毕业设计（论文）-基于苏北区域的农业专家诊断系统开发与研究.doc

毕业论文(设计)(自学考试专接本) 题 目 基于苏北区域的农业专家诊断系统开发与研究 学生姓名 准考证号 专 业 信息管理与信息系统指导教师 二一五 年 五月 一日声 明本人郑重声明：1 持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。2 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3 本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4 本论文中除引文和致谢的内容外，没有抄袭其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。5 其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。作者签名： 潘 凡 日 期： 2015年5月1日 摘要本文侧重描述了农业专家系统在农作物病虫害诊断中的应用问题,农业专家系统的理论已经比较成熟,在农业的各个生产领域中都有着很深入的理论研究,但是在实际生产过程中的应用还不是很广泛,所以利用已成型的农业专家系统进行二次开发,结合苏北农业发展实际,形成了适合自己地区的农业专家系统,并进行推广才能最大限度的发挥出该系统的功效。首先阐述了发展农业专家系统目前的状况,以及发展背景,指出现行的农业专家系统的缺点,主要包括管理运行模式效率低下,以及农业专家系统理论性过强的事实,提出了农业专家系统在苏北区的本地化应用改造的问题,即利用农作物远程视频诊断系统和web查询系统构建的农业专家系统,本文介绍了该系统的组成方案、运作模式、实施方案,以及该系统目前已经进行的运行情况,各个诊断点的选择、管理等等问题。最后介绍了该系统在苏北农业病虫害防治诊断系统在农资店的诊断过程的案例,说明了诊断过程的优势以及不足之处,并提出了解决办法。关键词:农业专家系统,病虫害远程诊断,信息管理系统ABSTRACTThis dissertation focuses on the application of the agricultural expert system to the diagnosis of crop diseases and insect pests. The theory of agricultural expert system has been relatively mature, and been researched in all areas of agriculture theoretically, but the agricultural expert system has not been applied to the practical agricultural productions extensively. So the existing agricultural expert system is secondary-developed to form a special system for Lanzhou City and it is necessary to popularize the system to Maximize the effectiveness of the system. Firstly, the research status and development background of agricultural expert system is summarized and the shortcomings of existing agriculture expert system, such as low efficiency of the operational management mode, too theoretical, etc., are pointed out. Then, the localization transformation of the agricultural expert system for Lanzhou City is put forward, that is, to structure a new system by integrating the crop remote video diagnosis system and Web Query System into the existing agriculture expert system. The description of the new system, including the scheme of system composition, operational mode, the scheme of implementations, the current running state of the