CN115437304A - 一种烟气排放系统远程故障诊断系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涉及远程故障诊断领域，更具体地，涉及一种烟气排放系统远程故障诊断系统及方法，系统包括：数据采集单元、检测探针装置、远程实时管理平台和远程数据存储中心，数据采集终端、检测探针装置和远程数据中心均通过无线通讯模块与远程实时管理平台进行连接，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块；数据采集单元，用于采集待测设备的烟气排放数据并发送到远程实时管理平台；检测探针装置，用于判断出待测设备的状态并输送至远程实时管理平台；远程实时管理平台包括监测模块、诊断模块和预警模块；用于解决现有技术中存在的仅通过浓度和排放量判断待测设备状态，准确性较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及远程故障诊断领域，更具体地，涉及一种烟气排放系统远程故障诊断系统及方法。
背景技术
国家环保监管规定，火电厂每台机组均须配有独立的烟气排放监测设备(CEMS)和数据采集传输系统，CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写，是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置，被称为＂烟气自动监控系统＂，亦称＂烟气排放连续监测系统＂或＂烟气在线监测系统＂。
CEMS分别由气态污染物监测子系统、颗粒物监测子系统、烟气参数监测子系统和数据采集处理与通讯子系统组成。气态污染物监测子系统主要用于监测气态污染物SO2、NOx等的浓度和排放总量；颗粒物监测子系统主要用来监测烟尘的浓度和排放总量；烟气参数监测子系统主要用来测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，用于排放总量的积算和相关浓度的折算；数据采集处理与通讯子系统由数据采集器和计算机系统构成，实时采集各项参数，生成各浓度值对应的干基、湿基及折算浓度，生成日、月、年的累积排放量，完成丢失数据的补偿并将报表实时传输到主管部门。烟尘测试由跨烟道不透明度测尘仪、β射线测尘仪发展到插入式向后散射红外光或激光测尘仪以及前散射、侧散射、电量测尘仪等。根据取样方式不同，CEMS主要可分为直接测量、抽取式测量和遥感测量3种技术。
随着国家对污染源企业大气排污监管力度日益加强，对烟气排放监测系统(CEMS)上传数据的可靠性提出了更高要求。由于烟气排放系统中存储的数据种类繁多、设备参数杂乱等原因，仅仅通过排放的浓度和排放量超标来判断待测设备故障，准确性比较低，不能通过CEMS获取的多种数据对待测设备进行综合性判断，无法及时发现设备异常，极易产生环保考核风险和环保电价损失，造成企业形象受损。
发明内容
本发明提供了一种烟气排放系统远程故障诊断系统和方法，用于解决现有技术中存在的仅通过浓度和排放量判断待测设备状态，准确性较低的技术问题。该系统包括：数据采集单元、检测探针装置、远程实时管理平台和远程数据存储中心，数据采集终端、检测探针装置和远程数据中心均通过无线通讯模块与远程实时管理平台进行连接，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块；
数据采集单元，用于采集待测设备的烟气排放数据并发送到远程实时管理平台；
检测探针装置，用于判断出待测设备的状态并输送至远程实时管理平台；
远程实时管理平台包括监测模块、诊断模块和预警模块；
所述监测模块，用于对待测设备提供实时可视化监控服务；
所述诊断模块，用于根据采集待测设备的烟气排放数据诊断待测设备运行状态并生成诊断结果；
所述预警模块，用于将诊断模块的诊断结果发送不同程度的预警信号；
远程数据存储中心，用于存储设备状态信息和故障诊断结果。
在本申请的实施例中，所述的数据采集单元还包括CEMS设备，所述CEMS设备用于获取待测设备的烟气排放数据，所述第一无线通信模块将采集的烟气排放数据发送到所述远程实时管理平台。
在本申请的实施例中，所述的检测探针装置用于判断待测设备的状态，所述第二无线通信模块将待测设备运行状态发送到所述远程实时管理平台。
在本申请的实施例中，所述诊断模块用于：
获取一段预设时间内的烟气排放数据，对所述烟气排放数据进行预处理，所述预处理具体为：将所述烟气排放数据归一化处理，设置权重，取其加权平均值构成综合数据指标，确定综合数据指标后，进行数据诊断，数据诊断具体为：
