趙婧 趙貴賓 熊春蓉 朱永永 陳恒

摘要：針對(duì)甘肅省馬鈴薯生產(chǎn)現(xiàn)狀及需求， 采用知識(shí)工程的方法和手段 ，利用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù) ，將馬鈴薯領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)、經(jīng)驗(yàn)和解決問(wèn)題的方法系統(tǒng)化、形式化，設(shè)計(jì)出馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)功能模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)研制了馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)并進(jìn)行應(yīng)用，可快捷、方便地為基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者提供技術(shù)指導(dǎo)和科學(xué)管理決策參考。

關(guān)鍵詞：甘肅； 馬鈴薯； 專(zhuān)家系統(tǒng)； 開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-1463（2017）07-0071-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.07.018

Abstract： Introduction experiment of 11 oil flax cultivars is carried out in Gaoping experiment stations of Pingliang Institution of Agricultural Science. The result shows that the comprehensive chavaiters is excellent， the plants grew well， the evenness of the plant are strong， and the yield components are high， which the growth stages of 3911 and 9718 are shorter than that of other cultivars， 99012 QS05 and Longya 10 are longer in the condition of open ground drilling. The growth of Tianya 10， Longyaza 14， 99012 QS05， Longya 10 are vigorous and uniform. Tianya 10 have the highest yield and achieved 9.55% increase over the CK Longya 10. The yield of Longyaza 14 is second to Tianya 10 and 6.82% increase over the CK. Longyaza 14 have the lowest plant height which may enable it a good lodging resistance. Tianya 10 and Longyaza 14 are suitable for planting in Pingliang.

Key words：Oil flax；Pingliang；Cultivars；Introduction

馬鈴薯是甘肅省三大糧食作物之一，在全省農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。全省馬鈴薯面積自2011年以來(lái)一直穩(wěn)定在67萬(wàn)hm2左右，總產(chǎn)1 000萬(wàn) t左右[1 ]，2015年達(dá)到68.2萬(wàn)hm2，產(chǎn)量1 126.5萬(wàn)t。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著農(nóng)產(chǎn)品供求形勢(shì)的變化和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，馬鈴薯已由解決溫飽的糧食作物轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾募Z、菜、加工等多種用途的兼用作物，由于其產(chǎn)量高、耐瘠薄、抗干旱、適應(yīng)性強(qiáng)、避災(zāi)減災(zāi)、比較效益高等特點(diǎn)，已成為甘肅省最具有發(fā)展前景的高產(chǎn)作物之一。尤其是隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的不斷深化，馬鈴薯也由抗旱救災(zāi)作物發(fā)展成為支持農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)民增收致富的經(jīng)濟(jì)作物，種植面積逐年擴(kuò)大。為加快推動(dòng)甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，針對(duì)甘肅省馬鈴薯的生產(chǎn)現(xiàn)狀，我們將計(jì)算機(jī)技術(shù)與馬鈴薯相關(guān)的農(nóng)業(yè)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有清晰美觀的多媒體人機(jī)交互界面和方便的查詢(xún)與搜索功能，整個(gè)系統(tǒng)操作靈活、方便，易于掌握和推廣。甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，大大促進(jìn)了新技術(shù)、新成果的推廣，對(duì)甘肅省的馬鈴薯生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的意義。填補(bǔ)了甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家信息系統(tǒng)的空白。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于馬鈴薯大田生產(chǎn)、貯藏和加工等方面，提升了甘肅省馬鈴薯種植技術(shù)的信息化水平，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)山西省馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)、畢節(jié)地區(qū)馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)、榆林基于移動(dòng)互聯(lián)平臺(tái)的馬鈴薯生產(chǎn)管理專(zhuān)家系統(tǒng)和貴州省馬鈴薯栽培管理專(zhuān)家系統(tǒng)等系統(tǒng)進(jìn)行分析[2 - 6 ]，在消化吸收各地研制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[7 - 8 ]，針對(duì)甘肅省當(dāng)前馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膽?yīng)用需求，以通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了基于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)智能終端的應(yīng)用系統(tǒng)，以滿(mǎn)足甘肅省廣大馬鈴薯種植戶(hù)、基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員在馬鈴薯種植、技術(shù)推廣方面的信息化需求。

1.1 構(gòu)建專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)

