓延至緊急出口，同時(shí)針對行人的緊急出口，在設置時(shí)每一側均要安裝防火門(mén)，正常情況下保持防火門(mén)的關(guān)閉狀態(tài)，當隧道內的消防系統全部布設完成后，由上級消防主管部門(mén)進(jìn)行驗收，保證消防設施的使用性能，以確保隧道的運營(yíng)安全。

2.2.4照明系統

（1）對高速公路隧道來(lái)說(shuō)，機電系統中的就是照明系統，其能夠保證隧道內的光線(xiàn)滿(mǎn)足行車(chē)要求，從而保證隧道內的運營(yíng)安全，因此照明系統也是隧道機電系統的*重要組成部分。本工程隧道內照明系統主要采用UPS電源供電，且供電設施的備用時(shí)間保持在30min以上，以保證運營(yíng)期間不出現斷電的問(wèn)題。在供電系統照明燈設置時(shí)，主要采用隧道拱頂單光帶的形式，在隧道內部設置雙排單光帶進(jìn)行照明，局部較暗的區域可利用加強照明燈。

（2）依據不同的照明燈形式，隧道內的照明系統共分為加強照明燈、應急照明燈和基本照明燈3種，在安裝照明系統時(shí)這3種照明燈均布置于隧道兩側，應急照明燈與基本照明交錯安裝，各照明燈的距離控制在10m，應急照明燈的數量以基本照明燈數量保持一致。正常情況下基本照明燈按照要求開(kāi)啟，當照明過(guò)程中遭遇緊急情況，則可立即啟動(dòng)應急照明燈，保證隧道內的照明條件，在此過(guò)程中運營(yíng)單位可及時(shí)排除故障恢復照明條件

2.2.5監控系統

（1）為保證隧道內的行車(chē)安全，或者遭遇緊急情況可以第一時(shí)間獲得相關(guān)信息，在本工程隧道內設置監控系統，以在隧道內部安裝攝像機對行駛的車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，這不僅可以監控隧道內是否存在安全事故，還能記錄車(chē)輛是否存在違章行為，如超速形式、違規變道等，從而有利于保證隧道內的行車(chē)安全?；诖?，本次隧道內的監控系統設置時(shí)，主要采用定焦高清網(wǎng)絡(luò )攝像機和車(chē)行橫洞紅外球型高清網(wǎng)絡(luò )攝像機，安裝于隧道的弧線(xiàn)位置。

（2）在攝像機安裝過(guò)程中，施工單位應根據設計要求確定安裝位置和高度，保持預埋螺栓的中心距離與攝像機底座法蘭孔的距離一致。安裝中為減小垂直立柱的偏差，施工人員用經(jīng)緯儀測量垂直柱的垂直度，如果偏差較大，則可用墊片調節垂直柱的垂直度安裝后需要檢測其安裝效果，攝像機是否工作正常，是否能與機電智慧管控系統相連接，經(jīng)檢測調試正常后，組織對機電監控系統的驗收工作。

2.3機電智慧系統功能研究

2.3.1綜合監控

結合上述隧道機電智慧管控系統的功能，在一體化平臺上可實(shí)現隧道內的綜合監控，即對隧道內全路段機電設施的監控功能。在平臺的監控軟件中，管控人員可以在平臺中監管所有的機電設施，并結合GIS技術(shù)將隧道機電設施所得到的交通流數據、氣象數據、施工信息、事故信息和實(shí)時(shí)監控視頻等，綜合地在計算機界面中呈現出來(lái)，同時(shí)能夠通過(guò)對應機電設施圖標顏色的變化，判斷該機電設備的運行狀態(tài)是否存在故障，以及設備當前工作的狀態(tài)和內容，以便實(shí)現隧道機電設施的綜合監控。

2.3.2設備管理

隧道機電系統中采用的設備種類(lèi)繁多且設備的數量較大，如采取普通的管理方式對設備維修、養護、更換等信息進(jìn)行記錄管理，會(huì )大幅增加運營(yíng)人員的工作量。本工程隧道機電智慧管控系統中具有設備管理功能，通過(guò)一體化監管平臺，運營(yíng)人員可以采用直觀(guān)的圖形操作界面，實(shí)現對設備的管理工作，這不僅包括設備的運行狀態(tài)，是否存在故障等問(wèn)題，還包括設備的維修、保養臺賬，設備的更換、采購、報廢記錄以及設備廠(chǎng)商的基本信息等，有利于運營(yíng)單位節省養護成本，保障機電設備的正常運行。

