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電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)
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電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)【1】
【摘要】電氣系統(tǒng)是人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施之一，由于我國在這個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)行實(shí)踐的時(shí)間尚短，在電氣與儀表設(shè)備的使用中，還存在著系統(tǒng)退化，設(shè)備工作效率不高等問題，如何科學(xué)合理的對電氣與儀表自動(dòng)化進(jìn)行控制，是非常必要的。
本文從電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行了分析研究。
【關(guān)鍵詞】電氣儀表;控制系統(tǒng);自動(dòng)化
全面研究和分析電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)，分析其在工程中發(fā)揮的實(shí)際功能，并從中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，不斷完善，才能夠?qū)崿F(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展，為社會和國家更好的服務(wù)，下面我們從幾方面進(jìn)行分析研究。
一、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的功能
1、工業(yè)中的智能監(jiān)控作用
電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對工業(yè)施工建設(shè)具有監(jiān)控和檢測的功能，通過對工業(yè)施工環(huán)境檢測，從而獲取環(huán)境信息，通常來說，檢測是利用儀表傳感器進(jìn)行，將其傳感數(shù)據(jù)體現(xiàn)到儀表或者電腦上，傳感器得到信息的途徑是利用紅外收發(fā)模塊進(jìn)行的。
而這種收發(fā)系統(tǒng)的信號源通常情況下都是由紅外線發(fā)光二極管組成的，而接著裝置一般都是光敏三極管等。
在正常的工作狀態(tài)下，紅外發(fā)射管會一直放出紅外光線，之后這些光纖就會被紅外接收管收到到，并輸送到單片機(jī)上。
如果警戒線被遮擋的時(shí)候，紅外線接受管便不會進(jìn)行單片機(jī)輸出信號，因此就會被中斷，而報(bào)警信號就會被傳輸給相應(yīng)基站，從而實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控。
這在工業(yè)中也經(jīng)常用到，有效的防止了問題發(fā)生。
2、自動(dòng)化控制的保護(hù)功能
在工業(yè)中，其設(shè)備的保護(hù)成為了工作中重要任務(wù)之一，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要的作用之一就是對系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)部分進(jìn)行控制，一般來說工業(yè)設(shè)備中的高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積都不會非常大，因此一旦設(shè)備在工業(yè)施工過程中出現(xiàn)問題，損失則相當(dāng)大，只要安裝了完善電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)，就可以對工業(yè)設(shè)備的供電系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制和保護(hù)。
3、數(shù)據(jù)測量與整合功能
一些工業(yè)建設(shè)前需要大量的測量數(shù)據(jù)，大型的測量設(shè)備中的指示燈或者音響的信號只能夠簡單的表示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如果要精準(zhǔn)的了解設(shè)備的工作情況，就需要進(jìn)行電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)按裝和運(yùn)用。
在加上通過電腦設(shè)備控制操作的組件與儀表等設(shè)備，在不用多余人力的情況下實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化控制。
在工業(yè)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測量和整合。
如在冶金中，冶金流程的全息集成。
實(shí)現(xiàn)鐵-鋼-軋橫向數(shù)據(jù)集成和相互傳遞，實(shí)現(xiàn)管理-計(jì)劃-生產(chǎn)-控制縱向信息集成，同時(shí)，整合生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提供生產(chǎn)管理控制的決策支持。
二、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展前景
1、自動(dòng)化儀表在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用
電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，下面我們主要從冶金方面進(jìn)行簡要舉例，自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)具有將輸入信號轉(zhuǎn)換為輸出信號的功能，它是自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的組成部分，它在一套設(shè)備中的作用就好比人的大腦神經(jīng)中樞對人產(chǎn)生的作用，它在設(shè)備運(yùn)行中提供的一些數(shù)據(jù)是監(jiān)控設(shè)備是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要參數(shù)。
自動(dòng)化儀表一般分為溫度儀表、壓力儀表、流量計(jì)、校驗(yàn)儀表等。
它廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)生活和科研開發(fā)工作中。
它具顯示、記錄、監(jiān)測、控制等多種重要功能。
