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文档简介

24/27喷灌设备远程监控与故障诊断第一部分喷灌设备远程监控技术介绍 2第二部分远程监控系统架构分析 4第三部分数据采集与传输技术应用 7第四部分故障诊断算法研究现状 10第五部分基于物联网的故障预警模型 12第六部分设备状态实时监测与评估 14第七部分大数据分析在故障诊断中的作用 16第八部分智能优化控制策略研究 19第九部分遥感遥测技术的应用探讨 21第十部分未来发展趋势与挑战 24

第一部分喷灌设备远程监控技术介绍喷灌设备远程监控技术介绍

随着农业现代化的不断推进,喷灌设备的应用越来越广泛。为了提高喷灌设备的工作效率和管理水平,以及降低维护成本,喷灌设备远程监控技术应运而生。

一、概述

喷灌设备远程监控技术是一种基于物联网、云计算等先进技术的新型管理手段。它通过在喷灌设备上安装传感器、控制器等装置,实时采集设备的工作参数、运行状态等信息,并将这些信息传输到远程监控中心进行处理分析。这样不仅能够实现对喷灌设备的远程控制与管理,还能及时发现并解决设备故障,从而提高农业生产效率和质量。

二、系统构成

1.硬件部分:包括喷灌设备上的各种传感器(如流量计、压力表、温度传感器等)、控制器、数据采集终端以及通信模块等。它们负责采集和发送数据,实现设备的远程监控。

2.软件部分:包括数据处理软件、数据分析软件、监控界面等。它们负责接收和处理从硬件部分传来的数据,分析设备的工作状态,生成监控报告和故障报警信息等。

三、工作原理

喷灌设备远程监控系统主要由数据采集、数据传输、数据处理和决策支持四个环节组成。

1.数据采集:传感器实时监测喷灌设备的各种工作参数,如流量、压力、水温、电机转速等,并将这些数据发送给数据采集终端。

2.数据传输:数据采集终端将接收到的数据通过无线或有线的方式传输到远程监控中心。目前常用的通信方式有GPRS/CDMA、4G/5G、LoRa、ZigBee等。

3.数据处理:远程监控中心的服务器对收到的数据进行清洗、整理和存储,然后利用相应的算法进行分析和预测,生成设备状态评估报告和故障预警信息。

4.决策支持:根据数据处理结果,管理人员可以通过监控界面查看设备实时工作状态、历史数据曲线以及故障报警信息等,并可根据需要采取相应的措施,如调整喷灌参数、安排维修计划等。

四、技术特点

1.实时性:喷灌设备远程监控系统可以实时获取设备的工作参数和运行状态,便于管理人员及时了解设备工况。

2.准确性:系统采用高精度传感器和先进的数据分析方法,能够准确地反映设备的实际运行情况。

3.自动化程度高:远程监控系统可以自动进行数据采集、传输和处理,大大减轻了人工负担。

4.可扩展性强:系统架构灵活,可以根据实际需求添加新的功能模块或者扩大监控范围。

5.安全可靠:系统采用了多重安全防护措施,确保数据的安全性和系统的稳定性。

五、应用案例

近年来,我国各地已经广泛应用喷灌设备远程监控技术,例如,在xxx某大型农场就成功实施了一项喷灌设备远程监控项目。该系统采用了先进的无线通信技术和云计算平台,实现了对农田灌溉设备的实时监控、故障诊断和智能管理。通过这个系统,农场管理人员可以在任何地方随时查看设备的工作状态,及时发现并排除故障,大大提高了生产效率和经济效益。

总之,喷灌设备远程监控技术为现代农业提供了更加智能化、高效化的管理手段,有望在未来得到更广泛的应用和发展。第二部分远程监控系统架构分析喷灌设备远程监控与故障诊断系统的架构是实现远程监控和故障诊断功能的基础。本文将对喷灌设备远程监控系统架构进行分析,以期为相关研究提供参考。

喷灌设备远程监控与故障诊断系统通常由三个主要部分组成:感知层、网络层和应用层(见图1)。

1.感知层

感知层是整个系统的核心组成部分,它负责获取喷灌设备的实时数据,并将其转换为可供远程监控和故障诊断使用的数字信号。在感知层中,传感器节点负责收集各种信息,如流量、压力、温度、湿度等。此外,还可能包括GPS定位模块,用于确定设备的位置信息。这些传感器节点通过无线通信技术(如Wi-Fi、蓝牙或ZigBee)与其他组件交互,并将数据发送到下一层次——网络层。

