（计算机应用技术专业论文）农业专家系统平台网络中间件的研究与实现.pdf

摘要随着计算机技术的e 速发展，中间竹已成为三大基础软件z 一和网络应用系统的基础平台。其可以更好地片j 于开发和应用能够在异构平台上运行的席用软件，适应基于标准的、独立于计算机硬 ，| ：以及操作系统的开发和运行环境。为提高农业应用软件的规范化程度、可重片j 性、开发效率，解决其向多层体系结构的分布式环境不断迈进问题，提高农业应用软件对新技术的集成能力，采用中间件技术构建独立于平台的、分布式智能农业应用软件系统平台成为必然的趋势。本文充分研究了软件体系结构技术、中间件技术以及农业专家系统平台技术，在基于网络中间扑的农业专家系统开发平台基础上研究并开发了平台网络中间件的关键构件包括：数据访问构件、信息安全服务构件、推理机构件、智能决策业务流管理构件。数据访问构件应用多种设计模式，实现了平台多数据源访问的能力：信息安全服务构件通过应用国际通用的加密算法实现对数据以及文件的加解密和摘要生成与合法性判断：推理机构件开发采用数据驱动的正向推理方式，引进先进的j e s s 规则引擎，并结合多线程以及w e b 服务技术：智能决策业务流管理构件结合x m l 技术，实现了服务定位器功能与业务流程控制功能。关键词：专家系统，中间件，软构件，分布计算a b s t r a c tw i t ht h ed e v e l o p m e n to f t h et e c h n o l o g yo f t h ec o m p u t e ra tf u l ls p e e d ，t h em i d d l e w a r eh a sa l r e a d yb e c o m e o n eo f t h e t h r e e i n f r a s t r u c t u r e s o fs o f t w a r ea n d t h eb a s i cp l a t f o r m o f a p p l i c a t i o n u n i n t e m e t i tc a nb eu s e dt od e v e l o pa n du s et h ea p p l i c a t i o ns o f t w a r et h a tr u n sa tt h ed i f f e r e n tp l a t f o r mb e t t e r i tm e e t st h ed e v e l o p m e n ta n dr u n n i n ge n v i r o n m e n tt h a ti ss t a n d a r da n di n d e p e n d e n to f c o m p u t e rh a r d w a r ea n do p e r a t i n gs y s t e m i no r d e rt oi m p r o v et h es t a n d a r d i z e dd e g r e e ，r e u s a b l ea n dd e v e l o p i n ge f f i c i e n c yo fd e v e l o p m e n to ft h ea g r i c u l t u r a la p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，s o l v et h ep r o b l e mt h a ti tm a r c h e st o w a r d st ot h r e ea n dm u l t i 1 a y e rs y s t e md i s t r i b u t e de n v i r o n m e n to f s t r u c t u r e ，i m p r o v et h ei n t e g r a t e da b i l i t yt ot h en e wt e c h n o l o g yo fa g r i c u l t u r a le x p e r ts y s t e m i tb e c o m e st h ei n e v i t a b l et r e n dt h a tm i d d l e w a r et e c h n o l o g yi sa d o p t e dw h i l eb u i l d i n gt h ea g r i c u l t u r a lp l a t f o r mo f e x p e r ts y s t e m ，w h i c hi si n d e p e n d e n to f p l a t f o r ma n dd i s t r i b u t e d o nt h eb a s i so fr e s e a r c ho ns o f t w a r es y s t e mf o rs t r u c t u r et e c h n o l o g y m i d d l e w a r et e c h n o l o g ya n da g r i c u l t u r a lp l a t f o