隨著經濟的發展,生活水平的逐步提高,購置房屋和車輛的人越來越多,但安全問題也給人們帶來巨大的經濟損失。與此同時,相應的安全防盜系統也應運而生。目前市場上,低端的方案是利用單片機和通訊單元相結合構成系統。這種系統雖然價格便宜,實現起來也相對簡單,但是功能不夠完善,不能實現正真的影、音、像圖文全方位監控。而高端的方案則使用專用集成電路,雖然功能強大,但是價格昂貴,并且對于新的接口標準存在兼容性問題,而且也不易升級。 基于FPGA的安全監控系統,是FPGA和通訊單元相結合的產物。其核心FPGA可多次配置,靈活性強,在性能和價格中找到一個很好的平衡。其易于維護和升級,以滿足市場上不斷推陳出的新的接口標準。 整個系統將是對視頻圖像處理、圖像加密技術、傳感器、PIC總線通訊等諸多技術的整合。而本文將側重于論述該系統中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內容。全文分為五個章節,第一章簡要介紹了視頻信號處理的原理和結構,對一些專業術語進行介紹,并展示了通用的視頻處理過程。第二章針對監控系統的案例,對視頻信號處理模塊的解決方案進行論述,將實際的視頻信號處理劃分為轉換、計算和傳送三個子模塊,并且分別進行功能介紹。第三章著重介紹視頻轉換和視頻計算兩大模塊,對相應的接口配置和模塊主要代碼實現作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題:數字圖像的壓縮技術,并對相應的重要模塊和關鍵步驟作實際建模分析。第五章將探討視頻傳送的相關技術,介紹傳統的Camera-Link標準和最新的千兆以太網傳送標準,對可行性應用進行了比較。
上傳時間: 2013-07-17
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隨著我國工農業生產的發展和人民生活水平的提高,作為國民經濟基礎之一的電力行業取得了迅猛的發展,電力系統輸配電的安全性和可靠性也越來越受到電力系統運行、管理和科研人員的關注。輸電線路的各種事故是影響電力線路安全運行的重要因素之一。本文正是在這一前提下,在參考國內外大量文獻及研究成果的基礎上,設計實現了一套輸電線路綜合在線監測系統。 本文研制的輸電線路在線監測終端通過測量線路的泄漏電流、分布電壓、氣候參數以及圖像信息,并將數據進行采集、處理后,將數據發送到后臺監控中心,達到對輸電線路運行狀況進行實時監測的目的,并以此為依據給出線路的評估信息提供給電力部門作為其安排檢修的依據,可以大大減少電力部門的工作量并預防線路事故的發生。 針對本系統功能豐富、監測參數眾多的特點,作者設計了基于ARM的數據采集與傳輸系統。通過對ARM資源的合理分配,實現了監測終端的數據采集處理功能。終端的數據傳輸功能由ARM和無線傳輸模塊配合完成,實現了GPRS和GSM SMS兩種數據傳輸方式。 本文是對輸電線路綜合在線監測終端數據采集與傳輸系統設計和研究工作的總結,本文內容主要偏重于監測終端硬件和軟件的研究設計。論文在最后一部分對運行得到的數據也進行了分析、總結。 本文研制的輸電線路綜合監測終端已在在幾條高壓輸電線路上掛網運行,運行結果表明系統各方面性能良好,滿足設計要求。
上傳時間: 2013-07-20
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隨著當今生產力的發展和技術的進步,生產設備的自動化程度越來越高,傳統的監控手段已不能滿足生產自動化、智能化和網絡化的需求。智能巡檢終端作為生產安全的重要輔助設備,能在復雜環境下實現對多設備多信號量的實時采集和處理,可以作為解決生產設備安全運行的主要手段之一。近來年嵌入式技術以其強大的處理能力、高度的可靠性在微控制領域的應用越來越廣泛。無線通信技術,特別是GPRS無線網絡技術的快速發展。使互聯網等寬帶數據網絡與無線通信網絡實現互聯,能夠大大提高無線監控效率。在分析研究了當前國內、外設備巡檢系統研究現狀,并結合嵌入式技術和GPRS無線網絡通訊技術的基礎上,根據實際項目企業的具體生產要求,論文提出了一種基于GPRS無線通信技術與嵌入式技術的無線智能設備巡檢系統。 本系統采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作為系統處理器,處理器從外部傳感器采集到的相關數據,如:溫度、濕度、壓力等,通過SIM—300GRPS無線通訊模塊的AT命令將數據通過無線網絡傳送到移動運營商GPRS網絡中,然后將數據傳送到生產監控中心(指定IP地址或域名)監控中心,監控中心可以通過專門軟件對從各監控點傳遞的數據作出分析處理,并通過GPRS網絡將相關控制命令反饋給各個監控點。 本課題主要工作集中在兩個方面:一方面是GPRS無線收發設備硬件實現,在這一部分涉及到模塊硬件功能設計、無線模塊、嵌入式處理器的選型;另一方面是軟件設計,給出了系統軟件開發流程,完成了各模塊的開發工作。研究和試驗表明,該系統具有價格低廉、穩定可靠的特點,能滿足遠程無線數據傳輸的實際需求。