2.网络层

网络层的主要任务是传输从感知层收集的数据。该层可采用多种通信协议和技术,如蜂窝网络、Wi-Fi、物联网(IoT)或卫星通信等。网络层的设计需要考虑覆盖范围、带宽、延迟等因素,以便确保数据的可靠传输。此外,网络层还需要具备一定的安全性措施,以防止数据泄露或被篡改。

3.应用层

应用层是系统的最高层,其主要功能是对从感知层和网络层收集到的数据进行处理、存储和分析。这一层通常包含一个中央服务器,用于接收来自网络层的数据并进行实时分析。基于这些数据分析结果,可以实现喷灌设备的远程监控、故障预警和诊断等功能。

在应用层中,还可以开发用户界面(UI),供管理人员远程查看设备状态、调整参数设置、接收报警通知等。此外,还可利用大数据和人工智能(AI)技术,进一步优化喷灌设备的工作性能,提高节水效率和作物产量。

4.安全性考量

由于喷灌设备远程监控与故障诊断系统涉及数据采集、传输和分析等多个环节,因此安全性成为一项重要考量。为保证系统的安全运行,应采取以下措施:

a)加密通信:使用安全通信协议(如HTTPS)加密数据传输过程,防止数据泄露。

b)认证授权:设置访问权限和用户认证机制,确保只有授权人员才能访问系统资源。

c)数据备份:定期备份关键数据,以应对数据丢失或损坏的情况。

d)系统审计:记录系统操作日志,便于追踪异常行为和排查故障。

5.结论

喷灌设备远程监控与故障诊断系统的架构分析有助于我们理解系统各个组成部分的功能和相互关系。通过对感知层、网络层和应用层的设计优化,可以提高系统的稳定性和可靠性,从而更好地服务于农田灌溉领域。第三部分数据采集与传输技术应用标题:喷灌设备远程监控与故障诊断中的数据采集与传输技术应用

随着农业现代化的不断发展,喷灌设备的应用越来越广泛。为了提高喷灌设备的运行效率和管理水平,实现喷灌设备的远程监控和故障诊断显得尤为重要。其中,数据采集与传输技术是实现这一目标的关键环节。

一、数据采集技术在喷灌设备远程监控与故障诊断中的应用

数据采集是指通过各种传感器对喷灌设备的工作状态进行实时监测,并将这些信息转换为数字信号的过程。在喷灌设备远程监控与故障诊断中,数据采集主要涉及以下几个方面:

1.流量监测:流量监测是喷灌系统中最基本的数据采集任务之一。通过安装在管道上的流量计,可以实时监测到喷灌系统的流量变化,从而判断是否存在泄漏等问题。

2.压力监测:压力监测可以帮助我们了解喷灌系统的运行状况。通过安装在管道上的压力表或压力变送器,可以实时监测到喷灌系统的压力变化,从而及时发现并解决压力不稳定的问题。

3.水质监测:水质监测能够确保喷灌用水的质量。通过安装在水源处的水质分析仪,可以实时监测到水的PH值、电导率等参数,从而保证喷灌用水的安全性。

4.其他监测:除以上基本数据外,还可以根据实际需要采集其他相关数据,如环境温度、湿度、风速等。

二、数据传输技术在喷灌设备远程监控与故障诊断中的应用

数据传输是指将采集到的数字信号通过某种通信方式发送给远程监控中心或故障诊断平台的过程。在喷灌设备远程监控与故障诊断中,数据传输通常采用以下几种技术:

1.无线通信技术:无线通信技术是最常用的远程数据传输手段之一。它可以实现实时、快速的数据传输,适用于广大农村地区。目前,常见的无线通信技术有GPRS、3G/4G/5G、LoRa、NB-IoT等。

2.有线通信技术:对于已经铺设了有线网络的区域,可以采用有线通信技术进行数据传输。常用的有线通信技术有RS-485、以太网、光纤等。

3.卫星通信技术:卫星通信技术适用于偏远地区或海洋岛屿等无法覆盖常规通信网络的地方。但是,由于其成本较高,一般只在必要的情况下使用。

三、数据采集与传输技术的发展趋势

随着科技的进步,数据采集与传输技术也在不断更新换代。未来,以下几个方向可能会成为喷灌设备远程监控与故障诊断领域的重要发展趋势:

1.大数据与云计算:大数据和云计算技术的应用可以使海量数据的处理更加高效,提升数据分析的准确性和实时性。

2.物联网技术:物联网技术的普及将进一步推动数据采集与传输技术的发展,实现更智能、更全面的远程监控和故障诊断。

3.边缘计算:边缘计算能够在数据源附近进行数据处理,降低数据传输延迟,提高远程监控与故障诊断的响应速度。

综上所述,数据采集与传输技术在喷灌设备远程监控与故障诊断中起着至关重要的作用。只有充分利用先进的数据采集与传输技术,才能有效地实现喷灌设备的远程监控和故障诊断,提高农业生产的效率和质量。第四部分故障诊断算法研究现状喷灌设备远程监控与故障诊断中的一个重要环节是故障诊断算法。随着农业现代化的不断推进,喷灌设备已经成为农田灌溉的重要手段之一。然而,由于设备的工作环境恶劣、工作条件复杂以及使用年限的增长,常常会出现各种各样的故障。因此,建立一个有效的故障诊断系统,对于提高喷灌设备的可靠性和工作效率具有重要的意义。

在故障诊断领域,已经发展了许多不同的算法,并且这些算法被广泛应用于各个领域。其中,故障诊断算法主要包括基于模型的方法和基于数据的方法两大类。

基于模型的方法主要是通过建立数学模型来描述系统的运行状态和行为,并根据模型预测和分析可能出现的故障。这种方法的优点是可以从理论上分析和预测可能出现的故障,从而提前采取预防措施。但是,这种方法的缺点是需要对系统进行详细的建模和参数估计,这对于复杂的喷灌设备来说是一个挑战。

基于数据的方法主要是通过对大量的历史数据进行统计分析和机器学习,从中提取出有用的特征信息,并建立故障诊断模型。这种方法的优点是不需要对系统进行详细的建模,只需要有足够的数据就可以实现故障诊断。同时,这种方法还可以根据新的数据实时更新诊断模型,提高了诊断的准确性和可靠性。但是,这种方法的缺点是需要大量的数据支持,同时也需要有专业的数据处理和机器学习知识。

在现有的故障诊断算法中,常用的有神经网络、模糊逻辑、遗传算法和支持向量机等。其中,神经网络是一种非线性映射方法,能够自动学习和提取数据的特征,适用于复杂的故障诊断问题;模糊逻辑则是将传统的逻辑推理和模糊集合理论相结合,可以处理不确定性和模糊性的信息;遗传算法则是一种模拟生物进化过程的优化算法,可以通过搜索和优化找到最优的解决方案;而支持向量机则是一种监督学习算法,能够有效地处理小样本、高维和非线性的问题。

尽管上述算法已经在一定程度上解决了喷灌设备故障诊断的问题,但是仍然存在一些限制和不足。首先,大多数算法都需要大量的数据支持,但是对于一些小型或者老旧的喷灌设备来说,可能没有足够的历史数据可供参考。其次,许多算法都假设数据是完整和无噪声的,但是在实际应用中,数据往往存在缺失和噪声。最后,现有的算法大多只能处理单一类型的故障,而对于多种类型的故障,需要开发更高级的诊断算法。

针对上述问题,研究人员正在积极探索和发展新的故障诊断算法。例如,深度学习作为一种先进的机器学习方法,已经被证明在图像识别、自然语言处理等领域取得了很大的成功。近年来,也有一些研究开始尝试将深度学习应用到喷灌设备的故障诊断中,通过构建深层神经网络模型,可以从原始数据中自动学习和提取特征,并实现高精度的故障分类和定位。此外,还有一些研究将多种算法结合在一起,利用各自的优势,形成复合型的故障诊断算法,以期获得更好的诊断效果。

总的来说,喷灌设备故障诊断领域的研究现状正处在快速发展的阶段,不断地涌现出新的技术和方法。在未来的研究中,还需要继续探索更加有效、准确和鲁棒的故障诊断算法,以满足日益增长的农业生产和管理需求。第五部分基于物联网的故障预警模型标题:基于物联网的喷灌设备远程监控与故障预警模型

