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      國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站臺(tái)站級(jí)常見告警信息原因分析及處置方法

      2024-02-19 00:00:00李婷婷任浩羅淼陳艷
      農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2024年11期

      摘 要:結(jié)合實(shí)際觀測(cè)業(yè)務(wù)值班工作經(jīng)驗(yàn),介紹了縣級(jí)觀測(cè)業(yè)務(wù)工作中常見的涉及數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)質(zhì)量、業(yè)務(wù)軟件、觀測(cè)業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)、觀測(cè)儀器、供電6個(gè)方面的國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站臺(tái)站級(jí)告警信息種類,詳細(xì)分析了各類告警信息產(chǎn)生的原因及其表現(xiàn),總結(jié)了具體的應(yīng)急處理辦法及注意事項(xiàng),供基層臺(tái)站業(yè)務(wù)一線人員借鑒,為提高應(yīng)急處置能力奠定基礎(chǔ)。

      關(guān)鍵詞:國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站;觀測(cè)業(yè)務(wù);常見告警信息;處置方法

      中圖分類號(hào):P415.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):2095–3305(2024)11–00-03

      隨著地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革從全國(guó)試運(yùn)行切換為正式業(yè)務(wù)運(yùn)行,我國(guó)地面氣象觀測(cè)邁入全面自動(dòng)化時(shí)代。全國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站由以往的每天值班、守班改為有觀測(cè)任務(wù)時(shí)值班、守班(除長(zhǎng)期保留人工觀測(cè)任務(wù)的臺(tái)站),大大減少了一線業(yè)務(wù)人員的工作量,縣級(jí)觀測(cè)業(yè)務(wù)重心向觀測(cè)裝備維護(hù)維修和現(xiàn)場(chǎng)核查、標(biāo)?;驒z測(cè)、質(zhì)量管理等轉(zhuǎn)變[1]。

      當(dāng)前,觀測(cè)業(yè)務(wù)要求臺(tái)站業(yè)務(wù)人員定期檢查業(yè)務(wù)系統(tǒng)和觀測(cè)設(shè)備,及時(shí)響應(yīng)數(shù)據(jù)異?;蛟O(shè)備故障等告警信息并按規(guī)定處置。當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和觀測(cè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)盡早確定故障原因,及時(shí)排除故障[2];當(dāng)省信息中心出現(xiàn)無(wú)法判斷的疑誤信息、數(shù)據(jù)顯性錯(cuò)誤、未知原因數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí),應(yīng)配合做好數(shù)據(jù)質(zhì)控處理和反饋工作[3]。因此,臺(tái)站業(yè)務(wù)一線人員具備告警信息診斷及高效、準(zhǔn)確應(yīng)急處置的能力,對(duì)保障地面觀測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期質(zhì)量要求至關(guān)重要。

      1 告警信息分類及處置原則

      1.1 告警信息分類

      地面氣象觀測(cè)是氣象觀測(cè)的重要組成部分,為天氣預(yù)報(bào)、氣象信息(數(shù)據(jù))建設(shè)、氣候分析、科學(xué)研究和氣象服務(wù)提供重要依據(jù)。在觀測(cè)過(guò)程中,常見的告警信息主要分為數(shù)據(jù)傳輸異常告警、數(shù)據(jù)質(zhì)量異常告警、觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件運(yùn)行異常告警、觀測(cè)業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)故障告警、觀測(cè)儀器故障告警、供電故障告警。

      1.2 常見告警信息處理原則

      1.2.1 時(shí)效原則

      由于中國(guó)氣象局對(duì)所有觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳的時(shí)間有所要求,因此,當(dāng)臺(tái)站出現(xiàn)告警信息時(shí),應(yīng)在規(guī)定時(shí)效內(nèi)進(jìn)行處置。例如,遇裝備故障時(shí),若臺(tái)站在規(guī)定時(shí)限內(nèi)無(wú)法排除故障或故障級(jí)別超出本級(jí)職責(zé)時(shí),應(yīng)及時(shí)提請(qǐng)市級(jí)或省級(jí)技術(shù)保障部門進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)或現(xiàn)場(chǎng)維修,并配合市級(jí)或省級(jí)技術(shù)保障部門開展維修活動(dòng),直至設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

      1.2.2 安全原則

      自動(dòng)氣象站的供電單元輸入220V交流電,經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為適合的電壓,再輸送至各觀測(cè)儀器設(shè)備,具有一定的危險(xiǎn)性。在排查故障時(shí),維修人員應(yīng)根據(jù)各類設(shè)備儀器的工作原理和供電類型進(jìn)行分析,防止帶電更換故障部件,防止因接線錯(cuò)誤造成設(shè)備損壞,保護(hù)工作人員的人身安全[4]。

