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智能阴极保护测试桩免巡检远程AI监控解决方案
2023-07-29 | 阅:  转:  |  分享 
  
工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 AI在 线 监控 系 统 解 决 方 案新 疆 信 联 易 创 信 息 科 技 有 限 公 司地 址 新 疆 乌 鲁 木 齐 市 天 山 区 解 放 北 路 222号 天 成 广 场 18楼

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案 目 录目 录

1 项 目 背 景 .....................................................................................................................32 智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 AI监 控 系 统 介 绍 ..........................................................................5 2.1 阴 极 保 护 测 试 桩 无 线 智 能 AI监 测 终 端 ...................................................................6 2.1.1 阴 极 测 试 桩 电 压 /电 流 在 线 检 测 ...................................................................6 2.1.2 阴 极 测 试 桩 附 近 危 险 噪 音 AI实 时 监 测 ...........................................................6 2.2 阴 极 保 护 测 试 桩 GIS在 线 监 控 和 大 数 据 分 析 平 台 ................................................73 系 统 构 成 及 布 置 ..........................................................................................................9 3.1 整 体 系 统 构 成 .....................................................................................................9 3.2 实 施 清 单 ...........................................................................................11 3.2.1 实 施 示 意 图 ................................................................................................11

3.2.2 配 置 清 单 ...................................................................................................12 3.3 工 业 扁 鹊 xSensusTM PRO-Y详 细 技 术 指 标 .......................................................13 3.4 LoRaWAN无 线 网 关 xSensusTM COMBO详 细 技 术 指 标 ....................................15 3.5 北 斗 卫 星 通 讯 网 关 xSensusTM SAT技 术 指 标 ....................................................16 3.6 太 阳 能 供 电 系 统 xSensusTM Solar技 术 指 标 ......................................................17 3.7 平 台 服 务 器 技 术 指 标 xSensusTM Platform技 术 指 标 ( 支 持 500个 xSensus传 感 器 ) 18 3.8 系 统 设 计 参 考 规 范 .............................................................................................19

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案 1 项 目 背 景

阴 极 保 护 测 试 桩 是 阴 极 保 护 系 统 中 必 不 可 少 的 装 置 ,主 要?于 阴 极 保 护 效果 和 运?参 数 的 检 测 。 测 试 桩 按 照 材 质 可 分 为 钢 管 测 试 桩 、 玻 璃 钢 测 试 桩 、 混 凝?测 试 桩 、 塑 料 测 试 桩 等 类 别 , 其 中 钢 管 测 试 桩 还 可 以 分 为 碳 钢 和 不 锈 钢 材 质 。 测 试 桩 按 照 功 能 可 分 为 电 位 测 试 桩 、 电 流 测 试 桩 、 绝 缘 测 试 桩 等 。 测 试 桩 主 要 被?来 进?保 护 电 位 的 测 试 , 可?于 储 罐 、 管 道 、 码 头 设 施 等? 属 构 筑 物 的 阴 极 保 护 系 统 保 护 效 果 测 试 ; 也 可 以?来 进?牺 牲 阳 极 电 流 的 测 试 、 绝 缘 接 头 的 测 试 等 。

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案?油 、 天 然?输 管 道 多 采?防 腐 涂 层 和 阴 极 保 护 技 术 来 防?防 腐 层 的?化 , 通 过 恒 电 位 仪 或 牺 牲 阳 极 的?式 向 管 道 施 加 负 电 位 , 使 管 道 对 地 构 成 阴 极 , 形 成 防 护 、 减 缓 腐 蚀 。 阴 极 保 护 测 试 桩 是 阴 极 保 护 系 统 中 必 不 可 少 的 装 置 , 主 要?于 阴 极 保 护 效 果 和 运?参 数 的 检 测 ,?般 沿 输 送 管 道 0.5~1km 设 置 1 ?。

以 往 , 阴 极 保 护 测 试 桩 多 依 靠 万 用 表 及 测 试 仪 以 人 工 方 式 进 行 检 测 ( 如 上 图 所 示 ) , 效 率 低 、 可 靠 性 差 、 危 险 性 高 , 难 以 满 足 管 道 阴 极 保 护 监 测 的 需 求 。

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案 2 智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 AI 监 控 系 统 介 绍