構(gòu)建專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)的主要目的就是把馬鈴薯專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、理論知識(shí)采用信息化的方式進(jìn)行表達(dá)和推理，通過(guò)現(xiàn)代化的通訊技術(shù)，遠(yuǎn)程為馬鈴薯種植戶(hù)、基層農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和馬鈴薯生產(chǎn)加工企業(yè)提供專(zhuān)家級(jí)的知識(shí)服務(wù)，解決馬鈴薯種植或生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)。甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)將馬鈴薯栽培技術(shù)、病蟲(chóng)草害防治技術(shù)、加工技術(shù)所涉及的各類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)分門(mén)別類(lèi)的整理，根據(jù)每類(lèi)知識(shí)的特點(diǎn)，依據(jù)關(guān)鍵主題詞、特征、業(yè)務(wù)規(guī)則建立知識(shí)表達(dá)邏輯，并通過(guò)判定樹(shù)進(jìn)行知識(shí)推理機(jī)制，建立了整地、品種選擇、播種、施肥、田間管理、病蟲(chóng)草害防治、收獲、儲(chǔ)藏、加工等知識(shí)庫(kù)。依據(jù)推理機(jī)制對(duì)外部輸入的條件進(jìn)行知識(shí)推理，獲取所需的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

1.2 開(kāi)發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)家應(yīng)用系統(tǒng)

甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)涉眾群體包括全省馬鈴薯種植戶(hù)、全省基層農(nóng)技人員、全省馬鈴薯生產(chǎn)加工企業(yè)等眾多群體。由于涉眾群體種類(lèi)多，每個(gè)人員的應(yīng)用需求、應(yīng)用環(huán)境不同，為了滿(mǎn)足不同人員的應(yīng)用需求，本系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等技術(shù)構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)+馬鈴薯專(zhuān)家服務(wù)的模式，開(kāi)發(fā)出單機(jī)版本、網(wǎng)絡(luò)版本和手機(jī)APP版本共3個(gè)版本，用戶(hù)可以通過(guò)PC終端、手機(jī)終端很便捷的使用本系統(tǒng)，隨時(shí)、隨地的獲取專(zhuān)家級(jí)的技術(shù)指導(dǎo)。

2 甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目在.net平臺(tái)下開(kāi)發(fā)，整體架構(gòu)設(shè)計(jì)采用REST面向資源的架構(gòu)體系，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有很好的可擴(kuò)展性和伸縮性。

系統(tǒng)采用REST面向資源架構(gòu)體系，按架構(gòu)各部分完成的業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，各層之間的功能相互獨(dú)立，保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，根據(jù)實(shí)際需求，將本系統(tǒng)分為業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層4層結(jié)構(gòu)。每層之間相互獨(dú)立，完成各自的功能，層和層之間自上而下交互。業(yè)務(wù)應(yīng)用層直接面向用戶(hù)，接受用戶(hù)輸入的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用請(qǐng)求，并將接收的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給業(yè)務(wù)服務(wù)層。業(yè)務(wù)服務(wù)層接受到服務(wù)請(qǐng)求后，調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能模塊完成服務(wù)請(qǐng)求。業(yè)務(wù)邏輯層根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用請(qǐng)求調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理邏輯模塊處理用戶(hù)的業(yè)務(wù)服務(wù)請(qǐng)求，并將處理結(jié)果返回到業(yè)務(wù)服務(wù)層，當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯組件需要訪問(wèn)數(shù)庫(kù)資源時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層的持久化對(duì)象獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。

2.1 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要和用戶(hù)交互，接收用戶(hù)輸入的請(qǐng)求，并將請(qǐng)求的結(jié)果顯示給用戶(hù)。系統(tǒng)提供了基于PC終端的業(yè)務(wù)應(yīng)用和移動(dòng)終端的業(yè)務(wù)應(yīng)用，用戶(hù)可以通過(guò)電腦和手機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.2 業(yè)務(wù)服務(wù)層

業(yè)務(wù)服務(wù)層完成系統(tǒng)的服務(wù)功能，本系統(tǒng)提供以下業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。

2.2.1 信息檢索服務(wù) 可以檢索到整地、起壟覆膜、種子處理、催芽、拌種、田間管理、收獲、儲(chǔ)藏和加工等方面的技術(shù)信息。

2.2.2 查詢(xún)服務(wù) 可以做到行政區(qū)劃信息查詢(xún)、品種信息查詢(xún)、病害信息查詢(xún)、蟲(chóng)害信息查詢(xún)和生產(chǎn)企業(yè)信息查詢(xún)。

2.2.3 決策服務(wù) 提供品種選擇決策、播期決策、病害診斷、蟲(chóng)害診斷、合理密植決策和施肥決策。

2.2.4 交流服務(wù) 提供了視頻播放、資料下載服務(wù)、用戶(hù)咨詢(xún)服務(wù)、用戶(hù)信息管理服務(wù)和新品發(fā)布服務(wù)。

2.3 業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層主要響應(yīng)服務(wù)層傳遞過(guò)來(lái)的服務(wù)請(qǐng)求，根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能邏輯模塊，并將處理的結(jié)果返回到服務(wù)層，本系統(tǒng)將業(yè)務(wù)邏輯處理模塊分為以下幾大類(lèi)。

2.3.1 查詢(xún)模塊 處理用戶(hù)發(fā)送的所有信息查詢(xún)請(qǐng)求，信息查詢(xún)處理模塊提供多指標(biāo)、多條件的查詢(xún)接口，滿(mǎn)足用戶(hù)多種多樣的查詢(xún)方式。