所述综合数据指标阈值包括第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值，所述第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值根据历史综合数据来确定，其中，A1为第一综合数据指标阈值，A2为第二综合数据指标阈值，A3为第三综合数据指标阈值，且A1<A2<A3；
当烟气排放数据a小于第一综合数据指标阈值A1，a<A1时，诊断结果为待测设备正常运行；
当所述烟气排放数据a处于第一综合数据指标阈值A1和第二综合数据指标阈值A2之间，A1<a<A2时，诊断结果为待测设备临界运行；
当所述烟气排放数据a处于第二综合数据指标阈值A2和第三综合数据指标阈值A3之间，A2<a<A3时，诊断结果为待测设备暂停运行；
当所述烟气排放数据a大于第三综合数据指标阈值A3，a>A3时，诊断结果为待测设备失控；
所述诊断结果中待测设备正常运行表明待测设备状态正常，所述待测设备临界运行、所述待测设备暂停运行、所述待测设备失控均表明待测设备状态异常。
在本申请的实施例中，所述诊断结果与所述检测探针装置确定的待测设备状态进行匹配，若匹配将诊断结果发送到预警模块，若不匹配重新通过诊断模块进行诊断。
在本申请的实施例中，所述预警模块用于：根据所述诊断结果发送不同程度的预警信号，具体为：
当所述诊断结果为待测设备临界运行时，所述预警模块发送次要预警信息；当所述诊断结果为待测设备暂停运行时，所述预警模块发送重要预警信息；当所述诊断结果为待测设备失控时，所述预警模块发送紧急预警信息。
在本申请的实施例中，所述远程实时管理平台将CEMS设备采集的烟气排放数据和探针装置采集到的待测设备状态信息，通过组建的网络上传，利用数据库及图形信息技术，进行待测设备状况展示。
在本申请的实施例中，所述远程数据存储中心存储故障诊断结果，当出现同样的数据时，直接在所述远程数据存储中心调取对应的诊断结果。
在本申请的实施例中还提供了一种烟气排放系统远程故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤一：采集待测设备的烟气排放数据，通过无线通信模块将数据发送至远程实时平台；
步骤二：检测探针装置实时诊断待测设备状态，将待测设备状态输送至远程实时管理平台；
步骤三：通过数据采集单元获取一段预设时间内的烟气排放数据，将所述烟气排放数据进行预处理，所述预处理具体为将所述烟气排放数据归一化处理，设置权重，取其加权平均值构成综合数据指标，通过判断综合数据指标来确定待测设备的运行状态；
步骤四：将诊断结果与检测探针装置确定的待测设备状态进行匹配，匹配后则确定待测设备故障状态，若不匹配，重新进行步骤三。
在本申请的实施例中，所述步骤三具体为：
所述综合数据指标阈值包括第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值，所述第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值根据历史综合数据来确定，其中，A1为第一综合数据指标阈值，A2为第二综合数据指标阈值，A3为第三综合数据指标阈值，且A1<A2<A3；
当烟气排放数据a小于第一综合数据指标阈值A1，a<A1时，诊断结果为待测设备正常运行；
当所述烟气排放数据a处于第一综合数据指标阈值A1和第二综合数据指标阈值A2之间，A1<a<A2时，诊断结果为待测设备临界运行；
当所述烟气排放数据a处于第二综合数据指标阈值A2和第三综合数据指标阈值A3之间，A2<a<A3时，诊断结果为待测设备暂停运行；
当所述烟气排放数据a大于第三综合数据指标阈值A3，a>A3时，诊断结果为待测设备失控；
所述诊断结果中待测设备正常运行表明待测设备状态正常，所述待测设备临界运行、所述待测设备暂停运行、所述待测设备失控均表明待测设备状态异常。
本申请实施例与现有技术相比，带来了以下有益效果：
本发明提供了一种烟气排放系统远程故障诊断系统，其特征在于，包括：该系统包括：数据采集单元、检测探针装置、远程实时管理平台和远程数据存储中心，数据采集终端、检测探针装置和远程数据中心均通过无线通讯模块与远程实时管理平台进行连接，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块；数据采集单元，用于采集待测设备的烟气排放数据并发送到远程实时管理平台；检测探针装置，用于判断出待测设备的状态并输送至远程实时管理平台；远程实时管理平台包括监测模块、诊断模块和预警模块；所述监测模块，用于对待测设备提供实时可视化监控服务；所述诊断模块，用于根据采集待测设备的烟气排放数据诊断待测设备运行状态并生成诊断结果；所述预警模块，用于将诊断模块的诊断结果发送不同程度的预警信号；远程数据存储中心，用于存储设备状态信息和故障诊断结果。该系统通过设置数据采集单元、检测探针装置，远程实时管理平台对烟气排放数据进行诊断，将诊断结果中待测设备异常状态与检测探针装置中确定的设备异常状态进行匹配，从而确定设备故障，解决了仅仅通过排放的浓度和排放量超标来判断待测设备故障，准确性比较低的问题，通过CEMS获取的多种数据对待测设备进行综合性判断，可以及时发现设备异常。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中一种烟气排放系统远程故障诊断系统示意图；
