專利名稱:一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),尤其是涉及一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù):
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展及人民生活水平的穩(wěn)步提高,對(duì)電力的需求持續(xù)上升,就上海地區(qū)而言,2007年在落實(shí)一系列錯(cuò)避峰用電措施之后,用電量最后仍定格在了 2021. 8萬千瓦,同比增長(zhǎng)9.4%。如此巨大的用電量將是對(duì)電力設(shè)備的重大考驗(yàn)。同時(shí),即將來臨的2010年世博會(huì)無疑將是對(duì)用電安全一次更巨大的考驗(yàn)。如此勢(shì)必要求從戰(zhàn)略上對(duì)電力資源的調(diào)配和傳輸進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和統(tǒng)籌管理。“十五”城市電網(wǎng)規(guī)劃的技術(shù)原則中就要求城市中心區(qū)增加電纜化比例、主干道電線入地。在此背景下大量的電力隧道將會(huì)應(yīng)運(yùn)而生,如世博電力隧道正在緊張建設(shè),如由浦東新區(qū)即將建設(shè)的500千伏三林變電站至在建的500千伏世博變電站,全長(zhǎng)約15. 25公里,最大管壁外徑6. 2米,全程共設(shè)14座工作井,其間與已建成的龍陽路隧道、西藏路隧道相連。與此同時(shí)我們應(yīng)該清楚的認(rèn)識(shí)到電力隧道由于所處地質(zhì)環(huán)境惡劣,周邊各種建設(shè)活動(dòng)頻繁,隧道服役年限的增加,如不能對(duì)電力隧道進(jìn)行針對(duì)性的保護(hù),將會(huì)對(duì)用電安全帶來嚴(yán)重的威脅,而且容易造成惡劣的社會(huì)影響,然而從目前來看,國(guó)內(nèi)對(duì)各類電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控方面的研究工作還相對(duì)滯后,而與其相類似的地鐵隧道安全運(yùn)行保護(hù)方面的研究卻起步較早,并取到了較為豐碩的成果,對(duì)地鐵隧道的安全運(yùn)行提供了技術(shù)和法律上的保障,值得電力隧道運(yùn)營(yíng)保護(hù)部門借鑒。針對(duì)電力隧道的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究主要基于以下背景展開(1)電力隧道服役年限的增加,給電力隧道的安全帶來隱患和壓力,建立隧道的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),能及時(shí)了解運(yùn)行電力隧道的安全狀態(tài),便于必要時(shí)采取合理的保護(hù)措施,保障電力設(shè)施的安全正常運(yùn)行。(2)電力隧道的增加使電力隧道交叉跨越施工現(xiàn)象越來越來多,隧道跨越建設(shè)過程中的相互影響和保護(hù)問題日漸突出。(3)上海瀕海臨江,地處長(zhǎng)江三角洲前緣,地表下75m以上廣泛存在高含水量、高孔隙比、低強(qiáng)度、高壓縮性的海相軟土地層,屬于典型的軟土地基,工程地質(zhì)特性不良。區(qū)域地質(zhì)情況多屬于飽和含水的流塑或軟塑粘性,土層具有高壓縮性和較強(qiáng)的流變性、擾動(dòng)后強(qiáng)度明顯降低、沉降穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng)等特點(diǎn)。這都將對(duì)保證電力隧道的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。 根據(jù)上海地鐵一號(hào)線監(jiān)測(cè)資料,由于土體受各種因素?cái)_動(dòng),截止至2007年底大部分區(qū)域沉降已超過10cm,最大位移處已經(jīng)接近30cm。過大的差異沉降容易引發(fā)隧道的滲漏水,影響電力設(shè)施的安全,因此,這勢(shì)必要求對(duì)上海地區(qū)所有戰(zhàn)略、關(guān)乎民生的地下設(shè)施進(jìn)行有效保護(hù)和監(jiān)控。(4)電力隧道大多地處主干道及人口密集區(qū)域,公共及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動(dòng)頻繁,這將會(huì)對(duì)電力隧道正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響,進(jìn)而構(gòu)成極大的威脅。以往基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等活動(dòng)對(duì)周邊產(chǎn)生劇烈影響的例子并不少見,且都產(chǎn)生了巨大的損失。(5)電力隧道結(jié)構(gòu)損壞對(duì)電力設(shè)施影響較大,諸如電纜接頭等部位如受地下水長(zhǎng)期浸泡導(dǎo)致火災(zāi)的可能性將大增。而從目前主要運(yùn)行的地鐵隧道中發(fā)現(xiàn),漏水及腐蝕較為