system, and the selection and management of each diagnostic point, is followed.Finally introduces thediagnosisprocess of the systemincontrol of agricultural pestdiagnosis systemin agriculturalstorecase,illustrates the advantagesand disadvantages ofthe diagnosis process,and put forward the solution.Key word: Agricultural expert system, Diagnosis, Management Information System目 录第一章 引言11.2研究思路2第二章 农业专家管理系统的相关理论32.1农业专家管理系统的构成和主要内容32.2管理信息系统42.3多媒体技术的应用概念62.4农业病虫害远程专家诊断系统的概念及其发展状况7第三章 苏北农业专家管理系统的构建实例分析93.1目前苏北蔬菜病虫害防治的现状与遇到的各种问题93.2农业病虫害远程专家诊断系统的可行性分析93.3农业病虫害远程专家诊断项目的实施方案103.4远程诊断系统项目技术要求143.5有农业病虫害诊断需求的农业合作社的运行实例分析19第四章 系统的优点与主要问题21第五章 结论与展望225.1结论225.2展望22致谢23参考文献24第一章 引言1.1研究背景与意义1.1.1研究背景近几年来,国家对于农业的发展国家给予大力支持,中央“一号文件”连续九年关注于“三农”发展,尤其是大力促进发展农业信息化,是提高农业技术水品、提高劳动生产率、调整农产品产业结构的重中之重,更是提高我国农业国际竞争力,发展现代农业的必然之路。农业生产中,新品种、新技术的推广、市场信息、病虫害防治这些信息都在不断变化,农民还像以前,低头只顾自己种田,不闻不问外面的世界,已经完全行不通了,只有及时掌握了农业信息,才能更好的趋利避害。虽然广大农户对于农业新技术、新品种、养什么、种什么以及如何养、如何种等信息都有很强烈的需求,而且近年来各地市、县、乡镇都大力投入了大量的人力物力财力,组织专家深入基层传授,但是农户始终对缺乏了解信息的手段,这最后一公里的信息服务问题始终没有得到很好的解决。随着农村生活水平的提高,电脑的普及率已经大大提高,一方面使更多的针对农户的信息服务变成了现实,农户可以利用网络更多的了解农业新技术,另一方面,面对面对繁冗复杂的各类信息,及时准确的找到需要的信息,就比较困难了,比如出现农业病虫害时,如何及时有效的找到有针对性解决办法,才是最重要的,由于农业的特殊性,不同的地区有不同的地理环境,针对不同的条件,相同的病症就会要求不同的诊治方法,以及量的变化,这些信息只有通过当地有经验的专家来解决,但是专家毕竟由于时间和空间上的限制,不能为每一户农民诊断。目前在蔬菜产业发展方面,2013年，苏北农民人均纯收入突破11769元,蔬菜生产销售收入已占到农民年纯收入的三分之一以上,蔬菜产业也成为苏北农业经济稳步发展,农村经济持续繁荣,农民收入稳定增长的主要因素。随着蔬菜产业的快速发展,农民对蔬菜种植技术的需求也越来越迫切,但是农技服务力量不足、服务手段落后、服务受益面小,同农民迫切需求之间产生了很大的矛盾。另外苏北农业技术服务人员尤其是经验丰富、解决问题能力强、受农民欢迎的高级农业技术人员资源相当贫乏,再加上现有农业技术服务人员下乡实地技术指导的时间有限,效率不高,形成了苏北农业技术“人少腿短”的现象。另外,苏北农业信息化工作虽然已逐年深入,但由于资源、资金分配等问题,农村社会服务的信息化能力还很薄弱,农村面貌新设备新而观念不新的状况还广泛存在,与其他周边的省、市相比还存在巨大的差距。近年来如何利用现有的资源,发挥好农业信息化的工具,将科技转化成生产力,已经成为广泛讨论的一个问题。为此,苏北农业信息服务中心建立一套农业专家管理系统,在苏北地区推广应用,就是为解决这个难题.而专家系统不能空泛无物,必须依托在具体的实践中,故本文以农作物病虫害远程专家诊断系统为例,以专家病虫害远程诊断的过程,项目进展作为农业专家管理系统基础数据库形成的原材料,来研究这套系统的构建与应用。1.1.2研究意义随着现代社会的发展,农业越来越成为社会发展、企业关注的新亮点,尤其是从传统农业中衍生出来的特色种植、特色养殖等精细化农业,已经成为社会利润的新增长点,吸引着大批的人进入,但是由于新型农业因其自身的特点,对专业技术的要求相当高,形成了技术门滥,使不少人由于农业技术原因退出。一方面对农户来说,由于我国农业生产结构的不合理,小作坊式农业生产还在很多地方大量存在,农民有意愿想要改善种植结构,发展优化新特品种,但新品种技术不过关、病害防治经验缺乏都会增大其种植风险,降低新品种推广积极性。