图2是本申请实施例中一种烟气排放系统远程故障诊断方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明实施例的一种烟气排放系统远程故障诊断系统，包括：数据采集单元、检测探针装置、远程实时管理平台和远程数据存储中心，数据采集终端、检测探针装置和远程数据中心均通过无线通讯模块与远程实时管理平台进行连接，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块；
数据采集单元，用于采集待测设备的烟气排放数据并发送到远程实时管理平台；
检测探针装置，用于判断出待测设备的状态并输送至远程实时管理平台；
远程实时管理平台包括监测模块、诊断模块和预警模块；
所述监测模块，用于对待测设备提供实时可视化监控服务；
所述诊断模块，用于根据采集待测设备的烟气排放数据诊断待测设备运行状态并生成诊断结果；
所述预警模块，用于将诊断模块的诊断结果发送不同程度的预警信号；
远程数据存储中心，用于存储设备状态信息和故障诊断结果。
在本申请的实施例中，所述的数据采集单元还包括CEMS设备，所述CEMS设备用于获取待测设备的烟气排放数据，所述第一无线通信模块将采集的烟气排放数据发送到所述远程实时管理平台。
在本申请的实施例中，所述的检测探针装置用于判断待测设备的状态，所述第二无线通信模块将待测设备运行状态发送到所述远程实时管理平台。
在本申请的实施例中，所述诊断模块用于：
获取一段预设时间内的烟气排放数据，对所述烟气排放数据进行预处理，所述预处理具体为：将所述烟气排放数据归一化处理，设置权重，取其加权平均值构成综合数据指标，确定综合数据指标后，进行数据诊断，数据诊断具体为：
所述综合数据指标阈值包括第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值，所述第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值根据历史综合数据来确定，其中，A1为第一综合数据指标阈值，A2为第二综合数据指标阈值，A3为第三综合数据指标阈值，且A1<A2<A3；
当烟气排放数据a小于第一综合数据指标阈值A1，a<A1时，诊断结果为待测设备正常运行；
当所述烟气排放数据a处于第一综合数据指标阈值A1和第二综合数据指标阈值A2之间，A1<a<A2时，诊断结果为待测设备临界运行；
当所述烟气排放数据a处于第二综合数据指标阈值A2和第三综合数据指标阈值A3之间，A2<a<A3时，诊断结果为待测设备暂停运行；
当所述烟气排放数据a大于第三综合数据指标阈值A3，a>A3时，诊断结果为待测设备失控；
所述诊断结果中待测设备正常运行表明待测设备状态正常，所述待测设备临界运行、所述待测设备暂停运行、所述待测设备失控均表明待测设备状态异常。
在本实施例中，所述烟气排放数据具体包括包括气态污染物、颗粒物、烟气参数，气态污染物主要包括气态污染物SO2、NOx等的浓度和排放总量；颗粒物主要包括烟尘的浓度和排放总量；烟气参数主要包括测量烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等。
在本申请的实施例中，所述诊断结果与所述检测探针装置确定的待测设备状态进行匹配，若匹配将诊断结果发送到预警模块，若不匹配重新通过诊断模块进行诊断。
在本申请的实施例中，所述预警模块用于：根据所述诊断结果发送不同程度的预警信号，具体为：
当所述诊断结果为待测设备临界运行时，所述预警模块发送次要预警信息；当所述诊断结果为待测设备暂停运行时，所述预警模块发送重要预警信息；当所述诊断结果为待测设备失控时，所述预警模块发送紧急预警信息。
在本实施例中，所述待测设备临界运行为即将变为停机状态但是还没有变为停机状态，所述待测设备暂停运行为停机状态，所述待测设备失控为需要强制停机状态。
在本申请的实施例中，所述远程实时管理平台将CEMS设备采集的烟气排放数据和探针装置采集到的待测设备状态信息，通过组建的网络上传，利用数据库及图形信息技术，进行待测设备状况展示。
