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摘 要：目前，在电力系统中安全工器具种类比较多，对工器具各环节管理，主要利用传统的人工记录和查询，工作较为繁琐且效率不高，而工器具是否规范准确管理，影响工作人员的人身安全，与安全生产息息相关。本文利用网络技术、无线通信技术、WebService技术、XML解析技术及二维条码扫描技术等最前沿的先进技术，研究一种基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统，简化了安全工器具的管理方式，降低了工作的繁琐程度，提高了运维检修班组的工作效率，减少生产中非必要的错误，降低了安全隐患，实现田湾核电站电厂对于安全工器具进行全方位的管理。
关键词：安全工器具 全寿命周期管理系统 Android 二维条码扫描
中图分类号：TM507 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）06（c）-0103-05
Research on Life Cycle Management System of Safety Tools Based on Android Platform
Abstract： At present， there are many kinds of safety tools and instruments in the power system. The traditional manual records and queries are mainly used for the management of various links of tools and instruments， which is cumbersome and inefficient. Whether the tools and instruments are managed standardized and accurately affects the personal safety of staff， which is closely related to safety production. Using the most advanced technologies such as network technology， wireless communication technology， WebService technology， XML parsing technology and two-dimensional bar code scanning technology， this paper studies a life cycle management system of safety tools and instruments based on Android platform， which simplifies the management mode of safety tools and instruments， reduces the complexity of work， and improves the work efficiency of operation and maintenance team， Reduce unnecessary errors in production， reduce potential safety hazards， and realize the all-round management of safety tools and instruments in Tianwan nuclear power plant.
Key Words： Safety tools; Life cycle management system; Android; Two-dimensional bar code
目前，在电厂生产班组工作中，安全工器具是设备运行、检修、抢修、维护等工作中最基本和必不可少的基础保障，其不仅关系到电厂的设备安全和生产班组人身安全，也是日常管理的关键。在电厂生产、检修等工作中，安全工器具计划、采购、验收、试验、使用、检查、保管、报废等环节管理，主要依靠传统的人工记录方式进行管理。
传统的安全工器具管理模式存在着一系列的弊端，具体如下。
（1）管理落后、工作效率低、安全性差。业务流程中完全依靠人工，基础资料和数据手工记录、流程环节参与的人多、工程施工因工作量大的问题易出错，且因无法及时掌握工器具性能，甚至危及作业安全。
（2）缺乏工器具的全生命周期管理。目前工器具管理采用“人工+紙质”相结合的方式记录工器具的动态，无法实时掌握安全工器具计划、采购、验收、试验、使用、检查、保管、报废的全生命周期管理的数据分析能力。
