農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)設計與開發(fā).pdf

1、農業(yè)信息化建設是解決“三農”問題和新農村建設的重要手段和途徑。農業(yè)機械化作為農業(yè)的主要生產力，農業(yè)機械化信息化問題也倍受關注。近幾年，相關農機部門及農機經營者有條件購置和使用計算機，而且涌現(xiàn)了很多農業(yè)機械化信息網絡以及相關技術，使農業(yè)機械化信息化水平得以提高。盡管如此，目前農業(yè)機械化生產中適用的軟件相對很少，設計、開發(fā)適用軟件可以有效提高農業(yè)機械化技術的應用水平及效果，進而提升農業(yè)生產的效益，提高農民的收入，同時促進農村經濟的發(fā)展，同時

2、也可以有效提高農業(yè)機械化信息化水平。 本文結合農業(yè)機械化生產實踐要求、結合國家“863”項目及黑龍江省科技廳科技攻關項目的具體要求而設計開發(fā)“農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)(AMPES)”。設計開發(fā)AMPES不但可以滿足目前農業(yè)機械化生產領域信息化發(fā)展的需求，而且可以促進農業(yè)信息化、發(fā)展數(shù)字農業(yè)、建設社會主義新農村的重要內容之一。探討農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)設計開發(fā)的基本理論、研究農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)的功能以及設計和開發(fā)方法，又可以為農

3、業(yè)機械化其他領域專家系統(tǒng)的設計與開發(fā)探明道路和方向，為進一步發(fā)展農業(yè)信息化奠定基礎。本課題研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。作者查閱了大量的相關文獻，掌握國內外農業(yè)機械化生產領域專家系統(tǒng)研究、應用動態(tài)及發(fā)展趨勢，提出我國農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)存在的具體問題，并詳細敘述了專家系統(tǒng)的概念、結構、特點以及開發(fā)方法。以此為基礎，設計開發(fā)了單機版的農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)。本論文的主要研究內容包括農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)分析和總體功能設計、各模塊詳細設計

4、、系統(tǒng)數(shù)據庫設計、知識獲取方式研究、知識表示方法及知識庫設計、系統(tǒng)推理策略研究和推理機設計、系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)等幾個部分。本研究取得的主要成果有： (1)通過系統(tǒng)分析，明確了系統(tǒng)的總體功能，設計了系統(tǒng)總體架構。進行了系統(tǒng)功能模塊劃分，并詳細設計了各模塊功能、工作原理及運行流程，設計了各模塊數(shù)據庫、知識庫，為系統(tǒng)詳細設計和開發(fā)工作奠定基礎。 (2)首次設計并開發(fā)了包括農業(yè)機械化作業(yè)工藝過程及規(guī)范、農業(yè)機器選型配備和農業(yè)機器技術

5、保養(yǎng)三個主要功能模塊的單機版“農業(yè)機械化生產專家系統(tǒng)”。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)不同地區(qū)、不同種植結構和種植方式條件下農業(yè)機械化作業(yè)工藝過程制定、作業(yè)工藝規(guī)范咨詢、農業(yè)機器選型與配備、農業(yè)機器技術保養(yǎng)規(guī)范咨詢、保養(yǎng)計劃制定以及農業(yè)機器信息瀏覽等功能。 (3)根據系統(tǒng)要求，深入生產實際進行大量調查研究，獲取大量的文字、圖片及音像等資料，并對其進行了詳細整理和歸納。同時，自行研究設計腳本、攝制并制作部分型號拖拉機技術保養(yǎng)操作過程的錄像、拍攝大

6、量照片，為系統(tǒng)設計和開發(fā)提供必備的知識，增強了AMPES知識表達直觀性，提高了系統(tǒng)界面友好程度。 (4)對AMPES知識獲取問題進行了重點研究，確定的人工獲取與半自動獲取、自動獲取相結合的知識獲取機制，設計并實現(xiàn)了領域知識的半自動獲取和自動獲取功能。有效解決了專家系統(tǒng)設計和開發(fā)過程中知識獲取這一“瓶頸”問題。提高了知識的可信度，縮短了知識獲取的周期，提高了系統(tǒng)效率和咨詢效果。 (5)根據AMPES及各模塊功能要求，分層次

7、設計數(shù)據庫，對綜合數(shù)據庫和各模塊數(shù)據庫的關系、層次結構、數(shù)據庫中所含表的數(shù)量及表的具體結構進行了詳細設計。設計開發(fā)基于自身的三層數(shù)據庫的數(shù)據庫/知識庫管理系統(tǒng)(DBMS/KBMS)，不但可以實現(xiàn)數(shù)據庫/知識庫的常規(guī)維護功能，而且該模塊依據自身的數(shù)據庫結構及內容自動加載AMPES系統(tǒng)所有數(shù)據庫和知識庫，使DBMS/KBMS程序代碼完全脫離AMPES數(shù)據庫而存在，提高了系統(tǒng)的適應性，也簡化了代碼維護工作。 (6)根據AMPES所涉及

8、知識的特點，采用常規(guī)的產生式規(guī)則表示農業(yè)機械化作業(yè)工藝過程、農業(yè)機器選型等領域知識；根據源作業(yè)工藝過程知識特點，探討并采用語義網絡方法表示源機械化作業(yè)工藝過程的專家知識。實際應用證明，系統(tǒng)研究設計的知識表示方法有效實用，便于實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 (7)研究了AMPES推理控制策略，設計了基于產生式規(guī)則的推理機，包括基本工藝過程推理機、專家選型推理機、普通用戶選型推理機等；設計了基于語義網絡知識的源工藝過程推理機。同時，引用基于實例的推

9、理思想，恰當?shù)亟鉀Q了基本工藝過程推理問題，也提高了基本工藝過程知識庫知識自動獲取能力。 (8)采用正向推理方式、廣度優(yōu)先搜索策略設計AMPES推理過程；采用啟發(fā)式思想，依據知識庫知識組織順序以及知識的解釋說明進行沖突消解。針對工藝過程制定和農業(yè)機器選型等比較復雜的推理問題，采用相關推理機串聯(lián)或并聯(lián)使用、逐層推理的推理策略完成推理過程設計，有效地實現(xiàn)了系統(tǒng)功能。 (9)結合系統(tǒng)需要，設計開發(fā)了生產率法、能量法農業(yè)機器配備程