      1.2.3 邏輯判斷原則

      當(dāng)發(fā)生告警時(shí),應(yīng)根據(jù)工作原理和故障的外在表現(xiàn),逐步追蹤查找。一般先從觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件開始排查,若軟件無(wú)故障,再?gòu)挠布M(jìn)行故障排查。當(dāng)判斷為硬件出現(xiàn)故障時(shí),根據(jù)組成結(jié)構(gòu)和工作原理,按照從采集器到傳感器的基本思路,綜合分析故障原因,并按照先易后難的順序進(jìn)行故障處理,從而縮短設(shè)備維修時(shí)間[5]。

      2 常見告警信息原因分析及處置

      2.1 數(shù)據(jù)傳輸異常告警原因分析及處置

      數(shù)據(jù)傳輸異常是指網(wǎng)絡(luò)傳輸故障或其他軟硬件故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)內(nèi)部傳輸故障(觀測(cè)場(chǎng)到值班室計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸中斷,導(dǎo)致觀測(cè)軟件的數(shù)據(jù)本地計(jì)算機(jī)入庫(kù)異常)和數(shù)據(jù)外部傳輸故障(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障,導(dǎo)致臺(tái)站數(shù)據(jù)上傳至省氣象數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)異常)。

      (1)數(shù)據(jù)內(nèi)部傳輸故障通常是由觀測(cè)場(chǎng)至測(cè)報(bào)值班室業(yè)務(wù)機(jī)通信線路斷路或觀測(cè)場(chǎng)綜合集成硬件控制器故障所致,表現(xiàn)為通信參數(shù)設(shè)置正常情況下ISOS軟件所有觀測(cè)數(shù)據(jù)采集失敗。此時(shí),應(yīng)對(duì)綜合集成硬件控制器、室內(nèi)外光電轉(zhuǎn)化模塊、光纖依次進(jìn)行排查:檢查綜合集成硬件控制器供電是否正常(正常情況下供電指示燈PWR常亮)。若綜合集成硬件控制器運(yùn)行正常,則檢查室內(nèi)外光電轉(zhuǎn)化模塊正常供電下TX燈和Rx燈閃爍是否正常;若燈不亮,可使用測(cè)光筆檢測(cè)光纖是否完好,若光纖斷路,可啟用備份光纖恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸,及時(shí)報(bào)告省氣象數(shù)據(jù)中心并補(bǔ)調(diào)入庫(kù)數(shù)據(jù)。

      (2)數(shù)據(jù)外部傳輸故障通常是網(wǎng)絡(luò)故障所致,表現(xiàn)為ISOS軟件所有數(shù)據(jù)采集正常,但向省氣象數(shù)據(jù)中心傳輸時(shí)中斷。先啟動(dòng)應(yīng)急傳輸手段(外網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)卡撥VPN方式),以保證在考核規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。再通知網(wǎng)絡(luò)管理人員進(jìn)行逐項(xiàng)排查:檢查交換機(jī)或路由器供電是否正常。若供電正常,查看業(yè)務(wù)機(jī)在交換機(jī)或路由器上所對(duì)應(yīng)的端口信號(hào)燈是否正常,同時(shí)將備用網(wǎng)線接入筆記本電腦測(cè)試網(wǎng)絡(luò)是否正常,若確定為交換機(jī)或路由器故障,則更換相應(yīng)設(shè)備。若確定非電腦端、交換機(jī)及路由器故障問(wèn)題引起的網(wǎng)絡(luò)中斷,可電話至各運(yùn)營(yíng)商詢問(wèn)是否存在網(wǎng)絡(luò)故障,若各運(yùn)營(yíng)商均網(wǎng)絡(luò)正常,可利用電腦端cmd命令ping各自對(duì)應(yīng)的網(wǎng)關(guān),若本級(jí)網(wǎng)關(guān)不通,則逐條排查故障端至運(yùn)營(yíng)商路由器間的各條網(wǎng)線;若上級(jí)網(wǎng)關(guān)不通,則及時(shí)向上級(jí)反饋問(wèn)題并協(xié)助上級(jí)開展故障排查。