上傳時間: 2013-06-01
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隨著電子技術的不斷發展,各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數字化和便攜式的方向發展。針對傳統的多道脈沖幅度分析器體積大,人機交互不友好,不方便現場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續出現填補了這一缺點。 隨著電子技術的發展,以ARM為核的處理器技術的應用領域不斷擴大,相比較單片機而言,它的主頻高、運算速度快,可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小,適合于功耗要求比較苛刻的地方,這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時,由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設資源,這樣就簡化了外設電路及芯片的使用,降低了功耗并增強了產品的信賴性。另外,ARM芯片可以方便的移植操作系統,為多道脈沖幅度分析器多任務的管理和并行的處理,甚至硬實時功能的實現提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發展趨勢。智能化要求系統的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外,還需要軟件命令的執行者即硬件控制電路來實現相應的控制邏輯,兩者的結合才能真正的實現智能化。小型化要求系統的體積小、功耗小、便于攜帶;小型化除了要求采用微功耗的器件,還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少,但小型化的同時必須保持系統的智能化,即不能減少智能化所要求的復雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中,幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現,如閾值設定、自動穩譜以及多道數據采集,在節省了元件的數目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統的智能化程度。 Linux內核精簡而高效,可修改性強,支持多種體系結構的處理器等,使得它是一個非常適合于嵌入式開發和應用的操作系統。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛,從x86、MIPS、POWERPC到ARM,以及其他許多硬件體系結構。目前在世界范圍內,ARM體系結構的SOC逐漸占領32位嵌入式微處理器市場,ARM處理器及技術的應用幾乎已經深入到各個領域,例如:工業控制,無線通訊,網絡,消費類電子,成像等。 本課題采用三星公司生產的ARM(Advanced RISC Machines,先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設計并研制了一種便攜式的核數據采集系統設計方案。利用ARM芯片豐富的外設資源對傳統的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統由前端探測器系統,以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路,中央處理器模塊,顯示模塊,用戶交互模塊,存儲模塊,網絡傳輸模塊等多個模塊組成。本設計基于ARM9芯片S3C2410,并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統來進行任務的調度和處理等。 電路板核心板部分設計采用6層PCB板結構,這樣增加了系統可靠性,提高了電磁兼容的穩定性。數據采集系統是多道脈沖幅度分析器的核心,A/D轉換直接使用了S3C2410內置的ADC(Analog to Digital Converter,模數轉換器),在2.5 MHz的轉換時鐘下最大轉換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒),滿足了系統最低轉換時間≤5 μs的要求,并且控制簡單,簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card,安全數碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優點,所以設計中采用其作為外部的數據存儲設備,其驅動部分采用SD卡軟件包,為開發帶來了方便。本設計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分,并且通過Qt/Embedded為系統提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設置部分,這樣方便了用戶操作。系統的數據存取方面是基于SQLite嵌入式小型數據庫而進行的。為了方便數據向上位機的傳輸,系統設計中采用XML(Extensible Markup Language,可擴展標記語言)格式來組織傳輸的數據,通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協議的Linux下Socket套接字編程,來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數據傳輸。
