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登錄精準農業的案例
什么是精準農業?
精準農業是以運用現代信息化技術及高科技智能控制裝備技術為基礎,對農業生產過程中的差異化需求、客觀條件及環境資源進行量體裁衣,規模化生產、變量投入、精確實施、智能控制、智慧管理的一種新興的高度集約化的農業生產方式。
如果把精準農業應用之前的農業生產方式稱為“傳統農業”,那么傳統農業追求的主要是提高產量。這方面精準農業與傳統農業有著本質的不同,精準農業在很大程度上,追求的是經濟效益及可持續發展,簡而言之“如何在達到同樣效益的目標下減少成本投入”,這就是精準農業的核心目標。這是一種兼顧優質、高效、生態、安全的協調發展方式。精準農業解決方案的設計和實施,通常通過以下三種方式:精耕細作、自動化、智慧管理,三者相互作用,共同實現。
精耕細作是指在農業生產過程中,對土地、用水、種子、肥料、藥劑、人力甚至氣候等生產條件和資源的使用進行精確控制,努力實現優化統籌,對資源有效利用,減少浪費并控制成本,它得以實現的基礎是先進的現代農業信息技術及機械精確控制技術。通常通過土地改造、高效用水、精量播種、變量施肥、變量噴藥、植被生長指數監測、土地狀況監測、溫濕度控制、產量監測等方式共同實現。
自動化主要解決的是勞動力資源短缺、勞動成本上升、勞動強度大等問題,同時滿足了傳統人工操作及人力勞作不能達到的規模化、機械化、智能化作業要求。美國的精準農業自動化起始于拖拉機等自走式農業機械的自主導航和自動駕駛,通過輔助控制或自動控制農業機械的駕駛,使其按照設計線路行走,降低了生產過程中對駕駛員經驗及技術的要求,提升了作業精度,同時實現了不同機械的協調作業。
智慧管理是以農業信息化為基礎,并結合人類社會長期以來積累的經驗總結,將工業生產中的運營管理理念及方法應用于農業生產的管理方式。
展開 中位協中國北斗助力精準農業專家工作組赴黑龍江調研
各位專家針對北斗精準農業應用技術也提出了寶貴的意見建議。
參與本次調研指導的會員企業在精準農業上均具有較大的人才和技術優勢,中國北斗助力精準農業項目旨在能夠聯合各企業共同建立行之有效的精準農業運作機制,總結技術經驗,為北斗服務精準農業擴大推廣應用,達到規模化生產,實現精準農業的標配化、可應用,并提高生產效率,助力精準農業、智慧農業乃至智能農業的發展。通過北斗導航定位系統助力精準農業在規模化農田的糧食生產中得以普遍實施,實現糧食產量與質量的提高,農機設備自動化水平加大,損耗減少,人員投入降低,生產效率提高,種子化肥農藥的使用量合理精準,農田改造與墑情得到改善。
展開 我國精準農業的特殊性
與美國精準農業起始于自動駕駛不同,我國的精準農業應用,始于土地平整及節水灌溉技術的引進和配方施肥等技術的推廣。
由于我國水資源短缺的特殊性以及農村勞動力人口教育水平較低等客觀原因,自動駕駛在我國引進精準農業之初,應用門檻較高,迫切性不足;而以激光平地設備為代表的,使用簡單且價格相對較容易接受的節水增效設備,迅速得到了大力推廣及廣泛應用。
隨著農村青壯年勞動力人口的外流,現有勞動力人口的年齡增長,具備充分經驗及文化水平的農業機械駕駛員呈現出青黃不接的局面,再加上勞動力成本上漲等問題日益嚴重,自動駕駛技術的應用具備了充分的土壤。
2008-2022年間,我國自動駕駛設備年銷量從個位數增長到了近10萬臺,并且從過去100%依賴進口到現在以國產為主導,自動駕駛引導著中國精準農業發展迅猛。
衛星導航及自動駕駛技術同時為各種農業生產要素因地施用提供了精準的定位,參照我國精準農業“學習西方”的歷史發展軌跡,未來的10年間,精量播種、變量施肥、變量噴藥、植被生長指數監測、土地狀況監測、溫濕度控制、產量監測等精準農業技術,有望取得突破并大量應用。精準農業大數據及信息化有望在實際生產中廣泛應用,并在全球范圍產生影響。