另一方面对于有资金想进入农业领域的投资人来说,我国大规模、集约化发展农业现代化,引进其他行业剩余资本,其中一个重要的影响资金流入的因素就是,种植业、养殖业的病、虫害风险,而且这种风险一旦发生,损失将会非常惨重。所以利用行政手段,将有限的种植业、养殖业等的专家聚集在一起,解决时间和空间上的困难,利用农业病虫害远程专家诊断系统为更多的农户和农业合作社提供技术服务。随着现代农业的不断发展,传统粗放型生产已经不能适应市场发展的要求。农业生产由小规模向集约化发展,农业经营由分散经营向农业合作社逐步发展。为了适应农业发展新形势的需要,提高农业技术服务水平,克服农技人员不足,农业信息传递手段局限,克服农技服务人员不足,农业信息传递手段局限的缺点,探索农业信息服务新模式,建设农业信息远程视频服务平台是十分有意义的尝试。而苏北地理特征决定了苏北农业的多样性,随着农产品质量安全标准、农产品产地环境标准和具有指导意义的生产技术规范的建立健全,特色农产品基地的建设,特色优势农业产业和产品规模的发展,土地流转政策的建设完善、落实,单个农户经营规模的逐步扩大,农业生产必须向“精细、精致、精品”的方向发展,农业生产者必将需要“更多、更快、更先进”的农业技术、市场信息以及各项惠农政策等综合农业信息支撑。为此建立完善的农业信息远程视频服务平台是现代农业生产发展的客观要求,提高农业信息水平,也必将有力推动苏北农业转型,结构调整,加快苏北农业生产的发展。同时在解决一段时间的病虫害问题之后,诊断案例充实之后就可以进行农业专家管理系统的建立运行,有效节约人力和物理,利用数据库中的信息,减少相似案例的解答过程;利用数据库中的检索查询,可以提高病害案例的利用率,有利于更多人看到案例。所以建立一个现代化的农业专家管理系统,将会非常必要,本文提到的农业专家管理系统主要功能是提供农业病虫害远程专家诊断功能。1.2研究思路本论文以管理学的研究方法,通过电脑多媒体技术的手段,讨论如何应用专家管理系统及时实现病虫害诊治和管理运作的问题,来解决农业生产存在的信息化利用率低的问题。农业是我国的基础产业,管理学又是一门从现代企业管理中应用而生的学科。如何将管理学的一些原理、理论,对应到农业生产和农业日常运作中,探讨将管理系统专家和农业专家进行融合,合理有效的提高劳动生产效率,降低运作成本,对于提高苏北农业信息化水平,培养新型农民有较好的意义。第二章 农业专家管理系统的相关理论2.1农业专家管理系统的构成和主要内容2.1.1农业专家管理系统的概念农业专家管理系统又叫做农业智能系统,是将管理学的思想,利用电脑技术的手段,形成的管理信息系统,运用到实际的农业生产中的系统体系,由于农业生产的多样性,这套系统在农业的各个领域,如种植业、养殖业都有很广泛的应用,本文主要介绍在蔬菜品种中的病虫害防治中的应用。本文根据相关的知识将涉及到管理信息系统、多媒体信息系统、农业诊断系统三部分2.1.2农业信息化的概念农业信息化是一个范围非常广阔的概念,当信息技术在其他行业发挥重大作用的时候,农业依靠原始的、效率低下的方式运行,只有把信息和智力活动融入到农业生产过程中去,提高其对农业的增长的贡献,所以农业信息化的概念应该是,不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、气象遥感系统、地理信息系统(GIS)、通信技术、光电技术等多项信息技术在农业上普遍而系统应用的过程。从另外意义理解,农业信息化是指人类在农业生产活动和社会实践中,通过普遍地采用以通讯技术网络技术和信息技术等为主要内容的高新技术,更加充分有效地开发和利用农业信息资源,推动农业经济可持续发展和农村社会进步的过程。农业信息化包括很多方面,其中包括:农村信息基础设施提升计划。通过农村宽带普及工程,逐步覆盖自然村,推动建立电信普遍服务,将农村电信普遍服务的内涵从电话普及扩大到互联网宽带接入。农村三网融合试点和农村信息化示范。鼓励探索一种网络承载多种业务、一种终端承接多类服务的新模式,促进业务与内容的融合。支持网络运营企业在偏远农村地区提供集电话、电视、互联网等综合接入与信息服务,推动各种涉农信息系统共享网络资源。农村综合信息服务站普及工程。依托现有的现代远程教育系统等现有基础,利用村委会、农民专业合作组织和行业协会等各方面的力量,组织开展农村综合信息服务站和信息员队伍建设,推动信息服务进村入户。建设专业性信息资源和服务平台。突出各地区产业特色和区位优势,在有基础、有条件、有需求的地区,适当发展分布式专业性信息资源服务平台,与国家农业农村综合信息资源和服务平台实现逻辑连接。按照农业生产的区位特点,重点建立粮食类、瓜果蔬菜类、畜禽类、水产品类等专业性信息资源和服务平台,实现对重点农业产品产业链全程管理和科技服务的信息化,带动产业实现良种化、机械化、精准化和专业化。到2012年,主要农业门类和农产品品种的专业化信息资源和服务平台基本建成。重点建设省级农业农村综合信息资源和服务平台。以省级统一管理的网络、软硬件设施、应用系统为基础,集成省级及省级以下政府的网络资源、信息资源和服务资源,统筹规划建设省级农业农村综合信息资源和服务平台。省级平台是国家平台、专业性平台的接口,在全省范围内提供集成的信息和服务。