2.3.3智慧巡檢

上述設備管理功能主要采用直觀(guān)的圖形操作界面，使管控人員能夠在一體化平臺上完成對設備狀態(tài)及工作性能的監督，而智慧巡檢功能則可以完成對隧道機電設施的檢查工作，減少隧道養護人員的工作量。該系統是利用虛擬巡邏車(chē)的方式代替人工，通過(guò)一體化管控平臺對虛擬巡邏車(chē)的巡檢路線(xiàn)及要求進(jìn)行設置，然后啟動(dòng)巡邏車(chē)輛代替人工進(jìn)入隧道對機電設備進(jìn)行檢查，管控人員可在一體化平臺上獲得巡檢結果，如機電設備存在故障，則巡檢車(chē)可通過(guò)聲光報警的方式通知給管控人員，并將巡檢結果在一體化平臺進(jìn)行展示，管控人員根據需求將巡檢結果導出或打印。

2.3.4視頻管理

在隧道機電系統中配置監控設施，為有效地利用監控設施所拍攝的畫(huà)面，在機電智慧管控系統中具備視頻管理功能，該功能可以實(shí)現兩個(gè)功能，分別是實(shí)時(shí)監控和視頻回放。其中實(shí)時(shí)監控是將機電系統監控設施的畫(huà)面轉播至一體化管控平臺，在管控平臺中可以對監控畫(huà)面、監控方式等進(jìn)行遠程控制；視頻回放是指將機電監控設施所拍攝記錄的畫(huà)面保存，需要時(shí)可以隨時(shí)從管控平臺調取，方便管控人員對隧道內事故發(fā)生原因、設備損壞原因等進(jìn)行調查，確保機電系統的正常運營(yíng)。

2.3.5信息發(fā)布

對隧道機電智慧管控系統而言，該系統可提供統一的服務(wù)接口，以方便管控人員利用一體化管控平臺發(fā)布相關(guān)信息，包括隧道的交通誘導信息、查詢(xún)服務(wù)信息、隧道內事故信息等。比如在隧道運營(yíng)過(guò)程中存在火災安全隱患問(wèn)題時(shí)，此時(shí)管控人員可通過(guò)智慧管控系統通過(guò)車(chē)輛檢測器、閉路電視系統、環(huán)境監測系統等發(fā)布預警信息，若已經(jīng)發(fā)生火災問(wèn)題，則管控人員還可通過(guò)信息發(fā)布功能指揮和調度交通，從而避免造成重大損失。

2.3.6事件聯(lián)動(dòng)與管理

在上述情境中，如隧道內發(fā)生火災問(wèn)題，則可以利用機電智慧管控系統的事件聯(lián)動(dòng)及管理功能報警理，該功能可以實(shí)現對系統各模塊的統一管理、分級處理，各個(gè)模塊根據工程實(shí)際情況設置閾值或狀態(tài)變化。當隧道運營(yíng)過(guò)程中遭遇安全事故且事故危害等級超過(guò)設置的閾值，此時(shí)機電智慧管控系統可立即啟動(dòng)預案，按照預先設置的要求報進(jìn)行處理，如超過(guò)報警的閾值標準，就能自動(dòng)觸發(fā)報警操作，從而保障隧道的運營(yíng)安全。

3.高速公路供配電監控系統

3.1概述

近年來(lái)，我國的高速公路發(fā)展非常迅速，已形成遍布全國的高速公路網(wǎng)，它在對國家經(jīng)濟發(fā)展作出突出貢獻的同時(shí)，也對高速公路管理及運營(yíng)的自動(dòng)化、智能化提出了嚴峻的考驗。高速公路自動(dòng)化管理系統一般由通信、收費、監控和供配電4個(gè)子系統組成，而通信、收費和監控系統穩定運行的基礎是供配電系統的穩定運行。

高速公路供配電監控系統對高速公路沿線(xiàn)的變電站內的高低壓配電設備、發(fā)電機、變壓器、UPS、EPS、外場(chǎng)照明、隧道內的理地式變壓器與照明、通風(fēng)及排水等機電設備進(jìn)行實(shí)時(shí)分布式監控和集中管理,實(shí)現無(wú)人值守,確保高速公路安全暢通,提高自動(dòng)化管理水平,降低機電設備的運行維護成本。

高速公路供配電監控系統包括隧道變電所、服務(wù)區變電所、收費站變電所、沿線(xiàn)箱式變電站、互通樞紐、路燈電源、風(fēng)機控制箱等區域的電力綜合監控。