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曰 JM- O(6)電力隧道的結(jié)構(gòu)形式多樣,施工方法不同,因此,其對(duì)外界環(huán)境影響的反映也會(huì)有所差異,因此,建立不同隧道形式的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)控方法具有一定的挑戰(zhàn)性。(7)電力隧道的安全運(yùn)行將與整個(gè)城市的生產(chǎn)和居民生活休戚相關(guān)?;仡?007年 7月紐約大面積停電所造成的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響,其在停電一周期間國(guó)民生產(chǎn)總值每天損失250 300億美元,同時(shí)還造成了社會(huì)局部動(dòng)蕩。所以未來電力隧道安全如出現(xiàn)問題其所引發(fā)的后果將是不可想象的。由此可見,電力隧道在城市電力能源安全中的地位毋庸置疑,對(duì)其保護(hù)和監(jiān)控亦刻不容緩,然而遺憾的是,不同于其他城市生命線工程(諸如水、煤氣管道),這個(gè)能使上海未來更加“光”和“亮”的事物至今還沒有一整套指標(biāo)、監(jiān)控措施確保其能安全使用及運(yùn)行。 這是與其重要地位不相稱的、也是未來電力供應(yīng)隱患之一,所以如何通過相關(guān)研究提出電力隧道安全運(yùn)行的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)控系統(tǒng)是我們迫切之任務(wù)。試想未來,保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)控系統(tǒng)的建立勢(shì)必會(huì)為電力隧道的運(yùn)行安全起到不可估量的作用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種多功能、監(jiān)測(cè)精度高、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊的電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,包括上位機(jī)子系統(tǒng)、下位機(jī)子系統(tǒng),所述的上位機(jī)子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口與下位機(jī)子系統(tǒng)連接。所述的上位機(jī)子系統(tǒng)包括主服務(wù)器、MIS(管理信息系統(tǒng))服務(wù)器、交換機(jī)、用戶 PC、短信發(fā)送設(shè)備、用戶手機(jī),所述的主服務(wù)器通過交換機(jī)與用戶PC連接,所述的主服務(wù)器與Mis服務(wù)器連接,所述的MIS服務(wù)器通過短信發(fā)送設(shè)備與用戶手機(jī)連接。所述的主服務(wù)器設(shè)有通信驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)處理層、人機(jī)界面層、配置組態(tài)層。所述的下位機(jī)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器、監(jiān)測(cè)傳感器,所述的監(jiān)測(cè)傳感器與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器連接,所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器與上位機(jī)子系統(tǒng)中的主服務(wù)器連接。所述的監(jiān)測(cè)傳感器包括RJ-S型電容式靜力水準(zhǔn)儀、電容式單向位移計(jì)、收斂變形環(huán)、BGK4420表面式測(cè)縫計(jì)。所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器為DATAGe0L0ggerDT515數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器。所述的監(jiān)測(cè)傳感器中均帶有現(xiàn)場(chǎng)控制單元,該現(xiàn)場(chǎng)控制單元設(shè)有存儲(chǔ)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1)、數(shù)據(jù)采集功能,應(yīng)用不同種類型的傳感器等各種參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。2)、數(shù)據(jù)巡測(cè)功能;采用現(xiàn)場(chǎng)控制單元,每個(gè)單元自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘,各個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊具有人工巡測(cè)、定時(shí)巡測(cè)、選點(diǎn)巡測(cè)、選點(diǎn)單測(cè)、選組巡測(cè)等數(shù)據(jù)采集功能。