r mo f e x p e r ts y s t e m ，t h es y s t e ms t r u c t u r eo f t h ea g r i c u l t u r a ld e v e l o p i n gp l a t f o r mo fe x p e r ts y s t e mo fi n t e l l i g e n c eb a s e do nt h em i d d l e w a r ea n di n t e m e ti sp r o p o s e dt h i ss y s t e ms t r u c t u r es u p p o r t st h ea g r i c u l t u r a ld e v e l o p m e n to fe x p e r ts y s t e mt h a tc a r lb ec u s t o m i z e d ，c a nb em a d eu pt h ea g r i c u l t u r a le x p e r ts y s t e mm a d eo nt h eb a s i so f t h i sp l a t f o r mh a sh i g he x p a n s i b i l i t y ，d e p e n d a b i l i t y ，m a n e u v e r a b i l i t y ，r e u s a g ea n di ti sb e n e f i c i a lt od i f f e r e n tc l i e n t o nt h eb a s i so f t h er e s e a r c ho nt h es y s t e ms t r u c t u r eo f t h ep l a t f o r m ，s o m ec o m p o n e n t so f b a s i cc o m p o n e n ts t o r e h o u s eo fd e v e l o p i n gp l a t f o r ma r es t u d i e da n dd e v e l o p e d ，i n c l u d i n g ：d a t aa c c e s sc o m p o n e n t ，i n f o r m a t i o ns e c u r i t ys e r v i c ec o m p o n e n t , i n f e r e n c em a c h i n ec o m p o n e n t ，a n di n t e l l e c t u a ld e c i s i o nb u s i n e s sf l o wa n dm a n a g e m e n tc o m p o n e n t s e v e r a lk i n d so f d e s i g np a t t e r n sa r eu s e di nd a t aa c c e s sc o m p o n e n t ，a n dt h ea b i l i t yo f v i s i td i f f e r e n td a t as o n r c eo f t h ep l a t f o r mi sr e a l i z e db yi t ；i n f o r m a t i o ns e c u r i t ys e r v i c ec o m p o n e n tr e a l i z e se n c r y p t i o na n dd e c r y p t i o nt of i l eo rd a t aa r l dd i g e s tc r e a t i o no ff i l eo rd a t at h r o u g ht h eu s a g eo fi n t e r n a t i o n a l l ya g r e e de n c r y p t i o na l g o r i t h m ；i n f e r e n c em a c h i n ec o m p o n e n ta d o p t st h ef o r w a r dr e a s o n i n gw a yi nw h i c ht h ed a t ad r i v e ，i n t r o d u c ea d v a n c e dj e s sr e g u l a re n g i n e ，c o m b i n em u l t i t h r e a da n dw e bs e r v i c et e c h n o l o g y ；t h ei n t e l l e c t u a ld e c i s i o nb u s i n e s sf l o wa n dm a n a g e m e n tc o m p o n e n tt oc o m b i n ex m lt e c h n o l o g y ，h a sr e a l i z e dt h ef u n c t i o no ft h es e r v