安徽省棉业智能化信息系统研究与应用.docx

安徽省棉业智能化信息系统研究与应用.docx

《安徽省棉业智能化信息系统研究与应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安徽省棉业智能化信息系统研究与应用.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

安徽省棉业智能化信息系统研究与应用

安徽省棉业智能化信息系统研究与应用

郑曙峰

（安徽省农业科学院棉花研究所安徽安庆246003）

摘要：

运用人工智能、计算机网络、数据库、多媒体等技术，研制了“安徽省棉业智能化信息系统”，该系统主要包括：

安徽省棉花生产信息采集网络、棉花栽培专家系统、远程科技服务系统、信息发布系统、信息采集上报系统、会员服务系统、棉花及相关产业资讯和市场信息动态数据库等，将各子系统进行集成、整合，以Internet为平台，以“安徽棉网”网站为载体。

该系统既可提供广泛的信息服务，又可提供智能化和远程化的科技服务。

关键词：

安徽省，棉业，信息系统，智能化

随着我国加入WTO和棉花市场供求关系的急剧变化，植棉业由部门分割、行业垄断的封闭低效产业向国家宏观调控、市场配置优化资源的现代化高效产业转变，棉花由战略物质转化，由卖方市场向买方市场转化，棉花市场逐步纳入社会主义市场经济轨道，随着全球经济一体化，国内棉花逐步融入国际棉花市场。

现代棉花生产集技术密集、资金密集和信息密集于一体，将进一步市场化、国际化，激烈的市场竞争必须依靠准确的信息作保证。

另一方面，现阶段棉花新技术新品种更新较快，传统的科技服务速度和手段明显落后于现代农业科技的发展，因此需要十分重视棉花产业的信息化，一方面建立棉花及相关产业市场信息网络，另一方面建立基于网络的棉花生产决策和科技咨询系统，实施网上辅助决策咨询、在线服务和技术培训。

目前，国内已有单位在进行棉业信息系统研究，主要有棉花专业网站、棉花生产管理专家系统、棉花信息管理系统等等，这些系统或网站只侧重某一方面的信息，或只提供有限的智能决策支持服务，缺乏一个综合资源、经济、生产信息和产品市场信息、决策支持系统等多方面综合服务系统，另外，由于农业生产地域性很强，这些系统没有专门针对安徽省棉花生产的综合信息服务和科技支撑，因此对我省棉花及相关产业指导作用相当有限。

安徽省是一个产棉大省，年平均植棉面积在600万亩左右，棉花在我省国民经济中占有很重要的地位，建立集棉花生产管理智能决策、棉花生产科技支撑与棉业信息服务为一体、具有区域特色的棉业信息系统十分必要。

1系统的结构及其内容

“安徽省棉业智能化信息系统”主要包括三部分内容，即：

软件系统、硬件系统及安徽省棉花生产信息采集网络，其结构框架图见图1。

1.1软件系统的结构和功能

“安徽省棉业智能化信息系统”由网上专家、棉业资讯、市场行情、远程科技服务系统、信息发布系统、信息采集（上报系统）、相关站点、会员服务等8个子系统集成而成（见图1）。

各子系统具体内容介绍如下：

1.1.1网上专家子系统

网上专家子系统包括专家系统和专家在线咨询2个模块。

①专家系统（AHCCE，即“基于Internet平台的棉花栽培专家系统”）：

在广泛收集和总结棉花生产和研究积累起来的知识、经验和关键技术的基础上，运用人工智能、知识工程和专家系统等技术，建立包括产前决策、实时苗情诊断和决策、施肥推荐、诊断防治等主要功能的专家系统。

专家系统（AHCCE）的主要功能有：

A、产前决策：

在播种前，根据各地社会经济条件、国际国内棉花市场行情，以及对各地年气候状况的预测，以及用户输入的资料，包括所在地区的土壤类型、水源、密度、年降水量、平均积温、3年均产、土壤养分等数据，系统为用户提供一套播前参考方案，主要包括品种、播种时间、播种密度以及应施肥量等。

B、实时苗情诊断和决策：

根据棉花不同的栽培方式（直播棉、地膜棉、移栽棉、移栽地膜棉、抗虫棉）和不同的生育期（苗期、蕾期、花铃期、吐絮期）以及不同的咨询项目（水、肥、化调、病虫防治、其它）给出相应的专家咨询意见。

C、推荐施肥：

根据用户所在的地区、土壤pH值及土壤中有机质、全氮、速效磷、速效钾含量、施肥时期、该时期平均气温、目标产量、已施肥料类型、成分含量及数量、肥料利用率、施肥水平和土壤肥力水平等信息，以系统内部精确的施肥推荐数学模型为基础，为用户提供最优施肥方案。

D、病虫害诊断防治：

系统可以根据用户输入的棉株症状和其它数据，以系统内部精确的数学模型为基础，给出不同可信度下的诊断结果，为用户提供最优防治方案。

为了使农民能够尽量正确全面地选择适合棉株实际症状特征的描达，系统还给出了与农民选定的症状描述相对应的彩色图片。

这样，农民可以把系统显示的图片与实际情况相比较，增加或删除某些特征，以确保用户选定的症状能反映棉株的真实情况，从而使系统给出确切的诊断结果及防治方法。

②专家在线：

用户可以通过2种方式进行在线咨询，一种是通过向“专家信箱”发电子邮件方式向专家提问，另一种是通过注册登录“留言板（BBS）”，向专家提问，然后由在线专家进行回答，实现用户和棉花专家的实时交互和“面对面”交流。