（3）现有传统人工登记模式数据准确率低。作业及培训过程中，需大批量借用，归还带电作业工具，手续繁琐、效率低;现有出入库管理模式不能实现工具借还，领用批量化，可靠性低，漏记、错记率高。
根据上述问题，本研究拟利用无线通信技术、网络技术、WebService技术、XML解析技术及二维条码扫描技术等最前沿的先进技术，提出一种基于Android平台安全工器具全寿命周期管理方法，解决目前电厂传统安全工器具管理模式存在的不足，以提高工器具管理质量和效率。
1 Android平台基础理论及技术
Android的系统架构采用了分层的思想，与其操作系统架构非常相似，Android系统架构可分为4个部分，即Linux内核层、Android运行时库和其他库层、应用框架层、应用程序层[1-2]。基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统由下拉主要技术组成如下。
1.1 WebService通信技术 WebService通信技术是一种可以接收从Internet或者Intranet上的其他系统中传递过来的请求，轻量级的独立的通信技术。基于Android开发调用WebService需要用到第三方类库，通过调研找到WebService客户端的类库KSOAP2，这个是比较常用的一个手机客户端WebService类库，可移植性较强。
1.2 XML解析技术
XML是一种通用的数据交换格式，它的平台无关性、语言无关性、系统无关性，给数据集成与交互带来了极大的方便。例如，在电厂安全工器具全寿命周期管理系统中人机交互和服务器的无线网络通信应用，XML在网络通信中扮演着承载数据的一个重要角色。
2.3 SQLite数据存储技术
SQLite是轻量级嵌入式数据库引擎，它支持SQL语言，并且只利用很少内存就有很好的性能。Android集成了SQLite数据库，每个Android应用程序都可以使用SQLite数据库。并提供新的API来进行SQLite的相关操作，这样就不用考虑因为使用JDBC而消耗系统资源和占用手机内存的问题[3]。
1.4 二维扫描技术
在Android平台手机开发中用到的二维扫描技术，用的是Google提供的ZXing开源项目，它提供二维条码和条形码的两种扫描。二维条码扫描技术起到了关键性的作用，并且二维码相对于条形码有很大的优势：数据容量更大，超越了字母数字的限制，条形码相对尺寸更小，具有抗损毁能力[4-7]。在实现电厂安全工器具全寿命周期管理系统中，二维条码为每一个安全工器具进行身份认证，将与之相关的信息进行录入，并且依据器具的不同特点对于录入的信息进行分类[8-9]。
2 系统总体架构
基于Android平台进行开发的电厂安全工器具全寿命周期管理系统，如系统网络拓扑图1所示，总体网络结构划分为电厂信息内网的Web服务器主站端和具备4G网络的作业现场移动终端。
在电厂信息内网的Web服务器主站端自动制定任务计划，具备4G网络的作业现场移动终端利用WebService和无线通信技术将数据下载，并将智能手机中的二维条码扫描技术集成到移动终端中，利用SQLite数据库进行底层数据的储存，并利用移动终端在现场采集工器具出入库、检查、保管等数据，借助无线通信技术将数据上送至工器具管理主站端，进而对工器具全寿命周期流程进行管理。
系统数据流由Web服务器主站端数据库、移动终端数据库组成，整个数据流如图2所示。
3 电厂安全工器具全寿命周期管理系统
本方案中的工器具全寿命周期管理思路按照《国家电网公司电力安全工器具管理规定》要求，实行“归口管理、分级实施”的模式，遵循“谁主管、谁负责”“谁使用、谁负责”的原则，落实资产全寿命周期管理要求，严格计划、采购、验收、试验、使用、检查、保管、报废全过程管理，做到安全可靠、合格有效[10-12]。
根据上述管理规定要求和详细业务分析，对安全工器具全寿命周期管理系统各个模块的页面进行设计，总体页面结构如图3所示。
4 主菜单页面
主菜单模块，作为移动安全工具器人机交互界面的首页，包含了主功能模块入口区和待办任务提示信息展示区。主功能模块入口区为采购计划模块、仓库管理模块、工具器管理模块、信息查询模块、数据同步模块的提供图标链接入口。
5 采购计划模块
采购计划模块包含库存告警、计划管理、验收管理、试验管理4个功能部分。
5.1 库存告警
根據目前库存中，工器具库存可用数量低于最小阈值时告警提示，告警值可通过人工设置最大阈值和最小阈值，通过库存告警为采购计划提供数据支撑。
5.2 计划管理
根据库存告警数据自动生成采购计划，计划生成后可通过待办任务将采购计划发送到领导审核。
5.3 验收管理
安全工器具按采购计划采购到货后需要对工器具的安全性进行验收，安全工器具在进行验收时严格按物资验收手续执行，验收任务可通过采购计划生成，相关部门登记验收结果。
5.4 试验管理
工器具验收合格后需要对工具器进行防御性验收，试验任务可通过采购计划生成，相关部门登记验收结果。