选择或整合当地有能力的电信、有线电视服务商或己建成的电子政务外网平台,搭建省级综合信息资源网络平台。省级平台依托现有基础好的省级机构,面向三农提供服务,可依托国家金农工程的基础设施建设省级农业信息应用平台。到2012年,各省(区、市)均建成比较完善的农业农村综合信息资源和服务平台。基层电子政务进村计划。在有条件的乡村尝试发展电子政务的应用,通过乡村电子政务应用,推动电子政务更好的发挥基层行政服务,实现政务公开的功能。农村社会事业信息服务体系。提高农村地区提供公共卫生信息服务的水平,通过培养农村实用人才,丰富和完善农村中小学现代远程教育系统,使优质教育资源可以城乡共享。用现代信息技术改造传统农业。推进农业信息化试点示范,普及应用信息技术,增强农业产业化龙头企业、农民专业合作组织示范的带动作用,不断探索农业信息化建成具有地方特色的应用新典型和新模式。农村休闲农业电子商务工程。整合各地休闲农业信息资源,建设全国统一的休闲农业电子商务平台。随着人们生活水平的提高,农业产品的市场越来越宽广,但是由于信息的不通畅,时常发生大面积产量过大,消费者又要承受高价农产品的情况。农村实用人才培训工程。通过培训教室、综合信息服务站、信息大篷车、远程教育系统、农业广播电视学校等培训资源,开展面向农民的农业政策法规、实用技术和就业技能等内容的培训,运用现代信息技术培养有文化、懂技术、会经营的新型农民。2.2管理信息系统2.2.1管理信息系统的概念管理信息系统(Management Information System,简称 MIS)是一个以人为主导,利用计算机硬件、软件、网络通信设备以及其他办公设备,进行信息的收集、传输、加工、储存、更新和维护,以企业战略竞优、提高效益和效率为目的,支持企业的高层决策、中层控制、基层运作的集成化的人机系统。管理信息系统由决策支持系统(DSS)、工业控制系统(CCS)、办公自动化系统(OA)以及数据库、模型库、方法库、知识库和与上级机关及外界交换信息的接口等系统组成。将管理信息系统应用到农业中去,就是利用计算机软硬件以及多媒体设备,对农业信息进行搜集、整理、加工、更新,提高企业的运行效率,便于高层做出决策的人机系统。2.2.2 SWOT分析方法的概念SWOT是一种企业经常使用的内部分析方法,用来确定企业本身的竞争优势(strength),竞争劣势(weakness),机会(opportunity)和威胁(threat),从而将公司的战略与公司内部资源、外部环境有机结合。因此,清楚的确定公司的资源优势和缺陷,了解公司所面临的机会和挑战,对于制定公司未来的发展战略有着至关重要的意义。按照企业竞争战略的完整概念,战略应是一个企业“能够做的”(即组织的强项和弱项)和“可能做的”(即环境的机会和威胁)之间的有机组合。著名的竞争战略专家迈克尔.波特提出从产业组成入手对一个企业的竞争能力“可能做的”方面进行了透彻的分析和说明,而能力学派管理学家更加注重对公司的资源和能力的分析。SWOT分析,就是在综合了前面两者的基础上,以资源学派学者为代表,将公司的内部分析与产业竞争环境的外部分析结合起来,形成了自己结构化的平衡系统分析体系。苏北农业信息服务中心的SWOT分析实例如表1所示:表1 苏北农业信息服务中心的SWOT分析实例内部因素外部因素优势（S）劣势（W）1、 农业发展基础较好，农副产品优势明显；2、 建设新农村劳动力成本比较优势突出1、 劳动力的科技文化素质较低，农民在新农村的建设主体地位缺失；2、 农村产业结构不合理，农业产业化程度不高；3、 基础设施建设落后，投入不足：4、 农村社会保障制度不完善机会（O）1、 国家全面建设小康社会与新农村建设政策支持；2、 江苏省政府对苏北经济发展的重视SO战略1、 优化农业结构，壮大特色农业规模，发展现代农业；2、 以农产品加工为重点，发展农村工业WO战略1、 抓好基础教育和职业教育，培育新型农民；2、 调整产业结构，加快推进农业产业化，增加农民收入；3、 加强农村基础设施建设威胁(T)1、 苏北和苏南发展差距过大，城乡发展差距大；2、 新农村建设资金不充裕，发展后劲不足ST战略1、 增加苏北新农村投入；2、 加快城镇化进程，转移农村剩余劳动力WT战略1、 政府为新农村建设提供保障；2、 健全农村社会保障制度；3、 政府主导、农民主体、社会参与全方面推进苏北新农村建设2.2.3 信息管理系统与农业病虫害远程专家诊断系统的关系信息管理系统在在企业的运行管理中比较多见,但在农业病虫害远程诊断系统项目中合理有效的运用管理理念可以提高极大地提高农业病虫害远程专家诊断系统的运行效率,可以对农业病虫害的信息进行有效管理,对一些客观情况的专家诊断决策提供基础数据保证,同时通过管理系统可以加强人机交流使计算机分析的数据能够直观的供使用者使用。信息管理系统由信息的采集、信息的传递、信息的储存、信息的加工、信息的维护和信息的使用五个方面组成。完善的管理信息系统MIS具有以下四个标准:确定的信息需求、信息的可采集与可加工、可以通过程序为管理人员提供信息、可以对信息进行管理。