      2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量異常告警原因分析及處置

      主要表現(xiàn)為因維護(hù)設(shè)備、觀測(cè)儀器故障或性能下降導(dǎo)致現(xiàn)用站的數(shù)據(jù)缺測(cè)、異常偏大或偏小未能通過(guò)質(zhì)量考核。若出現(xiàn)某個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)異常且無(wú)使用價(jià)值時(shí),業(yè)務(wù)人員應(yīng)按照“地面氣象自動(dòng)觀測(cè)規(guī)范 第21章 異常記錄處理原則與方法”予以處理,當(dāng)氣壓、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、地溫、草溫記錄異常時(shí),正點(diǎn)時(shí)次的記錄按照正點(diǎn)前10 min內(nèi)接近正點(diǎn)的正常記錄、正點(diǎn)后10 min內(nèi)接近正點(diǎn)的正常記錄、備份站記錄、內(nèi)插記錄的優(yōu)先順序進(jìn)行代替(風(fēng)向、風(fēng)速異常時(shí),均不能內(nèi)插;挑選2 min風(fēng)或10 min風(fēng)時(shí),應(yīng)按照技術(shù)規(guī)定的要求挑取“有效數(shù)據(jù)”進(jìn)行替換;瞬時(shí)風(fēng)向、瞬時(shí)風(fēng)速異常時(shí)按缺測(cè)處理);若正點(diǎn)數(shù)據(jù)用正點(diǎn)后10 min數(shù)據(jù)代替且為極值時(shí),需手動(dòng)修改該正點(diǎn)的極值,并將出現(xiàn)時(shí)間修改成該時(shí)次00分。若出現(xiàn)某段時(shí)間分鐘數(shù)據(jù)異常時(shí),除降水外的其他要素的分鐘數(shù)據(jù)異常均按缺測(cè)處理。若全部數(shù)據(jù)不正常,應(yīng)及時(shí)啟用備份站開展應(yīng)急觀測(cè)。數(shù)據(jù)處理完畢后應(yīng)做好異常數(shù)據(jù)處理備注,并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)反饋省氣象數(shù)據(jù)中心無(wú)法判斷的疑誤信息。

      2.3 觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件運(yùn)行異常原因分析及處置

      當(dāng)前業(yè)務(wù)規(guī)定所有國(guó)家級(jí)地面氣象觀測(cè)站需使用集成版ISOS軟件,該軟件對(duì)計(jì)算運(yùn)行環(huán)境的要求如下:主頻2.4 GHz及以上,內(nèi)存8 G及以上,硬盤需160 G

      及以上,操作系統(tǒng)需滿足Win7專業(yè)版或旗艦版以上正版系統(tǒng)。觀測(cè)軟件運(yùn)行異常通常表現(xiàn)為ISOS軟件在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)卡頓死機(jī),嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致ISOS軟件運(yùn)行錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)讀取或傳輸異常等情況,原因可能是軟件長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有重啟,導(dǎo)致駐留內(nèi)存或進(jìn)程中的程序過(guò)多,不能釋放相應(yīng)內(nèi)存。若出現(xiàn)這種故障,僅需避開整點(diǎn)重啟計(jì)算機(jī)即可。此外,軟件運(yùn)行過(guò)程中還可能出現(xiàn)觀測(cè)成功率不高的情況,即非連續(xù)性的分鐘數(shù)據(jù)缺測(cè)。遇到這種情況,可通過(guò)對(duì)采集器進(jìn)行校時(shí)解決。在日常工作中,切忌在業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)上安裝無(wú)用或多余的程序,以防增加業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān),且需要定期重啟計(jì)算機(jī),以保證ISOS軟件高效運(yùn)行。

      2.4 觀測(cè)業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)故障告警原因分析及處置

      觀測(cè)業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)可能因長(zhǎng)期不間斷地運(yùn)行或雷擊、電腦病毒等原因造成故障,針對(duì)此類情況,可重啟計(jì)算機(jī),嘗試是否恢復(fù)正常,并通過(guò)BUFR數(shù)據(jù)補(bǔ)發(fā)故障期間未形成、未發(fā)送的報(bào)文重新生成發(fā)送,若期間有數(shù)據(jù)丟失,可通過(guò)ISOS軟件“查詢與處理”→“數(shù)據(jù)下載”→重新下載相應(yīng)缺測(cè)時(shí)段數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)發(fā)。若重啟計(jì)算機(jī)未能恢復(fù)正常,應(yīng)立即切換備份機(jī),具體操作流程:確認(rèn)備份機(jī)業(yè)務(wù)軟件參數(shù)和主計(jì)算機(jī)保持一致→清空上傳目錄文件下的歷史數(shù)據(jù)→接入現(xiàn)用站數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)線→啟動(dòng)ISOS、CTS2客戶端等相關(guān)程序→下載切換期間數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)發(fā)。若主機(jī)經(jīng)短期修復(fù)正常,可切換回主機(jī),若不能修復(fù),則備份機(jī)可長(zhǎng)期替換為主機(jī)使用。