上傳時間: 2013-04-24
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目前,許多高校在機房管理上使用了IC 卡,其中少數機房是使用接觸式IC卡,眾所周知,接觸式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干擾性和工作距離方面不及非接觸式IC 卡,因此很多接觸式IC 卡基本已被非接觸式IC 卡取代。 經過調研發現,使用IC 卡的機房管理系統的基本工作方式是每個機房中配置了1個IC 卡讀寫終端和1 臺監控機。IC 卡讀卡終端只是一個普通的讀卡器,只負責讀取卡內信息,并通過串口等通信方式將IC 卡信息傳輸給監控機,讀卡終端本身沒有信息存儲功能,實際的計費管理完全是通過監控計算機控制,監控計算機向中心服務器端定時或實時傳輸刷卡信息。由于整個系統要占用一臺微機,而且中間的信息傳遞、計費環節都要由它來完成,不僅浪費資源,而且也增加了安全隱患。在這種工作模式下,會出現一些問題和漏洞: 1) 可靠性不高由于讀卡設備與監控計算機之間的信息傳輸只是暫時保存在監控計算機中,如果監控計算機遭到病毒襲擊或者出現硬件故障,將出現無法挽回的后果。而且由于學生信息都保存在監控計算機中,因此存在著人為偽造、篡改和徇私舞弊行為的極大可能。 2) IC卡的特點未完全體現IC卡除了能標識身份外,還有電子錢包功能,能對其進行充值和扣款,但是上述方法基本上IC卡只用做標識身份,實際的每次扣款,都是由監控計算機和中心服務器來完成,基本與讀卡設備無關。 3) 不方便學生上機和收費管理學生每次上機刷卡,都要由監控計算機連接中心服務器端,由中心服務器端讀出學生信息,進行核對,而且對學生的扣款需要額外的計算機軟件來進行計時和計費處理,顯得比較繁瑣。 鑒于以上問題,為提高機房管理效率,降低工作強度,并及時處理機房發生的故障,采用機房計費管理系統勢在必行。如果能在讀卡終端設備中完成計費的大部分功能,并且增加存儲功能,這樣就可以減少監控計算機的負擔,甚至讀卡終端設備可以直接與中心服務器通信,不僅能增加系統的可靠性和安全性而且還充分利用了IC 卡的功能,還降低了財務統計和計算帶來的麻煩。 目前已經應用于機房管理的解決方案主要有3種方式,即:軟硬件結合控制方式、帳號方式和門禁方式。鑒于設計要求,并且考慮到安全、可靠、簡單等因素,如果在軟硬件結合控制方式中,把更多的任務交由讀卡終端,比如由讀卡終端來存儲數據、計費管理,同時如果讀卡終端能實現TCP/IP 通信,那么監控計算機的任務就大大降低,甚至可以由讀卡終端直接與中心服務器通信。就減少了一些不必要的麻煩和安全風險。本論文的設計就是基于這一點來進行的。 本系統要求數據傳輸穩定可靠,實時性要好,另外考慮到性價比等因素,綜合考慮選擇將μC/OS-II 操作系統移植到ARM7 上作為開發平臺。在此平臺基礎上,考慮到TCP/IP協議棧的實現與要采用的硬件的性能以及實現的成本有關。從解決這一技術問題出發,結合本論文研究的應用對象,決定使用嵌入式操作系統,此種方案可以描述為嵌入式TCP/IP協議棧+嵌入式操作系統+微控制器。 本文介紹了一種基于ARM7的IC 卡機房管理終端的設計方案。該系統在ARM7的基礎上實現了μC/OS-Ⅱ操作系統的移植和TCP/IP協議棧的嵌入,能夠正確讀寫IC 卡信息,增加了SD 卡存儲功能,完成計費操作,實現液晶顯示功能,能夠通過以太網或串口直接與服務器通信。 本文詳細介紹了整個機房管理系統終端的硬軟件設計,給出了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ在ARM7 處理器上的詳細移植過程,介紹了一種TCP/IP協議棧和基于套接字的編程方法,同時也提供了一種多卡操作的防沖突機制。 同目前大多數機房管理系統相比,該系統有如下特點: 1) 由于使用了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ,提高了系統的實時性和反應時間,任務管理和調度更加方便有效。 2) 由讀卡終端來進行計費操作,降低了服務器端的工作壓力,同時降低了安全風險。 3) 增加了數據存儲功能,提高了系統的可靠性,有利于數據的查詢和故障的恢復。 4) 增加了對無效卡、注銷卡和欠費卡的判斷與處理,對惡意操作或者有意或者無意的逃費操作采取了積極有效的措施。 5) 以太網通信克服了以往串口通信的傳輸距離短、傳輸速率慢等缺點,使得通信更加方便、高效,并且可以進行遠距離傳輸和控制。