圖1高速公路監控對象

3.2.項目需求

高速公路供配電系統傳統維護的缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1、巡檢工作量大：由于變電所分布在幾十至幾百公里的高速公路上，需要沿高速路逐一巡查；

2、設備發(fā)生故障后上報不及時(shí)、維修效率低；

3、維護、維修狀態(tài)無(wú)法實(shí)時(shí)監控，維護、維修進(jìn)度無(wú)法及時(shí)督查跟蹤；

4、缺乏信息化手段進(jìn)行設備管理維護，導致隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現；

5、由于缺乏統一的監管平臺，機電設施運行狀況無(wú)法及時(shí)、全面、準確掌握。

6、無(wú)法實(shí)現綜合查詢(xún)分析，提供輔助決策支持；

7、無(wú)法即時(shí)排查電氣隱患、隱蔽工程隱患檢查難；

針對高速公路傳統維護的缺點(diǎn)，為了保障高速公路供配電系統的穩定運行并減少維護人員的工作量，設計了一套高速公路供配電監控系統，該系統的主要功能如下：

1、對配電房?jì)鹊淖儔浩?、開(kāi)關(guān)柜電氣參數進(jìn)行監控；

2、對配電房?jì)鹊腢PS、EPS電氣參數進(jìn)行監視，當監測到UPS和EPS的電池電壓過(guò)低時(shí)，及時(shí)進(jìn)行維護，避免停電后無(wú)法操作斷路器；

3、對配電房?jì)鹊陌l(fā)電機進(jìn)行監控，并對發(fā)電機油箱的油位進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，避免油位過(guò)低影響發(fā)電機正常運行，以及柴油被盜后能及時(shí)發(fā)現并報警；

4、對配電房?jì)瑞伨€(xiàn)回路的漏電電流、線(xiàn)纜溫度進(jìn)行監測和異常報警；

5、對隧道的照明回路進(jìn)行遠程控制，對隧道的引道照明回路和加強照明回路進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)控制；

6、隧道內消防疏散通道、出口有明顯的指示燈具，并可以通過(guò)不同應急預案進(jìn)行緊急控制；

8、根據隧道配電房?jì)瓤扇細怏w濃度及煙霧啟停排風(fēng)風(fēng)機；

9、監測隧道配電房?jì)炔凯h(huán)境溫濕度，煙霧、甲烷等可燃氣體監測、報警及聯(lián)動(dòng)控制；

10、監控軟件采用B/S架構，全面接入以上監測數據，通過(guò)瀏覽器、手機APP或短信等方式提供數據監測和異常報警，并可通過(guò)系統發(fā)布維保、巡檢及搶修派工任務(wù)。

3.3.參照標準

本方案遵循的國家標準有：

GB/T14285-2006《繼電保護和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規程》

GBT14598.300-2008《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)要求》

GB/T2887-2011《計算機場(chǎng)地通用規范》

GB50052-2009《供配電系統設計規范》

GB/T20965-2013《控制網(wǎng)絡(luò )HBES技術(shù)規范住宅和樓宇控制系統》

GB50116-2013《火災自動(dòng)報警系統設計規范》

GB14287-2014《電氣火災監控系統》

GB25506-2010《消防控制室通用技術(shù)要求》

GB50116-2013《火災自動(dòng)報警系統設計規范》

GB28184-2011《消防設備電源監控系統》

GB29364-2012《防火門(mén)監控器》

GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術(shù)標準》

JB/T10736-2007 《低壓電動(dòng)機保護器》

GB/T15576-2008 《低壓成套無(wú)功功率補償裝置》

3.4.方案設計

根據高速公路供配電監控系統要求，方案配置綜合監控系統和子系統解決方案。

變電所電力監控子系統

電氣火災監控子系統

消防設備電源監控子系統

消防應急照明和疏散子系統

高速公路供配電運維管理云平臺

方案建立基于云平臺的“監、控、維"一體化的綜合監控系統，從數據采集、通信網(wǎng)絡(luò )、系統架構、聯(lián)動(dòng)控制和綜合數據服務(wù)等方面的設計，解決了高速公路監控系統中存在內部干擾性強、使用單位多及協(xié)調復雜的根本問(wèn)題，大大提高了系統運行的可靠性和可管理性，提升了高速公路基礎設施、環(huán)境和設備的使用和恢復效率。

高速公路供配電監控監控

3.5電力監控子系統

電力監控系統主要針對隧道變電所、箱式變電站、收費站和服務(wù)區變電所，對變電所高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表、UPS、EPS和發(fā)電機進(jìn)行保護和監控，主要是服務(wù)對象為高速公路供配電系統的維護人員，對實(shí)時(shí)性要求較高。

3.5.1電力監控子系統設備選型

變電所高低壓柜主要配置如下：

3.5.2電力監控子系統功能

實(shí)時(shí)監測

系統人機界面友好，以配電一次圖的形式直觀(guān)顯示配電線(xiàn)路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號。

詳細電參量查詢(xún)

在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢曲線(xiàn)。

運行報表

查詢(xún)各回路或設備時(shí)間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等.