i c el o c a t o ra n db u s i n e s sp r o c e d u r ec o n t r o l l i n g k e y w o r d s ：m i d d l e w a r e ，p l a t f o r mo f e x p e r ts y s t e m ，c o m p o n e n t ，i n f e r e n c em a c h i n e独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：d 他时间：如， 年；月t 7 n关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体卜发表、传播学位论文的全部或部分内容。( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：至纰时问：劢，s年月7r |导师签名岩彳删：珂年汁， 门中国农业大学硕士学位论文第章绪论1 1 研究背景与意义第一章绪论农业是国民经济的基础，农业的可持续发展对于其它产业的发展具有决定性作用。我国已经加入w t o ，作为基础产业和弱势产业的农业，面临者巨大的挑战。为保障国家食物安全、缓解农村就业压力、增加农民收入、保障社会安定等多重任务，我国农业需要吸收现代科技精华，明科技武装起来，转变经济增长方式，缩短与国外农业的差距l 【j 。第十个五年计划期间，我国加人了数字农业技术研究投入，以智能农业、精准农业、虚拟农业和网络农业等为切入点，组织实旋数字农业科技行动。通过实施该行动，建立数字农业技术平台，开发国家农业信息资源数据库，研究开发一批实用性强的农业信息服务系统，初步构建中国数字农业的技术框架，加速中国农嗣信息化进程。农业生产的可持续发展取决丁科学技术一一农业生产新技术、农业生物技术和智能化农业信恿技术的发展。从八十年代中期开始，以农业专家系统为代表的、集计算机技术、多媒体信息技术、现代农业科技于一体的智能化信息技术在农业生产领域的应用成为国内外计算机应用研究的热点之。如何把信息技术成功地运用于农业不仅取决于硬件水平，更重要的是要有适合于农业特点和农业科研人员使用的软件环境。由于农业专家及科技工作者知识领域的限制，使计算机新技术较难应_ j 于农业现代化服务。因而迫切需要为农业领域开发定制的平台及备类专用 ：具，使农业专家及科技丁作者跨越领域的“鸿沟”，很容易地开发出高教的应用系统，为农业生产服务。目前农业应用软件的开发规范化程度、可重用性、开发效率等问题一直是农业信息化建设的瓶颈问题。智能农业的应用不再满足于单机系统和简单的客户，服务器系统，而是向着三层和多层体系结构的分布式环境不断迈进。多数农业应用软件开发方法基本上局限在传统的软件开发模式中，在考虑软件重用、扩展及升级演化方面考虑到不足，造成很多新系统的开发不能很好的重用原来的成果，在出现新的技术后对新技术的集成能力也显得不足，造成开发周期长、升级维护尉难；在软件形态上，这些系统表现分散、独立，难以集成为功能丰富、适廊面j 。、应用水平高的规模化的大型应用系统，并难以根据特定应用需求进行准确的裁剪和定制。大规模的智能农业应用软件通常要求在软硬件各不相同的分布式网络上运行，为了更好的开发和戍用能够运行在这种异构平台上的软件，迫切需要种基于标准的、独立于计算机硬件以及操作系统的开发和运行环境。面向智能农业应用的中闻件技术就应运而生了。通过应_ 珥j 中间件技术，搭建一个开发周期短、可靠的、可配置的、易于升级维护的和支持分布计算的智能农业应用软件支撑平台。基于网络中间件的农业专家系统平台研究是为了更好地开发和应用能够返行在异构平台上的软件，方便开发、部署、运行平| l 管理多层结构的应用，以网络和分布式计算的底层技术为基础，构建个完摧的应用框架，提供相应的支撑平台作为多屡庶删的基础设施。该平台谦过使刖结台中间件技术w e bs e r v i c e 技术支持跨平台操作，面向农业麻刚软件的二次开发者，提供一个方便恢捷的开发环境和开发工具，为不同操作系统上的麻用软件集成提供方便，从丽满足系统伸缩性和可扩展性的要求。从技术上看，中间件更有效地保证智能农业应用系统的可靠性、可扩展性、中国农业大学硕士学位论文第一章绪论ii l li | 1可管理性，数据一致性和应用安全性等。为提高实用农业应用系统开发的质量，规范软件的结构、功能和标准，缩短开发周期打f 了基础。1 2 课题来源及本文主要研究内容1 2 1 课题来源本课题来源丁国家8 6 3 课题“网络化、构件化农业智能系统开发平台”( 2 0 0 3 a a l1 8 0 10 ) 。该平台的主要研究主要内容包括：l 采用主流应用服务器、分布计算等技术作为底层支撑平台，构建基丁二通用中间件架构的农业智能系统开发平台运行支撑环境；2 基于构件技术开发农业智能系统平台基础构件，主要包括智能决策业务流管理构件、信息安全服务构件、数据访问构件、数据分析和管理构件、业务监控构件、消息管理构、网络服务构件、知识获取与知识库管理构件、知识表示构件、多元推理机制构件、解释机制构件、消息管理构件、人机交互构件、系统性能评价构件等：3 研究农业智能系统应用构件及应用构件的开发工具和开发环境：4 研究跨平台、跨厂商的农业智能系统的集成和协同决策技术；5 研制出的具有网络化( 基于i n t e r n e t t i n t r a n e t 网络环境) 、构件化( 可定制、可重构) ，产品化( 易用、稳定) 、傻瓜化( 支持定制、托拽和交互式的开发方法) 、国际化( 遵循国际标准) 、产业化( 在示范区获得经济效益和社会效益) 的特点的农业智能系统开发平台；6 为不同的农业智能系统应用集成提供典型的解决方案：1 2 2 本文主要研究内容本论文的目标是基于中间件构件技术农业专家系统开发平台的网络中间件的研究与开发。