6 仓库管理模块
仓库管理模块包含仓库管理和货架管理作为工器具的存放位置，货架管理页面中包含了货架层数和每次位置划分，系统分别为仓库、货架、层数、位置生成编号。根据仓库-货架-层数-位置的存放规则，自动生成工器具位置编码，如“KF01-HJ01-C01-NO01”表示01库房-01货架-第一层-第一个位置。
7 工器具管理模块
功能包含检测管理、报废管理、告警提示、二维码扫描、入库管理、借出管理、归还管理等功能。
7.1 入库管理
管理提供工器具入库操作，工器具采购、验收、试验结束后，登记入库。通过信息化手段，为每一个安全工器具生成唯一身份认证，即二维码。并且将与之相关的信息进行录入，依据工器具的不同特点对于录入的信息进行分类。工器具参数包括工器具类型、工器具编号、标准分类、存放位置、厂家、型号、检测周期和最新检测时间等字段。
7.2 借出管理
工器具入库后，班组使用移动终端扫描工器具上二维码借出，并记录借出时间、借出原因、借出人员、归还时间和借出备注。根据填写归还时间，工器具到期未还时生成超期未还告警记录。
7.3 归还管理
工器具使用完毕后，班组通过扫描二维码归还，记录归还人、归还时间、工器具状态和使用详情。 7.4 检测管理
工器具的质量与安全对于生产工作具有重要的意义，需将定期或不定期的保养与维修工作。班组通过扫描二维码记录送检信息，记录检验人、检验时间、检验类别、检验结果和检验详情，工器具的检测类别分为强制检验、自行检验、集中检验。根据台账检测周期和最新检测时间信息，工器具到期未检测时生成检验超期告警记录。
7.5 报废管理
在实际的生产工作存在设备的损耗，经过检测不合格的，应及时将工器具报废处理，并标记不合格。班组通过扫描二维码对设备进行报废处理，记录报废人、报废时间、报废原因和报废详情。
7.6 告警提示
告警提示包含工器具超期未还告警和定检超期告警。
7.7 二维码扫描
扫描二维码，通过二维码扫描技术识别台账，获取台账基本信息、历史记录信息、告警信息和当前待办信息。
8 信息查询模块
信息查询模块包括工器具记录、借出归还记录、检测记录、报废记录、仓库记录等。
9 数据同步模块
数据同步模块即移动终端数据库与服务器端数据库的数据同步，包括了移动终端数据库向服务器端数据库数据上传和数据下载两个功能。数据同步页面提供用户提示信息功能，数据同步成功或数据同步失败时，提示信息会展示详细的同步结果和原因。
10 待办信息模块
待办信息界面展示当前用户待处理的任务信息，任务信息包括了未处理任务和已处理未完成的任务信息，根据任务的紧急程度对任务优先级进行告警提示区分。
11 应用效果
目前，基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统已在田湾核电站电厂使用，总体应用效果如下。
11.1 提高了管理效率
利用无线通信技术的优势，将工器具信息实时准确传输。简化了安全工器具的管理方式，降低了工作的繁琐程度，提高了运维检修班组的工作效率，减少生产中非必要的错误，降低了安全隐患，实现田湾核电站电厂对于安全工器具进行全方位的管理。
11.2 节约了资源成本
采用了二维码扫描技术，现场通过手持终端二维码扫描快速浏览电力安全工器具信息，并实时记录当前核查信息。通过手持终端图形化界面为班组提供了友好且直观的人机交互方式，减少对于纸张资源和人力资源的使用，实现田湾核电站电厂人力成本的降低。
12.3 采用了预警机制
采用了有效的告警机制，对设备在库存数量、超期归还、检测周期等环节做到实时监控，提高了田湾核电站电厂管理的效率和水平，也避免相互交织环节漏洞的出现。
13 结语
本文从电力系统中安全工器具传统管理现状出发，设计了一种基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统。依托于二维码扫描技术将Android智能手持终端作为系统的前端载体，开发出用于在现场出入库、检查、保管等工作的人机交互界面。本系统通过规范化、高效化、合理化的管理方式，增加系统的实用性和完整性，有效提升了企业对工器具智能化和信息化的管理水平。
參考文献
[1] 弓旭强.基于物联网的带电作业工器具全生命管理技术研究[J].机电信息.2020（3）：55-56.
[2] 余航，赵帅帅.基于Android平台的水电厂移动巡检系统研究[J].水电站机电技术，2014，37（4）：78-81.
[3] 刘昶.Android操作系统的存储技术研究[D].北京：北京理工大学，2011.
[4] 汤毅.基于二维码技术的工器具管理系统研究[J].信息技术与信息化，2019（4）：176-177，180.
[5] 张灵凤，冯锋，黄恒.二维码技术的生成原理的分析与研究[J].电子设计工程，2017，25（17）：1-5.
[6] 华峰.电力安全工器具全寿命周期管理系统的实际应用[J].探索通讯世界，2017（21）108-109.
