农业专家系统在武陵山片区油茶种植中的应用

　　摘要：分析了武陵山片区油茶种植的现状，提出了研究适用于此片区、此作物的农业专家系统.查阅了国内外相关资料，构建了目标系统模型.此系统的核心为SSH开发框架，以MyEclipse作为主要的开发工具，利用面向对象技术，将采集系统、专家系统等有机结合，实现对油茶种植状态进行实时监测等功能.此系统的研究在武陵山片区油茶种植中具有较好的发展前景.

　　关键词：专家系统；紫蜂协议；人机交互

　　1引言

　　油茶（Camelliadeifera）又名油茶树、茶子树[1]，是我国特有的木本食用油树种.2008年，出台了《关于促进食用植物油产业健康发展保障供给安全的意见》，就明确指出要保障粮油安全，对油茶等特种油料作物加强管理，促进农业安全发展.

　　2国内外研究现状和发展趋势

　　2.1数据采集技术

　　信息的采集是实施种植信息化、智能化的关键和基础，随着采集设备和无线通信技术手段的不断提高，经历了从手工到自动再到智能的发展历程[1].无线传感器网络技术（WirelessSensorNetworksWSNs）在温室环境应用、节水灌概应用、环境监测及动植物生理生态监测中等环境数据的采集方面具有一定的优势，可用于农业生产的各个环节.

　　2.2农业专家系统

　　专家系统（ExpertSystem）是具有一定智能特点的计算机程序，其智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题[2].专家系统产生于20世纪60年代中期，70年代末期，农业专家系统初露雏形.美国伊利诺斯州立大学研制成功大豆病虫害诊断系统[3]；佛罗里达大学研究的大豆病虫害防治专家系统、品种选择专家系统[4]；美国宾夕法尼亚州立大学农业科学院专家系统发展组开发研制的系列果树类软件在美国各州全面推广[5]；Kemp（人名）等[6]开发的苹果病虫害诊断专家系统、Buwalda（人名）和Smith（人名）等[7]开发的称猴桃营养管理专家系统、Laurenson（人名）等[8]开发的果园精细灌溉和病害诊断系统投入生产中应用后，均带来了经济上的效益；美国农业部和全国棉花委员会合作开发了棉花综合生产管理专家系统[9]；埃及农垦部联合国粮农组织和发展计划署共同发起了研制作物管理专家系统的项目，并建立农业专家系统中实验室.

　　3研究方案

　　3.1研究目标

　　目标系统的工作原理如图1所示.首先对油茶的生长环境和生长情况进行数据采集；然后对采集到的数据进行分析，同时结合人工智能技术给出适合油茶生长的实施方案；最后，用户通过访问专家系统，查询和获取基本的油茶领域知识.

　　3.2系统实现的关键技术

　　3.2.1油茶生长环境监测与数据采集系统

　　武陵山片区地理环境多为山地，且茶林面积巨大，光纤等信息基础建设薄弱.考虑到功耗与成本，网络的通信方式应尽可能选择低成本、低速率、低功耗的通信技术.比较有线和无线两种连接方式可知：虽然有线连接稳定性相对较高，但大量的布线使系统的开发和维护成本增加；而无线方式能耗、成本更低，维护相对容易.

　　3.2.2油茶专家系统平台开发

　　根据目标系统的工作原理，油茶专家系统分为3个子系统：油茶生长环境监测系统、油茶病虫害诊断系统和农业信息管理.油茶专家系统总体框架如图3.

　　4系统界面及测试数据

　　4.1生长环境监测页面

　　生长环境监测页面如图4所示.在这个页面上，系统能够有效地定位监测地址，并且在地图上标识出来；能实时显示当前区域的空气温度、湿度、光照强度、土壤的温度、湿度等相关信息，并对

　　这些信息与系统里面存储的油茶生长环境信息做出相应分析.

　　4.2信息管理页面信息管理页面

　　如图5所示.在这个页面上系统能够存储一个月甚至更长时间系统监测到的室外温度、湿度、光照、风速等相关信息，能够记录这段时间里系统报警的记录，能够提供用户日志，以便做出分析比较.

　　4.3环境数据报表页面

　　环境数据报表页面如图6所示.在这个页面上系统将一个月内监测到的室外温度、湿度、光照强度以及土壤温度、湿度等相关信息以报表的形式展现出来，能够将这段时间里系统报警的记录以报表的形式展现.通过分析比较可以有效地掌握油茶林的生长情况.5结论由于研究时间和经费的限制，此系统目前还没广泛用于武陵山区的油茶林.测试的数据是在怀化学院逸夫楼的温室大棚进行的.经过测试，该系统监测的数据与实际数据基本吻合，系统存储的数据也可以长时间保留用作对比分析.油茶专家系统已经完成了生长环境监测系统及数据管理系统的研究.接下来的工作将会对油茶林病虫害信息做出调查，将诊断系统加以完善.目前国内市面上还没有一个面向武陵山片区油茶种植的集数据采集、处理、传输、储存、智能决策于一体精细农业专家系统.而由于作业方式、作物种类、地域特点以及生产规模的不同，国外系统很难直接引用.因此，针对武陵山片区地域特色，研究建立符合片区特点、简单易用的油茶种植精细农业专家系统，对发展武陵山片区农业信息化建设具有重要理论价值，对提高我省的农业信息化水平具有重要意义.

　　参考文献：

　　[1]黎丽.遂川县油茶种植气候区划及生产建议[J].现代农业科技，2009（24）：281，284.

　　[2]降惠，李杰.农业专家系统应用现状与前景展望[J].山西农业科学，2012，40（1）：76-78.

　　[3]J.Durkin.ResearchReview：ApplicationofExpertSystemsintheSciences[J].TheOhioJournalofScience，1990，90（5）：171-179.

　　[4]H.W.Beck，P.Jones，J.W.Jones.SOYBUG：AnExpertSystemforSoybeanInsectPestManagement[J].AgriculturalSystems，1989，30：269-286.

　　[5]刘后胜，李绍稳，刘莉.专家系统及其在果树学上的应用[J].计算机与农业，2003（3）：3-15.

　　周妮，丁湘陵，钱莹晶

《农业专家系统在武陵山片区油茶种植中的应用》

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