千尋位置推出的農機自動駕駛系統-千耘導航系列,依托于自主知識產權的星地一體融合能力,星基服務和地基服務雙重保障信號不中斷,系統可自主判斷,無縫切換至更優服務,對于農機導航設備、精準農業領域來說都是一次重大突破。星地一體導航在戈壁灘、山區等難以建立地面基站或者通信信號不足的地方,繼續獲得高精度定位服務。千尋位置星基服務在3分鐘內達到2.5cm,且作業穩定,信號不中斷。
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展開 北斗對精準農業的影響
如果說現代化農業發展過程中,我國是在模仿和追趕國際先進技術及生產方式,那么以輔助駕駛大規模應用為重要特征的精準農業階段,我國已經與國外先進技術齊頭并進。彎道超車的背后,北斗,發揮著不可替代的作用。
精準農業解決方案的設計和實施,通常通過以下三種方式:精耕細作、自動化、智慧管理;這三者有個共同特征:都需要集成和融合各類高精度傳感器的智能終端,通過自動控制及自主決策技術,在正確的時間、正確的位置,幫助或替代傳統人工方式,執行人工方式做不到的農業作業操作,或精確數據采集。在這個過程中,由北斗高精度定位導航系統,及地基增強系統為主體構建的“時空網”,為各類農業智能終端帶來的時空感知能力,就成為了農業生產更高效、更便捷、更安全的基礎。
《2022中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》數據顯示,在農業領域,全國已有將北斗終端作為標準配置的農機企業45家,安裝農機自動駕駛系統超過10萬臺,安裝農機定位、作業監測等遠程運維終端超過45萬臺/套,全國接入國家精準農業綜合數據服務平臺的農機裝備達到25.8萬臺,實現了跨企業農機作業數據整合,水稻、小麥、玉米等主糧作物收獲和拖拉機作業的24小時動態監測。
我國農業正享受著北斗時空智能所帶來的巨大紅利。千尋位置北斗地基增強系統全國一張網,統一坐標框架保障農機每次作業的數據可復用,是精準農業精準不可或缺的關鍵能力,千耘導航星地一體能力做為行業的突破,真正的實現哪里都好用,不受通信網絡限制,開機3分鐘左右精度可達2.5cm,滿足我國國情下精準農業的標準。
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展開 
我國精準農業現狀
我國現代農業最大的成功以及對世界糧食安全做出的最大貢獻在于用的是占世界不到10%的耕地,養活了占世界20%的人口。
在國家的重視、社會的關注及行業的努力下,過去數十年間,我國農業的生產水平及生產效率取得了長足進步,尤其是在進入新世紀后,通過引進、消化、吸收農業發達國家及地區的先進技術和經驗,并結合中國農業自身條件,逐步探索出了一條行之有效的生產方式及管理辦法。通過國家政策引導、資金支持,機械化的大力推廣,生產工具的技術進步,我國農業在農村勞動人口大量流失、耕地日益減少、水資源逐漸短缺等不利條件下,基本實現了糧食自給并實現部分出口。
當今我國農業問題,已經不僅僅是滿足于為14億人口“填飽肚子”。黨中央、國務院批準印發的《全國國土空間規劃綱要(2021—2035年)》明確指出要“牢牢守住18億畝耕地紅線”。
隨著物價水平的逐年上漲,農業生產資料的成本越來越高,再加上勞動力成本的日益提升,導致農業生產成本越來越高;同時,由于糧食產量的全球性過剩,導致國際糧價下跌,給以世貿成員國為主的糧食大國均帶來巨大壓力,中國的糧食生產效益及農民的生產利潤,正面臨前所未有的挑戰。向發達國家學習,引進精準農業技術,提高經濟效益,成了我國農業發展的必然選擇。