[7] 王玉丽.基于物联网技术的电力安全工器具系统研究[J].电脑知识与技术：学术交流，2018，14（6）：36-37.
[8] 国网（安监/4）289—2014《国家电网公司电力安全工器具管理规定》[S]北京：国家电网公，2014.
[9] 张劢，顾燕苏，许蔚，等.电力安全工器具使用与管理[M].上海：上海科学技术文献出版社，2011.
[10] 韩善起.王伯恩.乔亮.等.基于资产全寿命周期管理的安全工器具全流程管控[J].农村电工，2019（11）： 56-57.
[11] 胡晓艳，杨红霞.安全工器具智能化管理研究[J].通信电源技术，2016，33（5）：195-196.
[12] 沈义石，林涛，沈啟民.安全工器具全生命周期在线集成管理模式研究与应用[J].电力大数据，2017，20 （11）：43-46.
关键词：安全工器具 全寿命周期管理系统 Android 二维条码扫描
中图分类号：TM507 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）06（c）-0103-05
Research on Life Cycle Management System of Safety Tools Based on Android Platform
Abstract： At present， there are many kinds of safety tools and instruments in the power system. The traditional manual records and queries are mainly used for the management of various links of tools and instruments， which is cumbersome and inefficient. Whether the tools and instruments are managed standardized and accurately affects the personal safety of staff， which is closely related to safety production. Using the most advanced technologies such as network technology， wireless communication technology， WebService technology， XML parsing technology and two-dimensional bar code scanning technology， this paper studies a life cycle management system of safety tools and instruments based on Android platform， which simplifies the management mode of safety tools and instruments， reduces the complexity of work， and improves the work efficiency of operation and maintenance team， Reduce unnecessary errors in production， reduce potential safety hazards， and realize the all-round management of safety tools and instruments in Tianwan nuclear power plant.
Key Words： Safety tools; Life cycle management system; Android; Two-dimensional bar code
目前，在电厂生产班组工作中，安全工器具是设备运行、检修、抢修、维护等工作中最基本和必不可少的基础保障，其不仅关系到电厂的设备安全和生产班组人身安全，也是日常管理的关键。在电厂生产、检修等工作中，安全工器具计划、采购、验收、试验、使用、检查、保管、报废等环节管理，主要依靠传统的人工记录方式进行管理。
传统的安全工器具管理模式存在着一系列的弊端，具体如下。
（1）管理落后、工作效率低、安全性差。业务流程中完全依靠人工，基础资料和数据手工记录、流程环节参与的人多、工程施工因工作量大的问题易出错，且因无法及时掌握工器具性能，甚至危及作业安全。
（2）缺乏工器具的全生命周期管理。目前工器具管理采用“人工+紙质”相结合的方式记录工器具的动态，无法实时掌握安全工器具计划、采购、验收、试验、使用、检查、保管、报废的全生命周期管理的数据分析能力。