摘要:本文针对当前农业灌溉中的技术需求,详细介绍了基于物联网技术的喷灌设备远程监控系统和故障预警模型。通过对实际应用数据进行深入分析,提出了故障诊断、预防维护和效率优化的方法,以期实现智能高效的农田灌溉。

一、引言

随着现代农业的发展,喷灌设备已经成为了农业灌溉的主要手段之一。然而,传统的喷灌设备在运行过程中存在着诸多问题,如无法实时监测设备状态、难以及时发现和处理故障等。为了提高喷灌设备的工作效率和减少设备损坏,本文提出了一种基于物联网技术的喷灌设备远程监控系统,并结合大数据和人工智能技术,构建了故障预警模型。

二、喷灌设备远程监控系统

基于物联网的喷灌设备远程监控系统由传感器网络、通信模块、数据处理中心三部分组成。通过部署于田间地头的各类传感器,可以实时收集关于土壤湿度、温度、风速、光照等环境参数以及喷灌设备的运行数据,再通过无线通信技术将这些数据传输至数据处理中心。

三、故障预警模型

根据收集到的数据,我们采用了机器学习算法(例如支持向量机、决策树等)训练了一个故障预警模型。该模型可以根据设备的历史运行数据,预测未来可能出现的故障类型及其发生概率。当预测结果显示某个设备有可能出现故障时,系统会自动发出预警通知给相关人员,以便他们能及时采取相应的维修措施。

四、实际应用及效果分析

我们在某大型农场部署了这一系统并进行了长期实地试验。实验结果表明,基于物联网的喷灌设备远程监控系统能够有效地实现实时监控和故障预警,大大提高了喷灌设备的工作效率和使用寿命。

五、结论

本文提出的基于物联网的喷灌设备远程监控系统和故障预警模型具有广泛的应用前景。随着物联网技术和大数据技术的不断发展和完善,相信在未来,这种智能化的农业灌溉系统将在我国乃至全球的农业生产中发挥更大的作用。第六部分设备状态实时监测与评估《喷灌设备远程监控与故障诊断》中的“设备状态实时监测与评估”章节,主要介绍了如何通过现代信息技术对喷灌设备进行实时监控和故障预测。以下是关于该章节的详细内容。

喷灌系统作为一种高效、节能、节水的灌溉方式,在农业生产中得到了广泛应用。然而,喷灌设备在运行过程中可能会出现各种故障,如管道破裂、水泵不工作等,这些问题不仅会影响农田灌溉效果,还可能导致能源浪费和经济损失。因此,对喷灌设备的状态进行实时监测和评估是十分必要的。

通过安装传感器和数据采集设备,可以对喷灌设备的关键参数进行实时监测,如水压、流量、水质等,并将这些数据传输到远程监控中心。在这个过程中,可以利用无线通信技术(如4G/5G、LoRa、NB-IoT等)实现远程数据传输,提高监控效率和准确性。

在远程监控中心,可以对收集到的数据进行分析和处理,以确定设备的工作状态和性能。例如,通过对水压、流量等参数的变化趋势进行分析,可以及时发现潜在的设备故障或性能下降情况,并采取相应的维护措施。此外,还可以根据历史数据分析设备的使用寿命和维护周期,以便更好地规划设备的维修和更换计划。

除了实时监控外,还可以使用机器学习和人工智能技术对设备状态进行评估和预测。例如,可以训练深度学习模型来识别设备故障的特征,并对其进行分类和诊断。这样不仅可以快速定位故障原因,而且可以提前预警潜在的故障风险,降低设备停机时间和维修成本。

为了验证这种方法的有效性,本研究选取了一组实际应用中的喷灌设备作为实验对象,对其进行了长时间的在线监测和故障诊断。结果表明,采用这种实时监测和评估方法,能够准确地判断设备的工作状态和故障类型,提高了设备的可靠性和生产效率。