具体内容为：本文充分研究了软件体系结构技术、中间件技术以及农业专家系统平台技术，在基于网络中间件的农业专家系统开发平台基础上，研究井开发了平台关键构件，包括：数据访问构件、信息安全服务构件、推理机构件、智能决策业务漉管理构件。数据访问构件应用多种设计模式，实现了平台多数据源访问的能力；信息安全服务构件通过应用国际通用的加密算法实现对数据以及文件的加解密和摘要生成与台法性判断；推理机构件开发采用数据驱动的正向推理方式，引进先进的j e s s 规则引擎并结合多线程以及w e b 服务技术；智能决策业务流管理构件结合x m l 技术，实现了服务定位器功能与业务流程控制功能。2中国农业大学硕士学位论文第一章绪论量吕曼i ii 曼置皇冒皇量基鲁皇曩蔓鼍皇1 3 论文组织论文按照如f 方式组织：第一章绪论介纠了研究课题的背景与内容。第二章介绍了中间件、w e b 服务等技术的概念。第三章介绍了基于中间件以及w e b 服务技术构建农业专家系统开发平台的体系结构。第四章农业智能系统开发平台基础构件库部分构件的研究开发，包括数据访问构件、信息安全服务构件、推理机构件、智能决策业务流管理构件、知识表示方式研究。第五章介绍了应用本文研究的体系结构以及相关构件实现的个具体应用实例种葶管理专家系统。第六章归纳本文所做的一 作并展望本课题所涉及未来，作。中图农业大学硕士学位论文第二章相关技术分析与探讨詈置曼皇曼g 詈皇! 曼量鲁量| 鼍! 皇毫詈! 曼曼皇舅| 皇昌_ l i thh 曼皇已曼甚第二章相关技术分析与探讨2 1 基于中间件技术的体系结构2 1 1 体系结构发展软件体系结构，指可以预制和可重掏的软件框架结构。其为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述、这些元素的相互作辟j 、指导元素集成的模式以及这些模式的约束组成。软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理口】。体系结构开发的基本过程不同于传统的软件开发。它从软件体系结构的角度集中在软件的设计和维护，主要作用是埘软件体系结构体现系统的质量如性能、安全性、可修改性和可靠性。软件体系结构不但影响了设计者对大型、复杂系统的控制，也影响了软件开发过程自身p 1软件体系结构发展经历了面向过程 面向对象 面向构件- 面向中间竹的几个时代1 4j 。这里涉及的对象、构件、中间件之间是相互联系的：系统开发过程中设计和编制代码构什时，采用结构化方法：针对不同情况使用v c 、v b 、p d 、d p 等工具编程；一些基础模块常要面向对象设计和编制：大粒度的模块通常用构件技术实现”j ；同时构件作为中间件的实现方式。分布计算技术正迅猛发展，面向大型分布式系统应用需求的分布计算中间件仍然是当前极待发展和完善的基础软件设施。在分布对象计算平台基础上，通过采用分布构件技术作为服务器端应用系统的开发方法和运行机制，并结合分布式事务处理、分布式系统安全、异步消息传输和事件通告等分布式系统所必须的底层支撑技术，将形成新代功能更加完善，更易使用的分布计算中间件。2 1 2 中间件技术简介2 1 2 1 中间件出现的背景九十年代初客户机，服务器计算模式开始成为主流技术，将数据统一存储在数据服务器上，而有关的业务逻辑都在客户端实现，即所谓胖终端的解决方案，这种两层结构的模式大大阻碍着系统的发展，单一的服务器结构紧密地依赖供应商：数据存取受到限制：难以扩展到大企业、域网业国际互联网：也难以管理客户端的机群。随着用户业务需求的增长及i n t e m e t i n t r a n e t 的普及，将以二层或四层体系结构墩而代之。三层结构就是把用户端的业务逻辑独立出来，并与数据库服务器中存储过程台并在一起构成应用层，以提高计算能力实现灵活性。在这种结构中井j 户端仅仅是处理幽形用户界面( g u i ) ，而目前趋热是采用具有交互功能的浏览器，即形成瘦终端的f 作方式，为此，中间又增加了一层，称为w e b 服务器层，形成了四层体系结构。这类多层结构的分4中国农业大学硕士学位论文第二章相关技术分析与探讨! , -i ii | 曼詈皇皇墨皇皇寰鼍舅曼皇岛皇鼍皇布系统，各服务器和终端机之间都是通过网络连接起来的，并有大量信息和数据进行传递。对每个应用系统而言，在设计和实现时需要开发的，仅是在应用服务器上的业务逻辑部分的软件，除此之外，还必须要设计处理分布系统所特有的功能的软件，而目前的系统软件( 操作系统和支撑软件) 都不支持。为此出现了中间件，它是处于系统软件和应用软件之问的一批软件。使设计者集中设计与戍用有关的部分，人人简化了发计利维护工作。