3)、數(shù)據(jù)顯示功能,以圖形或表格形式顯示被監(jiān)測(cè)對(duì)象的原始量、工程量、關(guān)聯(lián)量、 檢測(cè)時(shí)間、工程單位等數(shù)據(jù),并且可以顯示系統(tǒng)概貌(工況圖)、監(jiān)測(cè)布置圖、通信拓?fù)鋱D、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歷史曲線等。4)、操控功能,在上位機(jī)上可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)查詢、在線實(shí)時(shí)測(cè)量、計(jì)算公式編輯、修改系統(tǒng)配置、修改傳感器配置、修改通信路由、數(shù)據(jù)分析、曲線作圖、數(shù)據(jù)報(bào)表、顯示打印等操作。5)、數(shù)據(jù)通信功能,系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)可以通過有線數(shù)據(jù)通信(現(xiàn)場(chǎng)總線或光纜)傳輸?shù)街骺厥摇?)、數(shù)據(jù)存貯保護(hù)功能,系統(tǒng)所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)除了在上位機(jī)保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中之外,在上位機(jī)不工作時(shí),所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)控制單元中還可以得到及時(shí)保存,在上位機(jī)重新工作后,可以及時(shí)重新傳輸?shù)缴衔粰C(jī)保存。此外,一旦系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制單元進(jìn)行了配置,其配置參數(shù)自動(dòng)記入相關(guān)單元的非易失性存貯器中,掉電不受影響。7)、抗雷擊、抗干擾功能在系統(tǒng)的電源接口、通信接口、傳感器接口的設(shè)計(jì)中均采用了抗雷擊措施,各模塊單元采取光電隔離措施以及抗電磁干擾設(shè)計(jì),使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗雷擊和抗干擾能力。8)、報(bào)警功能本系統(tǒng)可以根據(jù)事先預(yù)置的安全范圍,對(duì)超過安全范圍的監(jiān)測(cè)對(duì)象值可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聲光報(bào)警功能。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示,一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),包括上位機(jī)子系統(tǒng)2、下位機(jī)子系統(tǒng)1,所述的上位機(jī)子系統(tǒng)2通過數(shù)據(jù)接口與下位機(jī)子系統(tǒng)1連接。所述的上位機(jī)子系統(tǒng)2包括主服務(wù)器21、MIS服務(wù)器對(duì)、交換機(jī)22、用戶PC 23、 短信發(fā)送設(shè)備25、用戶手機(jī)沈,所述的主服務(wù)器21通過交換機(jī)22與用戶PC 23連接,所述的主服務(wù)器21與MIS服務(wù)器M連接,所述的MIS服務(wù)器M通過短信發(fā)送設(shè)備25與用戶手機(jī)沈連接。所述的主服務(wù)器21設(shè)有通信驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)處理層、人機(jī)界面層、配置組態(tài)層。(a)通信驅(qū)動(dòng)層在總線結(jié)構(gòu)的有線通信方式下,通信驅(qū)動(dòng)層通過和LonDDEkrver建立數(shù)據(jù)交換連接,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制單元(MCU)中的控制管理模塊之間的通信。而在無線通信方式下,通信驅(qū)動(dòng)層通過對(duì)無線數(shù)傳模塊的控制和對(duì)無線對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的處理來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)子網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換。(b)數(shù)據(jù)處理層數(shù)據(jù)處理層的主要任務(wù)是完成即時(shí)采樣數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)MCU上報(bào)的歷史記錄數(shù)據(jù)的工程量轉(zhuǎn)換。由于MCU上報(bào)的是采樣原始數(shù)據(jù),而實(shí)際提交給用戶的是工程量數(shù)據(jù),所以要根據(jù)工程上的實(shí)際需要,把原始采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工程量數(shù)據(jù),這個(gè)過程即工程量計(jì)算。