從它不同的方面，我們可以把它分為五大類：從用途上來分，可分為檢測儀表、顯示儀表、轉(zhuǎn)換和傳輸儀表、調(diào)節(jié)控制儀表、執(zhí)行器;從組成形式上來分，可分為基地式儀表、單元組合式儀表、組裝式電子綜合控制裝置、集中分散型控制系統(tǒng);從使用能源來分，可分為氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表和液動(dòng)儀表;從測量參數(shù)來分，可分為壓力儀表、溫度儀表、液位儀表、流量儀表;從使用系統(tǒng)來分，可分為生產(chǎn)系統(tǒng)檢測儀表和安全系統(tǒng)檢測儀表。
以PLC、DCS、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為代表的計(jì)算機(jī)控制，是以對現(xiàn)場級設(shè)備的控制。
在基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中，目前由PLC 控制仍占主要地位;在冶金流程中，基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)又是關(guān)鍵的部分，它設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)控制系統(tǒng)。
2、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展前景
2.1開放式控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
隨著自動(dòng)化的發(fā)展，儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的可信軟件已經(jīng)廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)生活的方方面面。
例如在測量，控制生產(chǎn)儀器以及計(jì)算機(jī)連接控制中，通過各種計(jì)算機(jī)借口網(wǎng)絡(luò)接口，形成一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)連接，形成特定的功能、實(shí)現(xiàn)過程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能化控制。
2.2智能化方向發(fā)展趨勢。
科技的發(fā)展促使人們對自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求。
越來越多的生產(chǎn)要求在自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)方面實(shí)現(xiàn)智能化控制。
這樣就要求控制器能夠?qū)崿F(xiàn)智能的操作和控制，這也是實(shí)現(xiàn)智能化最基本的前提。
智能化的發(fā)展的核心就是現(xiàn)場總線技術(shù)，儀表的進(jìn)一步研發(fā)，總線技術(shù)起了重大的作用，它對于控制系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，也起到了巨大的促進(jìn)作用。
智能化最主要的就是要將各種技術(shù)很好地融合在一起，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作便捷化。
儀表智能化的完善，對于工業(yè)的發(fā)展起著不可忽視的作用。
2.3網(wǎng)絡(luò)化方向的發(fā)展趨勢。
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和普及，在儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化控制，對于自動(dòng)控制系統(tǒng)與設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)很好的連接，起著關(guān)鍵的作用。
將生產(chǎn)設(shè)備和工廠信息實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，信息數(shù)據(jù)的采集是問題的處理也更加便捷，這樣智能化的儀表控制系統(tǒng)才能更好的發(fā)揮自己的作用。
網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)辦公與生產(chǎn)自動(dòng)化的完美結(jié)合。
三、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及工作過程
1、設(shè)計(jì)思想
集中監(jiān)控方式是主要的設(shè)計(jì)思想，集中監(jiān)控的主要目的就是將電氣與儀表控制系統(tǒng)的功能全部匯總到一個(gè)處理器上進(jìn)行處理，但是設(shè)計(jì)的時(shí)候都會遇到一個(gè)問題，由于匯總導(dǎo)致處理的過程比較慢，而且信息量大，同時(shí)電氣設(shè)備在監(jiān)控的作用下，會使系統(tǒng)的可靠性降低，所以在設(shè)計(jì)過程上使整個(gè)組態(tài)更加的靈活自如，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的可能。
并且有效的運(yùn)用到工業(yè)中，才是主要設(shè)計(jì)思路。
2.電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作過程
2.1調(diào)度端系統(tǒng)的工作過程。
通過計(jì)算機(jī)發(fā)送的信息被自動(dòng)化電氣設(shè)備系統(tǒng)接收后，通過前置機(jī)的處理，儲存到相應(yīng)的儲存設(shè)備中，將信息完整地保存下來，然后服務(wù)器將相關(guān)的信息傳輸?shù)綄?yīng)的工作站當(dāng)中，最后經(jīng)過服務(wù)器將系統(tǒng)的信息傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)，方便工程師對工業(yè)施工及設(shè)備信息監(jiān)控。
2.2RTU的工作流程。
可以通過控制遠(yuǎn)程的遙測采集板，AID轉(zhuǎn)換器等設(shè)備，對變電所的遙測量進(jìn)行采集，通過信息網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)信息發(fā)送到控制單元上。
經(jīng)中央控制系統(tǒng)處理后，將信息發(fā)送到相關(guān)的功能計(jì)算機(jī)，最后將處理其發(fā)送到調(diào)度端，進(jìn)行綜合處理。
結(jié)束語
近些年來，我國社會的發(fā)展，推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的進(jìn)程，同時(shí)也對其提出了更多的要求，因此，不斷對現(xiàn)有的技術(shù)以及設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行完善和改進(jìn)，是十分必要的。