朗 阳 科 技 针 对 管 道 阴 极 保 护 监 测 存 在 的 上 述 问 题 , 规 划 、 设 计 了 阴 极 保 护 测 试 桩 和 测 试 桩 远 程 监 测 管 理 系 统 , 以 实 现 阴 极 保 护 参 数 自 动 采 集 、 分 析 、 传 输 和 处 理 的 目 标 。 阴 极 保 护 测 试 桩 可 以 按 需 定 时 或 者 实 时 的 方 式 自 动 采 集? 管 道 保 护 电 位? 外 接 干 扰 交 流 电 位? 通 断 电 电 位? 周 边 噪 音 AI识 别 , 分 析 周 边 行 为 等 数 据 , 并 通 过

? 在 有 信 号 区 域 , 4G/NB-IoT? 在 无 信 号 区 域 , 实 现 北 斗 卫 星 通 讯 结 合 LoRaWAN 等 技 术 实 现 大 规 模 信 号 覆 盖? LoRaWAN 中 继达 到 无 论 何 种 信 号 状 态 , 数 据 定 时 上 传 云 服 务 器 。 云 服 务 器 上 安 装 管 道 阴 极 保 护 智 能监 测 管 理 系 统 软 件 , 该 软 件 以 B/S( 浏 览 器 /服 务 器 ) 结 构 进 行 设 计 , 以 多 维 数 据 库 对海 量 数 据 进 行 存 储 , 提 供 了 GIS电 子 地 图 、 数 据 展 示 、 越 限 报 警 、 数 据 查 询 和 IR降 值 分析 等 多 种 数 据 统 计 、 分 析 及 AI预 警 功 能 , 支 持 电 脑 和 手 机 远 程 访 问 。

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案2.1 阴 极 保 护 测 试 桩 无 线 智 能 AI 监 测 终 端2.1.1 阴 极 测 试 桩 电 压 /电 流 在 线 检 测

电 压 监 测 电 流 监 测 供 电 线工 业 扁 鹊 xSensusTM PRO-Y: 在 线 电 压 , 电 流 , 噪 音 识 别 监 测工 业 扁 鹊 xSensusTM PRO-Y 是 监 测 系 统 数 据 采 集 的 关 键 设 备 之 一 , 具 有 定 时 自 动 采 集 自 动 传 输 数 据 的 功 能 , 具 有 数 据 超 限 自 动 报 警 功 能 , 高 密 度 采 集 的 功 能 等 , 从 而 实 现 了 长 输 管 线 电 位 检 测 的 自 动 化 。 在 硬 件 端 完 成 对 电 压 /电 流 数 据 采 集 和 分 析 , 通 过 无 线 比 如 4G/NB-IoT, LoRaWAN, 北 斗 通 讯 等 按 需 上 传 数 据 到 云 平 台 。 设 备 同 时 具 备 极 低 的 工 作 功 耗 , 可 以 使 用 工 业 级 锂 电 池 进 行 供 电 。2.1.2 阴 极 测 试 桩 附 近 危 险 噪 音 AI 实 时 监 测在 工 业 扁 鹊 智 能 监 测 终 端 中 配 备 有 高 精 度 MEMS 麦 克 风 , 搭 配 本 地 AI 芯 片 结 合 噪 声 识 别 算 法 , 可 实 现 离 线 可 疑 噪 音 源 的 识 别 , 在 以 下 危 险 状 况 下 实 现 实 时 报 警 功 能 :

? 卡 车 声? 推 土 机 声? 打 桩 机 声? 爆 炸 声? 等 可 疑 噪 声通 过 声 音 检 测 以 及 回 传 , 可 实 现 人 员 快 速 联 动 定 点 周 边 未 经 允 许 的 施 工 等 现 象 , 进 一 步提 前 预 防 阴 极 测 试 桩 线 路 等 设 备 的 损 害 。设 备 端 具 备 业 界 领 先 的 人 工 智 能 算 法

o非 监 督 学 习 包 括 用 PCA-Hotelling 对 噪 音 数 据 的 异 常 判 断 , SVM-One Class的 异 常 判 断 , 和 自 动 解 码 机 的 异 常 判 断 。 6

