基于Web的榨菜生产专家系统

基于Web的榨菜生产专家系统
孙钟雷
【摘要】利用Internet下的人工智能技术,将重庆涪陵榨菜的种植栽培经验和生产加工工艺集成,建立了基于Web的榨菜生产专家系统.该系统包括榨菜品种的适应性、栽培管理、病虫害诊断与防治、加工工艺等模块.采用Asp网络语言、Access 数据库技术和Html可视化程序语言设计了推理机,构建了知识库,开发了信息操作窗口.该系统首次在榨菜生产中应用,对扩大涪陵榨菜生产技术的共享范围具有重要意义.
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2009(031)006
【总页数】3页(P162-164)
【关键词】榨菜;专家系统;Web技术
【作者】孙钟雷
【作者单位】长江师范学院,生物系,重庆,408100
【正文语种】中文
【中图分类】TP182;S126
0 引言
涪陵榨菜具有鲜香嫩脆的特殊风味，是世界三大名腌菜之一[1]。

目前，榨菜生产主要靠农户自发种植，由于农民文化素质低，农村缺乏高层次农业专家和农业科技
人员，导致对榨菜品种选育、病虫害防治和无公害栽培等技术掌握不足，从而严重制约了榨菜的产业化发展[2]。

因此，有必要利用榨菜专家系统指导榨菜生产，加强榨菜标准化生产技术推广与示范,提高技术到位率。

专家系统是人工智能的分支，是一种能模拟领域专家为用户解决问题的计算机应用系统。

目前，应用Web技术开发的专家系统已经广泛用在农业生产中。

这种远程专家系统软件成本低，知识共享度高，任何网络用户只需使用浏览器即可访问发布有专家系统的站点。

已经开发的网络化专家系统主要应用在水稻、玉米、油菜及黄瓜等农作物生产领域，并取得了较好效果[3-6]。

本文运用人工智能和网络技术对榨菜生产领域专家知识和经验、相关科学知识以及科研成果集成,建立一套综合性的榨菜生产加工专家系统, 旨在向广大榨菜生产地区的农民和基层管理干部普及相关科技知识，提高榨菜的生产经营水平和品质，加快榨菜的产业化进程。

1 系统开发平台
Windows XP操作系统，IIS 5.0 Web服务器，Mi-crosoft Access 2003数据库系统， Dreamweaver MX 网页编辑工具，Flash MX动画编辑工具，Fireworks MX和Photoshop6.0图片处理工具。

2 系统设计
本文针对榨菜生产中的主要问题，运用系统工程的思想，以知识点为单位，采用模块化组装的设计方法。

同时，考虑到系统是面向农民、科技人员和基层管理人员等不同类型的用户，系统主要分为榨菜概述、榨菜品种、栽培种植、病虫害防治和加工工艺5个模块，从不同层面满足不同用户的信息需求。

各个模块间是互通的，可以从一个模块转到另一个模块，增加信息的复用性。

其中，每个一级模块下面又按知识点分成若干个二级模块，二级模块下面可按照需要再分成三级模块。

系统各个知识模块之间的拓扑结构如图1 所示。

系统还具有咨询和管理功能模块，不但
可以为用户提供全面的咨询服务，还可以进行知识扩充和管理。

专家系统的设计一般需要进行知识库的构建、推理机的设计和接口界面的设计等[7]，结构如图2所示。

其中，知识库的构建和推理机的设计是核心。

首先，进行5个模块知识库的构建；然后，采用规则式推理方法进行推理机的设计；最后，根据榨菜生产的各方面知识完成不同接口界面的设计。

3 知识库的构建
3.1 按榨菜生产知识模块进行知识获取
首先，向涪陵农业局与农科所等单位榨菜种植专家咨询选种育苗、栽培技术、施肥技术和病虫害防治方法等专家经验，向涪陵榨菜集团等榨菜生产企业获取脱水和腌制等加工工艺；然后，通过查阅与榨菜生产相关的著作、科技成果和网上资料获取相关知识。

3.2 将获取的知识筛选整理和归纳总结
按照产生式表示方法整理成知识点，用关键词在各个知识点间建立联系，并保存到数据库中。

例如，将病虫害知识分为名称、发生特征、危害情况和防治措施4个知识点，利用Access数据库建立表，并设计相应4个字段存放这4个知识点。

按照此方法建立选种育苗、栽培管理、病虫害防治和加工工艺等知识规则库。

此外，根据获取的知识还建立了与榨菜生产相关的土壤与气候等农业基本情况数据库。

图1 榨菜生产专家系统知识结构拓扑图
图2 专家系统结构图
3.3 建立视频动画和图片等多媒体库
为帮助用户更方便获取信息，将知识规则库、农业基本情况数据库和多媒体库组合在一起，形成榨菜生产专家系统的综合知识库，共包括210幅图片、60个flash 视频动画以及200条知识规则。

