华侨大学楼宇智能化实验指导书.docx
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华侨大学楼宇智能化实验指导书
楼宇智能化实验指导书
编制：
黄文权、彭长青
华侨大学信息学院
2009-10-30
目录
实验须知1
第一部分认识性实验2
综合布线系统2
卫星及有线电视系统8
电梯模型14
停车场管理系统22
可视对讲系统30
门禁控制系统36
防盗报警系统43
视频监控系统48
智能家居系统53
三表远传系统58
照明配电系统61
恒压供水系统66
中央空调系统70
湿式消防喷淋系统76
消防报警联动系统80
第二部分综合性实验87
说明：
绿色---楼宇智能化技术配套实验6个，共6*1.5学时
黄色—（建筑）电气工程设计配套实验4个，共4*1.5学时
实验须知
1、实验报告统一采用大物实验报告书，预习报告与实验报告合用一份，具体要求见下文。
2、实验前需配合本指导书预习填写实验报告中【实验目的】、【实验设备】、【实验原理】（指导书实验内容中关于系统介绍和组成结构描述的部分）、【实验步骤】、【实验内容】等项目，实验前抽查
3、实验时完成实验认知和操作过程，并记录实验数据或现象
4、实验后，完成实验报告其它部分，并回答实验思考题
5、实验安排：
地点：
F3-302
建筑电气工程设计：
第8周-第9周
周二晚：
11电气A班54人，分两批每批27人，其中
第一批实验时间：
18:
30-20：
00；第二批实验时间：
20:
00-21:
30
每批再分为两组每组13人，分别做两个实验，中途两组交换
周三晚：
11电气B班56人，分两批每批28人，其中
第一批实验时间：
18:
30-20：
00；第二批实验时间：
20:
00-21:
30
每批再分为两组每组14人，分别做两个实验，中途两组交换
楼宇智能化：
第10周-第12周
周二晚：
11电气A班60人，分两批每批30人，其中
第一批实验时间：
18:
30-20：
00；第二批实验时间：
20:
00-21:
30
每批再分为两组每组15人，分别做两个实验，中途两组交换
周三晚：
11电气B班60人，分两批每批30人，其中
第一批实验时间：
18:
30-20：
00；第二批实验时间：
20:
00-21:
30
每批再分为两组每组15人，分别做两个实验，中途两组交换
第一部分认识性实验
综合布线系统
一．实验目的
1.熟悉和掌握综合布线系统的系统结构和各个子系统组成；
2.熟悉计算机数据网络与语音系统常用线缆和主要设备；
3.初步了解网络管理交换机TL-SL3428和电话程控交换机AK8120-860R的相关参数和软件设置；
4.综合布线系统初步实践，实现文件共享和语音电话网内部通话；
二．设备介绍
本系统的实验平台如下图
图1-1
实验平台包含一个三层的不锈钢工作平台和一个机柜，模拟智能楼宇、布线结构和设备管理间，其中主要设备有：
①管理交换机②五类双绞线③⑩光纤转发器
④光纤⑤光纤耦合设备⑥语音程控交换机
⑦⑧语音配线架⑨双绞线配线架⑩24口普通交换机
单口面板
双口面板
三．实验原理
1．熟悉和掌握综合布线系统的系统结构和各个子系统组成
智能楼宇的综合布线系统是智能建筑的神经网络，通常包含“三网”，即计算机数据网络、语音电话网络和有线电视网络，在本实验室的系统中仅包含前两者，有线电视系统与卫星接收系统另外独立为一套实验系统。
从布线结构来讲，综合布线系统包含“一区、二间、三系统”六个部分，即建筑群园区子系统、设备间子系统、管理间子系统、垂直干线子系统、水平干线子系统和工作区子系统。
2．熟悉计算机数据网络与语音系统常用线缆和主要设备
（1）计算机数据网络系统
①管理型交换机
普通交换机是实现以太网星形网络拓扑结构的核心设备，本实验系统的管理交换机TL-Sl3248可实现广播风暴控制、QOS数据服务控制以及VALN等高级管理功能，它有24个10/100MRJ45端口，2个10/100/1000MRJ45端口，2个独立千兆SFP接口。
