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劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800
【摘要】:隨著水廠水質(zhì)管理技術(shù)和管理水平的提升,達到了在線監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋,及時發(fā)現(xiàn)問題,快速處理事故,優(yōu)化了水資源的利用率,提高了供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性,從而有效地提高供水安全,為水廠工藝調(diào)整提供保障。
【關(guān)鍵詞】:在線監(jiān)測設(shè)備;水質(zhì)管理平臺;研究
1.水廠在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的管理模式
現(xiàn)通過舉例烏魯木齊市紅雁池水廠中在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用,來說明在線水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)在水質(zhì)管理中的作用。烏魯木齊市紅雁池水廠是烏魯木齊烏拉泊水庫供水,將水送到水廠,水處理合格后,再輸送給用戶。該水廠分為東廠區(qū)和西廠區(qū),目前供水量為17萬立方,可供51萬戶居民日常用水。
本水廠中在線水質(zhì)監(jiān)測是由在線監(jiān)測設(shè)備(濁度計、PH計、余氯分析儀、氨氮在線監(jiān)測儀、電導(dǎo)率儀、溶解氧測定儀、出水顆粒儀等監(jiān)測設(shè)備)為主,通過相關(guān)的專用分析軟件、網(wǎng)絡(luò),將水樣采集、水樣預(yù)處理、水樣測量、數(shù)據(jù)處理的過程動態(tài)監(jiān)測,形成數(shù)據(jù)后發(fā)送至水質(zhì)管理平臺,為有效保障水廠生產(chǎn)、工藝調(diào)節(jié)提供可靠保障。
2.水廠水質(zhì)管理中在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成
在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)主要是由在線監(jiān)測設(shè)備、遠程監(jiān)測控制器、數(shù)據(jù)傳輸、水質(zhì)管理平臺組成。在線監(jiān)測系統(tǒng)分為采樣模塊、配水模塊、分析模塊和控制模塊四大模塊,系統(tǒng)的主要功能就是自動完成樣品的采集、分析以及數(shù)據(jù)的采集和傳輸任務(wù)。整個系統(tǒng)啟動后,就會按系統(tǒng)設(shè)定的程序自動開始采集水樣、分析水樣,然后監(jiān)測數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集傳輸傳到水質(zhì)管理平臺的服務(wù)器并保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。
2.2在線監(jiān)測系統(tǒng)的管理
紅雁池水廠在線檢測系統(tǒng)中在線設(shè)備數(shù)量較多,在原水、澄清池、濾后水、出水等主要環(huán)節(jié)均安裝有在線監(jiān)測設(shè)備,并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳送至水質(zhì)管理平臺,水質(zhì)監(jiān)測中心管理本水廠水質(zhì)管理工程平臺,通過實驗室數(shù)據(jù)檢測與在線設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)比對,確定在線監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性。該廠在線監(jiān)測設(shè)備為安科瑞生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)電力儀表APM520、智能操控裝置ASD500、0.4kV電流互感器AKH-0.66、智能網(wǎng)關(guān)Anet系列等。
2.2.1遠程監(jiān)測控制器
本水廠中,采用安科瑞Anet系列遠程在線監(jiān)測傳輸終端設(shè)備,該設(shè)備支持接收上級主站系統(tǒng)下達的命令,并轉(zhuǎn)發(fā)給目標區(qū)域內(nèi)的智能系列單元,完成對廠站內(nèi)各開關(guān)設(shè)備的分合閘遠程控制或裝置的參數(shù)整定,實現(xiàn)遙控和遙調(diào)功能,以達到遠動輸出調(diào)度命令的目標。
2.2.2網(wǎng)絡(luò)電力儀表
水體的濁度主要來源于上游水源中的原水,水在流動過程中帶動水底泥沙會增加水體的濁度。在本水廠中,在線監(jiān)測系統(tǒng)的且全部為安科瑞制造,APM5系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表(以下簡稱儀表)按IEC國際標準設(shè)計,具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質(zhì)量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊,可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。
2.2.3智能操控裝置
本水廠具有每天產(chǎn)出17萬方水的供水能力,水廠運用在線設(shè)備對水廠水質(zhì)中PH指標進行控制。在本水廠中共計5臺,且全部為安科瑞制造,ASD系列開關(guān)柜綜合測控裝置用于3~35kV戶內(nèi)開關(guān)柜,適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關(guān)柜。具有一次回路模擬圖及開關(guān)狀態(tài)指示,高壓帶電顯示及核相,自動溫濕度控制,加熱回路故障告警,分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點無線測溫,人體感應(yīng)自動照明,語音提示,電參數(shù)測量及RS485通訊接口等眾多功能,集操作、顯示于一體,這些功能的具備保障了PH計的使用簡單、便捷,使傳送到水質(zhì)管理平臺的數(shù)據(jù)真實、可靠,達到及時調(diào)整工藝的目的。