在本申请的实施例中，所述远程数据存储中心存储故障诊断结果，当出现同样的数据时，直接在所述远程数据存储中心调取对应的诊断结果。
本领域技术人员可以理解实施场景中的系统中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的系统中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个系统中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
在本申请的实施例中还提供了一种烟气排放系统远程故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤一：采集待测设备的烟气排放数据，通过无线通信模块将数据发送至远程实时平台；
步骤二：检测探针装置实时诊断待测设备状态，将待测设备状态输送至远程实时管理平台；
步骤三：通过数据采集单元获取一段预设时间内的烟气排放数据，将所述烟气排放数据进行预处理，所述预处理具体为将所述烟气排放数据归一化处理，设置权重，取其加权平均值构成综合数据指标，通过判断综合数据指标来确定待测设备的运行状态；
步骤四：将诊断结果与检测探针装置确定的待测设备状态进行匹配，匹配后则确定待测设备故障状态，若不匹配，重新进行步骤三。
在本实施例中，匹配情况包括以下几种可能：
1、诊断结果为正常状态，检测探针装置确定的待测设备状态为正常时，两者匹配；
2、诊断结果为异常状态，检测探针装置确定的待测设备状态为异常时，两者匹配；
3、诊断结果为正常状态，检测探针装置确定的待测设备状态为异常时，两者不匹配；
4、诊断结果为异常状态，检测探针装置确定的待测设备状态为正常时，两者不匹配。
在本申请的实施例中，所述步骤三具体为：
所述综合数据指标阈值包括第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值，所述第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值根据历史综合数据来确定，其中，A1为第一综合数据指标阈值，A2为第二综合数据指标阈值，A3为第三综合数据指标阈值，且A1<A2<A3；
当烟气排放数据a小于第一综合数据指标阈值A1，a<A1时，诊断结果为待测设备正常运行；
当所述烟气排放数据a处于第一综合数据指标阈值A1和第二综合数据指标阈值A2之间，A1<a<A2时，诊断结果为待测设备临界运行；
当所述烟气排放数据a处于第二综合数据指标阈值A2和第三综合数据指标阈值A3之间，A2<a<A3时，诊断结果为待测设备暂停运行；
当所述烟气排放数据a大于第三综合数据指标阈值A3，a>A3时，诊断结果为待测设备失控；
所述诊断结果中待测设备正常运行表明待测设备状态正常，所述待测设备临界运行、所述待测设备暂停运行、所述待测设备失控均表明待测设备状态异常。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施场景所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种烟气排放系统远程故障诊断系统，其特征在于，包括：
数据采集单元、检测探针装置、远程实时管理平台和远程数据存储中心，数据采集终端、检测探针装置和远程数据中心均通过无线通讯模块与远程实时管理平台进行连接，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块；
数据采集单元，用于采集待测设备的烟气排放数据并发送到远程实时管理平台；
检测探针装置，用于判断出待测设备的状态并输送至远程实时管理平台；
远程实时管理平台包括监测模块、诊断模块和预警模块；
所述监测模块，用于对待测设备提供实时可视化监控服务；
所述诊断模块，用于根据采集待测设备的烟气排放数据诊断待测设备运行状态并生成诊断结果；
所述预警模块，用于将诊断模块的诊断结果发送不同程度的预警信号；
远程数据存储中心，用于存储设备状态信息和故障诊断结果。
2.如权利要求1所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述的数据采集单元还包括CEMS设备，所述CEMS设备用于获取待测设备的烟气排放数据，所述第一无线通信模块将采集的烟气排放数据发送到所述远程实时管理平台。
3.如权利要求1所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述的检测探针装置用于判断待测设备的状态，所述第二无线通信模块将待测设备运行状态发送到所述远程实时管理平台。
