農業專家系統應用

前言：本站為你精心整理了農業專家系統應用范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：概述了農業專家系統的研究發展過程、結構框架和設計基礎，分析了進入新世紀以來我國農業專家系統應用狀況、存在的問題，并對未來的農業專家系統發展前景進行了展望。

關鍵詞：專家系統；計算機應用；農業領域

TheApplicationofAgriculturalExpertSysteminChina

ZhaoLinFengXiongXingYao

(CollegeofHoritcultureandLandscapeArchitecture,HunanAgriculturalUniversity)

Abstract：Thispapersummarizedtheresearchhistory，frameworkanddesigningfoundationofagriculturalexpertsystemintheworld，analyzedtheapplicationofagriculturalexpertsysteminthenewcenturyinChina.

Keywords：expertsystem；computerapplication；agriculturalfield

1.前言

我國加入WTO，傳統型農業面臨巨大的挑戰，因而必須依靠先進的科學技術，向信息化、現代化農業邁進。信息技術的廣泛應用，為精確農業的發展提供了技術支持。精確農業在美國等發達國家已取得長足發展，但在我國尚處于起步階段。精確農業代表農業的發展方向．以農業專家系統為特征，發展精確農業是我國農業信息化、現代化的一條新路[1,2]。

專家系統也可以叫智能系統，是基于知識的程序設計方法建立起來的計算機系統。[3]它能夠對某一領域內大量的專家知識，應用計算機模擬專家的行為方式來實現對專家知識的獲取以及對知識庫與數據庫的管理，并能對數據庫和知識庫按照一定的規則進行推理、表達，最后模仿專家能解答終端“客戶”問題的計算機系統，是人工智能AI的組成部分。在農業領域中應用的專家系統稱為農業專家系統，也可以叫做農業智能系統，是農業信息技術中的一項重要技術，它是將人工智能的知識工程原理應用于農業領域的一項高新技術，它是運用知識表示、推理、知識獲取等技術，總結農業專家的寶貴經驗、實驗數據及數學模型，建造起來的計算機農業軟件系統。它具有獨立的知識庫，智能化的分析推理。對用戶所提出的的問題能給予專家水平的解答。農業專家系統可應用于農業的各個領域[4-7]。

2.農業專家系統的基本概述

2.1農業專家系統的基本結構:(1)知識庫;用來存放相關領域專家提供的專門知識。包括與領域相關的書本知識、常識性知識，其中最為寶貴的是專家經多年實踐而積累的經驗知識.(2)綜合數據庫；用于存放有關問題求解的原始數據、求解狀態、中間結果、假設、目標以及最終求解結果。(3)推理機；其功能是根據一定的推理策略從知識庫中選取有關的知識，對用戶提

趙林峰，碩士研究生，湖南農業大學園藝園林學院.410128。

*熊興耀，博士，教授，博士生導師，湖南農業大學園藝園林學院，410128，E-mail:xiongxingyao@

供的證據進行推理，直到得出相應的結論為止。(4)知識獲取模塊；獲取過程可以看作是一類專業知識到知識庫之間的轉移過程，通過對專門知識的自動獲取達到系統的再學習而不斷完善知識庫。(5)解釋接口用戶；專家系統能回答用戶的問題，具有解釋功能。并負責對推理給出必要的解釋[8]。

2.2農業專家系統應具備的基本功能(1)在產前能根據用戶的生產條件、生產目的，因地制宜地為用戶提供最佳或較佳的產量指標、效益指標以及達到指標的優化技術方案。[8](2)在生產中能對出現的問題，根據用戶提供的信息進行推導，判斷出問題出現的原因，并提供可行、有效的解決辦法。[9](3)在產后能根據用戶產品的數、質量和市場的需求提供合理貯、運、銷、加工等的建議[10]。