②自适应SC光纤转发器
本设备提供一个SC型的单模光纤端口和一个RJ45端口，RJ45端口支持端口自动翻转（AutoMDI/MDIX）功能、10/100M速率、全/半双工模式自适应。
五类双绞线最大传输距离100米，而单模光纤最大传输距离20-60千米（视不同型号而定），在智能建筑的综合布线系统中，干线子系统和建筑园区子系统通常数据流量大、传输距离远，因此而采用光纤数据传输网络。
③光纤连接盒与光纤耦合器
由于光纤之间在耦合连接时，对光纤的耦合有较高的技术参数要求，特别是光纤间的活动耦合连接，通常需要专用的设备来完成；
④光纤
光纤是光数据网络中的主要通信介质，一般分为多模光纤和单模光纤两类，有方形和圆形两种接口，本系统使用的是方口的单模光纤
（2）语音电话网络系统
①程控交换机AK8120－Re
程控交换机是语音电话网的核心交换设备，本系统的AK8120－Re是一台支持中继6/12线的程控交换机、同时可以扩展语音网络实现16-48/56-96线分机。
该交换机具有灵活的计费结算、自录式中继引导语音、内外线来电显示等特色功能。
②大对数非屏蔽主干双绞线
语音电话网络常用的通信介质也是双绞线，有屏蔽和非屏蔽两大类，不同的子系统中双绞线的对数有很大的差别，本系统采用三类25对双绞线作为主干通信线缆，它具有高抗电磁干扰性和误码率低的特点，适用于设备间与设备间的主干连接。
四．实验步骤
1．网络管理交换机和电话程控交换机的主要参数
（1）网络管理交换机初步设置
TL-SL3428网络交换机管理方式灵活，提供Telnet、Web、SNMP三种管理方式。
本实验以最常用的Web方式，管理交换机的IP地址为192.168.0.1，在IE浏览器输入IP地址登陆交换记得Web管理界面，输入管理员用户密码（暂不开放权限）即可进入管理界面，左边为树形目录，右边为设置选项页。
从左边的树形目录可以看到，本管理型交换机支持MAC地址学习/锁定以及端口锁定、广播风暴控制、支持服务质量（QoS）服务、允许RADIUS和TACACS+认证，支持静态组播组和IGMP侦听，支持802.1QVLAN，支持WeightedRoundRobin（WRR）和StrictPriority（SP）排序算法，支持流量统计等。
注意：
因本综合布线系统连接这整个实验室的设备及教学计算机，且实验批次人员较多，无法开放实务操作。
但各位同学可阅读设备说明书，详细了解各种服务的设置，截取1-2个具体的参数设置过程的图像作为实验数据。
（2）电话程控交换机初步设置
①使用专用的连接线缆连接程控交换机和个人计算机，并在计算机端安装专用的话务管理软件；
②启动AK8120-860R系列话务管理系统，以操作员身份登陆，进入【主机参数】界面：
查看字头、中继、分机等参数；
③进入【计费参数】界面：
查看费率设置、计费方式等参数；
④进入【用户管理】界面：
可进行用户管理，话费查询结算等操作；
⑤进入【话务监控】界面：
可以查看语音电话交换机的工作状态；
注意：
请各位同学阅读设备说明书，详细了解各种服务的设置，截取1-2个具体的参数设置过程的图像作为实验数据。
2．综合布线系统初步实践
（1）设置网络共享文件夹
由于管理型交换机的设置比较复杂，而且很多参数的修改需要专业的网络管理知识，本文仅以最简单的网络测试命令和文件共享实践来进一步巩固综合布线系统中计算机以太网的知识：
①假设AB两台电脑间需要共享或传输文件，那么需要先测试一下两台电脑间的网络是否正常；
②进入控制面板，双击“网络连接”查看相关的以太网接口是否连接电缆；
③双击“本地连接”，弹出属性窗口，查看本地连接的IP地址、掩码和网关设置，检查是否在同一网段中；
④点击开始菜单中的“运行…”，输入cmd，在DOS命令符后即可输入网络测试命令，如B电脑的IP为192.168.0.100，则输入
Ping192.168.0.100
