摘要：科普興農(nóng)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收的重要舉措，把科普與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多媒體技術(shù)等展示農(nóng)業(yè)科普知識(shí)，是系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，可以更直觀、更迅速、更形象生動(dòng)地傳遞信息，不受時(shí)間和環(huán)境的限制，有望為墾區(qū)發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高效的現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)做出巨大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字科普；網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)；黑龍江墾區(qū)

中圖分類號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）22-5585-03

黑龍江墾區(qū)在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，是我國(guó)規(guī)模最大、農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度和農(nóng)業(yè)信息化程度最高的國(guó)有經(jīng)濟(jì)區(qū)域。伴隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，墾區(qū)農(nóng)民希望學(xué)習(xí)更多先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)和科技知識(shí)，然而通過(guò)報(bào)紙或書(shū)刊、影片或電視演播等形式的科普教育無(wú)法實(shí)現(xiàn)公眾的主動(dòng)參與?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)迅速普及，把科普與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，是科普事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展壯大的必由之路。墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普服務(wù)信息系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)順應(yīng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)，它以互聯(lián)網(wǎng)為傳播平臺(tái)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、全景技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多媒體技術(shù)、3D技術(shù)等展示科普知識(shí)，不受時(shí)間、場(chǎng)地、環(huán)境的限制，可以更直觀、更迅速、更形象生動(dòng)地把實(shí)時(shí)的信息和先進(jìn)的技術(shù)傳遞給廣大墾區(qū)農(nóng)民。

1 系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

在建設(shè)墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普服務(wù)信息系統(tǒng)平臺(tái)的過(guò)程中，要保證平臺(tái)各模塊間數(shù)據(jù)資源能夠共享，墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)能統(tǒng)一各個(gè)系統(tǒng)模塊內(nèi)數(shù)據(jù)的定義，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)定義標(biāo)準(zhǔn)，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)定義管理功能。建設(shè)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普平臺(tái)主要是為了更好地開(kāi)展科普工作，能夠?qū)崟r(shí)、快速、準(zhǔn)確地為政府部門、農(nóng)業(yè)科研技術(shù)推廣部門、普通農(nóng)民提供多層次、高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)科技信息服務(wù)，所以此平臺(tái)要力求操作導(dǎo)航清晰，檢索查詢快捷方便，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、多媒體技術(shù)、3D技術(shù)等實(shí)現(xiàn)農(nóng)技知識(shí)的形象模擬展示，建立專家系統(tǒng)為農(nóng)業(yè)問(wèn)題進(jìn)行分析推理，并提供專家服務(wù)。建設(shè)墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普服務(wù)信息系統(tǒng)平臺(tái)可以推動(dòng)墾區(qū)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，積極推動(dòng)農(nóng)業(yè)信息化工作。

2 系統(tǒng)平臺(tái)功能模塊的設(shè)計(jì)

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，原理性和經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)比較多，而系統(tǒng)主要是面向墾區(qū)農(nóng)民，要求系統(tǒng)提供的農(nóng)業(yè)技術(shù)信息要形象，易理解。所以黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)是從實(shí)際需要出發(fā)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員提供各類實(shí)用的農(nóng)業(yè)技術(shù)，根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)知識(shí)設(shè)計(jì)了圖、文、聲并茂的網(wǎng)頁(yè)，使用戶在瀏覽網(wǎng)頁(yè)的同時(shí)能夠得到專家的知識(shí)指導(dǎo)，遠(yuǎn)程用戶通過(guò)Internet輸入本地的基本生產(chǎn)數(shù)據(jù)，推理引擎從知識(shí)庫(kù)中取出符合要求的規(guī)則，對(duì)已有事實(shí)進(jìn)行匹配，完成專家的判斷和推理，從而加快了農(nóng)業(yè)新技術(shù)、新成果的應(yīng)用步伐[1]。墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)采用“瀏覽器/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”三層結(jié)構(gòu)[2]，如圖1所示。其數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)層，完成各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、提取和更新操作；服務(wù)器為應(yīng)用層，主要提供各種與邏輯相關(guān)的服務(wù)構(gòu)件，完成數(shù)據(jù)的發(fā)布、查詢、分析處理等事務(wù)；瀏覽器為用戶層，主要為用戶提供操作界面。

墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)包括新聞動(dòng)態(tài)、科普教育、成果展示、農(nóng)作物專家系統(tǒng)、農(nóng)技推廣、景觀展示、休閑娛樂(lè)、科普論壇8個(gè)功能模塊。各個(gè)模塊的主要功能如下。

新聞動(dòng)態(tài)模塊：主要是把最新的有關(guān)農(nóng)業(yè)的政策方針、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、農(nóng)業(yè)科技知識(shí)提供給廣大農(nóng)民群眾，讓他們能夠?qū)崟r(shí)了解最新的農(nóng)業(yè)技術(shù)研究方面的發(fā)展現(xiàn)狀和成果，以及最新的市場(chǎng)走向，以便能夠更好地進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品種植和銷售。