中间什产生以前，应用软f | ：直接使_ i = | j 操作系统、网络协议雨i 数据库等开发这些都是计算机最底层的东西，越底层越复杂，开发者不得不面临许多很棘手的问题，如操作系统的多样性，繁杂的网络程序设计、管理，复杂多变的网络环境，数据分散处理带来的不一致性问题、性能和效率、安全等等。这些与用户的业务没有直接关系，但又必须解决，耗费了大量有限的时间和精力。于是，有人提出能不能将应用软件所要面临的共性问题进行提炼、抽象，在操作系统之上再形成一个可复用的部分，供成千上万的应用软件重复使用。这一技术思想最终构成了中问件这类的软件。通过丈量的应用和实践，中间件已有批成熟的产品并成为设计分布系统时不可缺少的软件。仅仅儿年时间，中间件以迅雷不及掩耳的速度迅猛发展，每年的市场销售额均是成倍的增长。2 12 2 中问件概念中间件( m i d d l e w a r e ) 是基础软件的一人类，属丁二可复用软件的范畴。在众多关于中间件的定义中。比较酱遍被接受的是i d c 表述的l b j ：中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。由此可以看出，中间件是一类软件，而非一种软件；中间件不仅仅实现互连，还要实现应崩之间的互操作；中间件是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。中间作能够屏蔽操作系统和网络协议的差异，为应用程序提供多种通讯机制；并提供相应的平台以满足不同领域的需要。因此，中间件为应用程序了一个相对稳定的高层应用环境。对于应用软件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代。只要将中间件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重大投资。在银行、证券、电信等行业的大型计算机应用系统中，中问件的使用日箍普及，中间件已与操作系统、数据库并列为三丈基础软什，在我国的很多行业中广泛使用。2 12 3 中间件分类中间什分类有缀多方式和很多种类，在这里我们由底向上的层次上来划分，可分为以下三个大的层次吼基础型中间件：用于支撑单个应用系统或解决单一类问题，包括交易中间件( t p m ) 、应用服务器( w a s ) 、消息中间什( m o m ) 等。中国农业大学硕士学位论文第二章相关技术分析与探讨通用型中间件：更多用于系统摧台，包括企业应用集成中间件( e a is u i t e s ) 、t 作流中间件( w o r k f l o w ) 、f j 户中间件( p o r t a l ) 等，它们通常会与多个应用系统打交道在系统中的层次较高，并大多基于基础中间件运行。领域中间件：在通用型中间什产品之上整合了a p p l i c a t i o n ，b u s i n e s sp r o c e s s 等技术，面向特定的领域，如本文面向农业领域的农业专家系统平台。2 1 、2 4 中间件实现技术一j 2 e e 6 l为了推动基丁- j a v a 的服务器端应用开发，s u n 于是在1 9 9 9 年底推出了j a v a 2 技术及相关的j 2 e e 规范，j 2 e e 的目标是：提供平台无关的、可移植的、支持并发访问和安全的，完全基于j a v a的开发服务器端中间件的标准。在j 2 e e 中，s u n 给出了完整的基于j a v a 语言开发面向企业分布应用规范。其中，在分布式互操作协议上，j 2 e e 同时支持r m ! 和i i o p ，而在服务器端分布式应用的构造形式，则包括了j a v as e r v i a 、j s p o a v a s e r v e r p a g e ) 、e j b 等多种形式，以支持不同的业务需求，而且j a v a 应用程序具有”w r i t e o n c e ，r u na n y w h e r e “的特性，使得j 2 e e 技术在发布计算领域得到了快速发展。j 2 e e 简化了构件可伸缩的、其于构件服务器端应用的复杂度。作为一个规范，不同的厂家可以实现自己的符合j 2 e e 规范的产品。j 2 e e 规范，是众多厂家参与制定的，它不为s u n 所独有而且其支持跨平台的开发，目前许多人的分布计算平台厂商都公开支持与j 2 e e 兼容技术。e j r是s u n 推出的基于j a v a 的服务器端构件规范j 2 e e 的一部分，自从j 2 e e 推出之后，得到了广泛的发展，已经成为应用服务器端的标准技术。自从三层结构提出以后中间层，也就是业务逻辑层，是处理事务的核心，从数据存储层分离，取代了存储层的大部分地位。从分布式计算的角度，j 2 e e 像c o r b a 一样。提供了分布式技术的基础和对象之间的通讯手段。从i n t e m e t 技术应用的角度j 2 e e 成为新一代虑用服务器的技术标准。j 2 e e 的优点是：服务器市场的主流还是大型机和u n i x 平台，这意味着以j a v a 开发构件，能够做到”w r i t e o n c e ，r b na n y w h e r e ”，开发的应用可以配置到包括w i n d o w s 平台在内的任何服务器端环境中去。