(c)人機(jī)界面層人機(jī)界面層是用戶和系統(tǒng)之間的操作接口。系統(tǒng)上位機(jī)軟件以操作簡(jiǎn)單、方便、界面友好為原則,為用戶屏蔽了很多復(fù)雜操作、增加了大量的冗余檢錯(cuò)功能,從而提高的系統(tǒng)的易用性和系統(tǒng)配置參數(shù)的正確性。(d)配置組態(tài)層 配置組態(tài)層以樹型結(jié)構(gòu)顯示系統(tǒng)配置的所有設(shè)備及其屬性,并且可以通過主菜單和彈出出式菜單管理系統(tǒng)設(shè)備或修改設(shè)備屬性。所述的下位機(jī)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器、監(jiān)測(cè)傳感器,所述的監(jiān)測(cè)傳感器與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器連接,所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器與上位機(jī)子系統(tǒng)中的主服務(wù)器連接。所述的監(jiān)測(cè)傳感器包括RJ-S型電容式靜力水準(zhǔn)儀、電容式單向位移計(jì)、收斂變形環(huán)、BGK4420表面式測(cè)縫計(jì)。所述的監(jiān)測(cè)傳感器中均帶有現(xiàn)場(chǎng)控制單元,該現(xiàn)場(chǎng)控制單元設(shè)有存儲(chǔ)器。一、實(shí)施對(duì)象(1)北京西路 華夏西路3標(biāo)段明挖段,2標(biāo)段盾構(gòu)隧道段、3標(biāo)段頂管段(2)正在運(yùn)營(yíng)的盾構(gòu)隧道、頂管隧道和明挖法隧道。示范工程的選擇兼顧兩個(gè)原則1)、涵蓋三種不同的隧道類型;2)、兼顧規(guī)劃中的隧道跨越施工區(qū)域。二、運(yùn)營(yíng)期監(jiān)測(cè)內(nèi)容(1)盾構(gòu)隧道安全運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容1)、隧道不均勻沉降;2)、隧道管段接頭張開量;3)、隧道結(jié)構(gòu)的收斂變形;4)、隧道管段裂縫;5)、隧道滲漏水。(2)頂管法隧道安全運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容1)、隧道不均勻沉降;2)、隧道管段接頭張開量;3)、隧道管段裂縫;4)、隧道滲漏水。(3)明挖法隧道安全運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容1)、沉降縫的位移;2)、隧道結(jié)構(gòu)的收斂變形3)、隧道結(jié)構(gòu)裂縫;4)、隧道滲漏水。其中盾構(gòu)隧道、頂管法隧道和明挖法隧道的裂縫的監(jiān)測(cè)在出現(xiàn)裂縫時(shí)增設(shè)。三、監(jiān)測(cè)方法和布置(1)不均勻沉降1)、監(jiān)測(cè)方法隧道的不均勻沉降和明挖法底板的豎向位移采用南瑞大壩工程監(jiān)測(cè)分公司研制
6的RJ-S型電容式靜力水準(zhǔn)儀。靜力水準(zhǔn)儀采用電容感應(yīng)式靜力水準(zhǔn)儀,該儀器依據(jù)連通管原理的方法,測(cè)量每個(gè)測(cè)點(diǎn)容器內(nèi)容器底面安裝高程與液面的相對(duì)變化。再通過計(jì)算求得各點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)的相對(duì)沉降量。2)、測(cè)點(diǎn)布置靜力水準(zhǔn)儀布置在管段的環(huán)向接頭位置,在接頭的兩側(cè)各布置1個(gè),對(duì)于明挖法, 則沿底板布置,并且在沉降縫兩側(cè)各布置1個(gè)。(2)管段接頭張開量1)、監(jiān)測(cè)方法管段接頭張開量量測(cè)采用直線位移傳感器監(jiān)測(cè),采用南瑞RW-S型智能型電容式單向位移計(jì),該位移計(jì)可自動(dòng)監(jiān)測(cè)工程建筑物兩點(diǎn)間的相對(duì)變位、基巖變位、邊坡穩(wěn)定及裂縫開展等。2)、測(cè)點(diǎn)布置選擇在正常管段接頭處、沉降縫位置處布置,每接頭布置4個(gè)。(3)隧道結(jié)構(gòu)收斂1)、監(jiān)測(cè)方法采用收斂變形環(huán),每環(huán)設(shè)2個(gè)固定的隧道直徑監(jiān)測(cè)點(diǎn)。2)、測(cè)點(diǎn)布置收斂環(huán)的布置和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)布置。(4)結(jié)構(gòu)裂縫1)、監(jiān)測(cè)方法采用BGK4420表面式測(cè)縫計(jì)。