實(shí)時(shí)報警

電力監控系統具有實(shí)時(shí)報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。電力監控系統具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報警功能，系統能夠對所有事件發(fā)出語(yǔ)音告警。

歷史事件查詢(xún)

電力監控系統能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

電能統計報表

電力監控系統以豐富的報表體支撐量體系的完整性。系統具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。

用戶(hù)權限管理

電力監控系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

遙控操作

電力監控系統可以對整個(gè)配電系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。例如配電系統維護人員可以通過(guò)監控系統的主界面點(diǎn)擊相應的斷路器遙信點(diǎn)調出遙控操作界面，可以及時(shí)執行調度系統或站內相應的操作命令。

網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

電力監控系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

3.5.3電能質(zhì)量治理

ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)電流互感器采集系統諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線(xiàn)性負載所產(chǎn)生的諧波電流。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

補償方式靈活：既可補諧波，又可兼補無(wú)功，可對2-51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償；

可治理三相不平衡；

線(xiàn)性補償，響應時(shí)間≤5ms；

具有人性化的人機交互界面，可通過(guò)該界面看到系統和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息，操作簡(jiǎn)單，可以遠控，也可以本控；

采用進(jìn)口IGBT，功率密度大，可靠性高；

采用DSP高速檢測和運算的數字控制系統；

監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過(guò)PC機實(shí)時(shí)監控；

標準模塊化設計，縮短交付周期，同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護性。

ANSVG靜止無(wú)功發(fā)生器是一種用于補償無(wú)功、諧波治理以及不平衡調節的新型電力電子裝置；智能控制系統主動(dòng)根據系統的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)需求，自動(dòng)調節模塊的輸出；ANSVG整機主要是由ANSVG模塊組成；能完成更大容量的無(wú)功功率的補償，整機通過(guò)一個(gè)7寸觸摸屏實(shí)現人機交互。觸摸屏通過(guò)RS485與ANSVG模塊進(jìn)行通信。

功能特點(diǎn)：

補償方式靈活：補償負載無(wú)功，濾除5、7、9、11、13次以?xún)鹊闹C波；

可治理三相不平衡；

線(xiàn)性補償，響應時(shí)間≤5ms；

具有人性化的人機交互界面，可通過(guò)該界面看到系統和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息，操作簡(jiǎn)單，可以遠控，也可以本控；

采用進(jìn)口IGBT，功率密度大，可靠性高；

采用DSP高速檢測和運算的數字控制系統；

監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過(guò)PC機實(shí)時(shí)監控；

標準模塊化設計，縮短交付周期，同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護性。

3.6電氣火災監控子系統

電氣火災監控系統作為火災自動(dòng)報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至高速公路監控系統。

高速公路電氣火災監控系統以防火分區為單位設置，采集數據后上傳至監控主機，實(shí)現對高速公路電氣安全預警?，F場(chǎng)設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線(xiàn)纜溫度，異常時(shí)實(shí)時(shí)發(fā)出報警信號。

3.6.1電氣火災監控子系統設備選型

3.6.2電氣火災監控子系統功能

監控報警功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

控制輸出功能

當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

故障報警功能

通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

報警記錄存儲查詢(xún)功能

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

3.7消防設備電源監控子系統

高速公路電力電纜、燃氣管線(xiàn)比較多，火災風(fēng)險高，消防設備比較多，消防設備電源監控系統主要功能就是用于監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時(shí)消防設備可以正常投入使用。

消防設備電源監控監控系統采用消防二總線(xiàn)，以高速公路防火分區設置區域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區域分機通過(guò)二總線(xiàn)接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現對消防設備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視。。

3.7.1消防設備監控子系統設備選型

3.7.2消防設備監控子系統功能

監控功能

監控器通過(guò)RS485總線(xiàn)接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，以此實(shí)現對消防設備電源工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視。故障時(shí)發(fā)出聲光故障報警信號。

控制輸出功能

當被監測回路報警時(shí)，可控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當故障消除后，控制輸出繼電器釋放。