2.3.2 檢索模塊 該業(yè)務(wù)模塊主要對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，資料數(shù)據(jù)如整地、起壟覆膜、視頻資料等進(jìn)行檢索。

2.3.3 數(shù)據(jù)維護(hù)管理 對(duì)基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)，包括數(shù)據(jù)的增、刪、改、查功能，并提供多種數(shù)據(jù)錄入方式，提高數(shù)據(jù)錄入的效率。

2.3.4 推理模塊 完成接收決策服務(wù)請(qǐng)求，完成專(zhuān)家推理功能，獲取決策的結(jié)果并返回到?jīng)Q策服務(wù)。

2.4 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)。本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、資料數(shù)據(jù)及專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)。數(shù)據(jù)層除了完成數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)外，還為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)支撐，業(yè)務(wù)邏輯層通過(guò)數(shù)據(jù)層的持久化對(duì)象訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

3 馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容

3.1 基本介紹

主要介紹甘肅省馬鈴薯生產(chǎn)狀況，馬鈴薯形態(tài)特征以及馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育的相關(guān)知識(shí)。

3.2 知識(shí)角

介紹了營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育的影響，土、肥、水、氣對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響和雜草的防治知識(shí)。

3.3 脫毒薯生產(chǎn)技術(shù)

系統(tǒng)介紹了脫毒苗繁育技術(shù)、脫毒微型種薯的生產(chǎn)技術(shù)和脫毒原種高產(chǎn)栽培技術(shù)。

3.4 播前技術(shù)

介紹了整地、起壟覆膜相關(guān)知識(shí)，并能進(jìn)行品種選擇決策。輸入所在地（市）縣（區(qū)）以及品種用途等因素，系統(tǒng)自動(dòng)推薦出適宜當(dāng)?shù)卦耘嗟母弋a(chǎn)、抗病品種，用戶(hù)可進(jìn)一步根據(jù)當(dāng)?shù)伛R鈴薯的適宜播期和用途來(lái)選擇需要的品種。

3.5 播種技術(shù)

介紹了種薯處理技術(shù)，并能對(duì)播期和密度進(jìn)行決策。一是輸入所在縣（區(qū)）以及田地類(lèi)型等因素，系統(tǒng)結(jié)合所輸入的因素能推理出適宜播期，使馬鈴薯的生育期進(jìn)程與當(dāng)?shù)貧夂驐l件相適應(yīng)，充分發(fā)揮馬鈴薯的生產(chǎn)潛力。二是通過(guò)輸入所在縣（區(qū)）、田地類(lèi)型、土壤肥料和品種用途可以決策出適宜的種植密度，避免用戶(hù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷株行距造成播種密度過(guò)大或者過(guò)小的問(wèn)題。同時(shí)也對(duì)用種量提供依據(jù)。

3.6 田間管理

主要介紹了水地和旱地的馬鈴薯不同生育時(shí)期的田間管理措施。

3.7 施肥決策

依據(jù)土壤中氮肥、磷肥、鉀肥的肥力水平，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)，預(yù)計(jì)產(chǎn)量以及給出合適的施肥方式和建議。避免了用戶(hù)因過(guò)量施肥或者施肥不均而造成肥料浪費(fèi)或者減產(chǎn)的問(wèn)題，幫助用戶(hù)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3.8 病蟲(chóng)害防治

通過(guò)對(duì)馬鈴薯病害外在的表現(xiàn)、蟲(chóng)害成蟲(chóng)或幼蟲(chóng)的體型特征以及相關(guān)的圖片進(jìn)行分析，系統(tǒng)自動(dòng)決策出病蟲(chóng)害名稱(chēng)，并鏈接有圖片和病害癥狀、發(fā)病規(guī)律以及防治方法的詳細(xì)資料。用戶(hù)可以將受害植株與圖片加以對(duì)比，提高決策的準(zhǔn)確度。

3.9 收獲

主要介紹了收獲時(shí)間、除秧技術(shù)和收獲方式。

3.10 貯藏加工

對(duì)貯藏條件、貯藏方法、馬鈴薯淀粉和馬鈴薯全粉等信息做了介紹。

3.11 相關(guān)企業(yè)介紹

介紹了甘肅省馬鈴薯種薯企業(yè)、加工企業(yè)、農(nóng)機(jī)企業(yè)和農(nóng)藥企業(yè)。

3.12 互動(dòng)交流平臺(tái)

互動(dòng)交流平臺(tái)是甘肅馬鈴薯專(zhuān)家系統(tǒng)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。通過(guò)互動(dòng)交流平臺(tái)用戶(hù)可以和專(zhuān)家通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交流，能更加便捷、高效的解決馬鈴薯生產(chǎn)上的實(shí)際問(wèn)題，提高工作效率。

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（本文責(zé)編：陳 珩）