二n e t l 8 ln e t 是为简化在第三代因特网的高分布式环境下的应用程序开发，基于开放互联网标准和协议之上，实现异质语言和平台高度交互性，而构建的新一代计算和通信平台。n e t 主要包括普通语言运行时( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ) n i n e t 构架类库。n e t 战略将互联网本身作为构建新一代操作系统的基础，并对互联网和操作系统的设计思想进行合理延伸，使开发人员能够创建出与设备无关的应_ = j 程序，以便轻松实现互联网连接。n e t 包括一个相当广泛的产品家族，它们构建于x m l 和互联网产业标准之上，为用户提供w e b 服务的开发、管理、应用和体验。m i c r o s o f l n e t 平台包括用于创建和操作新一代服务的n e t 基础结构和1 ：具；可以启用犬量客户机的n e tu s e re x p e r i e n c e ；用丁建立新一代高度分布式的数以百万计的，n e t 积木式组件服务：以及用于启用新一代智能互联网设备的n e t 设备软件。6中国农业大学硕上学位论文第二章相关技术分析与探讨m i c r o s o f t n e t 平台的基本思想是：侧重点从连接到互联网的单一网站或设各上，转移到计算机、设各和服务群组上，使其通力台作，提供更广泛更丰富的解决方案。用户将能够控制信息的传送方式、时间和内容。计算机、设备和服务将能够相辅相成，从而提供丰富的服务，而不是像孤岛那样，由用户提供唯一的集成。企业可以提供一种方式，允许用户将它1 f 、j 的产品和服务无缝地嵌入自己的电子构架中。三c o r b a t 9 【1 0 ic o r b a 分布计算技术是o m g 组织基丁i 众多开放系统平台厂商提交的分布对象互操作规范等内容的基础上制定的公共对象请求代理结构规范。它的制定在一开始就得到了广大分布计算厂商的支持。目前，c o r b a 兼容的分布计算产品层山不穷，其中有中间件厂商的o r b 产品，如b e a m 3 ，i b m c o m p o n e n t b r o k e r ，有分布对象厂商推出的产品，如i o n a o b i x 和o o c o b a c u s 还有科研机构研制的o r b 产品，如华盛顿大学的t a o ，国防科技大学的s t a r b u s 等。c o r b a 的底层结构是基于面向对象模型的，由o m g 接口描述语言( o m gi n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g eo u gi d u 、对象请求代理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e ro r b ) 和h o p 标准协议( i n t e r n e ti n t e r - o r bp r o t o c o l ，也称互联网交互代理协议) 3 个关键模块组成。( i ) 接口描述语言i d l ：使用接口描述语言编写的对象接口，使得与语言无关的独立性成为可能。i d l 使得所有c o r b a 对象以一种方式被描述，仅仅需要一个由本地语言( c c + + ，c o r b a或j a v a ) 1 0i d l 的“桥梁”。( 2 ) 伪对象请求代理o r b ：对应用程序或是其他o r b 的请求予以响应，实现细节对软件开发者的透明性。o r b 是c o r b a 必须提供的。在c o r b a 应用程序运行期间，o r b 可能被请求做多种事情，包括查找并调用远程计算机上的对象、负责不同编程语言之间的参数转换( 如c + 斗到j a v a ) 、用动态方法调用激活远程对象等等。( 3 ) 互联网交互代理协议h o p ：h o p 是c o r b a 在w w w 上最重要的应用，它是定义在t c p i p上的必需的通信协议，负责不同对象在分布式网络环境下工作时的协调工作。在全武服务的企业内部网中，这就显得非常重要。h o p 将构建一个基于分布式对象的平台，将相互依赖的公司间的应用服务程序连接在一起，从而企业应用可以跨越单个公司的边界使得任务临界的信息和资源对客户和合作伙伴有效，内部网( i n t r a n e t ) 将变成一个外部n ( e x t r a n e t ) 。四w e bs e r v i c e t ”l u l lw e bs e r v i c e ( w e b 服务) 是使应用程序可以用与平台无关和与编程语言无关的方式进行相互通信的一项技术。w e b 服务是一个软件接口，它描述了一组操作，可以在网络上通过标准化的x m l 消息传递来访问这组操作。它使用基于x m l 语言的协议来描述要执行的操作或者要与另一个w e b 服务变换的数据。w e b 服务有助于在一个公司内或跨行业开发和部署松耦合的应用程序。在过去，开发人员往往需要“从头开始”开发人多数应用程序。叶码重用”这个术语常被开发人员挂在嘴边，但由于他”j 往往只相信自己所开发的代码，因此在夫多数情况下并没有将这种概念付请丁实践。现在，由于软件开发已经发展成为一门学科，而且编程语言也在不断地发展，因此重用应用程序模块的能力得到了极大的提高。