综上所述,“设备状态实时监测与评估”对于保障喷灌设备的稳定运行和优化农田灌溉管理具有重要意义。随着物联网、大数据和人工智能等技术的发展,未来的喷灌设备远程监控和故障诊断将会更加智能化、精确化,为农业生产提供更高效、便捷的服务。第七部分大数据分析在故障诊断中的作用喷灌设备远程监控与故障诊断技术是农业现代化的重要组成部分,对于提高灌溉效率、保障农作物生长和水资源的合理利用具有重要意义。在喷灌设备的运行过程中,由于各种原因可能会出现故障,影响到喷灌效果和生产效率。传统的故障诊断方法主要依赖于人工经验,不仅耗时费力,而且准确性不高。随着信息技术的发展,大数据分析已经成为现代喷灌设备故障诊断中的重要工具。

一、大数据分析的基本概念

大数据是指规模巨大、增长速度快、类型多样且价值密度低的数据集,它包括结构化数据(如数据库记录)、半结构化数据(如电子邮件、社交媒体)和非结构化数据(如图像、视频)。大数据的特点决定了其在喷灌设备故障诊断中有着广泛的应用前景。

二、大数据分析在故障诊断中的作用

1.实时监测和预警

通过将喷灌设备的各项参数实时上传至云端平台,可以实现对设备运行状态的实时监测,并通过对海量数据进行分析,发现潜在的故障隐患,提前发出预警信号,避免故障的发生。例如,通过对流量、压力等关键参数的实时监测,可以及时发现管道堵塞、泵浦故障等问题,为抢修提供宝贵时间。

2.故障识别和定位

通过收集和分析历史故障数据,可以构建故障特征库,实现对不同故障类型的快速识别。同时,通过对多源异构数据的融合分析,可以精确定位故障部位,降低维修成本和停机时间。例如,在喷头故障的诊断中,可以通过对比正常喷头和故障喷头的工作参数,找出差异性特征,从而准确判断故障原因和位置。

3.故障预测和健康管理

通过对喷灌设备的运行数据进行长期积累和深入挖掘,可以建立基于大数据的故障预测模型,提前预知设备可能出现的故障情况,从而采取预防措施,延长设备使用寿命。此外,通过数据分析,还可以实现对设备的整体健康状况评估,优化维护策略,提升设备运行效能。例如,通过对电机电流、温度等参数的长期监测,可以预测电机过载、发热等问题,避免重大事故的发生。

4.提高决策支持能力

通过对喷灌设备的大数据分析,可以获取丰富的信息资源,为管理者提供科学的决策依据。例如,通过对水质、气候、土壤等环境因素的影响分析,可以制定更合理的灌溉计划;通过对设备使用情况、能耗水平等指标的综合评价,可以优化设备配置和运行策略,提高经济效益和社会效益。

三、大数据分析在喷灌设备故障诊断中的挑战和应对策略

尽管大数据分析在喷灌设备故障诊断中发挥了重要作用,但仍然面临一些挑战。首先,喷灌设备产生的数据量庞大,如何有效地存储、处理和分析这些数据是一个难题。其次,喷灌设备的运行环境复杂多变,如何提取有效信息并排除干扰也是一个挑战。最后,如何保证数据的安全性和隐私保护也是一大问题。

为了应对这些挑战,可以从以下几个方面入手:一是建立高效的数据管理系统,优化数据存储和处理流程,提高数据分析速度和精度;二是采用先进的数据挖掘技术和机器学习算法,从大量复杂数据中提取有价值的信息;三是加强网络安全防护,确保数据的安全性和用户隐私不受侵犯。

总之,大数据分析在喷灌设备远程监控与故障诊断中发挥着不可替代的作用。通过充分挖掘和应用大数据资源,不仅可以提高喷灌设备的运行效率和服务质量,还能为现代农业的发展注入新的活力。第八部分智能优化控制策略研究智能优化控制策略研究

喷灌设备是农业灌溉中常用的一种设施,其性能和运行状态直接影响到农田的灌溉效果。随着信息技术的发展,远程监控与故障诊断技术在喷灌设备的应用越来越广泛。智能优化控制策略作为一种先进的控制方法,在提高喷灌设备的自动化水平、降低人工成本、提高生产效率等方面具有重要的应用价值。

一、引言

传统的喷灌设备控制策略通常采用固定程序或手动操作的方式,这种方式存在着效率低、精确度差等问题。近年来,随着计算机技术和人工智能技术的发展,基于模型预测控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等智能优化控制策略逐渐得到广泛应用。这些新型的控制策略能够根据实时的系统状态信息,自动调整控制参数,实现系统的最优控制。