上傳時間: 2013-07-09
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隨著經濟的發展,城市交通的壓力越來越大,很多城市都開始建設地鐵項目,發展地下軌道交通事業。在地鐵列車上,駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能,保障列車可靠、安全的運行,從而為乘客提供優質的服務。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。 在描述列車乘客信息系統的發展、介紹了公共廣播系統的功能的之后,本文分析了駕駛員語音控制器的設計需求,設計了一種具有人機交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤;能夠在內部存儲路線、站點和緊急信息等用戶數據。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運行信息。通過通信端口,按照雙方約定的通訊格式,將運行模式,路線站點,緊急信息等內容發送給列車顯示與廣播控制單元,完成語音及顯示控制。根據需求分析,提出了一種基于ARM的控制器設計平臺。設計了該控制器的硬件和軟件的整體方案,采用模塊化設計的思想給出了系統各主要模塊的具體設計與實現方法,并給出了相關電路的實現原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程,并給出了具體應用。該駕駛員語音控制器實現了人工廣播、司機對講、緊急對講和系統設置等功能。具有操作方便、便于維護、可配置、成本低等優點,滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實際需求。關鍵詞:ARM;RS485;乘客信息系統;圖形用戶界面;嵌入式系統
上傳時間: 2013-07-30
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目前,國內礦井的排水系統多采用傳統的人工監測、繼電器控制的方法。傳統方法設備運行的自動化程度低、可靠性較差、工人勞動強度大、應急能力不足,存在一定的安全隱患,不適應數字化礦井發展的需要。本課題設計的自動排水系統采用嵌入式微控制器作為就地控制系統與上位機遠程監控相結合的方式,提高了工作的可靠性和穩定性,具有運行成本低、調試方便等特點。 本文首先根據某礦井下排水的實際情況,對各種排水形式和相關設備進行了分析和比較,選擇其中一種典型的排水系統形式作為模型。根據井下排水系統的運行原理展開研究和論證,制定了井下水位監控和水泵啟動方案。在綜合自動控制的相關理論和傳感器應用技術的基礎上分析了排水系統中需要監控的、能夠反映排水系統工作特征的關鍵參數,并提出了這些參數的監測方法和這些方法的可行性。 全面分析了目前常用的微處理器和實時操作系統,詳細研究了ARM和μC/OS-Ⅱ的性能和特點,充分利用ARM微處理器高性能、低功耗、低成本的優勢,以及μC/OS-Ⅱ可移植性好、開發成本低的優點。選用以ARM7TDMI-S為CPU的LPC2220芯片作為就地控制系統,選用μc/OS-Ⅱ為實時操作系統。并根據排水系統工作方案和要求設計了系統和接口硬件電路,完成了系統運行程序代碼的編寫。 應煤礦信息化發展趨勢的要求,選用LabVIEW作為上位機監控軟件,以串行通訊協議與井下就地控制系統組成遠程監控系統。從而實現工作人員能夠在地面監控室輕松了解到井下水倉水位、各排水設備工作狀態等信息,實現了排水系統運行的“避峰就谷”和水泵房的無人化值守。此項研究對礦井的安全生產、節能降耗和數字化建設等工作具有一定參考價值。
上傳時間: 2013-06-04
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汽車行駛記錄儀,俗稱汽車黑匣子,是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲并可通過接口實現數據輸出的數字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用,對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。本文在參考了國內外多種不同結構,不同領域的汽車行駛記錄儀的設計與研究的基礎上,將現今領先的GPRS通信技術與人機對話技術應用在傳統的汽車行駛記錄儀上,以達到能夠有效地記錄數據并與用戶實時互動等多項功能。 本記錄儀的設計是基于Samsung公司出產的ARM9 s3c2410的處理器,相應的操作系統是廣泛采用的Linux操作系統。本文在介紹并分析了國內外汽車行駛記錄儀的相關背景和現狀之后,提出了本課題需要完成的目標。