農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在武陵山片區(qū)油茶種植中的應用

　　摘要：分析了武陵山片區(qū)油茶種植的現(xiàn)狀，提出了研究適用于此片區(qū)、此作物的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng).查閱了國內(nèi)外相關資料，構建了目標系統(tǒng)模型.此系統(tǒng)的核心為SSH開發(fā)框架，以MyEclipse作為主要的開發(fā)工具，利用面向?qū)ο蠹夹g，將采集系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等有機結合，實現(xiàn)對油茶種植狀態(tài)進行實時監(jiān)測等功能.此系統(tǒng)的研究在武陵山片區(qū)油茶種植中具有較好的發(fā)展前景.

　　關鍵詞：專家系統(tǒng)；紫蜂協(xié)議；人機交互

　　1引言

　　油茶（Camelliadeifera）又名油茶樹、茶子樹[1]，是我國特有的木本食用油樹種.2008年，出臺了《關于促進食用植物油產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展保障供給安全的意見》，就明確指出要保障糧油安全，對油茶等特種油料作物加強管理，促進農(nóng)業(yè)安全發(fā)展.

　　2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

　　2.1數(shù)據(jù)采集技術

　　信息的采集是實施種植信息化、智能化的關鍵和基礎，隨著采集設備和無線通信技術手段的不斷提高，經(jīng)歷了從手工到自動再到智能的發(fā)展歷程[1].無線傳感器網(wǎng)絡技術（WirelessSensorNetworksWSNs）在溫室環(huán)境應用、節(jié)水灌概應用、環(huán)境監(jiān)測及動植物生理生態(tài)監(jiān)測中等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集方面具有一定的優(yōu)勢，可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié).

　　2.2農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)

　　專家系統(tǒng)（ExpertSystem）是具有一定智能特點的計算機程序，其智能化主要表現(xiàn)為能夠在特定的領域內(nèi)模仿人類專家思維來求解復雜問題[2].專家系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀60年代中期，70年代末期，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)初露雛形.美國伊利諾斯州立大學研制成功大豆病蟲害診斷系統(tǒng)[3]；佛羅里達大學研究的大豆病蟲害防治專家系統(tǒng)、品種選擇專家系統(tǒng)[4]；美國賓夕法尼亞州立大學農(nóng)業(yè)科學院專家系統(tǒng)發(fā)展組開發(fā)研制的系列果樹類軟件在美國各州全面推廣[5]；Kemp（人名）等[6]開發(fā)的蘋果病蟲害診斷專家系統(tǒng)、Buwalda（人名）和Smith（人名）等[7]開發(fā)的稱猴桃營養(yǎng)管理專家系統(tǒng)、Laurenson（人名）等[8]開發(fā)的果園精細灌溉和病害診斷系統(tǒng)投入生產(chǎn)中應用后，均帶來了經(jīng)濟上的效益；美國農(nóng)業(yè)部和全國棉花委員會合作開發(fā)了棉花綜合生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)[9]；埃及農(nóng)墾部聯(lián)合國糧農(nóng)組織和發(fā)展計劃署共同發(fā)起了研制作物管理專家系統(tǒng)的項目，并建立農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)中實驗室.

　　3研究方案

　　3.1研究目標

　　目標系統(tǒng)的工作原理如圖1所示.首先對油茶的生長環(huán)境和生長情況進行數(shù)據(jù)采集；然后對采集到的數(shù)據(jù)進行分析，同時結合人工智能技術給出適合油茶生長的實施方案；最后，用戶通過訪問專家系統(tǒng)，查詢和獲取基本的油茶領域知識.

　　3.2系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術

　　3.2.1油茶生長環(huán)境監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　武陵山片區(qū)地理環(huán)境多為山地，且茶林面積巨大，光纖等信息基礎建設薄弱.考慮到功耗與成本，網(wǎng)絡的通信方式應盡可能選擇低成本、低速率、低功耗的通信技術.比較有線和無線兩種連接方式可知：雖然有線連接穩(wěn)定性相對較高，但大量的布線使系統(tǒng)的開發(fā)和維護成本增加；而無線方式能耗、成本更低，維護相對容易.