具有统一规划的数据库是MIS成熟的重要标志,它象征着管理信息系统MIS是软件工程的产物.管理信息系统MIS是一个交叉性综合性学科,组成部分有:计算机学科(网络通讯、数据库、计算机语言等、数学(统计学、运筹学、线性规划等、管理学、仿真等多学科。信息是管理上的一项极为重要的资源,管理工作的成败取决于能否做出有效的决策,而决策的正确程度则在很大程度上取决于信息得质量。所以能否有效的管理信息成为企业的首要问题,管理信息系统在强调管理、强调信息的现代社会中越来越得到普及。将现代管理学的管理信息系统融入计算机体系当中,通过数据库等技术手段,提供给管理者需要的信息以实现对组织机构的有效管理,是将管理者的想法转化为一种直观、易于操作的形式。将现代管理信息系统与农业专家系统相结合,形成了农业专家管理系统,这个系统的构建以农业知识为背景,以信息化管理为手段,通过前期人工专家的实验资料积累,逐步形成利用计算机做出判断,解决实际农业问题,反馈于最终需求者。2.3多媒体技术的应用概念多媒体技术(Technology)是指运用电脑实现人机交互作用的技术,通常将文本以图形、声音、图像、动画、视频等多种信息方式展现出来。远程视频系统:是指用电视或电脑在两个或多个地点的用户之间举行交流,实时传送声音、图像的通信方式。它同时还可以附加静止图像、文件、传真等信号的传送。参加电视会议的人,可以通过电视发表意见,同时观察对方的形象、动作、表情等,并能出示实物、图纸、文件等实拍的电视图像或者显示在黑板、白板上写的字和画的图,使在不同地点参加会议的人感到如同和对方进行“面对面”的交谈,在效果上可以代替现场举行的会议,视音频资料录制。可对专家答疑或培训、会议过程进行录制,并随时决定录制过程的启动或停止,能够对录制权限进行管理,录制的视频资料能在保持品质的基础进行一定程度的压缩。同时支持主流播放器。数据库系统:主要由数据库和管理软件两部分组成的一个系统。它是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理的核心机构。它是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统,是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。视频技术:视频通信技术是实现和完成视频业务的主要技术。主要手段有H.264视频压缩算法,这种算法推动了视频会议系统,包括AGC(自动增益技术)、AEC(回声消除)、NS(噪音抑制)、VAD(静音检测)等技术,支持H.264压缩,支持从1920X1080到176X144各种分辨率及色调、对比度等的显示调节,低带宽占用,能够实现远程信息点在ADSL2M带宽条件下保持640X480分辩率上、下行图像均清晰、平滑、流畅,无马赛克。建设一期能够支持40路并发图像传输,最终实现100路并发图像传输和700路下行接收传输。可实现全屏放大、多路分屏等多种显示布局。培训专家可指定终端用户视频窗口。用户可进行多种分辨率显示选择,能够进行视频轮循。支持视频窗口的横幅字幕、摄像头远程控制功能。2.3.1 多媒体技术与农业诊断系统的关系在农业技术中使用多媒体技术形式新颖。激发农民学习的兴趣兴趣,在传统农业科技信息推广过程中,专业科技人员利用课堂授课的方式普及农业知识,内容单调,形式枯燥乏味,对于长期工作在地头田间的农民来说,知识吸收有限,消化率低不能达到很好的传播效果。利用多媒体技术代替传统的黑板授课的方式形式新颖活拨,内容形象生动,可以大大激发农民对知识的学习兴趣。通过图文并茂,易于理解科技推广的农业知识包含一些专业的、抽象的、难于直观理解的知识,通过专业人员的讲解可以帮助农民朋友理解其中的部分内容,但是全面正确的掌握知识是每个技术人员和农民朋友渴望的,多媒体技术的出现,帮助人们解决了这一难题。利用多媒体技术,农业科技人员把抽象的、复杂的农业科技知识转化成简单的、易于掌握的声音、图像、文字、视频于一体的系统,不仅方便农民朋友理解,而且加深了印象。尤其对一些特别难理解的内容,做成视频的形式,配上声音和文字方便直观效果更佳。通过多媒体技术可获取的知识量增大,便于抄写多媒体所含信息容量大。技术人员可准备更多的授课内容,方便携带,农民朋友也可获得更多有用的农业知识。农业专家系统的远程农业诊断部分利用多媒体技术,将位于乡村农资店终端看到的图像传到专家诊断中心,有专家根据病害样本做出分析后,给农户做出解答。同时在解答完这个病害的案例后,会将病害图片、诊断过程以及处理办法公布在专门的网站之上便于更多农户查看。农业诊断系统的组成如图1所示：农业诊断系统远程视频系统Web页面发布系统数据库系统 图1农业诊断系统的组成2.4农业病虫害远程专家诊断系统的概念及其发展状况2.4.1农业病虫害远程专家诊断概念农业远程专家诊断系统,是农业信息化的一项主要内容,是基于农业部门的人才、行业优势,通信运营部门的网络资源优势以及信息管理系统的一次高效结合,利用计算机与网络技术,使专家在远程即可对农作物的各种病害进行诊治的过程,在空间和时间上解放了农业专家,提高了农业病虫害诊断效率。