若测试成功则可以继续操作，若失败需要检查原因；
假设甲同学需要在A电脑中共享一个文件夹给乙同学使用，则操作过程如下：
⑤甲同学在A电脑中，新建一个文件夹，并以自己的学号重新命名；
⑥右击该文件夹，单击属性弹出属性页，在共享选项卡中将“在网络上共享这个文件夹”前面复选框勾选，确认后应该可以看到文件夹多出了一个手状图标，表示共享成功；
⑦乙同学在B电脑中，双击桌面的网上邻居图标，进入网上邻居；
⑧若没有看到共享文件夹，可尝试单击网上邻居工具栏中的搜索按钮，输入A电脑的IP地址，双击搜索结果，即可看到刚才共享的文件夹；
⑨若该共享文件夹有文件，当前即可以只读方式打开，如果需要修改权限，则需甲方在步骤⑥中的文件共享选项卡中同时勾中“允许网络用户更改我的文件”，这样乙同学作为网络用户才拥有修改的权限；
（2）拨打内线电话
本实验系统未连接外线，故只能进行内部分机间的通话实验。
系统默认分机号码出厂时为8000~8095，欲拨打分机号码，请先记录下信息插座上的四位电话号码，举例8001分机拨打8002分机的操作如下：
①8001分机提机，听见内线拨号音；
②拨8002，听见回铃音；
③8002分机振铃响起，等对方摘机后通话。
五．实验报告
1.请参照图1-1和1-2中，试说明“一区二间三系统”中各个子系统都包含哪些设备？
试绘制系统网络拓扑图
2.计算机网络中常用的网络设备有集线器、交换机和路由器，试阐述它们的区别？
实验室使用的是哪种设备，主要参数和设备性能如何？
3.阅读交换机的使用说明书，了解如何配置管理交换机的VLAN和QOS？
卫星及有线电视系统
一、实验目的
1．熟悉和掌握卫星接收及有线电视系统结构；
2．熟悉卫星接收及有线电视系统常用线缆和主要设备；
3．初步了解卫星接收系统的调试过程；
4．初步了解有线电视系统相关设备参数和软件设置；
5．系统初步实践，将卫星节目调制到有线电视系统中，并能正常接收播放；
二．设备介绍
实验设备包含室内和室外两部分，室外主要设备为卫星接收天线和天线放大器等，室内部分设备如下图所示。
图2-1卫星接收及有线电视系统
①卫星接收机②邻频调制器③混频器
④有源信号放大器⑤电视机⑥有线电视配线盒
⑦有线电视面板
三．实验原理
1．熟悉和掌握卫星接收及有线电视系统结构
有线电视系统主要有四部分组成：
信号源、前端信号控制处理、干线传输系统和用户分配网络。
本实验系统包含卫星电视的接收调制系统和有线电视的传输播放系统，其中卫星接收系统作为有线电视系统的一类节目源。
常见的系统信号源部分包括室外接收天线、天线放大器、监控摄像机、DVD播放器等，这些设备都可以提供视频音频信号源。
前端处理子系统主要进行信号处理，主要设备包括卫星接收机、频道调制器、频道混合器等。
卫星接收机将卫星微波信号中的节目解调为普通的AV视频信号；频道调制器的功能是将AV视频信号调制为50-800MHz的有线电视信号，每路节目占用一定的带宽；频道混合器将调制器输出的有线电视信号混合在一起，以便在干线传输系统传输。
这些设备的功能后面详述。
信号干线传输分配部分包括信号放大器、分支器、分配器以及电源等，干线传输系统的设备通常为有源设备，保证视频信号能够高质量传输或者在信号衰减后及时进行恢复。
干线传输系统主要采用同轴电缆，部分系统可采用光纤。
用户分配系统包括用户放大器、分支器和分配器等，主要采用同轴电缆。
2．熟悉卫星接收及有线电视系统常用线缆和主要设备
（1）室外卫星接收天线
卫星接收系统是利用天线接收卫星的微波信号，这里的卫星一般是同步卫星，为了达到最佳的接收效果，需要查阅所需的接收天线直径、下行波段和卫星方位参数等。
室外部分通常还有馈源，它的作用是用来接收天线反射后汇聚的卫星信号，然后在变频成标准范围（950-2150M之间）的中频信号再通过电缆通到卫星接收机上。
（2）数字卫星接收机
数字卫星接收机是一个复杂的电子系统，它包含电子调谐选台器、信道解调解码、解多工复用、信源解码、视频编码和音频数模转换等模块。