科普教育模塊：主要是把一些農(nóng)業(yè)常用的知識(shí)呈現(xiàn)給廣大群眾。有些詞匯比如現(xiàn)在流行的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，若僅僅使用文字來(lái)表述，可能不容易理解，若使用動(dòng)畫(huà)的形式表述，則很容易被接受，并且更容易記憶?，F(xiàn)在很多城市的孩子都吃過(guò)大米、豬肉，但是沒(méi)有見(jiàn)過(guò)水稻的成長(zhǎng)過(guò)程以及真實(shí)豬的樣子，墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)把墾區(qū)所包含的農(nóng)作物和動(dòng)物的生長(zhǎng)過(guò)程用虛擬動(dòng)畫(huà)形式展示出來(lái)，以便大家了解和學(xué)習(xí)。

成果展示模塊：主要包括農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)成果和農(nóng)業(yè)機(jī)械，以圖片、虛擬動(dòng)畫(huà)的形式展示墾區(qū)獲得的優(yōu)秀農(nóng)業(yè)成果，使用戶感受到農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步。對(duì)于大的農(nóng)業(yè)機(jī)械，不是所有人都能夠到現(xiàn)場(chǎng)去看，所以使用3D技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行虛擬仿真，讓廣大群眾對(duì)實(shí)物的認(rèn)識(shí)更直觀，對(duì)農(nóng)業(yè)科技的感知更深刻。

農(nóng)技推廣模塊：包括畜牧業(yè)知識(shí)和種植業(yè)知識(shí)以及農(nóng)機(jī)、農(nóng)具的推廣。黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)的對(duì)象是廣大人民群眾，而更多的也是服務(wù)于墾區(qū)的農(nóng)民，他們中間的大多數(shù)文化水平不高，為了更好地把正在應(yīng)用推廣的新品種、實(shí)用新技術(shù)成果（比如黃瓜冬春茬生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)、溫室生產(chǎn)管理中利用精準(zhǔn)作業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)變量施肥及變量施藥的過(guò)程、八跨自走式灌溉控制機(jī)作業(yè)、帶AFS系統(tǒng)可自動(dòng)生成產(chǎn)量圖的聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)）傳遞給他們，此系統(tǒng)平臺(tái)使用了文字、圖像、視頻、動(dòng)畫(huà)相結(jié)合的方式，形象生動(dòng)，通俗易懂，有利于他們理解和掌握。

景觀展示模塊：主要是使用全景技術(shù)展示墾區(qū)科普基地的精神面貌，讓更多的人了解墾區(qū)。用全景技術(shù)展示墾區(qū)，使人們能更清晰、更直觀地看到各個(gè)基地的場(chǎng)景，并且生成的文件較小，系統(tǒng)又增加了用戶的自主選擇，從而可最大限度地滿足用戶需求。

農(nóng)作物專家系統(tǒng)模塊：主要是總結(jié)和匯集農(nóng)業(yè)專家先進(jìn)的知識(shí)以及長(zhǎng)期積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，建造有關(guān)農(nóng)業(yè)的計(jì)算機(jī)智能軟件系統(tǒng)，能結(jié)合用戶提供的信息，模擬農(nóng)業(yè)專家對(duì)農(nóng)業(yè)問(wèn)題進(jìn)行分析推理并給予解答[3，4]。結(jié)合黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)水稻、大豆、玉米等實(shí)用性強(qiáng)的系列化農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、科技人員和管理工作者提供專家咨詢服務(wù)。專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程如圖2所示。

休閑娛樂(lè)模塊：在此模塊中設(shè)計(jì)一些與農(nóng)業(yè)相關(guān)的Flash小游戲，通過(guò)游戲，用戶不但能掌握相關(guān)的農(nóng)業(yè)知識(shí)，也能從中得到樂(lè)趣。

科普論壇模塊：通過(guò)該模塊用戶可以提出在農(nóng)業(yè)中遇到的各種問(wèn)題，農(nóng)業(yè)專家登陸系統(tǒng)后，針對(duì)用戶提出的問(wèn)題給予相應(yīng)的在線解答。并且在此模塊中，用戶可以上傳自己制作的有關(guān)農(nóng)業(yè)知識(shí)的多媒體作品，經(jīng)評(píng)價(jià)效果好的可以發(fā)布到農(nóng)技推廣、科普教育、成果展示、景觀展示相應(yīng)的模塊中。

整個(gè)平臺(tái)提供細(xì)粒度的用戶權(quán)限管理，能夠?qū)?shù)據(jù)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)權(quán)限分級(jí)控制，在關(guān)鍵的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)上提供可靠的授權(quán)設(shè)計(jì)，并具有數(shù)據(jù)備份、還原的功能。

3 墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

3.1 不受時(shí)間、空間的限制

黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普服務(wù)信息系統(tǒng)平臺(tái)突破了時(shí)間和空間的限制，無(wú)論用戶身處在地廣人稀的北大荒，還是發(fā)達(dá)的一線城市，無(wú)論是白天還是黑夜，只要連接到Internet，就可以隨時(shí)隨地訪問(wèn)科普平臺(tái)，及時(shí)找到所感興趣的知識(shí)技術(shù)。

