管道安全预警系统的应用

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长输天然气管道智能监测预警系统设计与应用

文章编号：2095-6835（2023）22-0165-04长输天然气管道智能监测预警系统设计与应用延旭博（河北省天然气有限责任公司，河北石家庄050000）摘要：管道线路安全是长输天然气管网运行管理的难点，其安全防控技术和体系仍处于起步阶段。

除加强传统的巡护、检测工作外，还需要积极引进新的监控技术手段提前进行预防，依托快速发展的4G/5G、人工智能、智能视频监控、光纤预警等多种手段实时监测，对第三方破坏和违法占压行为提前预警，从而降低管网系统的安全风险。

关键词：长输管道；智能监测预警；视频监控；预警系统中图分类号：TP29文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.22.047长输天然气管网是连接上游油气管网和下游天然气用户的纽带和中间环节，其安全运行对能源保障和民生都有重要意义。

随着经济发展，城乡建设加快，长输天然气管网周边高后果区明显增多，一旦发生破坏事故，将会严重影响周边安全和下游用户的能源供给。

为弥补传统人工巡检空窗期长、时效性差的不足，在管道沿线加装智能视频监控、光纤预警设备及环境参数采集等设备，并结合大数据、人工智能分析等手段，开发长输管道智能监测预警系统[1]，全时全天候监控第三方在管线周边实施灵活机动的机械挖掘、地勘钻探和定向穿越等影响管道安全的高危作业，可在管道遭遇实质性破坏之前给出报警信息，为管道安全巡护提供指导。

1智能监测预警系统设计思路1.1长输管道的安全风险长输天然气管道管理的主要依据和规范有《石油天然气管道保护法》《油气输送管道完整性管理规范》《关于加强油气输送管道途经人员密集场所高后果区安全管理工作的通知》《压力管道定期检验规则—长输管道》等。

上述法律、规范对于管道的线路安全，特别是对高后果区段管道提出了明确要求：要采取有效的措施，降低高后果区的风险，严格控制高后果区增加，同时提升风险处置能力。

管道面临的主要风险有以下3个方面：①第三方施工破坏。

管道工程监测与预警系统建设研究

管道工程监测与预警系统建设研究随着城市化进程的加快，城市内的管道工程也不断增多，从供水管道到天然气管道，这些管道的安全运行对城市的正常生活和经济发展至关重要。

然而，由于管道工程的特殊性和长期运行的复杂性，工程监测和预警系统的建设成为了一个迫切需要解决的问题。

管道工程是城市基础设施中不可或缺的一部分，其内部包含了天然气、石油、水源等重要资源。

管道工程运行过程中存在众多的风险和挑战，例如泄漏、损坏、腐蚀等问题。

这些问题如果得不到及时的监测和预警，将会给城市和居民的生活带来巨大的安全隐患和经济损失。

因此，建设管道工程监测与预警系统成为了当务之急。

这一系统的建设需要从多个方面考虑，包括监测技术、数据分析与处理、预警机制等。

首先，针对管道工程的特性，需要选择合适的监测技术来实时监测管道的运行状态。

常见的监测技术包括应变传感器、温度传感器、压力传感器等。

这些传感器可以将管道内部的信息传输到监测中心，实现对管道运行状态的实时监测和数据采集。

其次，对于大量的监测数据，需要进行科学的数据分析与处理。

通过对数据进行统计分析和模型建立，可以提取出管道运行过程中的关键参数和异常信息。

通过建立合适的数据分析算法，可以对管道内发生的泄漏、损坏等情况进行准确的识别和定位。

再次，为了提前预警管道工程问题，需要建立起有效的预警机制。

根据管道工程的特点，可以通过建立一套完善的预警模型来判断管道正常运行状态下的各项指标，一旦出现异常情况，系统将及时发出预警信息。

同时，还可以结合地理信息系统，实现对管道周边环境和地质条件的监测和分析，确保预警的准确性和及时性。

除了以上几点，管道工程监测与预警系统的建设还需要考虑其他重要因素。

例如，建设一个完善的网络架构和数据传输系统，确保监测数据的及时传输和可靠性；同时，还需要制定相关的技术标准和规范，确保监测系统的稳定运行；另外，科学合理的培训与人员配备也是保障监测系统正常运行的重要因素。