例如，j a v a 语言中就内首了许多开发人员经常使_ l = | 的类库。w e b 服务通过使用w e b 服务描述语青( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a l l g u a g e ，w s d l ) ，在应用程序资源提供者和调用者之间提供了一个易于理解的接口：使用统一描述、发现和集成中国农业大学硕上学位论文第二章相关技术分析与探讨( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r y a n di n t e g r a t i o n ，u d d i ) 规范的应用程序接口发现机制；使用简单对象访问协议( s i m p l e o b j e c t a c c e s s p r o t o c o l ，s o a p ) 的标准消息格式：使h jh7 1 1 p 这样的标准传输协议；使用t c p i p 这样的标准网络协议。w e bs e r v i c e 是下代分布式系统的核心，它具有如下特点：夺互操作性：任何的w e bs e r v i c e 都可以与其他w e bs e r v i c e 进行交互。由于有了s o a p( s i m p l e o b j e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 这个所有主要供应商都支持的新标准协议，冈而避免了在c o r b a 、d c o m 和其他协议之间转换的麻烦。还因为可以使用任何语言来编写w e bs e r v i c e ，因此开发者无需更改其开发环境，就可生产和使用w e bs e r v i c e 。夺普遍性：w e bs e r v i c e 使_ h jh t t p 和x m l 进行通信。因此，任何支持这些技术的设备都可以拥有和访问w e bs e r v i c e 。夺易于使用：w e bs e r v i c e 背后的概念易于理解，并且有来自i b m 雨i 微软这丰羊的供应商的免费工具箱能够让开发者快速刨建和部署w e bs e r v i c e 。此外，其中的某些 具箱还可以让已有的c o m 组件和j a v a b e a n 方便地成为w e bs e r v i c e 。夺行业支持：所有主要的供应商都支持s o a p 和周边w e bs e r v i c e 技术。例如，微软的n e t 平台就基于w e bs e r v i c e ，因此用v i s u a lb a s i c 编写的组什很容易作为w e bs e r v i c e 部署，井可以被i b mv i s u a l a g e 编写的w e bs e r v i c e 使用。2 2 专家系统开发平台专家系统通用开发t 具，又称为专家系统开发平台，从广义上讲，是面向各种领域的。正因为要面向众多宽泛的领域，要考虑各个领域的知识特点，从目前知识表示方法的局限，几乎是不可能做到的。因此，这里的通用往往是狭义上的通用。在专家系统开发平台上，领域专家将在友好的人机界面上根据各种提示来完成领域知识的填充何知识运用的测试，来完成领域专家系统的建设。目前专家系统开发平台的研究方面，有一下明显趋势i l q ：f 1 ) 综合与集成采用多方里程序设计、多种知识表示、多种推理何控制策略、多种组合 具，翔系统集合集成方向发展。从当前发展趋势看，按综合集成模式的专家系统开发平台包括：知识彩、取组件，由各种知识表示模式所组成的知识模式苦机器管理系统，知识编辑器及知识库一致性检查组件，知识- i ：程语言及专家描述语言，专家系统调试及解释组件，能识别声、文、图等多媒体并能进行白然语言理解的智能接口等。可见，按正宗途径实现专家系统平台的难度是相当大的，尽管如此，它也是从事专家系统开发1 二具研制人员的追求目标。( 2 ) 通_ 日；f 与开放当前网络、分布式开发环境支持f ，采州统一的程序设计方法何统一的知识，数据表示来开发大型、通用、开放的平台系统、知识库数据库一体化的管理系统。例如，采用面向对象程序设计方法，将知识何数据部件为对象融为一体，构成面向对象的知识库数据库开发环境。8中国农业大学硕士学位论文第二章相关技术分析与探讨以上两种趋势主要是针对专家系统平台本省所存在的脆弱性、封闭性、狭窄性等缺陷和不足发展起来的。而从专家系统平台研制技术方面考拉，目前，在w e b 技术1 1 7 1 0 8 、分布式技术等的支持下，解决访问现存数据库、多专家系统协作等问题方面开发思路，向平台系统的自动化、社会化等方向进行扩展。随着计算机技术的不断发展、网络应用在我国的逐步普及，使得专家系统平台在我国农业上有着更广阔的发展前景。因此，采用先进的软件体系结构，结合人丁智能领域新技术以及其他信息记录领域的新技术方法，研发更加适合分布式应用、智能化程度更高的专家系统开发平台是专家系统开发平台的发展所在。2 - 3 小结针对于搭建一个跨平台的、易于拓展的农业专家系统开发平台，采用结合j 2 e e 与w e b 服务技术的中间件体系结构比较合适。