2.4.2国内农业病虫害远程专家诊断发展状况计算机软件方面,农业专家系统系统的软件在国内已经有了成熟的理论和实际的开发,国内自主研发的计算机软件实现远程视频图像、音频等传输已经较为成熟,目前,国内外有70多款性能稳定、功能齐全的视频通讯软件,基于这些高科技软件的视频通讯功能,部分大中城市远程视频会议、远程视频教育培训等的应用推广正在全面提速。海南省农技服务“110”、山东寿光农业专家远程视频服务系统等的有益探索,充分说明,随着现代信息化的发展,农业信息服务远程化、可视化成为服务“三农”的一个突破口和切入点,让农民通过农业信息找到发家致富的路远比政府通过帮扶支撑的农村经济增长更具有生命力。但是各个地区所处的地理环境不同,植被生长条件、土壤构种植结构等都有所差距,熟话说“十里不同天”,全国已经建成的专家系统多数是根据其本地区的农业环境开发出来的系统。一些课本上的知识性文字,对于本地区的蔬菜等农作物是否有用,都要经过详细验证,所以专家系统要在苏北得到推广应用,必须经过一定的系统功能改进、数据库资料修改完善、各方的大力宣传,才能将这一系统真真切切用在实处。我国农业专家系统的研究始于20世纪80年代初,国家科技部曾明确提出“以农业专家系统为突破口,发展我国的农业信息技术”,早在1985年中国科学院人工智能所开发的砂姜黑土小麦施肥专家咨询系统”在安徽省淮北平原得到很好的推广应用。此后,“七五”、“八五”期间,国家科委、农业部先后支持了一些作物专家系统及其工具作物生长发育模型、农业生产管理系统等的开发,并取得了一些重要成果,在农业生产和管理中发挥了重要作用,有些成果已达到了国际前沿水平。如中国科学院合肥智能机械研究所采用先进的知识工程方法,与各类农业专家紧密结合,开展了农业专家系统的广泛研究和应用,研制了小麦、棉花、番莉等作物的田间管理、施肥和病虫害防治等专家系统,并开发了可以由农技人员直接使用的各种专家系统工具。这些系统能模仿农业专家推理并给出决策咨询,部分代替农业专家走向田间地头,进入农家,对于提高农民素质,促进农业生产具有重要意义。自1992年 始,国家“863计划”智能计算机系统主题组织了农业专家系统的研制与应用推广工作,以农业专家系统为代表的智能化管理系统形成了成熟的技术,北京市农林科学院等科研单位均研制出了各具特色的农业专家系统开发平台,得到不同程度的应用和推广。在此基础上,科技部、国家863计划306主题专家组与地方政府合作,“九五”期间国家863计划专门设立了智能化农业信息应用主题,重点对水稻、小麦、玉米、棉花等作物的引种与良种推荐、合理施肥、节水灌溉、病虫草害综合防治、综合栽培调控的农业专家系统及工具进行研究、开发和示范,取得了较好的效果。在北京、吉林、安徽、云南建立了 4个智能化农业信息技术应用示范区,示范工作通过研制 发各类农业专家系统,对生产技术和高新技术成果进行综合集成,及时有效地传播给农民和干部,指导农业生产,提高农业生产力。目前,农业专家系统的研究开发己涉及到农作物生产管理、畜禽饲养、森林保护、市场管理和农业经济分析等多种领域,农业专家系统的开发及应用能够以有效的方式指导农业生产。我国第一个农业专家系统是由中国科学院合肥智能机械研究所开发成功的施肥咨询专家系统。“七五”至“八五”期间,中科院合肥智能研究所研制了施肥专家系统,中国农科院作物所完成了小麦、玉米新品种选育的专家系统,植保所开发了粘虫测报专家系统等。这些系统的开发和应用取得了良好的社会和经济效益,基本上代表了我国农业专家系统的水平。北京农科院开发的小麦管理专家系统ESMCW)体现了我国农业专家系统的最新进展。该系统是在分析处理近100万个实验数据和500多条知识的基础上建立起来的基于模型的专家系统,具有气象条件预测、生长发育模拟预测、管理决策咨询、计算机网络通讯、系统维护、结果输出等6个功能,于1990-1992年在北京昌平区试用,小麦单产明显提高,产投比提高8%-10%。我国农业专家系统的开发应用虽起步较晚,但发展较快,应用范围也较广泛,涉及到作物栽培、新品种培育、病虫害防治、生产管理、节水灌溉、农产品评价等方面。80年代初,我国开始将计算机技术应用于温室管理和控制。“九五”国家重大科技项目“工厂化高效农业示范工程”加大了计算机应用的力度。2.4.3国外农业病虫害远程专家诊断发展状况国际上农业病虫害专家诊断系统的研究早在20世纪70年代末,由美国的科学家开始研究。由美国伊利诺斯(Illinois)大学的植物病理学家和计算机专家共同 发的Plant/ DS(大豆病害诊断专家系统)成为世界上第一个农业专家病害诊断系统。之后各个大学的农业专家诊断系统不断开发出来,美国、日本、许多欧洲国家相继开发出农业各种方向的诊断系统。到了 20世纪80年代中期,随着专家系统技术的迅速发展,农业专家系统也有了相当的发展,在水平和数量上都有了较大的提高。农业专家系统也不再是单一的病害诊断系统,各个国家国家都相继转向开发涉及生产管理、经济分析与决策、生态环境等方面的农业专家系统。国外已经开发出不少成功的农业专家系统。