2.2.4電流互感器
根據(jù)本水廠的生產(chǎn)狀況,選用安科瑞互感器配套網(wǎng)絡(luò)電力儀表,產(chǎn)品翻蓋式設(shè)計,外形美觀,接線方便。翻蓋材料選用透明聚碳酸酯,能清楚看到二次引線接線情況。立式方孔型,可穿越1-3根匯流排,不但具有Ⅰ、Ⅱ型的特點,而且可作供電系統(tǒng)計量電能用,以及可與電流繼電器配套作保護用。
2.2.5水質(zhì)管理平臺
水質(zhì)監(jiān)測中心作為制水廠水質(zhì)數(shù)據(jù)管理部門,管理該水質(zhì)管理工程平臺,通過實驗室數(shù)據(jù)檢測與在線設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)比對,確定在線監(jiān)測設(shè)備的穩(wěn)定性。水質(zhì)管理平臺是在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中反饋、集合的中心層面,在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中水質(zhì)管理平臺是由2臺監(jiān)控電腦、數(shù)據(jù)控制軟件、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、現(xiàn)場控制單元ECU、PLC控制站等組成,通過多連接途徑的傳輸系統(tǒng),對供水生產(chǎn)工藝,水質(zhì)變化情況進行控制。水質(zhì)管理平臺具有調(diào)節(jié)液位、壓力、流量、流速等參數(shù),故障判斷、報警等功能。水質(zhì)管理平臺通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠得到有效可靠的數(shù)據(jù),實現(xiàn)了在線實時監(jiān)測、監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化管理。
3.AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺
3.1平臺概述
安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置,用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度,監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,保護污水廠運行安全可靠,提高污水廠能效,為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。
3.2平臺組成
AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成,涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運維等,貫穿水務(wù)能源流的始終,幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況,并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。
3.3平臺拓撲圖
3.4平臺子系統(tǒng)
3.4.1變電站綜合自動化系統(tǒng)及電力監(jiān)控
對水務(wù)配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置繼電保護和弧光保護,實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)等功能,對異常情況及時預(yù)警。
監(jiān)測變壓器、水泵、鼓風(fēng)機的電流、電壓、有功/無功功率、功率因數(shù)、負荷率、溫度、三相平衡、異常報警等數(shù)據(jù)。
3.4.2電能質(zhì)量監(jiān)測與治理
水務(wù)中大量的大功率電機、水泵變頻啟動導(dǎo)致配電系統(tǒng)中存在大量諧波,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質(zhì)量,并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施提高供電電能質(zhì)量。
3.4.3電動機管理
馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能,電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息,對電機進行健康診斷和預(yù)防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。
3.4.4能耗管理
為水務(wù)搭建計量體系,顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗,通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向,找出能源消耗異常區(qū)域。
將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中,從多個維度對比分析,實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比,幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗,能源成本,標煤排放等的情況。
能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量,同環(huán)比對比分析,能耗總量和能耗強度計算,標煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。
能效分析按三級計量架構(gòu),分別進行能效分析,契合能源管理體系要求,可對各車間/職能部門的能效水平進行分析,同比、環(huán)比、對標等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖,并進行同比和環(huán)比分析,同時將污水的單耗與行業(yè)/國家指標對標,以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。