報警功能

系統故障報警：程序不能正常運行時(shí)，監控設備發(fā)出聲光報警信號。

其它故障報警：主電源或備用電源出現異常，監控設備和傳感器回路發(fā)生短路、斷路等故障，或者傳感器發(fā)出被檢測電源的各種故障信號時(shí)，監控設備發(fā)出聲光報警信號。

記錄存儲查詢(xún)功能

當發(fā)生過(guò)壓、欠壓、錯相、過(guò)流故障報警或通訊、電源故障時(shí)，系統將故障報警部位、故障信息、故障報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當故障報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。

主備電源切換功能

當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時(shí)，監控設備可自動(dòng)切換到備用電源工作；當主電源恢復正常供電時(shí)，自動(dòng)切回到主電源，切換過(guò)程中保證監控設備連續平穩運行。

3.8消防應急照明和疏散指示系統

高速公路的隧道距離比較長(cháng)，空間狹小，200米設置一個(gè)防火分區，一旦發(fā)生火災，通過(guò)消防應急照明和疏散指示燈具指引快速疏散。

每個(gè)防火分區燈具數量較少，但是距離比較長(cháng)，在每個(gè)防火分區設置小功率集中，通過(guò)光纖和控制器通訊，由于高速公路特殊環(huán)境，燈具需要具備IP65以上防護等級。

3.8.1消防應急照明和疏散指示系統設備選型

3.8.2消防應急照明和疏散指示系統功能

消防聯(lián)動(dòng)

本系統與火災自動(dòng)報警系統無(wú)縫對接，當發(fā)生火災時(shí)，第一時(shí)間得到火災信息，系統自動(dòng)生成逃生路線(xiàn)。同時(shí)也可以通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式進(jìn)入應急狀態(tài)。

故障報警

本系統采用消防二總線(xiàn)將具有通信功能的設備和燈具相互連接起來(lái)，當監控系統中的設備及燈具發(fā)生短路、斷路等故障時(shí)，控制器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警地點(diǎn)并保存故障報警信息，*大限度地保障了電氣安全的可靠性。

系統監控

控制器可對系統內部的所有組件工作狀態(tài)進(jìn)行24小時(shí)監控，實(shí)時(shí)檢測其工作狀態(tài)是否正常，包括集中電源、分配電裝置、燈具，火災報警時(shí)，能迅速發(fā)出指令，控制燈具的顯示狀態(tài)

系統自檢

自動(dòng)檢查控制器中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭、打印機是否正常。自檢功能分為常規自檢、月檢和年檢，定期檢查電路故障，消除安全隱患。常規自檢方式為所有指示燈閃亮、顯示器、音響器件發(fā)聲；月檢方式為上電24H后，每隔30天應急工作30~180秒；年檢方式為每年應急工作時(shí)間不少于30min。

記錄查詢(xún)

當系統發(fā)生應急啟動(dòng)、故障等事件時(shí)，控制器能自動(dòng)記錄事件類(lèi)型，事件發(fā)生時(shí)間，事件發(fā)生區域以及事件的詳細信息，可在日志記錄中自定義查詢(xún)日期及范圍，控制器能存儲事件記錄超過(guò)10000條。

導光流

控制器可通過(guò)軟件界面設置燈具順序閃亮的頻率，2～32Hz可設。

4高速公路供配電監控云平臺

高速公路監控中心中，使管理人員可以隨時(shí)輕易的掌握所有情況。 

系統采集高速公路供電系統內各個(gè)智能設備的信息，有異常時(shí)通過(guò)短信或APP推送報警信號，并且可以派發(fā)工單，并且進(jìn)行跟蹤閉環(huán)處理。

4.1.平臺登錄

軟件采用B/S架構，用瀏覽器打開(kāi)云平臺鏈接、輸入賬戶(hù)名和權限密碼，進(jìn)行登錄，防止未授權人員瀏覽有關(guān)信息。

4.2.平臺導航

平臺主頁(yè)顯示用戶(hù)管理變配電站的概況，包括用能月報、選定的變配電站狀態(tài)、變壓器狀態(tài)、運維中心、看板。

變電站狀態(tài)

變電站狀態(tài)包括概況、運行狀態(tài)、當日事件記錄、當日逐時(shí)用電曲線(xiàn)、用電概況。

變壓器狀態(tài)

變壓器狀態(tài)支持用戶(hù)查詢(xún)所有或某個(gè)站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態(tài)數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。