l 对跨平台特性的支持：j a v a 语言的”w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e ”特性，对跨平台提供了内在支持，而且基于j 2 e e 的各类相关标准、软件等也都是基丁- 多操作系统平台提供的。2 对于分布式计算的支持：j 2 e es e r v l e t 与e j b 都支持多线程操作。3 互操作性方面：通过j 2 e e 与w e b 服务的结合，使削i a v a 来实现w e b 服务接口，其他平台方面的调用实现的接口。4j 2 e e 应用服务器对技术标准和规范的非常支持，而且j 2 e e 本身就是三层结构的。5 可伸缩性：由于农村地区广泛，区规模不一，对平台廊用的人员数量、所需网络基础设施等方面都不尽相同，采用j 2 e e 能提供极佳的可伸缩性去满足那些在他们系统上进行业务处理的各种数量级别的应用。通过j 2 e e 支持的集群功能，可以系统拓展其支持的同时在线的用户数目和执行操作数目。基于j 2 e e 、w e b 服务中间件技术开发的农业专家系统平台将具有跨平台、支持分布式多线程、支持互操作性、高效率等多方面的先进特性，与平台要达到的可扩展性、可靠恺、可互操作性、可重用性是一致的，因此本文平台采用j 2 e e 与w e b 服务技术的中间件体系。9第三章基于网络中间件的农业专家系统平台研究3 1 技术路线本课题遵循抓应用、促发展、见效益的指导思想，需求牵引、技术驱动，分层实施、逐步展开，边研究开发，边应用示范的技术路线。以应用为主导，以信息服务为主要方式，以农业信息的数字化、智能化为核心技术，研究和开发农业专家系统开发平台。在应用系统的开发方面充分利用信息资源的基础平台的开发工具，突山重点，并与企业和市场相结合，注重应用系统产品的大众化以及易用性。使农业信息化技术充分体现先进性和实用性的同时又具有低成本的特点。在“边开发边示范”的原则指导下，迭代式完普软件系统。确定基于中间件与面向服务技术的分布式多层体系结构，系统平台建设划分为底层中间件平台、基础中间件改施、智能麻用= 个层次。选取切合农业生产实际需要课题实施方案、应用对象和切入点。从农业领域问题类型、农业知识表示、知识获取、推理等方面的有机联系出发，在整体上考虑农业智能应用系统的建设。系统的设计模式是首先进行应用需求分析，抽象出所需的_ l ：具及构件，再落实到平台需提供的通讯机制及集成手段。构造过程是先平台，再专家系统外壳，后应用：再根据j = 4 户应用后反馈的信息，进行应用分析、系统构造的滚动发展模式。具体采用如下的方法与技术：软件开发环境采用w i n d o w s 2 0 0 0 操作系统及基于j 2 e e 技术的应用服务器j b o s s 4 0 。采用“中间件+ 服务”的方式，以j 2 e e 技术实现平台的中间件组装，应用w e b 服务技术研究实现异构集成农业专家系统对外接口。数据库系统方面支持s q l s e r v e r 、m y s q l 、o r a c l e ，研究_ 井开发采用可配最的数据访问构件，实现对多数据源的支持。使在一种数据库管理系统上开发的程序可以无缝移植到其它异构数据库上，从而保证了系统数据的统一性。数据交换的格式标准采用x m l 技术，利用x m l 所具有的可延伸性以及自我描述特性，提高平台的可配置性。平台采用基于中间件的体系结构、构件化技术，使平台具有模块化封装性，重用性和继承性的特点，容易与其它关键技术集成，解决了传统p c 平台存在的管理维护、系统安全、软件安装与升级、造成的附加成本等问题，在大大缩短了应用开发周期的同时，降低了开发以及后来实际运营过程中的总体成本。0中国农业大学硕士学位论文第三章基于嘲络中间件的智能农业专家系统平台研究! j l ! 1 i i i , , 皇蔓曼曼量量霸量曩置量舅皇皇曼鼍曼鼍墨皇曼皇曼皇烹3 2 系统分析3 2 1 功能分析从总体功能上看，开发平台基于不同用户的需求，结台农业领域的特点，设计系统管理、b s专家系统、专家系统w e b 服务三大功能模块。如图3 1 所示系统管理医否再漂翮厂1 庐百面医堕圃区巫回赢燕丽。p 。1 。1 。一 塑塑塑型竺竺r j数据编辑智能推理厂一菊磊i 厂菊丌厂1 酝萄丽万 知识规则定义i1 ，- - - - - - - - ，- - - - - - - ，一i 知识规则编辑il - - - - - - - - - ，- - - - v j知识库求精i 。- ，。_ 一_ j事实编辑【-，j专家决策! = = = = = = = = = = = = = = 型事实查询l - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 、- - - - 一结果查询i ，。，_ _帮助圈3 - 1 农业专家系统平台功能结构图( 1 ) 系统管理该功能模块负责实现对平台的管理功能，具体包括用户管理、数据表结构维护、系统文件管理、专家系统管理。用户管理功能为负责平台运行所需的帐号分类与管理，如增加用户、修改用户权跟、修改用户所属用户组等。数据表维护功能是提供可视化界谣，对系统所有的数据表进行结构定义和维护。系统文件管理功能负责对系统中的配置文件等进行维护，如系统运行的界面r = 具条颜色、背景颜色、字体大小、字体颜色管理、运行参数管理、编辑菜单等。专家系统管理功能实现专家系统生成、修改等功能。( 2