4.如权利要求1所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述诊断模块用于：
获取一段预设时间内的烟气排放数据，对所述烟气排放数据进行预处理，所述预处理具体为：将所述烟气排放数据归一化处理，设置权重，取其加权平均值构成综合数据指标，确定综合数据指标后，进行数据诊断，数据诊断具体为：
所述综合数据指标阈值包括第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值，所述第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值根据历史综合数据来确定，其中，A1为第一综合数据指标阈值，A2为第二综合数据指标阈值，A3为第三综合数据指标阈值，且A1<A2<A3；
当烟气排放数据a小于第一综合数据指标阈值A1，a<A1时，诊断结果为待测设备正常运行；
当所述烟气排放数据a处于第一综合数据指标阈值A1和第二综合数据指标阈值A2之间，A1<a<A2时，诊断结果为待测设备临界运行；
当所述烟气排放数据a处于第二综合数据指标阈值A2和第三综合数据指标阈值A3之间，A2<a<A3时，诊断结果为待测设备暂停运行；
当所述烟气排放数据a大于第三综合数据指标阈值A3，a>A3时，诊断结果为待测设备失控；
所述诊断结果中待测设备正常运行表明待测设备状态正常，所述待测设备临界运行、所述待测设备暂停运行、所述待测设备失控均表明待测设备状态异常。
5.如权利要求4所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述诊断结果与所述检测探针装置确定的待测设备状态进行匹配，若匹配将诊断结果发送到预警模块，若不匹配重新通过诊断模块进行诊断。
6.如权利要求5所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述预警模块用于：根据所述诊断结果发送不同程度的预警信号，具体为：
当所述诊断结果为待测设备临界运行时，所述预警模块发送次要预警信息；当所述诊断结果为待测设备暂停运行时，所述预警模块发送重要预警信息；当所述诊断结果为待测设备失控时，所述预警模块发送紧急预警信息。
7.如权利要求1所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述远程实时管理平台将CEMS设备采集的烟气排放数据和探针装置采集到的待测设备状态信息，通过组建的网络上传，利用数据库及图形信息技术，进行待测设备状况展示。
8.如权利要求5所述的远程故障诊断系统，其特征在于，所述远程数据存储中心存储故障诊断结果，当出现同样的数据时，直接在所述远程数据存储中心调取对应的诊断结果。
9.一种烟气排放系统远程故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采集待测设备的烟气排放数据，通过无线通信模块将数据发送至远程实时平台；
步骤二：检测探针装置实时诊断待测设备状态，将待测设备状态输送至远程实时管理平台；
步骤三：通过数据采集单元获取一段预设时间内的烟气排放数据，将所述烟气排放数据进行预处理，所述预处理具体为将所述烟气排放数据归一化处理，设置权重，取其加权平均值构成综合数据指标，通过判断综合数据指标来确定待测设备的运行状态；
步骤四：将诊断结果与检测探针装置确定的待测设备状态进行匹配，匹配后则确定待测设备故障状态，若不匹配，重新进行步骤三。
10.如权利要求9所述的远程故障诊断方法，其特征在于，所述步骤三具体为：
所述综合数据指标阈值包括第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值，所述第一综合数据指标阈值、第二综合数据指标阈值和第三综合数据指标阈值根据历史综合数据来确定，其中，A1为第一综合数据指标阈值，A2为第二综合数据指标阈值，A3为第三综合数据指标阈值，且A1<A2<A3；
当烟气排放数据a小于第一综合数据指标阈值A1，a<A1时，诊断结果为待测设备正常运行；
当所述烟气排放数据a处于第一综合数据指标阈值A1和第二综合数据指标阈值A2之间，A1<a<A2时，诊断结果为待测设备临界运行；
当所述烟气排放数据a处于第二综合数据指标阈值A2和第三综合数据指标阈值A3之间，A2<a<A3时，诊断结果为待测设备暂停运行；
当所述烟气排放数据a大于第三综合数据指标阈值A3，a>A3时，诊断结果为待测设备失控；
所述诊断结果中待测设备正常运行表明待测设备状态正常，所述待测设备临界运行、所述待测设备暂停运行、所述待测设备失控均表明待测设备状态异常。
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