其中调谐选台器主要功能是从室外单元通过射频电缆送来的第一中频信号中选出所要接收的某一卫星电视频道的频率，并将它变换成第二中频或零中频信号输出，由信道解调解码模块、解多工复用模块进行解码还原为压缩的音频视频AV信号。
（3）邻频调制器
邻频调制器也称作射频调制器或电视调制器,是前端电视机房的主要设备之一,其功能是把信号源（可以是数字电视机顶盒、卫星数字电视接收机、DVD机、电脑、摄像机、电视解调器等AV信号源）所提供的视频信号和音频信号调制成稳定的高频射频振荡信号，不同的节目调制在不同的频段上以便共享传输电缆，通常情况下视频为调幅调制方式，音频为调频调制方式。
（4）混合器
混合器的作用是把多路经调制器输出的射频振荡信号混合为一路，并防止不同频段的调制信号之间相互干扰。
（5）有源有线电视信号放大器
有线电视终端正常的信号电平应在64-72db之间，信号放大器的作用是对已经衰减的信号进行放大和恢复，以便信号继续传输或分配。
（6）分支器
分支器是有线电视分配网络中常用的设备，它的作用是从有线电视干线上分离出一部分信号，它的接口特点是具有一个IN、一个OUT和多个TAP接口，前两个接口是连接干线的，具有较低的插入损耗；TAP接口即有线电视的分支输出接口，若一个分支器有四个TAP接口，就称为四分支器。
注意分支器的插入损耗与分支损耗两个参数间的差异。
（7）分配器
分配器也是有线电视分配网络中常用的设备，与分支器不同之处在于它是将一路的有线电视信号平均分成多份，共多个用户使用，它具有一个IN、多个OUT接口，IN、OUT之间的损耗称为分配损耗，其值通常介于分支器的插入损耗、分支损耗之间。
四．实验步骤
1．初步了解卫星接收系统的调试过程；
（1）卫星天线的安装调试过程
室外卫星天线的安装调试即“对星”，主要目的是调整天线并获得足够强的卫星信号。
天线结构参见前面的图2-2，天线的安装顺序大致为：
①底座的安装固定，②安装仰角调节杆与方位套筒，③粗调天线的方位角和仰角等参数，④连接卫星接收机和电视。
除了上述要求外，室外天线的安装还要注意安装位置，天线轴线上不要有大型物体遮挡；注意天线的固定，防止风压大时造成天线移动甚至意外跌落；另外还要有一定的防雷措施，而且该防雷不可与室内机电部分共用接地。
请查一下，厦门地区的经纬度是多少？
（2）卫星接收机的联机调试
①确认卫星接收天线已经组装架设完成，并且接收天线已经大致对准所要接收节目的卫星方位，确认卫星接收天线、高频头、数字卫星接收机、邻频调制器、混合器等的安装与连接；
②检查卫星接收天线、高频头、数字卫星接收机、电视机等设备的安装和连接是否正确；
③卫星接收机电源开启后，按接收机面板上的“菜单”按键，弹出“系统主菜单”窗口，按“▲”、“▼”键进入“系统参数”界面；
注意：
请记住卫星接收机的参数设置，调整后应恢复原值；
④根据卫星经度、天线所在地区的经纬度计算天线的方位角、仰角和极化角，反复微调并观察电视上卫星接收机的信号质量条，当信号质量条变成黄色并且强度应达到40以上时按OK键，卫星接收机将自动搜索节目；
⑤搜索完并存储节目后，会自动返回播放第一个节目，此时按“▲”、“▼”键可以再不同的节目间切换；
2．初步了解有线电视系统相关设备参数和软件设置；
本实验室的卫星有线电视系统包含了模拟有线电视系统的信号源、前端处理、干线传输和用户分配网络各个部分的组成。
前端设备是指各种节目源，包括卫星接收机解码后的电视节目、视频监控的监控视频和VCD音视频等多个视频源；它们分别经过邻频调制器调制到某个可用有线电视频道，再由混合器将多个调制器的射频输出信号混合后，由有源有线电视信号放大器发送到有线电视网络进行信号分配至各个用户终端。
注意观察各个设备之间的接线情况，大致如下：
（1）将卫星接收机、视频监控等信号源设备的AV音视频输出端子连接至邻频调制器的输入端；
（2）将各个邻频调制器的输出射频信号连接至混合器；