接下來,論文闡述了記錄儀的整體系統結構,同時詳細介紹了系統各個模塊的硬件設計及其結構。接下來,在介紹了各個模塊結構的基礎上,詳細分析了通信模塊的設計,并將現今領先的GPRS技術應用于記錄儀的通信環節。在介紹了硬件模塊的各個方面之后,論文進入了軟件設計部分的闡述。在軟件部分中,本文先介紹了本系統的軟件流程。并在此流程的基礎上詳細說明了系統采用的Linux操作系統的配置,剪裁,移植等方面,同時也介紹了本系統所采用的Bootloader-vivi。在軟件設計的部分,論文還詳細研究了基于Linux操作系統的界面設計應用軟件平臺MiniGUI,并重點闡述了MiniGUI在PC上位機環境下的配置和編譯工作,以及在交叉編譯環境下的編譯工作等復雜的環節。最后,是通過串口線將系統與連接板相互交叉進行同步編譯,同步測試,并展示出最后的完成結果。 本論文在結束處對本課題已完成的部分進行了比較深入的總結,并將出現的問題進行了分析和小結。同時還對系統性能提出了進一步改善的可行性建議。關鍵詞:汽車行駛記錄儀,s3c2410,Linux,MiniGUI
上傳時間: 2013-04-24
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該文首先以運行的XLPE電力電纜為對象,分析了電纜進行在線監測的重要性,介紹了電力電纜供電的優缺點、電力電纜的分類和典型故障,討論了電力電纜絕緣故障在線監測系統的國內外同類技術現狀和發展趨勢,在此基礎上提出符合現場實際的電纜絕緣在線監測系統是迫切需要的.其次,從微觀的角度闡述了水樹的形成的過程,對目前存在的XLPE電纜絕緣在線監測方法進行了介紹.從不同電壓等級的電纜,其電力系統中的變壓器中性點接地方式不同入手,比較了各種方法的利弊,從而提出了差頻法作為本在線監測研究的系統方案.并從抗干擾的角度來考慮,差頻法是更切實可行的方法.從理論上對差頻法的在線監測的微觀過程進行了分析,并在此基礎上對電纜水樹枝模型進行了仿真,得到的結果更好地證明了模型的正確性和差頻法的可行性.再次,研制了基于差頻法的XLPE電纜在線檢測原理驗證裝置,論述了該系統的結構和組成.主要有如下幾個部分:一、用于疊加到電纜上的調頻信號的發生裝置的技術要求、構成和工作原理;二、用于檢測差頻信號的微小電流檢測裝置的構成和特點;三、差頻信號數據的采集和傳送到工控機;四、在監測系統中,調頻信號的加載位置和大小;五、電纜的水樹培養和對比樣品的選取;最后詳細介紹了整體的實驗步驟和注意事項.該文通過對電力電纜絕緣在線監測系統的研究,提出了基于差頻法的在線監測的工作原理、系統結構以及數據處理方案,從而為更好的實際運用電纜絕緣故障在線監測技術,為電力系統安全、方便、迅捷的排除電纜故障提供有利的理論依據和實際經驗.
上傳時間: 2013-08-04
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目前嵌入式系統在工業控制和智能家電方面運用地越來越廣泛,嵌入式系統應用于安防報警產品,使安防報警產品越來越智能化。未來產品技術將朝著數字化、無線化、集成化方向發展,因此本文設計了一個基于嵌入式系統的安防報警器。 嵌入式防盜報警系統,由可編程主機、遙控器、各種防盜、防搶探測器組成,可通過局域網與小區的監控中心連接,組成一套有線安全防范網絡。一旦發生情況,能把報警信息通過通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的電話、手機、傳呼機。同時向監控中心報告,監控中心電腦確定發生警情的地址,及時調動人員作出快速處理。 本文設計以32位ARM920T處理器s3C2410A為主控芯片,操作系統采用嵌入式LINUX操作系統。本文詳細闡述一下幾點: (1)研究了GSM MODEM的數據傳輸的特點和工作原理,熟悉控制短信貓的AT指令;分析了煙霧、防盜、煤氣等傳感器的性能指標和門限數據。為下面的系統的設計與研究提供了必要的理論基礎。 (2)建立硬件開發平臺,對ARM處理器平臺的集成功能進行了研究。其中重點研究了ARMS3C2410處理器,對其性能進行了分析;對處理器的內存設計進行的分析;對所應用的串口電路進行了詳細的研究。 (3)采用了嵌入式Linux系統作為操作系統,對Linux系統的內核和文件系統作了進一步的研究。詳細研究了Linux系統的bootloader的功能以及它的編譯與燒寫;Linux內核的剪切、編譯和燒寫;Linux文件系統的編譯與燒寫;加載Linux各種服務,比如NFS協議服務。為系統開發搭建了軟件平臺。 (4)ARM處理器與GSM MODEM通過串口進行數據傳輸的軟件設計;ARM處理器與監控中心的網絡傳輸的軟件設計。本系統實現了Linux系統串口和網口進行數據的傳輸,并對系統性能進行了測試,測試表明平臺達到設計要求,性能穩定。
上傳時間: 2013-04-24
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