農業靠機械化提升效率,靠科技給農業插上翅膀,近幾年智能化、自動化的快速發展,給行業又帶來新的力量。今年中央一號文件提到“支持北斗智能監測終端及輔助駕駛系統集成應用”,這是北斗系統首次進入中央一號文件。農機自動駕駛系統降低了農民的勞動強度,千尋位置推出的千耘導航,全天候24小時作業,作業精度2.5cm,有效提高土地利用率,且在無網弱網地區也可以高精度作業,讓更多農民享受農業科技化帶來的福音。
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展開 精準高效農業作業,植保無人機顯身手
中國作為農業大國,擁有約18億畝的農田,每年都需要進行種子噴灑和農藥施用等農業作業,對于普通農戶來說,這是一項耗時耗力的工程,同時,人工噴灑農藥極易造成農藥慢性中毒,對農民的身體健康產生極大傷害。幸運的是,隨著科技的發展,植保無人機已經成為了一種新型的植保方式,在避免農民大量接觸農藥的同時,還可以幫助農民輕松完成農業作業,提高作業效率和效果。
下面簡單介紹植保無人機的應用場景和優勢。
植保無人機的應用場景:
1. 大面積農田植保:傳統農藥噴灑方式耗時、耗力且效果不佳,而植保無人機可以快速而準確地完成大面積農田的植保作業。其高空飛行和精細噴霧技術可以有效避免農作物之間的交叉感染,并減少農藥的使用量,降低環境污染。
2. 山地農田植保:傳統農用噴霧機往往難以進入到山地農田中,無法滿足對山地農田的植保需求。而植保無人機搭載的機載設備可以隨意調整飛行高度和飛行路線,在山間地形復雜的地區也能進行高效植保作業。
3. 精準病蟲害檢測:植保無人機配備的多光譜成像設備可以對農田中的作物進行高分辨率掃描,并通過專業的圖像處理軟件對病蟲害進行精確識別和分析。這種精準的病蟲害檢測方法可以幫助農民及時發現并采取相應措施,防止病蟲害對農田造成損失。
植保無人機的優勢:
1、精準農業:植保無人機可以搭載多種傳感器,實時監測植物生長情況,為農業生產提供精準的數據支持。這些數據可以幫助農民更好地了解植物的生長狀態,為農業生產提供準確的決策指導。
2、高效率:植保無人機可以在短時間內完成大面積的農藥噴灑作業,效率遠高于傳統的人工作業。這不僅可以提高農藥的利用率,還可以減少農藥對環境的污染。
3、減少污染:植保無人機采用噴霧方式進行農藥噴灑,可以減少農藥殘留,降低對環境的污染。這對于保護環境和人類健康非常重要。
展開 我國農機自動駕駛系統需求日益增長,北斗系統賦能精準農業
千耘農機導航適配性廣泛,可用于拖拉機、插秧機、收割機等多種農業機械,支持國內外多個品牌,適用耕種管收全作業環節,在耙地、起壟、開溝、播種、噴藥、收獲等農業作業中均可使用,有效提升農機作業質量和效率。
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中國智慧農業發展10大核心趨勢盤點
隨著北斗衛星導航定位技術的發展及應用,新一代信息技術的迅速發展和農業產業結構的轉型升級,中國智慧農業正逐漸成為新時代農業領域的重要發展方向。作為新興的產業形態,智慧農業具備高效、精準、智能等顯著特點,對于推動農業現代化、提高農業生產效率和質量、保障糧食安全等方面具有重要意義。本文將從中國智慧農業發展的十大核心趨勢角度進行盤點。
趨勢一:以北斗系統為代表的新一代技術融合應用,實現數字化、網絡化、智能化方向轉型升級
以北斗系統為代表的新一代技術是智慧農業的重要支撐,它們的應用能夠大大提高農業生產的效率和質量。在物聯網技術方面,傳感器、智能控制器等技術手段的廣泛應用,使得農業生產的自動化作業能力不斷提升,農業生產更加精準化、高效化。而大數據、人工智能技術的應用則使得農業生產更加智能化、個性化,通過對于海量數據的分析,農業生產能夠更加符合市場需求,提高農業生產效益和質量。
趨勢二:基于物聯網技術的精準農業快速發展