目前，困擾電氣儀表自動(dòng)化技術(shù)人員的一個(gè)問題就是如何提高系統(tǒng)的自我檢測能力，實(shí)現(xiàn)其自我維護(hù)。
解決了這個(gè)問題，我國的電子儀表自動(dòng)化必然會再上一個(gè)新臺階。
參考文獻(xiàn)
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電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)接地【2】
[摘 要]科技的進(jìn)步推動(dòng)了電氣自動(dòng)化的技術(shù)的不斷創(chuàng)新，自動(dòng)化控制逐漸向集成化、智能化方向發(fā)展，尤其是電動(dòng)智能儀表和集散控制系統(tǒng)DCS及可編程控制器的廣泛使用，儀表及控制系統(tǒng)的接地成為儀表工程設(shè)計(jì)的一個(gè)相當(dāng)重要的組成部分。
[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化儀表 系統(tǒng)接地
前言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，自動(dòng)化控制已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的一部分。
電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷創(chuàng)新和計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)電氣自動(dòng)化控制逐漸向集成化、智能化方向發(fā)展，并且得到很好的應(yīng)用和推廣。
先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和推廣，不但提升了操作的便捷性，而且提升了儀表的精細(xì)化管理水平。
而合理準(zhǔn)確的接地是保證集散控制系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信暢通的重要前提。
正確的接地既能抑制外來干擾，又能減小設(shè)備對外界的干擾影響。
而錯(cuò)誤的接地反而會引入干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)䦟?dǎo)致集散控制系統(tǒng)無法正常工作。
因此接地問題不僅在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要周密考慮，在工程安裝投運(yùn)時(shí)也必須以最合理的方式加以實(shí)現(xiàn)。
一、電氣與儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由PLC控制模塊，通信模塊，和中央控制模塊組成：PLC控制模塊在電氣元件的選擇上非常嚴(yán)格，因此在實(shí)際應(yīng)用中具有更穩(wěn)定的生產(chǎn)性能。
PLC控制模塊體積小，質(zhì)量輕，安裝容易，操作簡便，所以在PLC的控制系統(tǒng)建立時(shí)，消耗時(shí)間短，操作便捷，產(chǎn)品的更改和升級更為容易，且PLC的操作界面非常人性化，更適于推廣;通訊模塊的主要功能是將數(shù)據(jù)采集儀器收集到的各種數(shù)據(jù)存放于存儲器中，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)系統(tǒng)，這種通訊系統(tǒng)可以減少很多設(shè)備資源的使用。
同時(shí)保證信息傳輸中的精確性及穩(wěn)定性，保障通信信號的實(shí)時(shí)暢通，如果通訊模塊采用光纖進(jìn)行通信，可以更好的降低傳輸中的誤碼率，降低外界因素對通信模塊的干擾;中央控制系統(tǒng)是由安裝在系統(tǒng)中的微型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制，具有精度高，速度快的特點(diǎn)，在使用中央控制系統(tǒng)進(jìn)行操控時(shí)，能顯著提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，操作的精確性和穩(wěn)定性。
中央控制系統(tǒng)不但可以對傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并根據(jù)內(nèi)置的程序，找出相應(yīng)的解決方式，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警功能，不間斷地對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的異常情況，可以及時(shí)的報(bào)警并啟動(dòng)相應(yīng)的預(yù)案進(jìn)行處理，避免了人為操作時(shí)的延遲。
這三大模塊使自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有以下功能：
(1)智能監(jiān)控
自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)包括：集中監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)場總線監(jiān)控。
集中監(jiān)控對控制站的運(yùn)行和保養(yǎng)比較方便，防護(hù)的要求也非常低。
但是會增加處理器工作的任務(wù)量，降低系統(tǒng)運(yùn)行的速度;遠(yuǎn)程監(jiān)控方夠節(jié)省安裝的費(fèi)用，能夠減少電纜的長度，節(jié)省材料，并且能夠提高可靠度，其組態(tài)也比較的靈活，但是只適用于一些小型的監(jiān)控系統(tǒng)中;現(xiàn)場總線的監(jiān)控不僅能夠針對已定間隔進(jìn)行設(shè)定相關(guān)的功能，還能夠針對于不同的間隔采取合理的設(shè)計(jì)，并且還具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的優(yōu)勢。
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對周邊的生產(chǎn)生活環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，采集環(huán)境信息一般通過相應(yīng)的傳感器來進(jìn)行，傳感器的類型主要有溫度傳感器，煙霧傳感器等多種類型，傳感器得到的信息通過由紅外收發(fā)模塊(主要由信號源及紅外收發(fā)裝置結(jié)合組成)進(jìn)行傳輸，將所得信號輸出到單片機(jī)上。
通過這樣的一種方式，可以在無人的情況下對所處環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)智能控制。
(2)保護(hù)功能
自動(dòng)化儀表工程是一項(xiàng)涉及面極廣、質(zhì)量要求極高的綜合性工程。