二、智能优化控制策略概述

1.模型预测控制:模型预测控制是一种以数学模型为基础的控制策略,通过建立被控对象的动态模型,预测未来一段时间内的系统行为,并据此制定最优控制决策。该策略具有较强的适应性和鲁棒性,适用于非线性、时变的复杂系统。

2.模糊逻辑控制:模糊逻辑控制是一种模拟人类专家经验的控制策略,它将人的知识转化为一系列模糊规则,并通过模糊推理进行控制决策。模糊逻辑控制可以处理不确定性和不精确性的信息,适合于处理复杂的、难以建模的问题。

3.神经网络控制:神经网络控制是一种利用人工神经网络对控制系统进行建模和控制的方法。神经网络具有自学习、自适应和泛化能力强的特点,可以用于解决非线性、多变量、时变的控制问题。

三、智能优化控制策略在喷灌设备中的应用

1.喷灌水量的优化控制:通过对喷灌现场的实时监测,结合土壤湿度、作物需水情况等因素,采用模型预测控制或神经网络控制策略,实现喷灌水量的精准控制。

2.喷头转向的优化控制:通过检测喷头的位置和角度信息,结合地形地貌因素,采用模糊逻辑控制策略,实现喷头转向的智能化控制。

3.故障诊断的优化控制:通过对喷灌设备的运行数据进行分析,结合故障诊断算法,如神经网络故障诊断算法,实现喷灌设备的远程故障诊断和预警。

四、结论

综上所述,智能优化控制策略在喷灌设备远程监控与故障诊断方面有着广阔的应用前景。在未来的研究中,我们还需要进一步探索和完善各种智能优化控制策略,提高其在实际应用中的稳定性和准确性,为农业现代化建设做出更大的贡献。第九部分遥感遥测技术的应用探讨遥感遥测技术是喷灌设备远程监控与故障诊断中的重要手段之一。通过集成传感器、无线通信和数据分析等技术,可实现对农田灌溉系统实时监测、预警和优化管理,从而提高农业生产效率和经济效益。

一、遥感遥测技术的组成

1.传感器:传感器是获取环境参数信息的关键部件。在喷灌设备中,常用的传感器有流量计、压力表、温湿度传感器、水质传感器等,它们可以实时采集土壤水分、水质、温度等数据,为决策提供依据。

2.数据采集器:数据采集器负责接收、存储和处理来自各个传感器的数据,并将结果发送给远程控制中心或移动端设备。

3.无线通信模块:无线通信模块负责传输数据采集器与远程控制中心之间的信息。常见的通信方式包括GPRS/CDMA、Wi-Fi、蓝牙、LoRa等,具有覆盖范围广、功耗低、成本适中等特点。

4.数据分析平台:数据分析平台用于接收、存储、展示和处理从喷灌设备上传来的数据,提供报警、统计、报表等功能。通过大数据技术和人工智能算法,可以实现智能决策和优化调度。

二、遥感遥测技术的应用实例

1.灌溉管理系统:通过安装在田间的各种传感器,实时监测土壤水分、气候条件等参数,并根据预设阈值自动启停喷灌设备。此外,还可以利用无人机搭载高分辨率成像仪进行农田巡查,以便及时发现作物病虫害等问题。

2.故障诊断系统:通过监测喷灌设备的工作状态和运行数据,及时发现异常情况并预警。例如,当检测到水流速度下降、泵压波动过大等现象时,系统会立即通知维护人员前往现场检查维修。

3.智能调度系统:根据历史数据和气象预报,预测未来一段时间内的农田需水量,然后根据资源约束和目标产量等因素,制定合理的喷灌计划。此外,还可以结合物联网技术,实现多个喷灌系统的协同作业,避免水资源浪费。

三、遥感遥测技术的发展趋势

1.多源融合:未来的遥感遥测技术将进一步融合多种感知手段,如光学影像、热红外、激光雷达等,以提供更全面、准确的环境信息。

2.人工智能:借助深度学习、机器视觉等技术,可以实现对海量数据的快速分析和决策支持,从而提高智能化水平和工作效率。

3.跨领域合作:随着智慧农业的发展,遥感遥测技术将在更多领域得到应用,如精准施肥、病虫害防治、农产品溯源等,形成跨领域的综合解决方案。

综上所述,遥感遥测技术对于实

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