隨著智慧農業的快速發展,精準農業逐漸成為農業生產的重要發展方向。在精準農業中,通過傳感器、智能控制器等技術手段,實現了精準灌溉、施肥、監測等功能,從而大大提高了農業生產的效率和質量。例如,河南省信陽市羅山縣探索實施“精準灌溉”模式,將每一塊田地視為一個“智慧水站”,根據土壤濕度、降雨量等信息進行精準灌溉,實現了節水30%、增產15%以上的效果。
趨勢三:智慧農業應用場景逐漸多元化
智慧農業不僅僅限于傳統的農業生產領域,隨著信息技術的不斷發展,智慧農業應用場景也逐漸多元化。例如,智慧種植、智慧養殖、智慧農村電商等,這些新興領域的出現使得智慧農業不再是傳統農業的簡單升級,而是逐漸成為一個新型的產業形態。
展開 高速插秧有千耘,輕松穩賺沒煩惱
千尋位置北斗地基增強系統全國一張網,統一坐標框架保障農機每次作業的數據可復用,是精準農業精準不可或缺的關鍵能力,千耘導航信號穩定有保障,不僅解放雙手更輕松、節省人工成本,幫助農戶提高農耕作業效率。
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農業無人機技術在國內外的應用現狀
我國農業生產中,無人機作為監測手段及獲取信息的工具已經扮演了越來越重要的角色,在農業中的發展趨勢已使農業生產過程向信息化、自動化、時效化發展,所提供的農業參數也將不斷地服務于我國農業發展,使我國的精準農業進程不斷加速。
三、無人機在農業生產中的優勢
首先,無人機作業效率高,有利于規模化的生產。
我國南京農機研究所的農用無人機在進行水稻田清理病蟲害的農藥噴灑工作中,可以達到 1 500hm2/ h 的作業速度,平均每天作業 7500 ~15 000hm2,是地面機械的數倍,更是人工噴灑的數十倍。
其次,農用無人機的使用減少了農藥對農民的傷害。
玉米粘蟲病蟲害為例,2013 年東北地區爆發玉米粘蟲災害,因設備不足、作業效率低等問題,許多農民人工噴灑農藥,出現了多起農民因農藥中毒而死亡的事件。無人機的使用不僅可以替代人工噴灑農藥,更可以提前分析、預防病蟲害的發生,做到預防與作業雙管齊下。
第三,無人機相比于價值數百萬的載人農用飛機及大面積鋪設的監測設備來說價格比較低廉
,產業化生產之后無人機的價格只有十幾萬,其價格低廉及便于操控的特點使其在農業生產中受到了廣泛的關注。最后,無人機相比于現有機械最大的優勢在于其適應性強、適用范圍廣,尤其是在旱澇地區、丘陵山地等常規機械無法觸及的區域,無人機具有極大的優勢,且相比于高空飛行設備具有受云層和天氣影響小的特點。
四、 結語
針對無人機在國內外農業中的應用及影響進行了分析介紹,指出無人機在農業中的應用必將促進農發業航空化、信息化及精準化的發展,使農業生產具有預測、快速反應、實時監測及高效率應對的新特點。
展開 中央一1號文件解讀:北斗+如何引領現代農業發展
北斗導航系統作為中國自主研發的衛星導航系統,具有全球覆蓋、高精度等優勢,在農業領域具有廣闊的應用前景。“北斗+農業”是我國農業生產走向智能化、科技化、現代化的典型探索,不僅為加速傳統農業向智慧農業轉型提供了新的支撐點,還引領著全球精準農業發展的新潮流,近年來受到中央政府的高度重視。
今年2月,中央1號文件《中共中央、國務院關于做好2023年全面推進鄉村振興重點工作的意見》發布,這是北斗系統首次被寫入中央1號文件。文件明確指出“加快先進農機研發推廣。加緊研發大型智能農機裝備、丘陵山區適用小型機械和園藝機械。支持北斗智能監測終端及輔助駕駛系統集成應用。完善農機購置與應用補貼政策,探索與作業量掛鉤的補貼辦法,地方要履行法定支出責任。”
不難看出,在文件中北斗導航系統成為了關注的熱點之一,這也意味著現北斗成為現代農業發展的重要引領者。本文將就北斗導航系統在現代農業中的應用及其重要性進行深入解讀。
北斗在現代農業發展中的引領作用具體表現在以下幾個方面:
1、提高農業生產效率和質量
北斗技術可以幫助農業生產者實現精準農業管理。通過定位技術,農民可以精確測量耕地的面積和形狀,了解作物的生長狀態,合理安排施肥、噴藥和灌溉。農民可以將自己的農田分成小塊進行管理,根據不同的土壤質量和需求量進行不同的施肥,最大限度地提高了農作物的產量和質量。
在農機作業中,北斗技術可以提供精確定位和導航服務,幫助農機精確行駛和作業。農機可以根據指定的路徑和坐標自動進行播種、施肥、除草等作業,大大提高了農機作業的效率和精度。同時,北斗技術還可以實現農機的遠程監控和管理,農民可以隨時隨地了解農機的位置、作業情況和傳感器數據,及時調整作業計劃和決策,提高農機的利用率和效益。
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千耘導航助力新疆精河縣數萬畝棉花播種
千尋位置北斗地基增強系統全國一張網,統一坐標框架保障農機每次作業的數據可復用,是精準農業精準不可或缺的關鍵能力,千耘導航依托于該基礎能力,有效保障作業精度±2.5cm,再次作業時可直接復用,到年中時中耕打藥和第二年使用時復用數據都很方便準確,得到用戶認可。
種植戶唐師傅說,“今年我們83團(新疆生產建設兵團第五師八十三團)很多用戶都裝了千耘農機自動駕駛系統,信號好,用著穩定。相比以前插桿描線,省事多了,而且直線度更好。”
唐師傅自己的6臺拖拉機今年都按裝了千耘導航,相比以往交接行有偏差、直線度不高等問題都得到解決,自己的2000多畝地已經播種完。
唐師傅,身后是搭載千耘導航種植后的棉田
沿途83團隨處可見千耘導航的身影,伴隨新疆的種植戶進行春播作業,為今年的豐產豐收奠定了牢固的基礎。
83團6連耙地作業中
83團8連棉花種植作業中
83團11連棉花種植作業中
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展開 超聲波傳感器用于檢測噴霧機至果樹樹冠間的距離
精細農業果園生產管理中單棵果樹是一個最小的作業單元,果樹的位置,樹冠大小是果樹施肥、灌溉和果樹病蟲害防治中確定投入量多少的重要依據。其中果樹樹冠體積的大小是決定噴灑藥量的重要依據,根據果樹樹冠差異來進行變量噴霧可以起到節省農藥、保護環境的效用,因此果樹樹冠體積的測量在果園精準農業中具有十分重要的地位。
以往果樹樹冠體積的測量都是通過傳統的卷尺、測高儀等手工測繪工具來獲得冠徑、樹高等樹冠尺寸,依據幾何公式來求得樹木的樹冠體積。該方法成本不高、原理簡單,但準確性易受測量者的主觀影響。為實現果園果樹的精確噴霧﹐適時獲取果樹冠徑信息,使用現代電子信息技術自動測量,超聲波由于指向性強,能量消耗緩慢,在介質中傳播的距離較遠,因而超聲波經常用于距離的測量,因此采用超聲波傳感器對果樹大小和位置的快速實時檢測。
在果園噴霧機上安裝的超聲波傳感器按照一定距離豎直放置多個超聲波測距傳感器,待果園噴霧時檢測到樹冠的距離,進行水平掃描后根據回傳數據計算單個傳感器位置上的樹冠半徑,依據數據判斷冠徑大小后控制噴霧電磁閥的開啟﹐決定藥液噴施量。
基于超聲波傳感器檢測果樹冠徑的方法控制噴霧距離工采網推薦MaxBotix 高性能聲吶測距儀 超聲波傳感器 - MB7040。工業室外I2CXL-MaxSonar-WR傳感器有一個堅固的PVC外殼,用于滿足IP67的水入侵。這些傳感器提供短到長的距離探測和范圍狹窄的波束角。I2CXL-MaxSonar-WR戶外超聲波傳感器具有高功率輸出、噪聲抑制、自動校準。除了標準的I2CXL-MaxSonar-WR外,還開發了在一些危險的化學環境中需要額外保護的F選項。極具腐蝕性的氣體或液體會降低或損害傳感裝置的運行。因此,我們提供了一種化學惰性的密封,使我們的傳感器能夠在所有的化學環境中操作。
展開 IDC:全球半年度機器人和無人機支出指南