已见报道的有Mack inion的COMAX/GOSSYM(棉花生产管理),Roach的POMME (苹果园管理)和Fermanagh的DIES (用于乳牛管理)等(龙腾芳等,2003)。到1996年为止,国际上的农业专家系统有近100个,广泛应用于作物生产管理、灌概、施肥、品种选择、病虫害控制、温室管理、牛奶生产管理、畜牧环境控制、土壤保持等方面,几乎包括了农业的各个方面。许多系统已经得到应用,一部分已成为商品进入市场。第三章 苏北农业专家管理系统的构建实例分析3.1目前苏北蔬菜病虫害防治的现状与遇到的各种问题苏北通过在外堤市场的一、二级批发市场上建立一级市场直销点和超市、社区市场、农贸市场直销点、加强与外缚市场的联系与协作等多种方式,带动了特色农产品快速融入全国大市场,推动了农业发展方式向市场带动型的加速转变。由于蔬菜种植产业化的发展,各区县种植大户往往有较大的种植面积,当他们种植的过程中一旦遇到病虫灾或技术难题,往往只能通过电话沟通,农业专家只能依靠经验做出大致判断,在种植户讲不清楚的情况下,专家就必须风尘仆仆地赶赴现场,这种情形下,由于农民不能得到及时有效的咨询,或者由于表述的失误造成病虫害防治的延误,就会引起病虫害广泛快速传播,造成巨大损失,而专家只能解决局部的问题,资源也没有得到充分有效的利用,同时病虫害管理部门不能对地区灾害大面积爆发做出准确的判断,提前做出警告和采取预防措施。 3.2农业病虫害远程专家诊断系统的可行性分析农业专家系统包括农业网站系统、数据库查询系统、专家视频诊断系统。农业专家系统的理论在我国已经有了较为可靠的基础,自1992年开始,国家“863计划智能计算机系统主题组织了农业专家系统的研制与应用推广工作,以农业专家系统为代表的智能化管理系统形成了成熟的技术,北京市农林科学院等科研单位均研制出了各具特色的农业专家系统开发平台,得到不同程度的应用和推广。该视频诊断部分采用的远程视频传输技术目前在国内已广泛应用于企业生产经营、公共安全保障、社会事务管理、医疗卫生、教学科研、文化娱乐等领域当中,但在对农服务方面还处于起步阶段,目前仅在海南、山东等部分省市进行了试点应用。该技术依托互联网宽带技术,利用基于因特网的数据传输,采用B/S架构,中心平台采用WINDOWS服务器系统支持下的WEB SERVER提供核心数据交换,通过电信10M光纤专线接入互网;终端部分利用微机+视频头+耳麦+宽带,在目前主流使用的ASDL线路下,通过专用插件实现对网络带宽的优化,能够在低带宽情况下保持画面的连续稳定。此项技术目前已较为成熟的使用在远程监控、视频会议等诸多领域当中,具有开发建设简单易行、运行成本低、终端用户加入门滥低、通信质量较好的优点,比较适合在农业生产中推广使用,技术成熟、稳定、可行。当前,中国移动、中国电信、中国联通等一大批通信运营部门构建的信息网络四通八达,江苏90%的行政村已经实现了网络宽带覆盖,保障远程视频病虫害诊断能顺利进行。该项目使用了基于Web的网页查询系统,采用Active Server Page (ASP)、信息服务客户端管理釆用Microsoft Visual Basic 6.0。建立的农业诊断信息发布网站,用来发布最新的农业咨询,病虫害预警、农药信息等,数据库选用 Microsoft SQL Server 2000,非常适合运行在 Microsoft Windows 2003Server操作系统上,同时它对开发工具有良好的支持,技术也是非常成熟的。数据库查询系统,用来检索一些知识性的农业知识,以及在苏北已经诊断过的各种案例。专家视频诊断系统,用来即时与农户沟通,解决农户的实际问题的系统,并为农业专家系统提供充实完善的一手数据,这些数据具有真实性、准确性、完备性的特点,都是根据苏北农业实际发生的病虫灾害的真实案例。农户在发生相同的灾害后可以及时查询到处理办法,同时对于经常深入基层的农业技术人员,可以及时有效的掌握周边地区的病虫害发生情况,同时有利于当地农资点的农业农资销售。3.3农业病虫害远程专家诊断项目的实施方案农业专家诊断项目包括远程诊断系统和数据库查询系统的实施3.3.1远程诊断系统的实施方案农业远程诊断系统分两期建设完成本项目,首先为基础设施建设以及示范试点,第二期在示范试点的基础上,扩大网络覆盖面,建成覆盖全市的农业远程视频服务体系。苏北农业信息诊断中心本项目以苏北农业信息中心为总控制中心,建立农业远程诊断分中心和先去远程诊断终端三级诊断体系。农业远程诊断系统的三级体系如图2所示：农业信息诊断分中心农业信息诊断分中心诊断点诊断点诊断点诊断点诊断点图2农业远程诊断系统的三级体系以农业远程诊断分中心和指挥调度分中心为重要服务支撑,以县区的远程视频点为触角。这就将农业科研专家、县区农业政府、基层农户三方在市农业信息中心的连接下形成一个整体,形成高效的沟通体系。(1)建设农业远程视频服务控制总中心,指挥全局系统农业远程视频服务控制总中心作为农业远程病虫害诊断、远程农业技术培训和农业指挥调度的服务中心,是连接农业专家远程诊断分中心,县区指挥调度分中心和农户三者之间的纽带,是处理所有需求、任务的核心,中心将建成一个具有实时响应,进行远程诊断农业病虫害,开展农业专业知识讲座和技术培训,指挥调度农业工作,监控病虫害发生情况的现代化指挥中心,利用先进的中心机房,实现对整个系统的综合管理控制。