      2.5 觀測(cè)儀器故障告警原因分析及處置

      2.5.1 傳感器故障告警

      通常傳感器容易受到外部條件干擾,如蟲鼠、惡劣天氣等,主要表現(xiàn)為ISOS軟件單一的氣象要素顯示缺測(cè)或極端異常。常見的傳感器故障主要包括電氣故障、傳感器損壞、堵塞或污染等。此時(shí),業(yè)務(wù)人員應(yīng)按照上述“2.2觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量異常告警原因分析及處置”保證數(shù)據(jù)的可用性和傳輸?shù)募皶r(shí)性,同時(shí)通知裝備保障人員啟動(dòng)維修程序[6]:檢查業(yè)務(wù)軟件和采集器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確→線纜連接有無(wú)脫落或松動(dòng)→檢查傳感器供電或運(yùn)行狀態(tài)→檢查采集器。

      檢查傳感器狀態(tài)時(shí)需注意:(1)溫度類傳感器(包括氣溫、草溫、地溫)采用四線制,應(yīng)在斷電情況下用萬(wàn)用表測(cè)量同端電阻R1(電阻值1~8 Ω)及異端電阻R2(電阻值80~120 Ω),利用公式T=(R2-R1-100)/0.385計(jì)算出溫度值,并與實(shí)際溫度進(jìn)行比較,若相差較大,則判斷傳感器是否故障。

      (2)濕度傳感器的輸出電壓U與濕度RH成線性正比關(guān)系(0~1 V對(duì)應(yīng)0~100%),利用公式RH=U×100%算出濕度值,再與實(shí)際值進(jìn)行比較,若相差較大,則判斷傳感器是否故障。

      (3)翻斗雨量傳感器需使用萬(wàn)用表的通斷檔測(cè)量傳感器紅、黑接線柱的輸出信號(hào),同時(shí)翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)翻斗,每翻一次觀察是否有短路提示音,沒(méi)有短路提示音說(shuō)明干簧管損壞。

      (4)光電日照計(jì)可利用串口調(diào)試助手,向日照傳感器發(fā)送READDATA命令,查看日照傳感器有無(wú)返回當(dāng)前分鐘的數(shù)據(jù)。若返回EXCARD NONE,則說(shuō)明日照傳感器內(nèi)部存儲(chǔ)卡故障;若無(wú)響應(yīng),則說(shuō)明日照傳感器發(fā)生故障[7]。

      (5)蒸發(fā)傳感器的輸出電流信號(hào)值應(yīng)為4~20 mA,利用公式EC=100×(I-4)/(20-4)計(jì)算得出的水位若與軟件顯示值不一致,則說(shuō)明蒸發(fā)傳感器故障。

      (6)氣壓傳感器檢查使用串口線直連計(jì)算機(jī)和氣壓傳感器串口,并給傳感器加電,同時(shí)利用計(jì)算機(jī)端的串口調(diào)試助手發(fā)送測(cè)試命令,若返回值異常,則說(shuō)明氣壓傳感器故障。

      (7)風(fēng)速傳感器在供電正常且穩(wěn)定的情況下以D6~

      D0的順序測(cè)量并記錄格雷碼信號(hào)電壓值(4.5~5 V的電信號(hào)為高電平,0~0.7 V的電信號(hào)為低電平),并查詢此格雷碼所對(duì)應(yīng)的方位,通過(guò)與實(shí)際方位對(duì)比,判斷傳感器是否故障;風(fēng)向傳感器可使用萬(wàn)用表頻率檔直接測(cè)量風(fēng)速的輸出頻率,利用風(fēng)速與頻率線性公式(通常光電式風(fēng)速傳感器V=0.1 F,霍爾效應(yīng)風(fēng)速傳感器V=0.231 5+0.049 5 F)計(jì)算出風(fēng)速值,判斷傳感器是否異常。

      (8)能見度傳感器、稱重式降水傳感器檢查時(shí)采用計(jì)算機(jī)直連接傳感器串口,檢查每分鐘的輸出數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正常且不應(yīng)該出現(xiàn)亂碼,同時(shí)其數(shù)值應(yīng)在量程范圍內(nèi)。