3.4.6電氣安全
監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度,實現(xiàn)對污水廠、自來水廠、水泵站的電氣安全預(yù)警。
根據(jù)預(yù)先設(shè)置的應(yīng)急預(yù)案快速啟動疏散方案引導(dǎo)人員疏散。系統(tǒng)接入消防應(yīng)急照明指示系統(tǒng)數(shù)據(jù),通過平面圖顯示疏散指示燈具工作狀態(tài)和異常情況。
監(jiān)測消防設(shè)備的工作電源是否正常,保障在發(fā)生火災(zāi)時消防設(shè)備可以正常投入使用。
防火門監(jiān)控系統(tǒng)集中控制其各終端設(shè)備即防火門監(jiān)控模塊、電動閉門器、電磁釋放器的工作狀態(tài),實時監(jiān)測疏散通道防火門的開啟、關(guān)閉及故障狀態(tài),顯示終端設(shè)備開路、短路等故障信號。系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來,當終端設(shè)備發(fā)生短路、斷路等故障時,防火門監(jiān)控器能發(fā)出報警信號,能指示報警部位并保存報警信息,保障了電氣安全的可靠性。
3.4.7環(huán)境監(jiān)測
污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預(yù)警,保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統(tǒng),排除隱患,保持良好的水處理環(huán)境。
3.4.8分布式光伏監(jiān)測
實時監(jiān)測低壓并網(wǎng)柜每路的電流、電壓、功率等電氣參數(shù)及斷路器開關(guān)狀態(tài),逆變器運行監(jiān)視,對逆變器直流側(cè)每一光伏組串的輸入直流電壓、直流電流、直流功率,逆變器交流電壓、交流電流、頻率、功率因數(shù)、當前發(fā)電功率、累計發(fā)電量進行監(jiān)測,以曲線方式繪制上述監(jiān)測的各個參量的歷史數(shù)據(jù)。
平臺結(jié)合廠區(qū)實際分布情況,通過3D或2.5D平面圖顯示分布式光伏組件在屋頂、車棚的分布情況,顯示匯流箱、并網(wǎng)點位置,各個屋頂?shù)难b機容量。
3.4.9工藝仿真監(jiān)控
平臺通過2D、3D方式實時監(jiān)視粗格柵、污水提升、細格柵、曝氣沉砂、改良生化處理、二沉、加氯接觸消毒、污泥濃縮壓濾、生物除臭等工藝設(shè)備運行狀態(tài)。在格柵清渣機、污水提升泵、回流泵、曝氣風(fēng)機、加藥泵、濃縮壓濾機、吸沙泵、吸泥泵等低壓電動機控制柜或低壓饋電柜安裝電動機保護,進行短路、過流、過載、起動超時、斷相、不平衡、低功率、接地/漏電、te保護、堵轉(zhuǎn)、逆序、溫度等保護以及外部故障連鎖停機,與PLC、軟啟、變頻器等配合,實現(xiàn)電動機自動或遠程控制,監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。
4.1電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)
應(yīng)用場合(10KV) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
10KV進/饋線 | AM6-L | 相間電流速斷保護,相間電流速斷保護(可帶低壓閉鎖),相間過電流保護(可帶低壓閉鎖),兩段式零序過流保護,反時限相間過流保護(可帶低壓閉鎖),零序反時限過流保護,過負荷保護,控制回路異常告警。 | ||
10/0.4KV變壓器 | AM6-S | 分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關(guān)、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。 | ||
智能操控裝置 | ASD500 | 一次回路動態(tài)模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示(標配一路強制加熱)、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、RS485接口、高壓柜內(nèi)電氣接點無線測溫。 | ||
10KV計量 | APM520 | 該儀表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù),可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉(zhuǎn)換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出,繼電器報警輸出等功能。 | ||
弧光保護 | ARB5-M | 主控單元,可接20路弧光信號或4個擴展單元,配置弧光保護(8組)、失靈保護(4組)、TA斷線監(jiān)測(4組)、11個跳閘出口; | ||
ARB5-E | 擴展單元,多可以插接6塊擴展插件,每個擴展插件可以采集5路弧光信號: | |||
ARB5-S | 弧光探頭,可安裝于中壓開關(guān)柜的母線室、斷路器室或電纜室,也可于低壓柜?;」馓筋^的檢測范圍為180°,半徑0.5m的扇形區(qū)域; | |||
應(yīng)用場合(0.4KV) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
0.4KV進/出線 | APView500 | 相電壓電流+零序電壓零序電流,電壓電流不平衡度,有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波,諧波(電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子)、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波,波形實時顯示及故障波形查看,PQDIF格式文件存儲,內(nèi)存32G,16D0+22D1,通訊2RS485+1RS232+1GPS,3以太網(wǎng)接口(+1維護網(wǎng)口)+1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù),支持61850協(xié)議 | ||