4 推理机的设计
本系统的推理机采用基于规则式推理方法，即IF A，THEN B的表达方法，使用脚本语言VBScript编写。

当规则的IF部分与工作内存中的信息相匹配时，系统执行规则THEN部分所指定的行为。

这时，规则被激活，其THEN语句加入到工作内存。

添加到工作内存中的新语句也能激活其他规则。

现以病虫害诊断防治为例加以说明。

IF：该病症发病症状为叶片背面初产生淡黄色斑点，稍后病斑处叶表隆起呈白色脓包状，周围有褪色晕带，最后病斑处表皮破裂反卷，散出白色粉末状物，白色孢斑对应叶片的正面呈浅黄色，边缘不明显。

THEN：该病毒为白锈病。

IF：该病毒是白锈病。

THEN：防治措施：一是农业防治，避免连作，加强肥水管理，清沟排水，防止田间积水；二是种子消毒，可用种子质量0.3%的含量为35%的甲霜灵拌种；三是药剂防治，用含量为40%的乙磷铝可湿性粉剂300倍液，或含量为58%的甲霜灵锰锌可湿性粉剂500倍液喷雾，每7-10d喷雾1次，连续2～3次。

推理机是系统的核心模块，针对榨菜生产知识设计了育种条件判断、施肥配比、病害诊断与防治以及加工工艺配方4个子模块。

5 基于Web技术的界面设计
本系统针对网络化专家系统的设计要求，采用B/S的3层体系结构模式[8]，即浏览器、服务器和数据库系统，结构模型如图3所示。

图3 3层体系结构模型图
在操作时，用户在浏览器中向服务器提出请求；服务器接到请求并通过服务器端ASP程序处理相关请求；若接到数据请求，则通过ADO对象调用ODBC数据源中的数据，并利用知识库中的知识进行运算推理，再将结果以HTML的方式返回到浏览器。

该结构模式对浏览器要求不高，可灵活地处理用户请求，有利于系统的
推广和应用。

考虑到农民、科技人员和基层管理人员计算机水平较低，必须设计操作简单、灵活和友好的用户界面。

采用“厂”字型框架菜单和下拉菜单并取的风格制作了榨菜概述、生物学特性、品种、栽培管理、病虫害防治、加工工艺和信息管理等动静态页面，每个页面间可以互相链接，用户只需点击就可轻松获得相关的信息。

榨菜生产专家系统主页面如图4所示。

图4 榨菜生产专家系统主页面图
本系统还提供了快速导航栏目，易于用户浏览；网友互动栏目易于用户进行在线咨询；管理登录入口易于对系统的管理和知识库的扩建。

6 结束语
设计的基于Web的榨菜生产专家系统，不仅在
整个榨菜生产过程中提供指导、管理和咨询服务，还为加快涪陵榨菜的产业化发展提供帮助。

系统界面友好简洁，交互性强，导航性强，充分体现易读、易懂和易用的特点。

在以后的使用过程中还可对知识库进行扩充，增强系统的实用性。

【相关文献】
[1] 候英.榨菜撑起涪陵农业一片天[J].乡村经济, 2003 (6):23-24.
[2] 唐爱群.涪陵榨菜存在的主要问题研究[J].现代农业科技,2007 (14):224-225.
[3] 任勃.基于Web的水稻生产专家系统的研究与实现 [D].长沙:湖南农业大学,2004.
[4] 高大明,杨盘洪.网络化的玉米专家系统中Web数据库的实现[J].太原理工大学学报,2000,
31(5):476-480.
[5] 廖桂平,官春云,陈社员.基于Web的油菜生产专家系统的研究与应用[J].农业系统科学与综合研究,2005,21(1):8-15.
[6] 陈步英.基于Web的黄瓜病虫害专家系统的开发与应用[J].农机化研究,2007 (3):159-161.
[7] 蔡自兴,约翰·德尔金,龚涛.高级专家系统:原理、设计及应[M].北京:科学出版社,2005:109-120.
[8] Chunjiang Zhao,Yang Baozhu,Li Aiping.Research and application of platform for
agricultural Intelligence system development[C]//In:Chunjiang Zhao, Progress of Agricultural Information Technology.Beijing:International Academic Publishers, 2000.。