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案o监 督 学 习 包 括 在 云 端 学 习 人 工 标 定 的 故 障 数 据 , 通 过 随 机 森 林 , Adaboost 对故 障 数 据 进 行 学 习 并 建 立 模 型 , 最 后 可 以 对 新 数 据 进 行 精 确 的 预 测 。o本 地 处 理 模 式 根 据 不 同 的 通 讯 方 式 可 以 调 整 上 传 的 数 据 量 , 兼 备 了 从 原 始 数 据 上 传 到 极 少 量 诊 断 数 据 上 传 , 给 用 户 的 使 用 场 景 提 供 了 极 大 的 灵 活 性 。 并 且 本 地 处 理 模 式 可 以 通 过 OTA 功 能 进 行 本 地 识 别 模 型 的 更 新 迭 代 , 让 数 据 和 故 障 累 计 发 挥 更 大 的 作 用 。2.2 阴 极 保 护 测 试 桩 GIS 在 线 监 控 和 大 数 据 分 析 平 台

工 业 级 GIS 在 线 监 控 和 大 数 据 分 析 平 台

设 备 管 理 7

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案电 压 /电 流 趋 势 图 及 异 常 时 间 预 测

噪 音 识 别 图云 平 台 的 AI 监 测 系 统 主 要 是 对 设 备 GIS 管 理 , 数 据 和 分 析 结 果 的 可 视 化 。 云 端 分 析 数 据 的 可 视 化 包 括 了 GIS 地 理 信 息 , 电 压 /电 流 各 类 图 形 , 噪 音 有 时 域 波 形 , 频 谱 图 , 趋 势 图 , 三 维 点 阵 图 , 以 及 温 度 和 一 些 统 计 量 的 SPC 管 制 图 等 。大 数 据 AI 监 测 系 统 能 够 建 立 阴 极 保 护 测 试 桩 的 状 态 , 可 以 通 过 趋 势 分 析 预 测 出 可 能出 问 题 的 时 间 节 点 。 监 测 系 统 能 够 实 现 对 以 下 可 疑 噪 音 的 报 警 、 推 送 ,对 于 一 下 常 见 可 能 影 响 到 管 网 安 全 的 重 型 机 械 进 行 识 别 和 预 警 :( 1) 卡 车 声( 2) 推 土 机

( 3) 打 桩 机( 4) 爆 炸 声等 异 常 声 , 协 助 管 道 巡 检 工 作 , 提 高 巡 检 效 率 , 并 能 够 与 设 备 管 理 系 统 交 互 , 实 现 设备 从 报 警 、 分 析 、 检 修 、 运 行 的 闭 环 管 理 , 形 成 了 一 整 套 的 从 报 警 到 维 修 的 完 整 解 决方 案 。

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案 3 系 统 构 成 及 布 置3.1 整 体 系 统 构 成

本 系 统 是 基 于 阴 极 保 护 测 试 桩 的 监 测 需 要 , 结 合 了 无 线 网 络 传 感 器 网 络 技 术 、 边 缘 智 能 算 法 组 成 的 一 套 无 线 电 流 电 压 及 噪 声 预 警 监 测 系 统 , 系 统 主 要 由 前 端 无 线 传 感 器 节 点 , 数 据 转 发 网 关 和 监 控 服 务 器 组 成 。 无 线 传 感 器 节 点 与 数 据 网 关 间 通 过 标 准 无 线 方 式 进 行 通 讯 , 数 据 网 关 与 监 控 主 机 之 间 通 过 无 线 或 有 线 方 式 连 接 。 监 控 主 机 安 装 有 监 控 及 可 视 化 软 件 , 可 以 对 本 无 线 传 感 器 网 络 内 数 据 进 行 显 示 、 存 储 , 对 设 备 进 行 监 控 。 系 统 主 要 架 构 如 上 图 所 示 , 由 以 下 几 大 部 分 组 成 :1. 阴 极 保 护 测 试 桩 无 线 智 能 AI 监 测 终 端o管 道 保 护 电 位o外 接 干 扰 交 流 电 位o通 断 电 电 位o周 边 噪 音 AI识 别 , 分 析 周 边 行 为

2. 供 电 系 统o可 充 电 电 池 , 太 阳 能 板o一 次 性 锂 电 池3. 通 讯 系 统o有 公 网 信 号 : 4G/5G NB-IoTo无 信 号 地 区 :

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案? 北 斗 卫 星 通 信 +LoRaWAN? LoRaWAN 中 继4. 后 台 服 务 器o标 准 Linux 服 务 器 , 可 公 有 云 /私 有 云 部 署5. GIS 在 线 监 控 和 AI 大 数 据 分 析 平 台o工 业 互 联 网 设 备 管 理 及 数 据 展 示o监 控 和 预 测 性 维 护 AI 大 数 据 分 析 平 台