      2.5.2 采集器故障告警

      現(xiàn)行業(yè)務(wù)風(fēng)向風(fēng)速、稱重雨量、蒸發(fā)、氣壓、能見度傳感器均直接接入主采集器,氣溫、濕度和地溫均經(jīng)分采集器,通過(guò)CAN總線接入主采集器,“三溫三雨”分別經(jīng)多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器通過(guò)CAN總線接入主采集器。主采集器一旦出現(xiàn)故障,會(huì)導(dǎo)致其與各傳感器銜接中斷,數(shù)據(jù)采集失真,表現(xiàn)為正常供電情況下接入主采器所有數(shù)據(jù)缺測(cè),ISOS軟件顯示新型自動(dòng)站采集失敗。此時(shí),應(yīng)立即啟動(dòng)備用站采集并上傳數(shù)據(jù)。同時(shí)進(jìn)行排查維修:檢查主采供電是否正?!鷻z查主采集器的運(yùn)行指示燈是否閃爍正?!鞑杉飨鄳?yīng)的通道是否損壞→更換主采集器。主采集器故障恢復(fù)修復(fù)后,應(yīng)立即切換回主站運(yùn)行,特別注意切換后的首份正點(diǎn)報(bào)文小時(shí)極值需在切換前備用站分鐘數(shù)據(jù)和切換后現(xiàn)用站分鐘數(shù)據(jù)中挑取,并關(guān)注是否影響日極值。

      2.5.3 分采集器故障告警

      主要表現(xiàn)為正常供電情況下經(jīng)過(guò)分采集器或多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器的某類氣象數(shù)據(jù)缺測(cè)。此時(shí),業(yè)務(wù)人員應(yīng)按照上述“2.2觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量異常告警原因分析及處置”保證數(shù)據(jù)的可用性和傳輸?shù)募皶r(shí)性,隨后進(jìn)入裝備保障維修程序:檢查分采供電是否正常→檢查分采或多傳感器標(biāo)準(zhǔn)控制器各指示燈的狀態(tài)(CANR指示燈綠色常亮,CANE指示燈紅色不亮)→檢查CAN線是否連接正確(是否出現(xiàn)線路斷路或短路)→測(cè)量CAN線上匹配的120 Ω電阻是否正常。

      2.6 供電故障告警原因分析及處置

      2.6.1 局部(設(shè)備)供電故障告警

      主要表現(xiàn)為某些設(shè)備出現(xiàn)供電異常,影響業(yè)務(wù)工作??墒褂萌f(wàn)用表先進(jìn)行故障初排,排除跳閘原因造成的局部供電故障。尤其要注意UPS故障導(dǎo)致供電中斷的情況,此時(shí)應(yīng)第一時(shí)間跳過(guò)UPS采用市電直接供電方式,保證自動(dòng)站正常運(yùn)行,隨后開展UPS維修。若無(wú)法修復(fù),應(yīng)及時(shí)尋求相關(guān)儀器設(shè)備廠家的技術(shù)支持。

      2.6.2 市電供電故障告警

      因自然災(zāi)害或供電線路維修等原因?qū)е率须姽╇姽收蠒r(shí),業(yè)務(wù)人員應(yīng)第一時(shí)間確保UPS正常運(yùn)行并聯(lián)系供電公司詢問(wèn)停電大致時(shí)間。若時(shí)間停電時(shí)間較長(zhǎng),則啟動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行應(yīng)急供電,此時(shí),應(yīng)優(yōu)先保證業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)、觀測(cè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等地面觀測(cè)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行,其余負(fù)載暫時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),并定時(shí)檢查各項(xiàng)發(fā)電參數(shù),直至恢復(fù)市電供電。

      3 結(jié)束語(yǔ)

      為有效預(yù)防日常業(yè)務(wù)工作中可能發(fā)生的各種突發(fā)情況、提高業(yè)務(wù)人員的應(yīng)急處置能力、保證業(yè)務(wù)工作正常開展,應(yīng)結(jié)合實(shí)際制定觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案,定期模擬數(shù)據(jù)傳輸異常、人工應(yīng)急觀測(cè)、供電系統(tǒng)故障等場(chǎng)景開展應(yīng)急演練。每次修復(fù)故障后,需觀察設(shè)備運(yùn)行狀況,若設(shè)備運(yùn)行未出現(xiàn)異常,則此次維修完成,由裝備維修人員如實(shí)在值班記錄簿填寫維修情況,并在規(guī)定時(shí)限內(nèi)在天元系統(tǒng)關(guān)閉維修單。維修過(guò)程中若更換了備件,在完成維修后應(yīng)及時(shí)將故障件送修。

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