APM520 | 該儀表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù),可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉(zhuǎn)換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出,繼電器報警輸出等功能。 | |||
電能質(zhì)量 | ARC | 測量I、U、Hz、cosΦ,具備過電壓保護、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護功能,可控制電容器的投切,RS485/Modbus協(xié)議 | ||
ANSVC | ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中,能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案,主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。 | |||
ANAPF | ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流,并注入電力系統(tǒng)中,從而抵消非線性負載所產(chǎn)生的諧波電流。 | |||
電動機保護器 | 電機回路 | ARD3M | 智能電動機保護器(以下簡稱保護器)適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路,集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行,帶有邏輯可編程功能,可以滿足多種控制方式。可選配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場通訊需求。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu),由主體、顯示單元、互感器組成,可適應(yīng)各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、國家繼電保護及自動化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書, | |
配套附件 | 0.4kV電流互感器 | AKH-0.66 | 測量型互感器,采集交流電流信號 | |
智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列 | 8個RS485串口2kV隔離,2個以太網(wǎng)接口,支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入,支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求,支持斷點續(xù)傳,裝置電源:220VAC/DC。 | ||
應(yīng)用場合(配電室) | 產(chǎn)品 | 型號 | 功能 | |
環(huán)境監(jiān)測 | 溫濕度 | / | 用于配電房溫度和濕度。工作電源:AC/DC85~265V工作溫度:-40.0℃~99.9℃工作濕度:0%RH~99%RH | |
煙霧 | / | 光電式煙霧傳感;電源正極(DC12V):+12V,繼電器輸出:常開觸點 | ||
水侵 | / | 接觸式水浸傳感器,監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況,工作電源:DC10-30V工作溫度:-20℃~+60℃工作濕度:0%RH~80%RH響應(yīng)時間:1s繼電器輸出:常開觸點 | ||
局方檢測 | / | 監(jiān)測變壓器、開關(guān)、開關(guān)柜的局部放電 | ||
門禁 | / | 常開型;感應(yīng)距離:30-50mm材質(zhì):鋅合金,銀灰色電度干接點輸出 | ||
攝像機 | / | 視頻監(jiān)控 | ||
開關(guān)量模塊 | ARTU-KJ8 | 8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出 | ||
智能網(wǎng)關(guān) | ANet-2E4SM | 4路RS485串口,光耦隔離,2路以太網(wǎng)接口,支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP(主、從)、104(主、從)、建筑能耗、SNMP、MQTT;(主模塊)輸入電源:DC12V~36V。支持4G擴展模塊,485擴展模塊,最多可擴展16路。 |
5.結(jié)語
針對水源水水質(zhì)的特點,烏魯木齊紅雁池水廠選擇了39臺在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備,建立了完整的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。通過在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用,在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備均能夠及時準確地反映水質(zhì)實際變化情況,監(jiān)測數(shù)據(jù)準確可靠,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,將現(xiàn)代化技術(shù)和信息化手段融為一體,大大優(yōu)化了水質(zhì)變化情況的控制率,同時對水廠生產(chǎn)及工藝調(diào)整過程中水質(zhì)變化進行了實時監(jiān)控,從而提高了供水的可靠性、安全性。通過本水廠在線監(jiān)測系統(tǒng)對水質(zhì)管理工程中的應(yīng)用的研究發(fā)現(xiàn),水廠要按照水廠水質(zhì)的實際情況,選擇合適的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),為水廠工藝調(diào)整和供水安全提供有利保障。
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