本 平 台 所 有 应 用 都 已 实 现 容 器 化 , 无 需 重 复 安 装 各 种 依 赖 环 境 , 只 要 相 应 系 统 可 安 装 docker 环 境 , 对 少 量 配 置 信 息 进 行 修 改 , 即 可 进 行 快 速 移 植 。 平 台 在 设 计 时 就 考 虑 了 大 规 模 集 群 部 署 的 要 求 , 采 用 了 分 布 式 架 构 的 设 计 。 可 根 据 实 际 需 求 , 通 过 增 加 相 应 模 块 的 容 器 实 例 数 快 速 进 行 水 平 扩 展 。

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.2实 施 清 单

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3.2.1实 施 示 意 图

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.2.2配 置 清 单

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.3 工 业 扁 鹊 xSensusTM PRO-Y 详 细 技 术 指 标

型 号 扁 鹊 xSensus PRO -MY 无 线 终 端 备 注防护 防 爆 类 型 Ex ia IIC T4 Ga防 护 等 级 IP66电 压 监 测特 性 采 样 范 围 ±3V( 可 根 据 实 际 情 况调 整 ) 有 过 载 保 护 电 路采 样 误 差 ±10mV可 测 路 数 4 路电 流 监 测

特 性 采 样 范 围 0-1A采 样 误 差 ±10mA可 测 路 数 1 路温度 特 征 测 量 范 围 -40℃~+105℃测 量 误 差 ±0.1℃分 辨 率 0.1℃声 音 频 采 集 动 态 范 围 105dB

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案音 特 征 声 波 过 载 点 130dBSPL振 幅 灵 敏 度 ±1dB信 噪 比 SNR 69dB( A)电气 特

性 通 信 方 式 无 线 通 信 : NB-IoT/4G/LoRa 如 果 存 在 多 种 通 讯 方 式时 , 可 以 自 主 切 换 。 如果 只 有 一 种 通 讯 方 式 ,设 备 上 可 以 保 存 2万 条 监测 记 录 , 待 通 讯 恢 复 时 ,继 续 上 传 。目 前 可 按 需 支 持LoRa+NB-IoT混 搭 模 式上 传 数 据 。 对 于 公 网 信号 覆 盖 不 足 的 地 区 , 可按 需 支 持 卫 星 /LoRa,LoRa中 继 /4G的 方 式 混搭 模 式 。环 境 温 度 范 围 -40℃~ 85℃供 电 方 式 电 池 或 外 部 DC12V电 源工 作 电 流 150mA

休 眠 电 流 8uA待 机 时 长 1月 -3年 根 据 定 时 唤 醒 模 式 和 实时 运 行 模 式 两 种 方 式 而决 定机械 特 性 外 壳 材 质 ABS重 量 220g尺 寸 ( 长 , 宽 , 高 ) 1327732

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.4 LoRaWAN 无 线 网 关 xSensusTM COMBO 详 细 技 术 指 标

主 要 参 数 性 能 备 注工 作 频 率 410.125-493.125MHz 默 认 433.125MHz发 射 功 率 25W 44dBm传 输 距 离 40km 空 旷 , 无 干 扰 环 境 , 使 用 增 益 5dBi 天 线产 品 尺 寸 16013744mm产 品 重 量 800g工 作 温 度 -40?C-+85?C 满 足 工 业 级 使 用 需 求

天 线 阻 抗 50?电 压 范 围 12V?1V DC通 讯 接 口 RS232/RS485 标 准 DB9 孔 式 /5.08 接 线 端 子波 特 率 默 认 9600 1200-115200地 址 码 默 认 0 65536 个 地 址 码 可 设 置私 有 化 部 署 平 台 支 持 私 有 化 部 署 , 支 持 通 用 Linux服务 器传 输 方 式 <10km 采 用 LoRa网 关 +4G的 方 式 上 传 数 据10km-50km 采 用 LoRa网 关 中 继 +4G的 方 式 上 传

数 据>50km 采 用 卫 星 通 讯 +LoRa网 关 的 方 式 上传 数 据 15

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.5 北 斗 卫 星 通 讯 网 关 xSensusTM SAT 技 术 指 标主 要 参 数 性 能 备 注

接 受 灵 敏 度 -127.6dBm接 收 端 口 驻 波 1.5噪 声 系 数 NF 1.8BPSK 相 位 差 <3?发 射 载 波 抑 制 >30dBc通 讯 成 功 率 >99% 环 回 测 试 仪首 次 捕 获 时 间 >2s