综上所述，管道工程监测与预警系统的建设对于保障城市基础设施的安全运行具有重要意义。

油气管道安全监测系统研制与应用

油气管道安全监测系统研制与应用在我国，石油和天然气是两大主要的能源，其在国民经济和社会发展中具有非常重要的地位。

为了确保石油和天然气的输送安全，避免与管道相关的事故和灾害的发生，油气管道内部的设备及管道周围环境的实时监测变得尤为重要。

现代科技的发展为油气管道安全提供了有力支持，油气管道安全监测系统应运而生。

一、油气管道安全监测系统概述油气管道安全监测系统是以信息技术为支撑，将油气输送管道内部的物理信息、环境信息和流体信息通过网络传输至远程信息处理中心，进行实时监测、分析预警和管理的系统。

该系统主要由传感器、信号传输设备、数据采集储存设备、信息处理分析系统、计算机网络等几个部分组成。

1、传感器传感器是油气管道安全监测系统的最核心部分，它能将物理信息如温度、压力、流量和环境信息如风速、湿度、雨量等转化为电信号，并将其传递给信息传输设备。

2、信号传输设备信号传输设备是一种将传感器采集到的电信号转换成数字信号的设备。

它能够将数字信号通过通信网络传输到信息处理分析系统，并在传输过程中将信号进行压缩和加密，以提高信息传输的速度和安全性。

3、数据采集储存设备数据采集储存设备是一种同时具有数据采集和存储功能的设备。

它能够对采集到的油气管道内物理信息和环境信息以及液体信息进行处理和储存。

对于重要的数据需要进行备份，以保证数据的安全性和稳定性。

4、信息处理分析系统信息处理分析系统是一个基于网络连接的软件系统，具有实时监测、数据处理和预警能力。

它运用各种算法对油气管道内物理信息和环境信息进行分析预测，帮助工程管理人员及时处理有问题的信息并进行预警，在遇到紧急情况时也可快速发出报警信号。

二、油气管道安全监测系统的应用油气管道安全监测系统广泛应用于我国的石油、天然气及液化石油气输送管道、输电线路、水利水电工程等方面。

它们将现代信息技术和网络技术应用到石油和天然气输送监测中，为安全生产提供技术保障，也为能源开发和能源运输提供了必要的技术支持。

9、光纤管道安全预警系统

主营业务光通信微波通信卫星通信移动通信管线自控

通信工程
电力工程
220KV及以下输变电工程 ADSS、OPGW电力光缆场站配套电气

专网经营管理业务
信息化建设内部支持帮助热线卫星通信系统广域网链路应急平台建设和运维

科研创新能力
核心技术优势：管道检测（监测）技术光纤传感技术管道安全预警技术信息化电子通信技术物联网技术软件开发应急系统
2、预警单元FU：
预警单元是系统的基础预警单元，安装在管线阀室、泵站或分输站，采用模块化设计，用来采集管道沿线的土壤振动信号完成传感信号的处理、事件的分析、识别和定位，并上传到FST。
系统组成
3、预警管理终端FST FST是预警系统的管理终端，接收FU的运行数据和预警信息，分析处理后显示告警信息，并将数据上传到DMC 4、区域监控中心DMC DMC是预警系统的管理中心，监控预警区域的安全情况。
五、应用业绩
六、其他产品
获奖情况
质量体系
公安部部权威检测报告
生产销售资质
汇报提纲
一、公司介绍
二、产品介绍三、荣誉资质四、典型案例五、应用业绩
六、其他产品
青海乐都预警项目
2013年6月在青海东部燃气公司进行应用测试，期间受到业主好评直接获得商用。
阿独线预警项目
阿独线管道全长246公里，共计安装6套Fu、1套FST。
承担的部分科研项目
序号 1 2 3 4 5 6 7 项目名称油气管道光纤安全预警技术与装备研究广域覆盖低成本宽带接入组网技术与应用示范网络开发支持IPv6的中石油移动应急通信系统应用示范特殊地段定向钻对穿控向技术研究长距离大口径油气管道对穿控向技术与装备研究大口径天然气管道地质灾害监测装置长距离大口径天然气道安全预警技术现场工业应用股份公司重大专项“西气东输二线工程关键技术研究” 来源 863计划国家重大专项国家重大专项国家科技支撑计划