（3）将混合器的输出连接至有线电视信号放大器，有信号放大器将有线电视信号发送至有线电视干线中；
（4）用户分配网络使用分支器或者分配器分流部分有线电视干线的信号，经用户分支线和有线电视接口进入电视机；
（5）使用电视【自动搜台】功能，搜索并存储相应的电视节目，请留意各个节目所在的频率与邻频调制器上所显示频率的关系，请记录你实验过程中的电视节目及其所在的频段；
（6）通过电视的“▲”、“▼”节目切换按键，切换不同的节目；
3．卫星接收及有线电视系统的联合调试
经过前面几部分的操作实践，现在卫星节目已经被调制到有线电视系统中，并能被电视机正常接收播放，下面我们通过具体操作进一步体会一下：
（1）改变某个信号源的节目内容
①将电视切换到某个卫星接收机的节目，固定接收某个节目，不要换台；
②改变信号源节目
如，按卫星接收机的“▲”、“▼”按键，使卫星接收机解调不同的卫视节目内容。
本操作过程，仔细体会发生的现象，仔细思考并回答：
前端系统的信号源节目内容改变了吗？
该路音视频信号经对应的邻频调制器调制后，调制频率是否发生了改变？
（2）改变邻频调制器的调制频率
①固定节目源的音视频内容的不变，即节目源不要进行操作；
②按邻频调制器的“▲”、“▼”按键，改变调制器的调制频率，此时调制器上的LED显示的频率即为调制输出的信号频率，观察当调制频率改变时，电视机画面是否变差甚至消失？
③分析现象并思考：
节目源音视频内容是否改变？
调制频率是否改变？
如何恢复节目画面？
如果调制频率发生改变接收不到节目，那么改变电视机的接收频率，是否可以重新接收到该节目？
该如何操作？
试对电视重新搜台并验证。
（3）进行电视机的节目切换操作
体会电视机换台节目改变的本质，前端设备的视频源是否受到影响？
邻频调制器的调制频率是否发生变化？
与
（2）中的实验现象比较一下，都是电视换台但两者的不同之处在哪里？
五．实验报告
1．简要叙述有线电视信号放大器的作用。
若家中电视信号不好，是否可以通过安装信号放大器恢复电视信号？
2．请留意观察并记录四路电视节目所在的频率，并与邻频调制器上所显示频率进行对比，它们之间是否有对应关系？
你所操作的实验系统调制频率分别是多少？
3．若两个邻频调制器的调制频率比较接近，是否会出现相互干扰？
由此推断一个电视节目大约占用多大带宽？
若该系统同轴电缆的可用频段为200MHz-1000MHz，最多可容纳几路电视节目？
电梯模型
二、实验目的
1.掌握升降式电梯的系统构成和主要部件
2.掌握电梯的安全保障机构和常见的运行方式
3.电梯操作实践，观察电梯在自动运行方式下的工作过程
4.初步熟悉可编程控制器电梯控制系统的设计方法
二．设备介绍
在智能建筑设备自动化系统中，电梯作为高层建筑内不可缺少的重要垂直交通运输工具，有着重要的地位。
本电梯控制实验系统提供一个模拟真实电梯的微缩模型，它使用了控制器、传感器、变频调速、交直流电机控制等技术，具有轿箱升降、自动平层、自动开关门、顺向响应轿箱内外呼梯信号、直驶、安全运行保护等功能，也可配置监控软件由上位计算机监控。
该装置采用台式结构，由主体框架、导轨、轿箱、配重等组成，并配有交流电机、变频调速器、控制器、传感器、外呼按钮及显示屏、内选按钮及指示灯等，构成典型的机电一体化教学模型。
适用于各类学校机电专业的教学演示、教学实验、实习培训和课程设计。
正面部件有：
①电源钥匙开关⑦门系统⑧电梯位置显示
⑨层操作面板
轿厢操作面板和厢内显示
运行模式切换按钮
三．实验原理
1.升降式电梯的系统构成和主要部件
本透明仿真教学电梯是根据最常见的升降式客梯结构，采用透明有机材料制成。
其结构与实际电梯相同，本节的主要目的是掌握电梯的曳引系统和电梯结构，其中电梯结构主要包括机房、井道、厅门、轿厢等几大部分。
（1）电梯的运行原理和结构——曳引系统
曳引系统的主要功能是输出与传递动力，维持电梯正常运行。
曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向系统、对重补偿系统等组成。
