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長(zhǎng)期以來,,我國水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)經(jīng)營者多以追求產(chǎn)量和近期經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),,養(yǎng)殖密度過高,加上保護(hù)養(yǎng)殖環(huán)境意識(shí)淡薄,,養(yǎng)殖病害呈逐年加重之勢(shì),,隨之而來的是藥物濫用現(xiàn)象較為普遍,以至于水域環(huán)境遭到不同程度的破壞,,水產(chǎn)品質(zhì)量安全得不到有效保障,,水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重影響,研究解決水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境狀況已經(jīng)成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要課題,。
影響水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的關(guān)鍵參數(shù)就是水溫,、光照、溶氧,氨氮,,硫化物,、亞硝酸鹽、PH值等,,但這些關(guān)鍵因素即看不見又摸不著很難準(zhǔn)確把握。現(xiàn)有的水產(chǎn)管理是以養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)為指導(dǎo),,也就是一種普遍的養(yǎng)殖規(guī)律,,很難做到準(zhǔn)確可靠,產(chǎn)量難以得到保障,。隨著養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展,,市場(chǎng)調(diào)節(jié)失控,競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,,掌握準(zhǔn)確可靠的養(yǎng)殖數(shù)據(jù),,科學(xué)養(yǎng)殖,提高產(chǎn)量與品質(zhì),,勢(shì)在必行,。
針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)象具有的多樣性,、多變性,、以及偏僻分散等特點(diǎn),綜合多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn),,上海水王測(cè)控科技有限公司開發(fā)出了一種基于無線移動(dòng)通信和測(cè)控技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和信息發(fā)布系統(tǒng),,簡(jiǎn)稱普及型水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)遠(yuǎn)程/無線監(jiān)控系統(tǒng),,該系統(tǒng)可以為用戶節(jié)省大量人工操作和電力消耗,有效控制魚類疾病所造成的損失,,減少死亡率,;并通過長(zhǎng)期連續(xù)的監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)和控制水質(zhì),,可以顯著增加養(yǎng)殖產(chǎn)量,。
本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是如何通過智能測(cè)控終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸,、存儲(chǔ)與發(fā)布,,并為用戶提供瀏覽訪問和遠(yuǎn)程調(diào)用。通常與互連網(wǎng)連接可以通過二種途徑:(1)有線接入方式:這在有些場(chǎng)所,,例如距離社區(qū)較近,,有線接入方便,或在特殊情況下通過專線連接等,,可直接將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備連入因特網(wǎng),;(2)無線接入方式:在無法具備上述幾種條件的情況下,一般只能采用無線接入方式。目前無線連接方式也有很多種,,**為可行的是充分利用現(xiàn)有的公共無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),,如GPRS、CDMA等無線移動(dòng)服務(wù)業(yè)務(wù),??紤]到技術(shù)的成熟度、實(shí)用性,、經(jīng)濟(jì)投入等綜合因素,,本系統(tǒng)目前主要采用了GPRS無線移動(dòng)通信技術(shù),可實(shí)時(shí)將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送到控制中心,,或根據(jù)您的設(shè)定,,將報(bào)警信號(hào)發(fā)送到你的手提電話,以便您及時(shí)采取有效措施,,防止損失的發(fā)生,。水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)無線監(jiān)控系統(tǒng)也可以遠(yuǎn)程控制輸氧設(shè)備及時(shí)補(bǔ)充水中的氧氣,或遠(yuǎn)程啟動(dòng)水溫調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)水溫,,也可適時(shí)擴(kuò)展其他控制功能,,如循環(huán)水設(shè)備、投餌機(jī)及其他設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,。系統(tǒng)操作方便,,系統(tǒng)界面簡(jiǎn)明直觀,易于非專業(yè)人士特別是基層水產(chǎn)養(yǎng)殖人員學(xué)習(xí)掌握,。實(shí)踐證明,,采用此類遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),并結(jié)合必要的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器和相關(guān)水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)備后,,可極大提高水產(chǎn)養(yǎng)殖基地的生產(chǎn)管理水平,,可隨時(shí)隨地監(jiān)控各種水產(chǎn)品的生長(zhǎng)環(huán)境和養(yǎng)殖設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),從而達(dá)到增產(chǎn),、節(jié)能,、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的效果。
SW/FW-Ⅱ型系統(tǒng)組成