重 新 捕 获 时 间 <1s通 讯 接 口 RS232/RS485 标 准 DB9 孔 式 /5.08 接 线 端 子供 电 电 压 9-24VDC工 作 温 度 -40?C-+85?C

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工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.6 太 阳 能 供 电 系 统 xSensusTM Solar 技 术 指 标

17注 : 在 蓄 电 池 充 满 状 态 , 对 数 据 采 集 系 统 ( 包 含 扁 鹊 xSensus以 及 基 站 ) 可 持 续 供 电 1 2 小 时 , 鉴 于 本 套 系 统是 进 行 间 隔 唤 醒 模 式 , 每 次 唤 醒 运 行 时 间 3 0 S左 右 , 可 工 作 1 4 0 0 多 次 。

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.7 平 台 服 务 器 技 术 指 标 xSensusTM Platform 技 术 指 标 ( 支 持 500 个 xSensus 传 感 器 )

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名 称 型 号 功 能 性 能 参 数xSensus 监 测 和 预 测 性 维 护 平 台 LY-XSP0000 设 备 管 理 , 结 果 展 现 , 异 常 预 警 等 等 Docker 部 署 , 支 持 服 务 器 集 群应 用 服 务 器 OEM-SR550-4210 用 于 WEB 平 台 、 APP 服 务 运 行 机 架 式 2U 机 架 式 服务 器 主 机 1 颗 4210丨 10 核 20 线 程 丨 单 电 源 16G 丨 2 x 1T 企 业 级 7.2K SATA

数 据 库 服 务 器 OEM-SR550-4208 用 于 mysql, mongodb 和 redis 数 据 库 运 行 机 架 式 2U 机 架 式 服务 器 主 机 1 颗 4208丨 8 核 16 线 程 丨 单 电 源 16G 丨 2 x 1T 企 业 级 7.2K SATA消 息 中 心 服 务 器 OEM-SR550-4208 用 于 和 硬 件 数 据 通 讯 机 架 式 2U 机 架 式 服 务 器 主 机 1 颗 4208丨 8 核 16 线 程 丨 单 电 源 16G 丨 2 x 1T 企 业 级 7.2K SATA

磁 盘 阵 列 OEM-SR550-3204-16T 数 据 存 储 机 架 式 2U 机 架 式 服务 器 主 机 1 颗 3204丨 6 核 6 线 程 丨 单 电 源128G 丨 2 x 8T 企 业 级7.2K SATA

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GB/T 191—2008 包 装 储 运 图 示 标 志GB/T 2423.1—2008 电 工 电 子 产 品 环 境 试 验 第 2部 分 : 试 验 方 法 试 验 A: 低 温GB/T 2423.2—2008 电 工 电 子 产 品 环 境 试 验 第 2部 分 : 试 验 方 法 试 验 B: 高 温GB/T 2423.3—2006 电 工 电 子 产 品 环 境 试 验 第 2部 分 : 试 验 方 法 试 验 Cab: 恒 定 湿 热 试 验GB 4208—2008 外 壳 防 护 等 级 ( IP代 码 )GB 8897.4—2008 原 电 池 第 4部 分 : 锂 电 池 的 安 全 要 求GB 9254—2008 信 息 技 术 设 备 的 无 线 电 骚 扰 限 值 和 测 量 方 法GB/T 9969—2008 工 业 产 品 使 用 说 明 书 总 则GB/T 17626.2—2006 电 磁 兼 容 试 验 和 测 量 技 术 静 电 放 电 抗 扰 度 试 验GB/T 17626.3—2006 电 磁 兼 容 试 验 和 测 量 技 术 射 频 电 磁 场 辐 射 抗 扰 度 试 验ETSI EN 300 328 V1.7.1—2007 电 磁 兼 容 性 和 无 线 光 谱 物 质 (ERM); 宽 带 传 输 系 统 ; 运 行 在 2.4GHzISM频 段 使 用 宽 带 调

制 技 术 的 数 据 传 输 设 备 ; 在 R&TTE导 则 第 3.2章 下 调 和 EN的 基 本 要 求 信 部 无 ( 2005) 423号 关 于 发 布 《 微 功 率 (短 距 离 )无线 电 设 备 的 技 术 要 求 》 的 通 知

工 业 扁 鹊 xSensusTM 智 能 终 端 系 列智 能 阴 极 保 护 测 试 桩 免 巡 检 远 程 监 控 系 统 解 决 方 案3.8 系 统 设 计 参 考 规 范

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