（3）现有传统人工登记模式数据准确率低。作业及培训过程中，需大批量借用，归还带电作业工具，手续繁琐、效率低;现有出入库管理模式不能实现工具借还，领用批量化，可靠性低，漏记、错记率高。
根据上述问题，本研究拟利用无线通信技术、网络技术、WebService技术、XML解析技术及二维条码扫描技术等最前沿的先进技术，提出一种基于Android平台安全工器具全寿命周期管理方法，解决目前电厂传统安全工器具管理模式存在的不足，以提高工器具管理质量和效率。
1 Android平台基础理论及技术
Android的系统架构采用了分层的思想，与其操作系统架构非常相似，Android系统架构可分为4个部分，即Linux内核层、Android运行时库和其他库层、应用框架层、应用程序层[1-2]。基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统由下拉主要技术组成如下。
1.1 WebService通信技术 WebService通信技术是一种可以接收从Internet或者Intranet上的其他系统中传递过来的请求，轻量级的独立的通信技术。基于Android开发调用WebService需要用到第三方类库，通过调研找到WebService客户端的类库KSOAP2，这个是比较常用的一个手机客户端WebService类库，可移植性较强。
1.2 XML解析技术
XML是一种通用的数据交换格式，它的平台无关性、语言无关性、系统无关性，给数据集成与交互带来了极大的方便。例如，在电厂安全工器具全寿命周期管理系统中人机交互和服务器的无线网络通信应用，XML在网络通信中扮演着承载数据的一个重要角色。
2.3 SQLite数据存储技术
SQLite是轻量级嵌入式数据库引擎，它支持SQL语言，并且只利用很少内存就有很好的性能。Android集成了SQLite数据库，每个Android应用程序都可以使用SQLite数据库。并提供新的API来进行SQLite的相关操作，这样就不用考虑因为使用JDBC而消耗系统资源和占用手机内存的问题[3]。
1.4 二维扫描技术
在Android平台手机开发中用到的二维扫描技术，用的是Google提供的ZXing开源项目，它提供二维条码和条形码的两种扫描。二维条码扫描技术起到了关键性的作用，并且二维码相对于条形码有很大的优势：数据容量更大，超越了字母数字的限制，条形码相对尺寸更小，具有抗损毁能力[4-7]。在实现电厂安全工器具全寿命周期管理系统中，二维条码为每一个安全工器具进行身份认证，将与之相关的信息进行录入，并且依据器具的不同特点对于录入的信息进行分类[8-9]。
2 系统总体架构
基于Android平台进行开发的电厂安全工器具全寿命周期管理系统，如系统网络拓扑图1所示，总体网络结构划分为电厂信息内网的Web服务器主站端和具备4G网络的作业现场移动终端。
在电厂信息内网的Web服务器主站端自动制定任务计划，具备4G网络的作业现场移动终端利用WebService和无线通信技术将数据下载，并将智能手机中的二维条码扫描技术集成到移动终端中，利用SQLite数据库进行底层数据的储存，并利用移动终端在现场采集工器具出入库、检查、保管等数据，借助无线通信技术将数据上送至工器具管理主站端，进而对工器具全寿命周期流程进行管理。
系统数据流由Web服务器主站端数据库、移动终端数据库组成，整个数据流如图2所示。
3 电厂安全工器具全寿命周期管理系统
本方案中的工器具全寿命周期管理思路按照《国家电网公司电力安全工器具管理规定》要求，实行“归口管理、分级实施”的模式，遵循“谁主管、谁负责”“谁使用、谁负责”的原则，落实资产全寿命周期管理要求，严格计划、采购、验收、试验、使用、检查、保管、报废全过程管理，做到安全可靠、合格有效[10-12]。
根据上述管理规定要求和详细业务分析，对安全工器具全寿命周期管理系统各个模块的页面进行设计，总体页面结构如图3所示。
4 主菜单页面
主菜单模块，作为移动安全工具器人机交互界面的首页，包含了主功能模块入口区和待办任务提示信息展示区。主功能模块入口区为采购计划模块、仓库管理模块、工具器管理模块、信息查询模块、数据同步模块的提供图标链接入口。
5 采购计划模块
采购计划模块包含库存告警、计划管理、验收管理、试验管理4个功能部分。
5.1 库存告警
根據目前库存中，工器具库存可用数量低于最小阈值时告警提示，告警值可通过人工设置最大阈值和最小阈值，通过库存告警为采购计划提供数据支撑。
5.2 计划管理
根据库存告警数据自动生成采购计划，计划生成后可通过待办任务将采购计划发送到领导审核。
5.3 验收管理
安全工器具按采购计划采购到货后需要对工器具的安全性进行验收，安全工器具在进行验收时严格按物资验收手续执行，验收任务可通过采购计划生成，相关部门登记验收结果。
5.4 试验管理
工器具验收合格后需要对工具器进行防御性验收，试验任务可通过采购计划生成，相关部门登记验收结果。
6 仓库管理模块