控制总中心建立一个农业远程诊断信息网网站,采用B/S的模式建立的网站系统及时发布近期的农业病虫害发生情况和有可能产生农业病虫灾害的预警信息。作为信息系统的功能扩展,中心还为农户发布本市近期的农资化肥、蔬菜价格、农产品供求等信息,以及其他可供扩展的其他功能。诊断中心肩负着巨大的责任,需要合理利用资源,指挥全局,协调农户与专家的沟通,安排专家坐席时间,记录专家诊断过程,发布专家诊断案例等等工作。(2)建设农业专家远程诊断分中心,提供技术支持保障。农业专家远程诊断分中心就是利用苏北现有的农业技术专家队伍,在苏北农产品质量监督管理中心、苏北农业技术推广研究中心、苏北畜牧兽医研究所、苏北种子管理局、苏北动物检疫监督所、苏北动物疫控中心六单位分别建设农业专家远程诊断分中心,配备远程诊断必须的软、硬件工作设备,利用其已有的宽带网络,安装摄像头,分配给诊断系统的软件账号,从而连通与诊断中心和农村诊断点的联系,实现农户同农技专家的音视频交流和远程病虫害诊断。建立诊断分中心的各个单位每周提供不同的专家,在上班时间同时安排坐席指导,解答农户提出的问题。之所以要建立农业专家诊断分中心,由于不同专业的农业专家分散在苏北不同的地方,农业的分类存在着巨大的差异,各个专家也有自己的科研课题项目,不可能将宝贵的时间浪费在来回奔波的路上,所以我们利用每周固定的时间,组织专家在本单位作息值班,同时各个分中心的相关专家比较聚集,如果遇到比较复杂的疑难杂症也便于相互讨论,做出结论目前已经在苏北种子管理局和苏北农业技术推广研究中心建立了专家诊断中心,专家已经分别始实时诊断工作,为这个项目的顺利完成提供了重要的保证,(3)在苏北五个市农业管理部门建立农业管理部门的相关建立辅助信息点,由于专家诊断系统的诊断结果采取网站公布的形式,就可以为市区农业管理部门提供一手参考资料,便于准确了解相邻的市区是否发生农作物灾害,及时采取措施。各市区的辅助信息点,是完成农业远程诊断系统的重要辅助部分,当有突发农业灾情事件或重大农业工作事项时,利用可视屏幕直观、快速实现双向交流,进行多方讨论,将调度指令快速下达到处置现场,大大提高了应对灾害发生的快速反应能力。(4)、建立农作物病虫害诊断终端点,解决最后一公里农业信息传递难题。在当地农资化肥经营点安置远程专家诊断的诊断终端。关于如何将农户真正需要的信息及时的传递到农户手中,上至农业部到各个地方政府都想出了非常多的方法,但想传播的信息在农户中的传递效果并不是理想,组织科技人员讲课,发送科技书籍等等传统办法,确实有农村的信息推广起到了重要的作用,但是这些办法效率比较低下,可以让农民被动的接受信息,但是如何将科技人员送信息变为农民主动要求信息呢,经过长期的农业实践经验,只有在当地建立信息扩送点,形成当地以点带面的发展模式,同时将经营模式引入农村信息化发展过程中,才能利用当地的资源自发的形成信息扩散方式。故农业信息服务中心将远程专家诊断的诊断终端安置在当地农资化肥经营点,首先由于农资化肥经营点在农村服务网点多,覆盖了县、区、乡镇、村,其在农村有着广泛的生存空间,而农药的销售也是伴随着农业生产的整个过程,便于农民出现农业技术问题的解决。第二,农资销售点是农村人员流动较大,信息流传较快的场所,比如每年种植什么品种好,哪种产品销售量高等,利于农业远程诊断系统的广泛传播,也利于农业信息的发布。第三,当远程农业诊断系统给当地农民带来切实的好处之后,非常有利于农资经营店的销售,本系统也相当于为农资经营店提供了坚实的技术保证,同时农资经营店为农业信息的流通,起到了发布和扩散的作用,有更多的农民就会实用农业诊断系统,这样就会形成有利于双方的良性循环,相互促进。利用农资经营店在农忙的时候为农户提供农业技术咨询,在农闲的时候提供中小规模的讲座培训,这样的方式非常有利于农业信息化的实施,以农资经营店店为远程专家诊断终端,同时在村委会、种植大户也建立诊断终端,用以补充商业运作的一些弊端。项目前期挑选出多个蔬菜种植面积大,集中连片,产业化发展基础较好的重点村有电脑的农资经营门店、合作社、种植大户、村委会等处建立远程视频诊断点,配备摄像头安装诊断软件,建立起诊断终端,专家通过视频系统可以及时查看病虫害的发生样本,并为防治提供相应的解决方案。同时在各个重点乡镇建立农业科技培训室,配备视频播放设备、高清摄像头、电脑,便于集中开展农业远程科技培训工作。配备一辆农作物病虫害诊断车辆并配套移动农作物病虫害诊断设备,在五个市区建立远程信息服务流动站,定期展农作物防治流动服务,利用移动网络终端在田间地头为农户解决实际困难。农业远程诊断系统的构成如图3所示：农业远程诊断分中心农业远程诊断分中心农业远程视频服务控制总中心培训室（重点村）诊断视频点（农资门店、合作社、种植大户）图3农业远程诊断系统的构成图3.3.2诊断结束后数据资料库的建立方式当每一次视屏诊断结束后,专家会对诊断的详细信息经过做记录以保存记录资料(信