浅析智能管道及其解决方案

浅析智能管道及其解决方案引言概述：智能管道是一种基于先进技术的管道系统，旨在提高管道运营的效率和安全性。

随着科技的不断进步，智能管道解决方案越来越受到关注。

本文将从以下五个大点来浅析智能管道及其解决方案。

正文内容：1. 智能监测系统1.1 传感器技术：智能管道的核心是传感器技术，通过安装传感器在管道中，可以实时监测管道的温度、压力、流量等参数。

1.2 数据采集与处理：传感器采集到的数据通过数据采集系统进行收集和处理，将数据转化为可读的信息，为管道运营提供准确的数据支持。

1.3 远程监控与报警：智能管道系统可以通过远程监控平台实时监测管道的运行状况，并在发生异常情况时及时发出报警，保障管道的安全运行。

2. 智能维护与管理2.1 预测性维护：基于传感器数据和大数据分析，智能管道系统可以预测管道设备的故障和损坏，提前进行维护，避免设备故障对管道运营造成的影响。

2.2 运维管理优化：智能管道解决方案可以对管道运维过程进行优化，提高维护效率和降低成本。

通过自动化的工作流程、实时监控和智能分析，可以实现快速响应和高效运维管理。

2.3 资产管理与优化：智能管道解决方案可以对管道资产进行全面管理，包括资产追踪、设备维护记录、设备寿命预测等，实现资产的最大化利用和优化。

3. 智能安全监控3.1 管道泄漏监测：智能管道系统可以通过泄漏监测技术实时检测管道的泄漏情况，及时采取措施避免事故的发生。

3.2 安全预警与应急响应：智能管道解决方案可以通过安全预警系统及时发现潜在的安全风险，并进行应急响应，保障人员和环境的安全。

3.3 安全数据分析与决策支持：智能管道系统可以对安全数据进行分析和挖掘，为管道运营提供决策支持，帮助制定更科学的安全管理策略。

4. 智能节能与环保4.1 能耗监测与优化：智能管道解决方案可以对管道的能耗进行监测和分析，通过优化管道运行参数，实现节能减排的目标。

4.2 资源回收与再利用：智能管道系统可以对废水、废气等资源进行回收和再利用，实现资源的最大化利用和环境保护。

管道泄漏检测及预警系统的研究

管道泄漏检测及预警系统的研究一、背景石油、化工等工业行业中，管道是承担输送物质的重要设施之一，但是管道在运输过程中由于各种原因会出现泄漏，而泄漏会带来严重的经济和人身安全风险。

因此，对于管道的泄漏检测及预警系统的研发已经成为各国关注的热点领域之一。

二、泄漏检测及预警系统简介泄漏检测及预警系统由传感器、数据采集与传输系统、数据处理及信号告警系统等三大部分组成。

其中传感器负责采集管道运输物质的流量、压力、温度等数据，数据采集与传输系统负责将传感器采集到的数据分析处理后传输给数据处理及信号告警系统，数据处理及信号告警系统负责根据数据采集与传输的一系列数据分析，实现对管道泄漏及其他异常情况的自动检测，同时与云平台或其他设备相连，实现实时告警和管道运行状态的远程监测。

三、泄漏检测及预警系统的研究技术1. 声学技术声学技术泄漏检测原理是通过放置传感器接收管道周围环境声波信号，实现对管道泄漏情况的快速定位与检测，同时声音的差异也可以通过数据处理来分析泄漏程度，从而实现对泄漏事件的预警。

该技术对于检测各种类型的管道泄漏效果非常好。

2. 红外线技术红外线技术也多应用于管道泄漏检测中，其检测原理是通过检测管道运输物质的表面温度，实现对管道泄漏情况的快速定位与检测，同时也能够通过数据处理来分析泄漏程度以及泄漏物质的类型等信息。