具體就是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)、信息信號處理技術(shù)、現(xiàn)代電子通信技術(shù)，將包括測量儀、信號系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等在內(nèi)的儀表設(shè)備經(jīng)過功能的優(yōu)化組合，以實(shí)現(xiàn)對主動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)測量、自動(dòng)控制、微機(jī)保護(hù)和調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化控制。
(3)測量功能
設(shè)備中的指示燈或者音響的信號只能夠簡單的表征設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如果要精準(zhǔn)的了解設(shè)備的工作情況，就需要設(shè)備儀表對線路進(jìn)行參數(shù)的測量，包括電壓、電流以及頻率等。
在操作的組件與儀表等設(shè)備之中都能夠通過電腦控制系統(tǒng)所取代，這就實(shí)現(xiàn)了微機(jī)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。
除此之外，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)還能夠保護(hù)發(fā)變組和控制勵(lì)磁變壓器;對 6kV-10KV的高壓廠用電壓的快切裝置狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視;對380V低壓廠的電源進(jìn)行監(jiān)視，控制并且操作低壓備自投裝置;能夠?qū)Ω邏旱膯⒆儔浩鬟M(jìn)行操作和控制(這種功能主要適合兩臺機(jī)器共同使用的條件下);能夠控制柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源等。
二、自動(dòng)化儀表系統(tǒng)接地的重要性
在石油和化工行業(yè)，儀表自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用廣泛，特別是DCS、PLC、ESD、SIS等系統(tǒng)普遍應(yīng)用于裝置的控制、大型機(jī)組的控制和裝置的聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)中。
隨著大規(guī)模集成電路和電子技術(shù)的日趨成熟，上述控制系統(tǒng)的硬件和軟件已經(jīng)非常穩(wěn)定可靠。
目前國內(nèi)使用的控制系統(tǒng)品牌都能滿足工藝控制或大型機(jī)組保護(hù)需求。
因此，要努力提高儀表控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，而儀表設(shè)備普遍存在絕緣強(qiáng)度低、過電壓和過電流耐受能力差、對電磁干擾敏感等弱點(diǎn)，一旦儀表設(shè)備收到直接雷擊或其附近區(qū)域發(fā)生雷擊，雷電過電壓、過電流和脈沖電磁場會通過供電線、儀表信號線、電纜橋架、穿線管等途徑到達(dá)儀表設(shè)備，威脅儀表設(shè)備的正常工作和安全運(yùn)行。
如果防護(hù)不當(dāng)，輕則使儀表設(shè)備工作失靈，重則使儀表設(shè)備永久性損壞，嚴(yán)重時(shí)還可能造成人員傷亡、生產(chǎn)事故。
因此，在儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工階段，組織者認(rèn)真優(yōu)化儀表系統(tǒng)的接地和供電方案顯得尤為重要。
三、自動(dòng)化儀表接地系統(tǒng)誤區(qū)及注意事項(xiàng)
自動(dòng)化控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合的復(fù)雜系統(tǒng)，其接地通常包括工作接地、屏蔽接地、防靜電接地、防雷接地、保護(hù)接地和本安系統(tǒng)接地等多種。
自控系統(tǒng)接地的誤區(qū)突出表現(xiàn)在將系統(tǒng)中的多種接地混合連接，導(dǎo)致各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，產(chǎn)生地環(huán)路電流，影響PLC邏輯電路和模擬電路的正常工作。
如果地環(huán)流較大，而PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布將影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī);而模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。
另外一個(gè)重要誤區(qū)就是信號電纜屏蔽層兩端均做接地。
自控系統(tǒng)中電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地。
如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，將產(chǎn)生對地電位差，從而產(chǎn)生電流流過屏蔽層。
此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)將會出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。
為了避免由于工作誤區(qū)導(dǎo)致的儀表系統(tǒng)的信號干擾、系統(tǒng)死機(jī)、電氣來的感應(yīng)電壓等故障，儀表系統(tǒng)接地有許多關(guān)鍵點(diǎn)需要把握和控制。
系統(tǒng)接地形式主要分為等電位接地和單獨(dú)接地，必須堅(jiān)持單點(diǎn)接地的原則，即通過唯一的接地基準(zhǔn)點(diǎn)ERP組合到接地系統(tǒng)中去。
第一，系統(tǒng)推薦采用等電位單點(diǎn)接地方式進(jìn)行接地。
這要求工藝裝置周圍存在等電位接地網(wǎng)。
第二，在無法滿足等電位接地的情況下，允許系統(tǒng)工作接地進(jìn)行一點(diǎn)單獨(dú)接地，同時(shí)將系統(tǒng)保護(hù)接地接到電氣地。
在系統(tǒng)地和保護(hù)地?zé)o法分離的情況下，可以將系統(tǒng)保護(hù)接地和工作接地進(jìn)行一點(diǎn)單獨(dú)接地。
四、結(jié)束語
電氣儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)在近些年取得了很大的發(fā)展，在一定程度上提高了生產(chǎn)效率，但因?yàn)檫@一系統(tǒng)尚不成熟，在實(shí)際的應(yīng)用中如何提高儀表接地的穩(wěn)定性和安全性，將是以后研究中的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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