2.3農業專家系統的特點(1)啟發性;，能運用專家的知識和經驗進行推理和判斷。(2)透明性;，能解決本身的推理過程，能回答用戶提出的問題。(3)靈活性;能不斷地增長知識，修改原有的知識。[12](4)專一性;任何專家系統均是為某一特定領域而設計，其研究范圍具有高度的專一性。(5)可靠性不受疲勞、疏忽、緊張和外部壓力等主客觀因素的影響[8]。

3.專家系統在農業上的應用

3.1在植物保護中的應用

3.1.1作物病蟲預測預報；病蟲預測預報需要的基本信息是：病蟲害的生物學參數、發生環境狀況和氣象條件資料。這些數據往往需要通過繁瑣的計算才能獲得，人工操作費時費工，容易出錯。專家系統可根據輸入的原始資料自動選擇模擬和計算方法來預測或預報目標信息，快速得出預測預報模型，以便掌握其防治時期。如謝賢元等研制的SCDPM陜西農作物病蟲害計算機管理系統，全國測報總站和山東省植保站以及廣西植保站已組建了粘蟲、稻飛虱、稻螟、麥銹病、麥蚜、玉米螟、棉鈴蟲和三化螟等病蟲病專家數據庫[13-15]。

3.1.2作物病蟲雜草的分類、檢索、識別、診斷鑒定；分類鑒定和檢索診斷基本信息是：寄主作物、發生時期、地理區域及生物本身的宏觀特征。如人工開具病蟲處方，要求工作人員要有牢固的植物保護基礎知識和豐富的實踐經驗，由于工作效率低，查詢大量資料的難度大，植物醫生無法及時滿足農戶的需要。專家系統把這些資料編制成簡單的程序，來達到迅速確定目標信息的目的，從而得到最佳防治時期和方案[16]。

3.2在作物育種中的應用

新品種選育是相當復雜的長期過程，由于作物生長周期長，許多遺傳、變異規律還不清楚，因此，優良品種的選育相當困難，育種成功率較低。農業專家系統軟件可以用計算機模擬知名水稻專家的育種思想和預測、決策過程。把專家的育種經驗同作物遺傳規律有機地結合在一起，增強了水稻育種工作的預見性，提高了育種效率，加速了育種進程，能夠促進遺傳育種研究理論水平的提高，推動農業生產的發展。

3.3在作物栽培中的應用

3.3.1預測與動態調控；預測是通過模擬模型得以實現。但它必須引入專家知識，也就是說在模型系統之上耦合包含知識的專家系統，使之系統形成以模型為基礎，以專家知識為準的“專家曲線”。系統以“專家曲線”和一些高產栽培原則及生育指標為標準，當預測的作物生長發育偏離時，系統分析原因，推薦一個適宜的調控措施(和調控時期)。當系統預測的結果明顯偏離曲線時，用戶可以人為修正，輸入作物生育狀況，以提高下一階段的預測性。系統最后輸出決策的技術措施及預測的作物生育動態。

3.3.2方案設計；運用專家系統可進行方便的設計，如作物栽培方案可根據決策地點的常年生態條件、用戶的產量目標制定一套合理的栽培方案。北京示范區的小麥等實用專家系統等系統，可根據產生的氣象資料和當地常年土壤情況以及品種、播期、密度、肥料運籌、理想的產量結構、莖蘗動態等來設計一套合理的栽培方案。

3.3.3專家咨詢；專家系統可幫助用戶分析和解決具體問題。根據生產水平確定合適的產量目標；考慮品種的早熟性、抗寒性、發育特性類型、抗病蟲性等進行品種選擇；根據產量水平、栽培調控方式確定播種量；根據積溫模式確定播期；根據茬口情況選用合適的播種技術；根據當年的苗情與往年比較，進行苗情分析；根據生產水平，確定合適的施肥量、基肥、追肥的比例及施用的時間等。同時專家系統，采用多媒體技術——視頻影像、視頻圖象、圖形、音頻、文本等媒體相結合的形式分別，根據用戶不同的使用要求，分別由相應的條件觸發相應的動作，提供計算機專家咨詢服務，實現模擬專家咨詢的過程。