3. 热流检测技术热流检测技术是一种非接触式的光学检测着火或爆炸风险的技术，主要应用于热力行业等企业生产过程中。

其原理是通过不接触的方式，检测引擎工作时的热流的分布情况来判断被检测工件的状况。

4. 气体检测技术气体检测技术是一种依靠检测设备，实时对环境等等进行检测，最后将检测结果以数据的形式传输到指定的服务器端里，完成对运输管道泄漏的检测和预警，分析杀菌等。

四、泄漏检测及预警系统的优点1. 广泛应用领域泄漏检测及预警系统适用于各种类型的管道，无论是石油、化工、天然气以及水务行业等等都能够应用该系统，对于安全生产的作用十分明显。

光纤管道安全预警系统的研究与应用

摘要：介绍了一种基于ＭａｈＺｈｄｒｃ— ｅｎｅ光纤干涉仪原理的分布式光纤管道安全预警系统。该系统利用与油气管道同沟敷设
的普通通信光缆中的３根光纤作为分布式传感器，长距离连续监测油气管道沿线的土壤振动情况，并分析判断可能威胁油气管道安全的破坏事件，时报警，到安全预警的作用，及起能够对这些事件进行精确的分析和定位，细阐述了系统的原理详
ＡｂｔａｔＡｅｄｓｉｕｅｐｉａｂｒｉｌｅｓｃｒｙｆｒｗａｉｇｓｓｅｂｓｄｏａｈ－ｈｄｒｐｉａｂｒｉｔｒｅｏｔｒｉｉ－ｓｒｃ：ｎｗｉｔｂｔｄｏｔｌｅｐｅｉｅｕｉｅｒｎｔｍａｅｎＭｃ－ｒｃｆｉｐｎｔｏｎｙＺｅｎｅｔｌｅｅｆｒｍｅｅ－ｏｃｆｉｎｓｎ
（ｈｎｅｏｅｍｄＧｓｉｅｉｅｃｍｍｎｃｔｎａｄＥｅｔｃｉｎｉｅｒｏｐｒｔｎＬｎｆｇ０５０，ＣｉａＣｉａｔｌＰｒｕａａｐｌｅｌｏｕｉｉｌｒｔｙＥｇｎｅｒｏａｏ，ａｇａ６００ｈｎ）ｎＰｎＴｅａｏｎｃｉｔＣｉｎ
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光纤管道安全预警系统的研究与应用

天然气管道安全预警系统浅析

天然气管道安全预警系统浅析摘要：本文按照功能划分介绍天然气管道安全预警系统的三种检测手段，通过对不同检测方式的原理分析、主要参数及业绩的阐述管道安全预警系统的技术现状，同时对各种安全预警系统进行了对比，为后续管道安全预警系统建设提供新思路。

关键词：分布式光纤预警系统管道泄漏检测系统1.引言近年来，天然气输送管道泄漏因处理不及时引发的灾害频发，管道安全容易受地址灾害的影响，如山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、裂缝、沉降等，同时也受人工外界入侵影响，如第三方施工挖掘，反映到管道上表现为管道在该条件下的力学状态和承载能力，如果管道在外界载荷作用下，承载超过了极限值，管道本身可能失效而导致事故，管道安全预警系统的建设可以提升企业安全管理能力，满足管道运行管理需求，是天然气管道先进的管理理念与技术手段。

1.管道安全预警系统分类管道安全预警系统按功能划分主要分为三类：1）分布式光纤预警系统：通过分布式光纤震动传感技术检测管道外界的人工及机械挖掘等入侵事件。

2）管道泄漏检测系统：分布式光纤测温技术和声波传感技术两大类，可检测管道泄漏定位。

3）管道应力检测系统：通过分布式应力（位移）传感技术检测管道沉降、位移、地震等周围自然灾害。

1.分布式光纤预警系统分布式光纤预警系统采用管道同沟敷设的通信光缆中1芯作为探测光缆，实时在线监测管道全线振动信息，对车辆行驶、挖掘等第三方破坏进行有效识别和精准定位。