運維中心

運維中心展示當前用戶(hù)管理的有關(guān)變電所在地圖上位置及總量信息。

4.3.電力監測

電力監測包括電力數據、變壓器監測、運行報表、配電圖、電力極值表、運行日報、平均功率因數監視和統計頁(yè)面。

4.4.用電分析

用電分析包括用能報表、同比分析、環(huán)比分析、電能集抄、計量及線(xiàn)路損耗。

用能報表

用能報表顯示各回路的用能數據，包括日報、月報、年報，日報顯示分時(shí)用能，月報顯示分日用能，年報顯示分月用能，報表可以導出。

4.5.事件記錄

事件記錄方便運維人員查看分析設備如斷路器合分、門(mén)開(kāi)門(mén)關(guān)、電流電壓越限告警、煙霧報警、氣體濃度越限報警、浸水報警、故障告警、短信志、平臺運行日志等記錄。

4.6.安全用電

安全用電包括漏電監測和線(xiàn)纜溫度監測。

漏電監測

漏電監測展示選中變配電站的漏電流和線(xiàn)纜溫度及報警狀況。

線(xiàn)纜溫度監測

線(xiàn)纜溫度監測界面展示了選中變配電站的線(xiàn)纜溫度，選中需查看的監測點(diǎn)，點(diǎn)擊查詢(xún)可以查看線(xiàn)纜溫度的歷史數據

4.7.運行環(huán)境

運行環(huán)境包括環(huán)境監測、視頻監控、環(huán)境溫濕度、儀表通訊狀態(tài)、網(wǎng)關(guān)通信狀態(tài)、視頻監控、視頻設備狀態(tài)等。

環(huán)境監測

環(huán)境監測展示了變配電站內的環(huán)境狀態(tài)，包括環(huán)境溫濕度、水浸、煙霧、門(mén)狀態(tài)等信息

視頻監控

視頻監控展示了當前實(shí)時(shí)畫(huà)面（視頻直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內視頻信息。

環(huán)境溫濕度

環(huán)境溫濕度展示變電所內儀表記錄的環(huán)境溫濕度信息，并可導出為excel。

視頻設備狀態(tài)

視頻設備狀態(tài)展示了變電所內視頻設備的在線(xiàn)情況。

4.8.設備控制

設備控制包括遙控定義、照明控制以及控制操作日志。

照明控制

照明控制可以控制燈泡的亮滅，選擇“變配電站"，點(diǎn)擊勾選要控制的設備，點(diǎn)擊“控制"按鈕，在彈出層選擇設備狀態(tài)，點(diǎn)擊“確定"。

4.9.設備管理

設備管理包括設別定義、設備檔案和設備報表，在設備檔案中對變電所設備進(jìn)行維護處理。

設備檔案

設備檔案中選擇變電所，對設備定義的模板進(jìn)行導入，有新增、修改、刪除、復制等操作，對變電所設備進(jìn)行維護管理。/

設備報表

設備報表展示了各個(gè)變電所的設備狀況，并根據設備檔案中填寫(xiě)的安裝時(shí)間和質(zhì)保期得出建議更換時(shí)間，并在舉例建議更換時(shí)間7天內提示用戶(hù)更換設備。

4.10.運維管理

運維管理包括任務(wù)管理、巡檢記錄、缺陷記錄三部分，其中任務(wù)管理可以完成任務(wù)的創(chuàng )建、發(fā)布、任務(wù)完成情況查詢(xún)；巡檢記錄是巡檢任務(wù)的執行情況和執行明細，缺陷記錄是消缺任務(wù)創(chuàng )建、發(fā)布、完成狀態(tài)情況查詢(xún)。

任務(wù)管理

任務(wù)管理頁(yè)面可以發(fā)布巡檢或消缺任務(wù)，查看巡檢或消缺任務(wù)的狀態(tài)和完成情況，可以點(diǎn)擊查看任務(wù)查看具體的巡檢信息。

巡檢記錄

巡檢記錄顯示了巡檢任務(wù)的完成情況，以及巡檢詳情。

缺陷記錄

缺陷記錄記錄了各個(gè)變電所運維巡檢過(guò)程中上傳的缺陷信息。

4.11.APP支持

電力運維手機支持“監控系統"、“設備檔案"、“待辦事項"、“巡檢記錄"、“缺陷記錄"、“文檔管理"和“用戶(hù)報告"七大模塊，支持一次圖、需量、極值、用電量、視頻、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢(xún)，設備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)、用戶(hù)報告、文檔管理等。

5售后承諾和質(zhì)量保證

5.1維護服務(wù)

我公司的技術(shù)人員將負責系統工程的安裝、調試及優(yōu)化等工作，提供全面、及時(shí)的培訓、維護、咨詢(xún)服務(wù)，并配合用戶(hù)管理系統的運行。

