網(wǎng)絡(luò)化河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

顧 娟

摘要提出了目前國(guó)內(nèi)河蟹養(yǎng)殖的諸多問(wèn)題,并給出了網(wǎng)絡(luò)化河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的解決方案,以實(shí)用性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、技術(shù)性等特征為設(shè)計(jì)原則,成功的設(shè)計(jì)出網(wǎng)絡(luò)化河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng),并進(jìn)行了初步的系統(tǒng)軟件測(cè)試,初步實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性和可用性。

關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)化;河蟹養(yǎng)殖;專家系統(tǒng);設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào) TP392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)14-0329-01

河蟹是我國(guó)產(chǎn)量最大的淡水蟹類,風(fēng)味獨(dú)特,深受人們的喜愛(ài)。它的資源蘊(yùn)藏量大,既可天然捕苗,又可人工育苗;既可大水面增殖,又可開展各種形式的養(yǎng)殖。隨著社會(huì)的進(jìn)步和“菜籃子”工程的需要,其生產(chǎn)意義和經(jīng)濟(jì)效益得到充分地肯定。河蟹除有食用價(jià)值外,還可從蟹殼中提取甲殼質(zhì),它在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)它還有藥用價(jià)值,據(jù)史料記載,蟹肉具有清諸熱、散血結(jié)、續(xù)斷傷、理經(jīng)脈、滋陰等功能。河蟹可謂全身都是寶,若能實(shí)現(xiàn)河蟹的綜合利用,必將帶來(lái)巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

目前,全國(guó)大部分省市都在開展河蟹人工養(yǎng)殖,河蟹養(yǎng)殖是一條農(nóng)村致富的有效途徑,按一般養(yǎng)殖水平產(chǎn)量750~1 500kg/hm2、按市場(chǎng)價(jià)200元/kg計(jì)算,則經(jīng)濟(jì)效益為15~30萬(wàn)元/hm2,比養(yǎng)魚效益高出5~10倍,為此,因地制宜發(fā)展河蟹養(yǎng)殖將大有可為。

然而目前我國(guó)河蟹養(yǎng)殖中存在的問(wèn)題很多:一是質(zhì)量安全問(wèn)題嚴(yán)重阻礙蝦蟹養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展;二是品種退化現(xiàn)象嚴(yán)重;三是養(yǎng)殖環(huán)境惡化,病害日趨嚴(yán)重;四是科研滯后于生產(chǎn)。要想解決好我國(guó)河蟹養(yǎng)殖業(yè)目前所面臨的各種問(wèn)題,首先應(yīng)建立一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)為傳媒手段的生產(chǎn)、管理、推廣、流通和服務(wù)方式,推動(dòng)我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的信息化進(jìn)程,加速先進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的研究正是為了解決目前河蟹養(yǎng)殖業(yè)存在的技術(shù)推廣難、養(yǎng)殖及經(jīng)營(yíng)管理水平低下等問(wèn)題而提出的一個(gè)具有重大意義的課題。

1農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)分支,主要目的是要使計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中起人類專家的作用。它是一種智能程序子系統(tǒng),內(nèi)部具有大量專家水平的領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),能利用僅人類專家可用的知識(shí)和解決問(wèn)題的方法來(lái)解決該領(lǐng)域的問(wèn)題。具體地說(shuō),農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是運(yùn)用人工智能知識(shí)工程的知識(shí)表示、推理、知識(shí)獲取等技術(shù),總結(jié)和匯集農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù),農(nóng)業(yè)專家長(zhǎng)期積累的大量寶貴經(jīng)驗(yàn),以及通過(guò)試驗(yàn)獲得的各種資料數(shù)據(jù)及數(shù)學(xué)模型等,建造的各種農(nóng)業(yè)“電腦專家”計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),由于其可智能化進(jìn)行分析推理,具有獨(dú)立的知識(shí)庫(kù),增加和修改知識(shí)十分方便,開發(fā)工具使用戶不必了解計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言,并有解釋說(shuō)明功能等,是通常的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)難以比擬的。

2河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

一是兼容性。系統(tǒng)必須兼容各主流操作系統(tǒng)平臺(tái)的通訊協(xié)議,而且可以使用第三者的應(yīng)用軟件及附加硬件。二是技術(shù)成熟與先進(jìn)。保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。三是擴(kuò)展性。系統(tǒng)必須具有高負(fù)載性能,故在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)應(yīng)做高強(qiáng)度用例。四是生產(chǎn)指導(dǎo)功能。系統(tǒng)能夠智能提供相關(guān)知識(shí),為用戶進(jìn)行河蟹養(yǎng)殖指導(dǎo)。五是診斷功能。系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶提供的病理特征進(jìn)行初步疾病診斷,并提供相應(yīng)的防治措施。

2.2河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括河蟹養(yǎng)殖知識(shí)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、推理機(jī)、推理解釋機(jī)制、模型庫(kù)、人機(jī)交互界面等。