采用瑞利散射原理：当有破坏行为时，引起的振动将导致破坏位置的光纤折射率等结构参数发生变化，使该处光的相位发生变化，通过探测瑞利散射光相位的变化即可准确探测破坏事件。

主要配置及参数：1）检测物理量：振动；2）光纤类型：单模光纤；3）振动灵敏度：人工挖掘1m，机械10m；4）估价：单通道40km型光纤预警主机1套（含软件及调试等），约计65万。

5）业绩：中俄东线、新天LNG外输管线、陕四支线，西三中线。

1.管道泄漏检测系统4.1 分布式光纤系统采用管道同沟敷设的通信光缆中1芯作为探测光缆，实时在线监测管道全线可能发生的泄漏，包括突发性泄漏和持续性泄漏。

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万方数据
２０１４年６月
林猛，等．管道安全预警系统的应用
’７１・
心，可以同时监控所有管道的安全隋况。
２管道安全管理系统安装步骤
２．１对管道进行分段抚鲅线全厂２４６ｋｍ，光缆与管道同沟铺设，全线有４处光纤中继站。根据抚鲅线管道沿线的实际情况，将管道分成８段。本方案安装预警单元８套，１套预警管理终端安装在首站的调度室。由于只有抚鲅线一条管道需要进行监控，所以不需要建立区域监控中心。２．２对光缆进行维修此系统要求每段预警单元中光纤每个发、收光回路的总体损耗不超过３０ｄＢ（包括光缆接头盒的损耗），而且单个最大衰减点的损耗不能大于１ｄＢ。由于抚鲅线的光缆建成于１９９５年，光缆和接头盒存在不同程度的破损，衰减值多处不符合要求，所以需要对损耗大的光缆和接头盒进行更换或维修，直至光缆的检测数值满足要求为止。２．３设备安装每段预警单元中光纤每个发、收光回路的技术指标达到要求后，将远端适配器、近端适配器、预警单元、预警管理终端安装到相应的位置，然后将光缆、远近端适配器、预警单元、预警管理终端、原有的交换机按顺序进行连接。２．４管道数据采集与录入主要采集内容如下：（１）管道不超过２００ｍ采集一个ＧＰＳ数据，每个管道转角处均应采集ＧＰＳ数据；（２）沿线主要场站、阀室的ＧＰＳ数据；（３）主要穿越点的ＧＰＳ数据；（４）阴极保护桩的桩号、里程、ＧＰＳ数据：（５）预警单元远近端位置的ＧＰＳ数据。采集完毕后，将所有数据顺序整理，按照统一的格式使用专用软件录入到系统中。将管道走向、沿线场站与阀室的位置、主要穿越点位置、阴极保护桩位置等显示在预警管理终端上。２．５系统调试抚鲅线的管道长度为２４６ｋｍ，但是由于同沟的光缆１９９５年敷设时在很多地方有预留长度，所以最终光缆测量后的长度为２６６ｋｍ，比管道长出２０
误差／ｍ
６３７２１０７８６１２２６５１０２４８
４总结
通过安装管道安全预警系统，使管道得到了实时监控，当管道遭受各种机具入侵时，安全预警系统就会在储运厂的调度中心报警，然后调度中心会立刻指挥巡线人员对现场进行确认，避免管道和光缆被破坏。管道安全预警系统凭借其对管道实时监控和报警准确的优点，已经越来越受到管道使用单位的认可。同时，管道安全预警系统也成为了管道完整性管理的核心技术。
２００ｌ：２５．３８．
１９９９，２０（２）：３７—４０．［９】刘梅清，梁兴，刘志勇，等．长管道事故停泵水锤现场测试与信号分析［Ｊ】．排灌机械工程学报，２０１２（３）：２４９．２５３．【１０］刘强，段广彬，王锟，等．水平渐缩管道浓相气力输送流动阻力特性研究［Ｊ］．流体机械，２０１３（１）：６．９．［１１】宋亚强．压力管道安装监督检验的问题探讨［Ｊ】．化工设备与管道，２０１２，４９（１）：４９—５０．
收稿日期：２０１３．０６．２１作者简介：林猛（１９７４—），男，内蒙古自治区赤峰市人，主要从事设备技术的管理工作。高级工程师。
图１
Ｆｉｇ．１
管道安全预警系统工作原理
Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｐｌｏｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓａｆｅｔｙｆｏｒｅｗａｍｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
１．１光纤传感系统光纤传感系统由与管道同沟敷设的三根单模光纤、近端适配器以及远端适配器组成，是基于Ｍａｃｈ— Ｚｅｈｎｄｅｒ光纤干涉仪原理的分布式振动信号传感器。光源发出的光在光缆中传播，管道沿线可能危害管道安全的动土事件（如：机械施工和打孔盗油等破坏事件）使土壤产生异常振动，土壤的异常振动信号被光