SW/FW-Ⅱ型水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)遠(yuǎn)程/無線監(jiān)控系統(tǒng)主要由中心主控計(jì)算機(jī),、手機(jī),、現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、無線數(shù)據(jù)采控儀(GPRS RTU),、水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件組成(以下主要介紹水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀,、無線數(shù)據(jù)采控儀器RTU和水產(chǎn)養(yǎng)殖遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件)。
一,、系統(tǒng)拓?fù)鋱D(略)
二,、無線數(shù)據(jù)采集控制儀(GPRS RTU)產(chǎn)品介紹
1、基本原理:
通過RS—485總線將數(shù)字傳感器(也可采用模擬輸出傳感器)與無線智能測(cè)控終端連為一體,構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元,。無線測(cè)控終端內(nèi)置:CPU模塊,、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、控制模塊,、GPRS/CDMA數(shù)據(jù)通信模塊,。可現(xiàn)場(chǎng)接入多路模擬量,、開關(guān)量,、繼電器信號(hào)等數(shù)據(jù),然后直接通過GPRS無線模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程控制中心連接,,將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,,并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中,。 通過該系統(tǒng),,即使在遠(yuǎn)離觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的異地,也能方便地對(duì)各種環(huán)境要素如溫濕度,、光照,、CO2等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集讀取,**實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)共享的功能,。除數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集,、實(shí)時(shí)監(jiān)控外,系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手機(jī)報(bào)警,,并通過用戶手機(jī)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,。
2、功能特點(diǎn):
◎配備多種接口資源:包括模擬信號(hào)采集,、開關(guān)量輸入,、輸出、脈沖信號(hào)輸入等,;
◎支持一路RS232/RS485方式的用戶數(shù)據(jù)接口,,可接入PLC等各種設(shè)備;
◎采集傳輸控制一體化,,提高了系統(tǒng)可靠性,,降低了成本;
◎采用工業(yè)級(jí)超低功耗高性能的嵌入式處理器,;
◎用戶可以編程的量程轉(zhuǎn)換和報(bào)警上下限設(shè)定,;
◎內(nèi)設(shè)工業(yè)時(shí)鐘,計(jì)時(shí),;
◎自動(dòng)定時(shí)上報(bào)和事件觸發(fā)上報(bào)功能,;
◎內(nèi)置大容量FLASH存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄,支持歷史數(shù)據(jù)檢索,;
◎通訊協(xié)議完善,,組態(tài)軟件支持,用戶免開發(fā),;
◎板載工業(yè)級(jí)GPRS傳輸模塊,;
◎提供用戶設(shè)置軟件,開放式接口,,方便與組太軟件及其它軟件連接,;
◎工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì),穩(wěn)定可靠,,堅(jiān)固耐用,;
3、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)特點(diǎn):
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱,,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展起來的一種承載業(yè)務(wù),,目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨(dú)占電路交換模式,,采用分組交換技術(shù),,每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道,,同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享,,有效地利用了信道資源,帶寬**可達(dá)171.2Kb/s,。目前中國移動(dòng)的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達(dá)到了,,在邊遠(yuǎn)地區(qū)也達(dá)到了80%以上,實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在20-40Kb/s,,特別適合遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)行業(yè)的通信需求,,取代過去傳統(tǒng)的有線、MODEM,、X.25,、數(shù)傳電臺(tái)、短信等通信方式,。
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸具備如下特點(diǎn):
(1)可靠性高:
與SMS短信息方式相比,,GPRS DTU采用面向連接的TCP協(xié)議通信,避免了數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象,,**數(shù)據(jù)可靠傳輸,。中心可以與多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,互不干擾,。GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具備完善的頻分復(fù)用機(jī)制,,并具備極強(qiáng)的抗干擾性能,,避免了傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)的多機(jī)頻段“碰撞”現(xiàn)象。
(2)實(shí)時(shí)性強(qiáng):