在整個(gè)系統運行期內，系統所有故障問(wèn)題的檢測和恢復均由我公司負責，并作現場(chǎng)測試和恢復。在故障問(wèn)題發(fā)生時(shí)，我公司將及時(shí)派出富有經(jīng)驗的工程師（或工程師小組），利用有關(guān)工具和測試設備，檢測問(wèn)題所在，并及時(shí)提出解決方案。具體地說(shuō)，我們公司將成立專(zhuān)項服務(wù)小組，由技術(shù)部工程師負責該項目所涉及人員的技術(shù)培訓及解決日常出現的一些問(wèn)題。我公司將免費接受用戶(hù)的電話(huà)技術(shù)咨詢(xún)和書(shū)函技術(shù)咨詢(xún)，幫助用戶(hù)解決在應用過(guò)程中遇到的各種技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)支持熱線(xiàn)電話(huà)：800-820-6632

對于非設備性故障或一般性故障以及電話(huà)技術(shù)咨詢(xún)，我公司保證在1小時(shí)內給予回應，必要時(shí)派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到達現場(chǎng)處理故障。

對于設備性故障，一方面在系統設計時(shí)，我們盡量避免單點(diǎn)故障，另一方面我們將利用我們公司的零備件應急供應體系，及時(shí)排除故障，保證不影響系統的正常運行。

5.2維修服務(wù)

系統自驗收合格之日起，免費保修三年，終身維護。系統常規軟件維護。

在質(zhì)保期間發(fā)生問(wèn)題，我方會(huì )在收到通知后及時(shí)響應，24小時(shí)內派合格的技術(shù)人員并攜帶工具無(wú)條件到現場(chǎng)作技術(shù)服務(wù)，除非該問(wèn)題可以通過(guò)通訊解決。

在質(zhì)保期內，如因我方責任需要調換或修理合同設備，并由此引起合同設備停機時(shí)，則有關(guān)合同設備的質(zhì)保期按實(shí)際停機時(shí)間相應延長(cháng)。重新修理或更換后的合同設備部件的質(zhì)保期為修理和更換完畢并經(jīng)雙方確認相應延長(cháng)，但不能少于規定的一年質(zhì)保期。

在質(zhì)保期滿(mǎn)后30天內，買(mǎi)方因在質(zhì)保期內發(fā)現合同設備有缺陷而出具的索賠證明仍然有效。

免費維修期內人為或自然災害引起的故障或損壞，僅收取維修成本費。

免費維修期以外的維修服務(wù)僅收取維修成本費。

5.3更新改進(jìn)服務(wù)

本公司產(chǎn)品設計更新提高或軟件版本升級，我司將即時(shí)通知和協(xié)助需方進(jìn)行已運行系統的改進(jìn)提高，并無(wú)償提供軟件新版本。

用戶(hù)對系統改制、擴容、拆點(diǎn)等不同要求，公司將及時(shí)、準確地予以滿(mǎn)足。

5.4質(zhì)量保證

我公司通過(guò)了ISO9001認證。公司各項與質(zhì)量有關(guān)的活動(dòng)均嚴格按ISO9001:2008的要求開(kāi)展。

公司從產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行控制。對訂貨合同，公司組織相關(guān)人員進(jìn)行認真評審，并及時(shí)將評審結果傳達給相關(guān)人員，以確保產(chǎn)品能充分滿(mǎn)足顧客的要求。

在產(chǎn)品的設計和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員根據顧客的要求，相關(guān)的國際、國家、行業(yè)標準以及相關(guān)法律和法規編制開(kāi)發(fā)計劃。

在設計和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，分階段的進(jìn)行設計評審和設計驗證，設計完成后，選擇能代表顧客的單位進(jìn)行確認，確保公司的設計能滿(mǎn)足顧客的要求。

在原材料的采購方面，本公司事先對供應商進(jìn)行調查，確信他們的質(zhì)量保證能力后才會(huì )實(shí)施采購。

在生產(chǎn)安裝和加工的過(guò)程中，本公司制訂了完善的工藝指導書(shū)，并在管理人員的監督下由生產(chǎn)人員實(shí)施操作，以保證產(chǎn)品的均一性及質(zhì)量的穩定性。

在檢驗和試驗的過(guò)程中，首先由質(zhì)管部和開(kāi)發(fā)部一起按企業(yè)標準制訂檢驗標準和檢驗作業(yè)指導書(shū)，并指導檢驗人員嚴格執行。本公司的檢驗和試驗設備齊全，且都經(jīng)過(guò)相關(guān)技術(shù)監督部門(mén)的校驗，確認合格后方可使用。檢驗中發(fā)現的產(chǎn)品不合格會(huì )及時(shí)反饋給責任部門(mén)，追查不合格原因，并限期整改。