3.4在灌溉管理中的應用

3.4.1灌溉用水計劃；確定灌溉用水計劃需要的基本信息是：土壤墑情、作物蒸發蒸騰量、地下水情況、水源情況等。這些數據往往需要根據已獲得的氣象、土壤等資料，通過繁瑣的計算才能獲得。專家系統可根據輸入的原始資料自動選擇計算方法來預測或預報目標信息，快速確定灌溉用水計劃，并且可以隨時總結用水情況；專家系統處理時間短，而且準確，適用于大型灌區及農場。專家系統常被用來確定作物蒸發蒸騰量、灌溉日期、灌溉水量及土壤墑情。

3.4.2灌溉系統輔助設計；由于各灌區的地理、氣候、土壤條件不同，采用的渠系布置和灌溉方式均不相同，因而有不同的灌溉系統設計方法。人工很難設計出盡善盡美的灌溉系統，而專家系統通過內部的知識庫，利用豐富的知識可以解決規劃設計中的復雜問題，應用專家系統進行灌溉系統輔助設計，可以進行渠系優化布置，為灌溉管理提供各種咨詢服務，對于情況復雜的灌區很有幫助[17]。

4.結束語

隨著中國城市化進程的加快，農業人均耕地面積減少，這就要求農業能以小面積的土地生產大量的農產品來滿足我國生產，生活的需要。同時隨著經濟全球化發展，優質，高產，無公害，綠色食品將在競爭中處于主導地位。因此我國必將從傳統農業向現代化農業轉變。農業專家系統的研制、開發、推廣、應用將是傳統農業向現代化農業轉變的重要標志，是科教興農的重大突破。同時對緩解農業專家的不足及加快科技成果的轉化具有重要的意義。

參考文獻：

[1]吳璽，譚宏，夏建國，鄧建良.試論我國農業專家系統的應用及發展.計算機與農業，2000.（8）:1-4

[2]賈善剛．農業信息化與農業革命．計算機與農業．1999.(2)：3-7

[3]吳泉源，劉江寧．人工智能與專家系統．國防科技大學出版社，1995

[4]葉紅，李龍澍.面向對象的農業專家系統建模與實現.微機發展，2006，（6）:19-22

[5]周賢君，鄒冬生.農業專家系統在作物栽培中的應用.農業網絡絡信,2004，（11）:12-15

[6]顧靜秋.農業專家系統的知識獲取、表示與推理。電子政務，2004（1）

[7]周匯.淺析農業專家系統開發及其在生產中的作用.西南農業學報，2003，（3）:117-121

[8]陸晴友，吳岳嵩.人工智能專家系統及其在骨科領域中的應用.中國矯形外科雜志,2005,（13）:141-143

[9]周匯．水稻產量和穗瘟與栽培措施配伍關系的研究．西南農業學報，1991,4(3)：68—72．

[10]周匯．水稻植株生長異常原因經驗識別系統研究．農業系統科學與綜合研究，1999，15(1)：21—25、

[11]周匯，徐云，施曉群，等．云南水稻栽培專家研究與開發農業系統科學與綜合研究，2000，16(1)：l一7.

[12]段韶芬，李福超，鄭國清農業專家系統研究進展及展望.農業圖書情報學刊。2O03（5）15-19

[13]王志軍，蔣曉如．河北示范區智能農業信息技術實施策略．計算機與農業，2000(5)：30～33

[14]范君．計算機在我國植保領域的應用展望．沈陽農業大學學報，1992(2)：157～162

[15]蔣文科，陳麗萍，張梅．基于知識和數學模型的農業專家系統生成工具．計算機與農業，2001(2)：4～8

[16]唐樂塵，陳章艷，郭瑛．作物病蟲處方生成專家系統．福建農業大學學報，1996(2)：192～196

[17]黃貴平，楊林，任明見，張慶勤。專家系統及其在農業上的應用。種子，Seed，2003（1）54-57