　　3.2.2油茶專家系統(tǒng)平臺開發(fā)

　　根據(jù)目標系統(tǒng)的工作原理，油茶專家系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng)：油茶生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、油茶病蟲害診斷系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)信息管理.油茶專家系統(tǒng)總體框架如圖3.

　　4系統(tǒng)界面及測試數(shù)據(jù)

　　4.1生長環(huán)境監(jiān)測頁面

　　生長環(huán)境監(jiān)測頁面如圖4所示.在這個頁面上，系統(tǒng)能夠有效地定位監(jiān)測地址，并且在地圖上標識出來；能實時顯示當前區(qū)域的空氣溫度、濕度、光照強度、土壤的溫度、濕度等相關信息，并對

　　這些信息與系統(tǒng)里面存儲的油茶生長環(huán)境信息做出相應分析.

　　4.2信息管理頁面信息管理頁面

　　如圖5所示.在這個頁面上系統(tǒng)能夠存儲一個月甚至更長時間系統(tǒng)監(jiān)測到的室外溫度、濕度、光照、風速等相關信息，能夠記錄這段時間里系統(tǒng)報警的記錄，能夠提供用戶日志，以便做出分析比較.

　　4.3環(huán)境數(shù)據(jù)報表頁面

　　環(huán)境數(shù)據(jù)報表頁面如圖6所示.在這個頁面上系統(tǒng)將一個月內(nèi)監(jiān)測到的室外溫度、濕度、光照強度以及土壤溫度、濕度等相關信息以報表的形式展現(xiàn)出來，能夠?qū)⑦@段時間里系統(tǒng)報警的記錄以報表的形式展現(xiàn).通過分析比較可以有效地掌握油茶林的生長情況.5結論由于研究時間和經(jīng)費的限制，此系統(tǒng)目前還沒廣泛用于武陵山區(qū)的油茶林.測試的數(shù)據(jù)是在懷化學院逸夫樓的溫室大棚進行的.經(jīng)過測試，該系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)基本吻合，系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)也可以長時間保留用作對比分析.油茶專家系統(tǒng)已經(jīng)完成了生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究.接下來的工作將會對油茶林病蟲害信息做出調(diào)查，將診斷系統(tǒng)加以完善.目前國內(nèi)市面上還沒有一個面向武陵山片區(qū)油茶種植的集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、儲存、智能決策于一體精細農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng).而由于作業(yè)方式、作物種類、地域特點以及生產(chǎn)規(guī)模的不同，國外系統(tǒng)很難直接引用.因此，針對武陵山片區(qū)地域特色，研究建立符合片區(qū)特點、簡單易用的油茶種植精細農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，對發(fā)展武陵山片區(qū)農(nóng)業(yè)信息化建設具有重要理論價值，對提高我省的農(nóng)業(yè)信息化水平具有重要意義.

　　參考文獻：

　　[1]黎麗.遂川縣油茶種植氣候區(qū)劃及生產(chǎn)建議[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（24）：281，284.

　　[2]降惠，李杰.農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應用現(xiàn)狀與前景展望[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2012，40（1）：76-78.

　　[3]J.Durkin.ResearchReview：ApplicationofExpertSystemsintheSciences[J].TheOhioJournalofScience，1990，90（5）：171-179.

　　[4]H.W.Beck，P.Jones，J.W.Jones.SOYBUG：AnExpertSystemforSoybeanInsectPestManagement[J].AgriculturalSystems，1989，30：269-286.

　　[5]劉后勝，李紹穩(wěn)，劉莉.專家系統(tǒng)及其在果樹學上的應用[J].計算機與農(nóng)業(yè)，2003（3）：3-15.

　　周妮，丁湘陵，錢瑩晶

《農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在武陵山片區(qū)油茶種植中的應用》

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