牵引式电梯机房一般位于电梯上方，其中的曳引机是电梯的主要驱动装置，它包括驱动电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮和惯性轮等设备。
导向系统的主要功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。
除了导向轮，导向系统主要由导轨、导靴和导轨架组成，它们主要布置在电梯井道中。
对重补偿系统的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中能使轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，保证电梯的曳引传动正常。
系统主要由对重和重量补偿装置组成。
（2）电梯机房里的主要部件
①限速器
当轿厢运行速度达到限定值时，能发出电信号并产生机械制动动作的安全装置，是保证电梯安全可靠的又一道保障。
②定位装置
此电梯的定位装置为增量型旋转编码器，它通过弹性联轴器与曳引轮的中心轴相连，其特点是：
只有在旋转期间会输出对应旋转角度脉冲，它是利用计数来测量旋转的方式，通过PLC采集旋转编码器旋转时产生的脉冲信号将电梯定位。
（3）电梯井道部件
①导轨
电梯中的导轨，是轿厢和对重在垂直方向运动时的导向，限制轿厢和对重在水平方向的移动，防止由于轿厢的偏载而产生的倾斜。
同时当安全钳动作时，导轨作为被夹持的支承件支承轿厢和对重。
②导靴
导靴是使轿厢和对重装置沿导轨运行的装置。
轿厢导靴安装在轿厢上梁和轿厢底部安全钳座下面，对重导靴安装在对重架上部和底部。
本教学电梯采用的是弹性滑动导靴，它主要由靴座、靴衬、靴头、靴轴、压缩弹簧及调节丝杆等组成。
③对重
对重又称为平衡重，其作用在于减少曳引电动机的功率和曳引轮、蜗轮上的力矩。
对重的结构没有固定的形式，但不论何种形式，在对重的四个角上都应设置四只导靴以保证对重在电梯运行时沿着对重导轨垂直运行。
（4）轿厢和门机构
①轿厢
电梯轿厢是用于运送乘客或货物的电梯组件。
电梯的轿厢一般由轿底、轿壁、轿顶、轿厢架等几个主要部件组成。
很多电梯在轿顶设置有排风扇、照明灯和超载装置，其中超载装置是为了使电梯能在设计载重量范围内正常运行，它包括压力弹簧和微动开关。
当轿厢内的压力超过额定值，弹簧被压下，微动开关断开。
通过电气系统控制电机停止运行并输出报警信号。
电梯轿厢的其它装置，如轿厢的导靴，请参见井道部件部分。
轿厢操作面板请参见前面实验设备介绍部分。
②门系统
门系统是介于层站入口和轿厢之间的通道。
门系统由轿厢门、层门、开门装置和门锁机构等部分组成。
其中开门装置由驱动电机、传动链条和连杆等组成，如图所示。
电梯层门的开与关是通过安装在轿门上的开门刀片来实现的，本身并无驱动机构，而是利用弹簧等装置保证层门闭合。
此外，每个层门上都装有一把门锁，层门关闭后，门锁的机械锁钩啮合，锁住层门不被随意打开。
只有当电梯停站时，层门才在开门刀的带动下开启，或用专门配制的钥匙开启层门。
另外，电梯都有轿门安全保护装置，当有人或物停留，当门在关闭中碰到人或物品时，触板被推入，控制杆转动，并压住微动开关触头，使门电机迅速反转，门被重新打开。
在门系统未正常关闭情况下，电梯不能继续运行。
（5）电气控制系统
电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制。
电气控制系统主要由操纵装置、位置显示装置、控制屏（柜）、平层装置、选层器等组成，这些大部分已经在前面讲述过了，而控制柜是电梯按预定程序正常运行的控制核心，通常是PLC或者单板机。
在实际工程中，各种电子元件和电器安装在一个电气控制柜中，放在电梯机房，本实验系统的电气控制系统
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