BGK-4420系列振弦式裂縫計(jì)安裝在建筑物表面,監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)裂縫和接縫的開合度。內(nèi)置的溫度傳感器可同時(shí)監(jiān)測(cè)安裝位置的溫度,兩端的球形萬向接允許一定程度的剪切位移。由專用的四芯屏蔽電纜傳輸頻率和溫度電阻信號(hào),頻率信號(hào)不受電纜長(zhǎng)度的影響,適合在惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)建筑物的裂縫變化。用自動(dòng)的數(shù)據(jù)采集器都可從混凝土外的傳感器電纜上采集到位移數(shù)據(jù)。2)、測(cè)點(diǎn)布置接縫監(jiān)測(cè)視裂縫的分布和裂縫的特性進(jìn)行確定。(5)隧道滲漏水1)、監(jiān)測(cè)方法隧道滲漏水采用人工定期監(jiān)測(cè)的方法實(shí)現(xiàn),監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括隧道的滲漏位置和滲漏量。2)、測(cè)點(diǎn)布置隧道所有滲漏水的位置。所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器為DATA GeoLogger DT515數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器。
權(quán)利要求
1.一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,包括上位機(jī)子系統(tǒng)、下位機(jī)子系統(tǒng), 所述的上位機(jī)子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口與下位機(jī)子系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述的上位機(jī)子系統(tǒng)包括主服務(wù)器、MIS服務(wù)器、交換機(jī)、用戶PC、短信發(fā)送設(shè)備、用戶手機(jī),所述的主服務(wù)器通過交換機(jī)與用戶PC連接,所述的主服務(wù)器與MIS服務(wù)器連接,所述的MIS服務(wù)器通過短信發(fā)送設(shè)備與用戶手機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述的主服務(wù)器設(shè)有通信驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)處理層、人機(jī)界面層、配置組態(tài)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述的下位機(jī)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器、監(jiān)測(cè)傳感器,所述的監(jiān)測(cè)傳感器與數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器連接,所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器與上位機(jī)子系統(tǒng)中的主服務(wù)器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述的監(jiān)測(cè)傳感器包括RJ-S型電容式靜力水準(zhǔn)儀、電容式單向位移計(jì)、收斂變形環(huán)、BGK4420表面式測(cè)縫計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器為DATA GeoLogger DT515數(shù)據(jù)自動(dòng)采集器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),其特征在于,所述的監(jiān)測(cè)傳感器中均帶有現(xiàn)場(chǎng)控制單元,該現(xiàn)場(chǎng)控制單元設(shè)有存儲(chǔ)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電力隧道安全運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng),包括上位機(jī)子系統(tǒng)、下位機(jī)子系統(tǒng),所述的上位機(jī)子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口與下位機(jī)子系統(tǒng)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有多功能、監(jiān)測(cè)精度高、可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102467118SQ20101053891
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者姜蕓, 李海, 王強(qiáng), 王承, 閔紅 申請(qǐng)人:上海中區(qū)節(jié)電科技有限公司, 上海市電力公司