知識(shí)庫(kù)是河蟹養(yǎng)殖過(guò)程中所用知識(shí)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu),用于存儲(chǔ)河蟹養(yǎng)殖的原理性知識(shí)、專家的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)以及相關(guān)的基本事實(shí)等;知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行組織、檢索、維護(hù)等,包括智能檢索、知識(shí)更新以及語(yǔ)義完整性的維護(hù)。數(shù)據(jù)庫(kù)又稱為“黑板”、“綜合數(shù)據(jù)庫(kù)”,它是用于存放用戶提供的初始事實(shí)、問(wèn)題描述以及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中得到的中間結(jié)果、最終結(jié)果、運(yùn)行信息(如推出結(jié)果的知識(shí)鏈)等的存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是在不斷變化的。推理機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容從知識(shí)庫(kù)選擇合適的知識(shí)進(jìn)行推理,然后又把推出的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。由此可見(jiàn),數(shù)據(jù)庫(kù)是推理機(jī)不可缺少的一個(gè)工作場(chǎng)地,同時(shí)又為解釋機(jī)構(gòu)提供了回答用戶咨詢的依據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理的,它對(duì)有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取或修改;通過(guò)專門的數(shù)據(jù)庫(kù)接口來(lái)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的相應(yīng)數(shù)據(jù)。推理機(jī)是專家系統(tǒng)的“思維”機(jī)構(gòu),是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。其任務(wù)是利用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中的證據(jù),模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過(guò)程,對(duì)用戶的咨詢和提問(wèn)進(jìn)行回答和求解。該系統(tǒng)的推理機(jī)采用分布式正向推理方式,利用“分而治之”的方法,將一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題劃分為多個(gè)子任務(wù),在推理協(xié)調(diào)器的協(xié)調(diào)下提交給相應(yīng)的“部件”去實(shí)現(xiàn)。每個(gè)子任務(wù)的推理求解并不影響其他子問(wèn)題的求解。最后,再將各子任務(wù)的求解結(jié)果進(jìn)行綜合與分析,得出復(fù)雜問(wèn)題的解答。解釋器是在專家系統(tǒng)中根據(jù)不同的推理階段,隨時(shí)向系統(tǒng)的使用者回答其提出的問(wèn)題、并解釋問(wèn)題求解的過(guò)程或?qū)ζ洚?dāng)前的求解狀態(tài)提供說(shuō)明的一個(gè)重要的機(jī)構(gòu)。人機(jī)交互界面是專家系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行信息傳遞的媒介。該系統(tǒng)主要采用類似Windows操作系統(tǒng)的對(duì)話框和圖形選擇菜單進(jìn)行人機(jī)信息交互。

2.3河蟹專家系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)

河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)(圖1)主要由以下幾大部分組成:一是人工育苗與繁殖。該模塊主要介紹蟹苗的培育過(guò)程與各類防治措施。二是投餌技術(shù)。許多育苗單位的成敗與否,主要取決于餌料因素。該模塊主要介紹餌料的構(gòu)成與投餌的相關(guān)問(wèn)題。三是成蟹的養(yǎng)殖技術(shù)——?jiǎng)討B(tài)養(yǎng)殖管理技術(shù)。該模塊通過(guò)建立養(yǎng)殖水體檔案和記錄河蟹成長(zhǎng)的情況,對(duì)水體和河蟹養(yǎng)殖進(jìn)行全方位的監(jiān)控和管理,并可隨時(shí)提醒用戶進(jìn)行必要的措施。四是疾病防治。河蟹疾病防治專家系統(tǒng)是模擬河蟹疾病防治專家進(jìn)行病害診斷的實(shí)際推理判斷過(guò)程,通過(guò)對(duì)用戶描述的河蟹病況進(jìn)行初步的疾病檢查與診斷。系統(tǒng)將智能地向用戶提問(wèn),引導(dǎo)用戶描述各類病況信息,最后系統(tǒng)用推理機(jī)形式綜合分析和智能化診斷。

3河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的初步實(shí)現(xiàn)

在河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí),首先考慮的是實(shí)用性、穩(wěn)定性和可用性。筆者采用了Windows XP平臺(tái)以及SQL數(shù)據(jù)庫(kù)軟件,它們屬于技術(shù)相對(duì)成熟、穩(wěn)定且應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品;服務(wù)器端的系統(tǒng)開發(fā)主要使用了.Net和網(wǎng)頁(yè)HTML語(yǔ)言等編寫;應(yīng)用軟件層使用ASP語(yǔ)言開發(fā),同時(shí)也采用了JavaScript和XML進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理。

4結(jié)語(yǔ)

河蟹養(yǎng)殖專家系統(tǒng)的建立有助于河蟹養(yǎng)殖信息化程度的提高,有效地提高了河蟹養(yǎng)殖人的科學(xué)管理水平,它使先進(jìn)的養(yǎng)殖技術(shù)與管理技術(shù)快捷地深入到實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)中,為國(guó)內(nèi)河蟹養(yǎng)殖提供了有力的科學(xué)支撐。系統(tǒng)測(cè)試與于示范結(jié)果表明,系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性,將提供給用戶方便快捷的養(yǎng)殖與管理功能。

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