“各組織繼續探索無人機的一系列應用和使用案例,從航空攝影到基于無人機的交付,精確農業監測,甚至是時間敏感的醫療交付。隨著這些擴展用例的出現,許多執政黨都感到擔憂。然而,大多數地區正開始提供監管方面的清晰性,因為他們了解到對無人機控制的日益增長的需求,以及針對企業和消費者部署的空中交通管理系統。此外,由于安全問題仍然是消費者和監管機構的主要擔憂,供應商和IT供應商正在努力緩解人們的擔憂,他們正在努力通過構建具有多個冗余的無人機來改善這些擔憂,改進傳感器和防撞技術,并測試5G無人機,以實現更大的連接性,同時降低延遲。前途不可限量。” IDC的客戶見解和分析研究經理Stacey Soohoo說道。
在機器人和無人機支出中占據最大份額的用例是由各自的行業推動的。作為機器人技術的離散制造行業的主要用例,在整個預測期間,預計焊接將占全球機器人支出的15%以上。其他推動消費的機器人用例,包括裝配,涂裝,混合,采礦自動化生產以及揀選和包裝。在預測期內,機器人支出增長最快的用例包括卸貨(CAGR 為53.4%),貨架庫存(CAGR 為45.6%)和客戶服務(CAGR 為42.0%)。對于無人機而言,在預測期內增長最快的用例包括分發農藥和化肥(109.4%CAGR),緊急服務(86.4%CAGR)和精準農業/作物偵察(86.1%CAGR)。
今年,超過一半的機器人支出(581億美元)和整個預測內將屬于機器人系統、售后機器人硬件和系統硬件。與服務相關的支出,包括應用程序管理,教育和培訓,硬件部署和支持,系統集成等,2018年的總支出將超過167億美元,而命令和控制,特定機器人應用和網絡基礎設施軟件的支出將達到118億美元。 2018年購買無人機和售后無人機硬件將近79億美元,而指揮和控制,特定無人機應用和網絡基礎設施軟件的支出將達到6.11億美元。
展開 要有光:光學微腔傳感器走進物聯網
近20年來,物聯網一直在改變著我們的生活方式,被大規模地應用于環境監測、醫療監控、智慧城市和精準農業。到目前為止,在物聯網領域使用的傳感器主要基于電子半導體設備。近年來,微腔光子學在傳感領域取得了一系列科學突破,尤其在高精度高敏感測量方面(例如納米粒子檢測)。同時,與電子傳感器容易受到外界磁場等環境干擾不同,光學傳感器具有電磁免疫的優點,因而可以適用于極端的工作環境。所以微腔光子傳感器在物聯網領域有巨大潛力。
該工作所提出的光學無線傳感器基于一種回音壁模式的光學微腔。這種傳感器只有微米量級的尺寸大小,并且具有極高的品質因子,繼而擁有極高的靈敏度。但是需要把這種光學微腔傳感器引入物聯網的應用領域需要克服兩大障礙:(1)如何確保輸入激光耦合的穩定性,(2)如何把可調諧激光器、示波器、波形發生器、光電二極管、控制電腦等大型實驗室平臺設備嵌入到只有手機大小的嵌入式系統上。
圖一
圖一(a)和(c)中可以看到該系統使用了分布式布拉格反射激光器作為光源,并通過器的調諧是通過高精度恒流源電路和熱電制冷器溫控電路進行調諧。激光通過光纖進入耦合封裝好的光學微腔傳感器,輸出端則接入光電二極管探測器,隨后通過跨導放大器電路把光電流信號轉化為電壓信號并由模數信號轉化器采集。整個系統的大腦采用意法半導體的STM32F103微處理器芯片,調節激光器溫度、電流、電壓 并控制用來連接網絡的WiFi模塊。圖一(b)整個物聯網傳感設備由定制設計的蘋果手機應用軟件控制。借助無線互聯網的優勢,該設備聯入互聯網即可實現手機端的全球實時控制。該軟件名為“microCavity”可以通過蘋果應用商店下載。該應用軟件需要配合設備來使用,同時也植入了演示功能,能夠模擬光學微腔傳感器的傳輸譜線以及各種動畫仿真效果的實現。
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