基于智能手机的农业专家咨询系统设计

点赞:6354 浏览:21067 近期更新时间:2023-12-29 作者:网友分享原创网站原创

摘 要:针对现有农业专家系统搭载平台多为PC机,便携性差、现场处理能力弱,无法充分利用现有网络实现远程怎么写作,不利于在农业基层的普及等问题,提出了基于智能手机的农业专家咨询系统的设计方法.系统将移动通信技术、智能手机技术和专家系统技术相结合应用于农业生产管理过程中,可以在农业生产现场进行作物生长状态及病虫害情况的判断及推理.系统的结构采取模块化方式处理,只需更换相应的知识及数据库文件即可实现不同作物的分类处理,针对当前无法解决的问题,可以通过G网络传输给后台专家系统,并能及时接受反馈信息.结果表明,该系统可以促进农业专家决策系统的应用普及,加快知识向产业的转化.

关 键 词:智能手机;农业专家系统;现场处理;作物生产;病虫害诊断

中图分类号:TP181文献标识码:A文章编号:0439-8114(2013)15-3673-04

农业专家系统(Agriculturalexpertsystem)具有大量农业领域的知识和经验,能够像农业专家一样对相关的农业问题进行推理和决策.它是人工智能技术在农业领域中的应用,是农业信息化技术的一个重要组成部分,也是目前农业信息化的研究热点.目前,现有的农业专家系统大多存在着推理过于简单、知识库不能跟随实际情况变化、现场处理能力较弱以及网络无法充分利用等问题,并且系统一般以PC机为平台,不利于专家系统的普及和推广.

近年来,国内在便携式农业专家系统研究方面做了一些探索并取得了一定的成果,国家农业信息化工程技术研究中心于2003年研究实现了便携式数字化农业信息技术产品,名叫农务通,在国内率先研究开发了基于PDA的嵌入式操作系统WindowsCE的农业专家数据库信息查询系统;刘小军等[1,2]、邱小雷等[3]开发了基于PocketPC的小麦栽培管理系统;陈立平等[4]开发了基于掌上电脑的饲料配方系统;石礼娟等[5]开发了基于J2ME的病虫害诊断专家系统.这些系统虽然具有农业生产管理及决策咨询等功能,却只针对某一作物或某一功能,难以实现农业专家系统的普适性和精确性,并且不支持通过网络的远程怎么写作[6].


智能手机是近年来发展迅速的移动式智能设备,具有便宜、体积小、易携带等特点[7].目前,智能手机越来越低,使用越来越广泛,硬件配置也越来越高,功能越来越接近PC机,使专家系统能够很好地被使用,并且利用智能手机为农业专家系统搭载平台,大大提高了其便携性和普及性,可以将现场处理和通过网络的远程处理有机地结合,更有利于农业专家决策产品的推广与应用[8].

1系统设计

1.1结构设计

根据具体的研究目标和技术要求,系统采用比较流行的专家系统的一般结构,包括6个模块:知识库、推理机、数据库、解释器、知识获取及人机接口[9,10](图1).

1.2功能设计

系统主要包括概述、推理、连接、浏览4部分,系统功能图如图2所示.概述包括常见病虫害概述和植物学特征概述,为专家系统提供作物培育的一般常用知识,包括作物的生理概述、常见病虫害概述、施肥管理、水分管理等数据;为农作物的生长提供一般性常识,从而有助于用户加强对农作物的进一步了解,而且还能通过实时查询资料来解决农户的一般性问题,提高了利用效率.推理包括病害诊断和栽培流程设计,诊断时按照生理病害、苗期发病、全株发病、发病部位依次选择;栽培流程由播前准备、育苗、定植、定植后管理、植株调整组成.浏览包括常见病害浏览和常见虫害浏览.连接部分包括温度、湿度、光照强度、二氧化碳含量、作物发病症状、生长阶段等信息.所接收信息可导入后台数据库中.

1.3工作流程

图3为系统工作流程图,系统通过加载规则对用户进行询问并反馈信息,将用户的选择、回答在知识库与数据库中通过推理机进行分析判断,得出的结果返回给用户.若当前系统无法解决现有问题,则通过G网络以短消息方式传送给专家咨询中心,传输信息包括温度、湿度、光照强度、CO2含量、作物发病症状、生长阶段信息等数据;待专家解答后将解答结果通过G网络返回给用户,解答方案不但能解决当前问题,而且可直接导入数据库和知识库,增加数据库及知识库的完整性并将结果存储到数据库中,完善数据库信息.

复杂问题可以采用远程怎么写作来解决.通过G网络,利用PC端的后台专家系统解决当前系统无法处理的问题.温度、湿度、光照度、CO2含量、作物发病症状、生长阶段信息等数据按照规定格式生成传送文件,通过G网络传输到专家咨询中心,解答完毕后再通过G网络以特定格式传回当前系统.远程怎么写作结构图见图4.

2系统的实现及应用

2.1系统的实现

系统的开发环境为MicrosoftVS.NET2005,调试环境为Windowobile6.0模拟器,采用C#编程语言设计系统软件,数据库采用MicrosoftSQLServerMobileEdition.系统搭载平台为智能手机,其操作系统为WindowsMobile6.0及以上版本,系统部分界面如图5所示.

2.2系统的应用

系统设计完成之后,选取河北省徐水县遂成镇大庞村的保定七彩农业观光园作为实验基地进行应用试点.基地拥有日光温室10个,单个参数为南北长7m,东西长80m,脊高3.5m.该基地当时种植蔬菜为黄瓜,选取了黄瓜管理专家咨询系统.

在栽培管理过程中,当黄瓜处于苗期管理阶段时,根据具体症状准确诊断出了花叶病毒病;当黄瓜进入结果期,白天温度保持在20~25℃,专家咨询系统根据当前环境的具体参数及作物生长情况,给出通风预警结论;夜间前半夜14℃左右,后半夜10℃以上,专家咨询系统分别给出相应的增温预警结论.

试用结果表明,与常规按照经验的栽培管理方式相比,该系统稳定可靠,操作简便,成本低廉,实用性较强,易于被农户接受.使用过程中针对具体情况,能够大大增强作物栽培管理过程的科学性和精确性,有效提高作物产量和质量,实现了农民的增产增收.该系统有力地推动了农业信息化“最后一公里”的建设,加快了农业专家系统在农业生产实际应用中的普及和推广,具有较大的推广价值.3小结

基于智能手机的农业专家咨询系统,采用模块化设计方法,实现推理机与知识及数据库的分离,不同作物种类只需更换相应的知识及数据库文件即可.无需修改程序即可实现针对不同作物的具体处理.利用混合推理算法,研究在正向推理算法基础上,增加了反向推理,综合二者的优点采用了混合推理模式,由正向推理帮助选择目标,由反向推理证实目标的推理方式或者是控制策略,提高了推理的精度和专家系统处理复杂情况的能力以及分析问题的准确性.

通过G网络实现了专家系统的网络化怎么写作,提高了远程怎么写作能力和现场及时处理问题的能力;该系统搭载的平台为智能手机,其便于携带和现场处理,有利于农业专家系统的普及和推广.