仓库管理模块包含仓库管理和货架管理作为工器具的存放位置，货架管理页面中包含了货架层数和每次位置划分，系统分别为仓库、货架、层数、位置生成编号。根据仓库-货架-层数-位置的存放规则，自动生成工器具位置编码，如“KF01-HJ01-C01-NO01”表示01库房-01货架-第一层-第一个位置。
7 工器具管理模块
功能包含检测管理、报废管理、告警提示、二维码扫描、入库管理、借出管理、归还管理等功能。
7.1 入库管理
管理提供工器具入库操作，工器具采购、验收、试验结束后，登记入库。通过信息化手段，为每一个安全工器具生成唯一身份认证，即二维码。并且将与之相关的信息进行录入，依据工器具的不同特点对于录入的信息进行分类。工器具参数包括工器具类型、工器具编号、标准分类、存放位置、厂家、型号、检测周期和最新检测时间等字段。
7.2 借出管理
工器具入库后，班组使用移动终端扫描工器具上二维码借出，并记录借出时间、借出原因、借出人员、归还时间和借出备注。根据填写归还时间，工器具到期未还时生成超期未还告警记录。
7.3 归还管理
工器具使用完毕后，班组通过扫描二维码归还，记录归还人、归还时间、工器具状态和使用详情。 7.4 检测管理
工器具的质量与安全对于生产工作具有重要的意义，需将定期或不定期的保养与维修工作。班组通过扫描二维码记录送检信息，记录检验人、检验时间、检验类别、检验结果和检验详情，工器具的检测类别分为强制检验、自行检验、集中检验。根据台账检测周期和最新检测时间信息，工器具到期未检测时生成检验超期告警记录。
7.5 报废管理
在实际的生产工作存在设备的损耗，经过检测不合格的，应及时将工器具报废处理，并标记不合格。班组通过扫描二维码对设备进行报废处理，记录报废人、报废时间、报废原因和报废详情。
7.6 告警提示
告警提示包含工器具超期未还告警和定检超期告警。
7.7 二维码扫描
扫描二维码，通过二维码扫描技术识别台账，获取台账基本信息、历史记录信息、告警信息和当前待办信息。
8 信息查询模块
信息查询模块包括工器具记录、借出归还记录、检测记录、报废记录、仓库记录等。
9 数据同步模块
数据同步模块即移动终端数据库与服务器端数据库的数据同步，包括了移动终端数据库向服务器端数据库数据上传和数据下载两个功能。数据同步页面提供用户提示信息功能，数据同步成功或数据同步失败时，提示信息会展示详细的同步结果和原因。
10 待办信息模块
待办信息界面展示当前用户待处理的任务信息，任务信息包括了未处理任务和已处理未完成的任务信息，根据任务的紧急程度对任务优先级进行告警提示区分。
11 应用效果
目前，基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统已在田湾核电站电厂使用，总体应用效果如下。
11.1 提高了管理效率
利用无线通信技术的优势，将工器具信息实时准确传输。简化了安全工器具的管理方式，降低了工作的繁琐程度，提高了运维检修班组的工作效率，减少生产中非必要的错误，降低了安全隐患，实现田湾核电站电厂对于安全工器具进行全方位的管理。
11.2 节约了资源成本
采用了二维码扫描技术，现场通过手持终端二维码扫描快速浏览电力安全工器具信息，并实时记录当前核查信息。通过手持终端图形化界面为班组提供了友好且直观的人机交互方式，减少对于纸张资源和人力资源的使用，实现田湾核电站电厂人力成本的降低。
12.3 采用了预警机制
采用了有效的告警机制，对设备在库存数量、超期归还、检测周期等环节做到实时监控，提高了田湾核电站电厂管理的效率和水平，也避免相互交织环节漏洞的出现。
13 结语
本文从电力系统中安全工器具传统管理现状出发，设计了一种基于Android平台安全工器具全寿命周期管理系统。依托于二维码扫描技术将Android智能手持终端作为系统的前端载体，开发出用于在现场出入库、检查、保管等工作的人机交互界面。本系统通过规范化、高效化、合理化的管理方式，增加系统的实用性和完整性，有效提升了企业对工器具智能化和信息化的管理水平。
參考文献
[1] 弓旭强.基于物联网的带电作业工器具全生命管理技术研究[J].机电信息.2020（3）：55-56.
[2] 余航，赵帅帅.基于Android平台的水电厂移动巡检系统研究[J].水电站机电技术，2014，37（4）：78-81.
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[6] 华峰.电力安全工器具全寿命周期管理系统的实际应用[J].探索通讯世界，2017（21）108-109.
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[10] 韩善起.王伯恩.乔亮.等.基于资产全寿命周期管理的安全工器具全流程管控[J].农村电工，2019（11）： 56-57.
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