［７】
陈继宣，龚华平，张在宣．光纤传感器的工程应用及发展趋势【Ｊ】光通信技术，２００９（１０）：３８－４０．
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马正先，熊健文ｏｆＰｉｐｉｎｇＳａｆｅｔｙＰｒｅ—ａｌａｒｍＳｙｓｔｅｍ
ＬＩＮＭｅｎ９１，ＮＩＵＹｉｎｇｚｈａｎ２，ＺＨＥＮＧＣｈｕｎｆａｎｌ
ｅｎｓｕｒｅ
ｔｈｅｓａｆｅ
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ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅ
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ｋｍ。
的长度并不是正比例关系，而是在个别位置光缆进行了预留，所以报警位置与实际位置有较大的误差。为了减小误差，必须对系统调试。调试方法为每隔１
ｋｍ
对管道附近的地面进行敲击，同时在预警管理终端记录报警处的光缆位置和管道位置，然后在系统的数据库中校正数据，最终能使误差控制在２００ｍ以内。３系统使用情况验证为了检验管道安全预警系统的报警误差情况，对８段报警单元分别抽取一点进行验证。８段验证情况所做的统计见表１，通过数据对比，可以看出报警数据是非常准确的。
１．２预警单元预警单元是预警系统的基本单元，监控距离最大为６０ｋｍ，通常安装在管线阀室、泵站或分输站，采集管道沿线的土壤振动信号，并上传到预警管理终端。如果管道总长超过６０ｋｍ，就需要增加预警单元。１．３预警管理终端
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预警管理终端是预警系统的管理终端，接收预警单元的运行数据和预警信息，分析处理后显示报警信息，并将数据上传到区域监控中心。通常每条管道设置一个预警管理终端，安装在管道的管理中心。１．４区域监控中心当公司有多条管道需要进行监控时，就需要建立区域监控中心，区域监控中心是预警系统的管理中
【４】
王鹏，李心凯，刘晓彤，等．油气管道位移光纤安全监测技术定位理论及预警信号特征研究【Ｊ］．工业安全与环保，２０１２，３８（４）：３７—３８．
当系统报警时，系统是根据管道和光缆长度正比例关系确认的报警处管道位置，但是实际上光缆与管道
万方数据
・７２‘
化工设备与叠遵
第５１卷第３期
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第５１卷第３期化工设备与篁道２０１４年６月ＰＲＯＣＥＳＳＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＰＩＰＩＮＧ
Ｖ０１．５１
Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１４
管道安全预警系统的应用
林猛１，牛迎战２，郑春凡１
（１．中国石油抚顺石化公司储运厂，辽宁抚顺１１３００１；２．中国石油抚顺石化公司，辽宁抚顺１１３００１）
摘要抚顺一鲅鱼圈成品油管道是国内第一条长距离、大口径成品油管道。由于管道输送的介质为成品汽、柴油，经常会有违法分子对管道进行打孔盗油：另一方面，随着我国经济建设的发展，管道或光缆经常会受到其他建设单位的破坏。为了保证管道安全运行，安装了管道安全预警系统。文章介绍了管道安全预警系统的工作原理和安装方法。通过安装管道安全预警系统，管线得到了实时监控，避免了管道和光缆被破坏。关键词成品油管道；安全；预警系统；应用
Ｃａｎ
ｂｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｄｕｃｔｏｉｌｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｓａｆｅｔｙ；ｐｒｅ－ａｌａｒｍｓｙｓｔｅｍ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
（上接第４６页）
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