GPRS具有實(shí)時(shí)在線的特性,,數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延小,,并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸,因此GPRS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心可以多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間快速,,實(shí)時(shí)地進(jìn)行雙向通信,,很好地滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在30Kbps左右,,能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率(≥10Kbps)的需求,。
(3)監(jiān)控范圍廣:
GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)覆蓋,并且擴(kuò)容無限制,,接入地點(diǎn)無限制,,能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求,。比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(集群,,雙向傳呼,CDPD,,CDMA)而言,,其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是**的,。
(4)系統(tǒng)建設(shè)成本低:
由于采用GPRS公網(wǎng)平臺(tái),,無需建設(shè)網(wǎng)絡(luò),只需安裝設(shè)備就即可,,建設(shè)成本低,;也免去了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。
(5)系統(tǒng)運(yùn)營成本低:
采用GPRS公網(wǎng)通信,,全國范圍內(nèi)均按統(tǒng)一費(fèi)率計(jì)費(fèi),,省去昂貴的漫游費(fèi)用, GPRS網(wǎng)絡(luò)可按數(shù)據(jù)實(shí)際通信流量計(jì)費(fèi),(1分-3分/1K字節(jié)),,也可以按包月不限流量收費(fèi),,從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的低成本通信。
(6)可對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)儀器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制:
通過GPRS雙向系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行反向控制,,如:時(shí)間校正,、狀態(tài)報(bào)告、開關(guān)等控制功能,,并可進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)程在線升級(jí),。
(7)系統(tǒng)的傳輸容量,擴(kuò)容性能好:
能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?,而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要,;由于系統(tǒng)采用成熟的TCP/IP通信架構(gòu),,具備良好的擴(kuò)展性能,一個(gè)監(jiān)測(cè)中心可輕松支持幾千個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)的通信接入,。
(8)GPRS傳輸功耗小,,適合野外供電環(huán)境:
雖然與遠(yuǎn)在千里的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行雙向通信,GPRS數(shù)傳設(shè)備在工作時(shí)卻只需與附近的移動(dòng)基站通信即可,其整體功耗與一臺(tái)普通GSM手機(jī)相當(dāng), 平均功耗僅為200毫瓦左右,,比傳統(tǒng)數(shù)傳電臺(tái)小得多,。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場(chǎng)合下使用。
4,、適用范圍:
(1)設(shè)施內(nèi)環(huán)境監(jiān)控,,如:溫室、畜禽/水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng),、儲(chǔ)存?zhèn)}庫,、工廠車間等;
(2)各類野外實(shí)驗(yàn)臺(tái)站,,如:氣象站,、生態(tài)站、水文站,、環(huán)保監(jiān)測(cè)站等,;
(3)各類農(nóng)業(yè)園區(qū)、示范農(nóng)場(chǎng),、生產(chǎn)基地,、科研教學(xué)基地等;
(4)偏僻分散條件下農(nóng)業(yè),、生態(tài),、災(zāi)害、生物信息的監(jiān)測(cè),;
(5)為行政管理部門,、咨詢機(jī)構(gòu)等提供的監(jiān)測(cè)服務(wù)系統(tǒng);
三,、水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件介紹
1,、管理員操作要求:
(1)可自主添加、刪除,、修改傳感器,,設(shè)置傳感器的名字;
(2)可添加,、刪除,、修改傳感器組,每個(gè)組可包含多個(gè)傳感器,,每個(gè)傳感器可屬于多個(gè)組,;
(3)可添加,、刪除、修改用戶,,每個(gè)用戶對(duì)應(yīng)一個(gè)手機(jī)號(hào)碼,,手機(jī)號(hào)即用戶名,每個(gè)用戶可對(duì)應(yīng)多個(gè)傳感器組,;
2,、用戶操作要求:
(1)用戶只可訪問自己對(duì)應(yīng)傳感器組里的傳感器數(shù)值;
(2)用戶可通過三種方式進(jìn)行操作:
a. WWW:用戶通過手機(jī)號(hào)和密碼(用戶如果忘記密碼,,可通過短信形式找回)登錄后進(jìn)行操作,;
b. WAP:WAP網(wǎng)站對(duì)手機(jī)號(hào)進(jìn)行鑒權(quán),手機(jī)號(hào)通過鑒權(quán)后用戶進(jìn)行操作,;
c. SMS:用戶通過短信指令操作,;
(3) 用戶可通過WWW或WAP設(shè)置傳感器正常范圍數(shù)值上下限(譬如上限為30度,下限為20度),、預(yù)警級(jí)別(支持多個(gè)預(yù)警級(jí)別,,譬如、B級(jí),、C級(jí),,對(duì)應(yīng)不同程度)及其對(duì)應(yīng)正常范圍的浮動(dòng)值(支持固定值或相對(duì)百分比,譬如下限浮動(dòng)值為18度或者-10%,,上限浮動(dòng)值為33度或者+10%),;
(4) 用戶可通過WWW、WAP,、SMS查詢某個(gè)傳感器的數(shù)值,;
(5) 用戶可通過WWW,、WAP,、SMS定制某個(gè)傳感器的預(yù)警信息;
3,、系統(tǒng)拓?fù)鋱D(略)
(1) 傳感器通過GPRS模塊將數(shù)值定時(shí)傳送到接口服務(wù)器,;
(2) 接口服務(wù)器將各傳感器數(shù)值存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器;