3.2 傳遞信息的及時(shí)性

農(nóng)業(yè)是一門不斷發(fā)展的學(xué)科，在農(nóng)業(yè)的前端領(lǐng)域不斷有新的科研成果產(chǎn)生，這些成果不應(yīng)只保存在科研單位的檔案庫(kù)里，而應(yīng)該及時(shí)地讓更多的普通民眾所了解?，F(xiàn)在是信息時(shí)代，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)可以把農(nóng)業(yè)最新的科技前沿動(dòng)態(tài)和取得的輝煌成就展現(xiàn)給普通民眾，為不同人群了解農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀提供豐富的知識(shí)保障。

3.3 形式多樣，內(nèi)容豐富

此平臺(tái)展現(xiàn)信息的形式豐富多樣，使用圖片和文字展現(xiàn)一些活動(dòng)資訊、科普資料，利用Flash動(dòng)畫(huà)形式展現(xiàn)玉米螟綠色防控技術(shù)、溫室施肥打藥一體機(jī)、果園節(jié)水灌溉技術(shù)等最新技術(shù)，使用3D技術(shù)展現(xiàn)農(nóng)機(jī)展品本身的形狀、特點(diǎn)以及操作技術(shù)，使用全景技術(shù)展示墾區(qū)農(nóng)場(chǎng)景觀。多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等的引入，為農(nóng)民群眾提供了更全面、更豐富的內(nèi)容和形式，使得科普形式更加生動(dòng)活潑，可以更有效地吸引廣大人民群眾。

3.4 傳遞科普知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)了交互性

通過(guò)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)可以控制某個(gè)項(xiàng)目的展示路線，在專家系統(tǒng)中根據(jù)農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程選擇不同的情況給出不同的結(jié)論，并且廣大群眾可以對(duì)某項(xiàng)技術(shù)與專家進(jìn)行探討，或者對(duì)某項(xiàng)技術(shù)的多媒體展示進(jìn)行評(píng)論，這樣有助于科普創(chuàng)作作品的進(jìn)一步提高，增強(qiáng)科普工作的效果。

4 關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 數(shù)據(jù)緩存的實(shí)現(xiàn)

為了使用戶在訪問(wèn)平臺(tái)時(shí)Web服務(wù)器能夠及時(shí)響應(yīng)，及時(shí)把頁(yè)面和查詢結(jié)果返回給用戶，系統(tǒng)平臺(tái)采用了緩存技術(shù)，引入了SqlCacheDependency特性，對(duì)Channels、SoftChannels、SoilDetection數(shù)據(jù)表對(duì)應(yīng)的緩存實(shí)施了SQL Cache Invalidation技術(shù)。為了保證整個(gè)架構(gòu)的可擴(kuò)展性，也允許設(shè)計(jì)者建立自定義的CacheDependency類，用以擴(kuò)展緩存。

在墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)中，利用了配置文件和反射技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠模式。命名空間CacheDependencyFactory中，類DependencyAccess即為創(chuàng)建對(duì)象的工廠類。

4.2 知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)

知識(shí)庫(kù)是專家系統(tǒng)的核心，它相當(dāng)于專家的大腦，有關(guān)農(nóng)業(yè)的專業(yè)知識(shí)都被抽象化地存儲(chǔ)在知識(shí)庫(kù)中。本平臺(tái)采用產(chǎn)生式規(guī)則來(lái)表示知識(shí)。為了有效地存儲(chǔ)有關(guān)農(nóng)作物知識(shí)庫(kù)中的各種規(guī)則知識(shí)以及診斷方法，采用XML文檔來(lái)存儲(chǔ)規(guī)則知識(shí)，將產(chǎn)生式規(guī)則的模型轉(zhuǎn)換為XML的數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)XML文檔結(jié)構(gòu)，然后把定義好的XML文檔作為最基本的存儲(chǔ)單元進(jìn)行管理，通過(guò)應(yīng)用程序接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的操作[5，6]。

4.3 推理機(jī)的設(shè)計(jì)

推理機(jī)是專家系統(tǒng)的控制中心，是模擬專家的思維，根據(jù)已有的事實(shí)，推理出相應(yīng)的結(jié)論。推理機(jī)的實(shí)現(xiàn)首先是根據(jù)決策建立相應(yīng)的推理模塊，輸入條件、知識(shí)定義、前提條件的可信度、規(guī)則強(qiáng)度以及事實(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)編碼[7，8]。當(dāng)用戶使用時(shí)，輸入自己的事實(shí)數(shù)據(jù)，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的推理結(jié)果，當(dāng)原有知識(shí)不能滿足要求時(shí)，推理機(jī)可以隨時(shí)修改事實(shí)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)平臺(tái)推理部分的結(jié)構(gòu)如圖3所示[9]。

5 結(jié)語(yǔ)

科普興農(nóng)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收的重要舉措，把科普和數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能更好地促進(jìn)農(nóng)業(yè)知識(shí)的普及，加快農(nóng)業(yè)的發(fā)展。黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)數(shù)字科普網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)可以讓廣大群眾更好地了解墾區(qū)，減少農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)傳播和應(yīng)用的成本，為墾區(qū)現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的高效、可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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（責(zé)任編輯 昌炎新）