本公司有完善的培訓制度，員工上崗前按規定接受培訓，經(jīng)考核合格后方可上崗，保證每個(gè)崗位上均有一批訓練有素的骨干人員，為產(chǎn)品的質(zhì)量合格提供了強有力的保障。

我方保證貨物是全新、未使用過(guò)的，是用的工藝和*佳材料制造而成的并符合合同規定的質(zhì)量、技術(shù)規范和性能的要求。我方保證所提供的貨物經(jīng)正確安裝、正常運轉和保養在其使用壽命期內應具有滿(mǎn)意的性能。在貨物質(zhì)量保證期之內，我方對由于設計、工藝或材料的缺陷而發(fā)生的任何不足或故障負責。

6典型案例

6.1荔浦至玉林段高速公路配電工程

荔玉高速公路是《廣西高速公路網(wǎng)規劃》“四縱六橫三支線(xiàn)"布局中“縱二"荔浦至鐵山港高速公路的組成部分，也是國家高速公路網(wǎng)G59廣西境段重要組成部分。項目建成后，將成為桂林、梧州、玉林通往北海、湛江等沿海城市*便捷的高速公路通道，對于加快區域一體化步伐、促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展具有重要意義。荔玉高速公路全長(cháng)261.7公里，設計標準為雙向四車(chē)道，工程內容包括：橋梁198座，隧道14座，涵洞、通道1759道，互通式立交20處，服務(wù)區5對。

本次針對荔浦至玉林高速公路配電工程項目中不同保護對象配置不同微機保護裝置，10kV進(jìn)線(xiàn)柜配置AM5-F線(xiàn)路保護裝置，共22只；10kV變壓器出線(xiàn)柜配置AM5-T變壓器保護裝置，共22只。0,4KV配電房，配置了PZ96L系列的多功能儀表800只；本工程10kV配電工程共有16個(gè)隧道變電所，為實(shí)時(shí)監視整個(gè)配電室的運行以及數據采集，該項目配置一套Acrel-2000Z電力監控系統，主要實(shí)現對荔浦至玉林高速公路各個(gè)變電所的用電監控與管理。監控范圍為變電所的微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無(wú)功補償、發(fā)電機控制屏、油箱液位儀、水泵運行狀態(tài)和水位、風(fēng)機軟啟動(dòng)器和照明控制器。本系統由用戶(hù)管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層、現場(chǎng)設備層三部分組成，現場(chǎng)設置的電能表采用屏蔽雙絞線(xiàn)連接至各分區數據采集器，各分區數據采集器將數據分類(lèi)處理后，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接至局域網(wǎng)交換機上傳至電力監控系統主機，實(shí)現電力設備集中監控功能。

6.2廣西崇左至水口高速電力監控系統

廣西崇左到水口高速全線(xiàn)全長(cháng)94.053公里，設置橋梁27座，隧道2座（其中特長(cháng)隧道1座），互通式立交6處，服務(wù)區2處，停車(chē)區1處，管理分中心。

本系統由用戶(hù)管理層、網(wǎng)絡(luò )通信層、現場(chǎng)設備層三部分組成，現場(chǎng)設置的綜保、微機保護裝置、電能表、變壓器溫控儀、EPS、UPS、無(wú)功補償、發(fā)電機控制屏、油箱液位儀采用屏蔽雙絞線(xiàn)連接至各配電房的通訊管理機，各配電房的通訊管理機將數據分類(lèi)處理后，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接至高速公路局域網(wǎng)交換機上傳至電力監控系統主機，實(shí)現電力設備集中監控功能。

7結語(yǔ)

通過(guò)隧道內機電系統智慧管控系統的應用，公路運營(yíng)單位可以有效地利用管控系統對各機電系統進(jìn)行監督，如隧道內發(fā)生安全問(wèn)題或意外事故，運營(yíng)單位可以及時(shí)獲取相關(guān)信息，安排維修人員對機電系統進(jìn)行維護，從而保證隧道內的行車(chē)安全。但由于隧道機電系統組成部分眾多，為實(shí)現更為合理的管控，仍需加強對隧道機電智慧管控系統的研究，從而進(jìn)一步進(jìn)隧道工程的發(fā)展，保證我國公路的行車(chē)安全。

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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2023.01版

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，銷(xiāo)售工程師，主要負責高速公路管控系統的應用研究。