(3) WW/WAP應(yīng)用服務(wù)器為用戶提供WWW/WAP訪問,,并從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)反饋給用戶,;
(4) 短信應(yīng)用服務(wù)器通過ISMG獲取上下行短信,從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取數(shù)據(jù),,為用戶提供短信點(diǎn)播傳感器數(shù)值,、短信定制預(yù)警信息服務(wù);
(5) 以上服務(wù)器在應(yīng)用初期可合并在一個(gè)物理服務(wù)器,;
(6) 如果短信應(yīng)用服務(wù)器無法通過ISMG上下行短信,,可考慮采用SMS Modem代替,。
SW/FW-Ⅱ型水質(zhì)遠(yuǎn)程/無線監(jiān)控 系統(tǒng)的具體應(yīng)用
一、 溫度:
育苗廠可以根據(jù)所養(yǎng)殖的對(duì)象所適應(yīng)的溫度范圍設(shè)定控制范圍,,計(jì)算機(jī)通過溫度傳感器實(shí)時(shí)將池塘內(nèi)的水溫讀取到軟件分析系統(tǒng)中,,在超過溫度設(shè)置范圍時(shí),通過報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警,。大塘養(yǎng)殖還可以根據(jù)溫度變化的歷史紀(jì)錄,,利用計(jì)算機(jī)分析軟件分析魚蝦生長(zhǎng)的速度和病情的發(fā)病規(guī)律。
二,、 溶解氧:
育苗廠可以根據(jù)所養(yǎng)殖的對(duì)象所適應(yīng)溶解氧范圍設(shè)定溶氧的控制范圍,,計(jì)算機(jī)通過溶氧傳感器采集的數(shù)據(jù),在設(shè)定溶氧的控制范圍內(nèi)控制芯片自動(dòng)開啟關(guān)閉增氧機(jī),,合理使用配置增氧機(jī),,即節(jié)約用電,減少機(jī)械磨損,,又做到以**小的投入換取**的效率,。計(jì)算機(jī)管理軟件可根據(jù)溶氧變化范圍分析魚蝦的發(fā)病規(guī)律,及時(shí)發(fā)布病情預(yù)告,,防止病情的發(fā)生,。根據(jù)溶氧的變化分析水質(zhì)的惡化程度,及時(shí)采取措施處理,,如排污,、換水、投加增氧機(jī),、消化菌等,。
三、 光照:
根據(jù)光與溶氧的變化規(guī)律采取補(bǔ)光增加光照讓藻放氧,。
四,、 PH值:
根據(jù)PH值的變化分析水質(zhì)的惡化和有害物質(zhì)如氨氮、硫化物,、亞硝酸鹽等的產(chǎn)生以及殘留餌料等有機(jī)物腐爛氧化程度,,通過報(bào)警系統(tǒng)提交水質(zhì)分析報(bào)告并發(fā)送警示信息,以便及時(shí)采取各項(xiàng)措施。
五,、 鹽度:
根據(jù)鹽的測(cè)試值,,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在鹽度設(shè)置范圍內(nèi)自動(dòng)控制換水系統(tǒng)調(diào)節(jié)水質(zhì)。
SW/FW-Ⅱ型水質(zhì)遠(yuǎn)程/無線監(jiān)控系統(tǒng)功能及特點(diǎn)
一,、功能
1,、24小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);
2,、無線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè) – 工作人員不必親臨現(xiàn)場(chǎng)就可對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境作監(jiān)測(cè),;
3,、自動(dòng)報(bào)警 – 可通過短信、中心控制機(jī)軟件等方式報(bào)警,;
4,、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理、分析和統(tǒng)計(jì),;定期生成監(jiān)測(cè)報(bào)表,;
5、互聯(lián)網(wǎng)訪問 – 用戶可以上網(wǎng)瀏覽實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)報(bào)表,;
6,、遠(yuǎn)程控制 – 用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)短信等方式控制終端設(shè)備,,比如可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間,、條件或用戶指令控制輸氧設(shè)備或水溫調(diào)節(jié)裝置;
二,、特點(diǎn)
1,、監(jiān)測(cè)功能強(qiáng):多種水質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),比如水溶氧濃度,,水溫等,。
2、監(jiān)測(cè)效果好:相比手工監(jiān)測(cè),,自動(dòng)化監(jiān)測(cè)更及時(shí)和準(zhǔn)確,。
3、建設(shè)和營運(yùn)成本低:由于采用移動(dòng)/聯(lián)通提供的GPRS/CDMA1X無線通訊網(wǎng)絡(luò),,只需安裝好遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端就可以對(duì)養(yǎng)殖水域作24小時(shí)不間斷的自動(dòng)監(jiān)測(cè),;不需要布任何通訊線路。前期投資少,、見效快,,后期升級(jí)、維護(hù)成本低,。日常費(fèi)用主要是無線通訊費(fèi)用,。
4、使用方便:靈活的數(shù)據(jù)傳輸與報(bào)警選擇,,可以傳送到監(jiān)測(cè)中心或家中;監(jiān)控軟件友好的用戶界面,,便于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析與決策,。
結(jié)束語
SW/FW-Ⅱ型水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)遠(yuǎn)程//無線監(jiān)控管理系統(tǒng)可充分地利用計(jì)算機(jī)及工業(yè)控制原理將水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)納入系統(tǒng)的科學(xué)的管理之中,及時(shí)地監(jiān)控,、調(diào)節(jié)水產(chǎn)養(yǎng)殖的各種環(huán)境參數(shù),,極大地減少養(yǎng)殖人員精力的投入,,并能通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析,實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)各種病情的發(fā)生,,實(shí)現(xiàn)以較少的投入,,獲得較大的效益。
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