1.1.2棉业资讯子系统

包括棉业动态、专家论坛、科技成果、政策法规、安徽棉情、棉花专家、涉棉单位7各模块。

本子系统功能主要通过建立棉业资讯数据库并对其进行查询、检索、修改等操作来实现。

①棉业动态：

介绍省内、国内、国际棉业最新动态、资讯等；

②专家论坛：

包括省内外专家发表的关于棉花及其相关产业指导性的文章；

③棉花科技成果：

主要介绍当前棉花在研项目、科技成果、棉花生产实用技术、棉花病虫情报、棉花加工技术、棉副产品加工技术等；

④政策法规：

介绍与棉花相关的政策法规；

⑤安徽棉情：

介绍与安徽省棉花基本情况；

⑥棉花专家：

介绍安徽省从事棉花及其相关产业科研、生产、加工以及产业化工作的专家。

⑦涉棉单位：

介绍省内外棉花生产、经营和科研单位及棉花相关行业单位情况，包括：

棉麻公司、棉种公司、棉花良种场、轧花厂、农场、棉花生产资料经营、棉花机械、纺织企业、棉副产品加工、棉花科研、植棉大乡、棉花专业合作社、植棉大户等。

1.1.3市场行情子系统

包括棉花行情、棉花良种、棉花机械、生产资料、棉副产品等模块。

通过建立棉花及相关产业市场信息动态数据库来实现。

主要数据库有：

①国内外棉花市场行情数据库，如：

棉花电子撮合行情、Cotlook指数、纽约棉花期货、中国棉花价格指数（CCIndex）、国家棉花价格指数（Cncotton）、郑州商品交易所棉花期货行情等。

②国内、省内棉花生产信息数据库，如：

中国棉花生产景气指数（CCPPI）、中国棉花生长指数（CCGI）等等。

③棉花相关产业市场信息数据库：

收集包括供销、农资、种子、农技推广、棉花经营、棉花副产品经营等相关产业信息，建立棉业信息资源数据库，发布棉花相关产业市场信息。

1.1.4远程科技服务子系统

包括棉花生产技术体系、棉花适时实用技术、网上专家系统、专家在线（BBS）、棉花病虫情报等5大模块。

①棉花生产技术体系：

主要介绍各种不同模式的棉花生产技术体系。

主要以文字、图片、动画、影片等多种形式来表现。

②棉花适时实用技术：

根据本系统建立的“安徽省棉花生产信息采集网络”多不同时期棉花苗情的调查结果，并结合各棉区气候状况，定期或不定期发布动态的棉花生产技术指导意见。

另外还发布有关专家的指导性文章。

③网上专家系统：

主要内容见前所述。

④专家在线（BBS）：

主要内容见前所述。

⑤棉花病虫情报：

为县级以上植保部门发布“棉花病虫情报”、介绍病虫害防治知识、介绍新农药使用方法提供快速便捷的平台。

发布各棉区棉花不同时期主要病虫害预测预报情报，并介绍具体防治方法和时期。

1.1.5信息发布子系统

主要功能是为会员和共建单位发布信息，会员和共建单位通过注册拥有自己帐号，在“安徽棉网”上实时发布信息，主要包括：

单位介绍、产品介绍、产品技术咨询等相关信息。

1.1.6信息采集（上报）子系统

本子系统为“安徽省棉花生产信息采集网络”信息采集员进行信息上报所用，信息采集员通过帐号和密码登录系统，按照规定上报实时棉花生产信息或当地气象资料。

1.1.7相关站点子系统

主要通过对国内和国外主要棉花网站的收集，建立本系统的导航系统，通过该子系统能够实现与其他网站的连接。

1.1.8会员服务子系统

会员通过一系列入会手续获得会员资格，享受会员的基本权利。

会员可以通过密码上网发布信息、回复信息、参与在线讨论或浏览一些重要信息等。

1．2单机环境下运行棉花栽培专家系统（AHCCE）

只要在单机环境下安装IIS或PWS服务器以及MSACCESS数据库系统，AHCCE即可在单机环境下运行，可实现网络版专家系统的主要功能，AHCCE可以通过网络进行升级和更新。

1．3安徽省棉花生产信息采集网络

按照99%～95%的置信水平，在全省沿江、江淮及淮北三大棉区选取20个左右产棉县600～1000个农户进行定期定户调查，每年调查8～10次，根据调查结果定期发布安徽省棉花生产景气报告，并结合各棉区气候状况发布动态的棉花生产技术指导意见，为各级政府宏观调控提供决策依据，为棉农棉花生产提供参考，为相关合作单位提供棉花生产信息来源。

信息采集员主要由从事棉花生产第一线的专业技术人员担任，信息采集主要通过电话、信函、传真以及网上棉花生产信息采集上报系统等几种方式进行，系统信息员通过账号和密码登录系统，按照规定上报当地棉花实时生产信息和气象资料。

2系统的主要功能

2．1广泛的信息咨询服务

该系统为安徽省棉花及相关产业提供强大的信息咨询服务和初步的电子商务平台。

2．2完善的新型科技服务

该系统通过信息采集网络采集和发布棉业信息，开展产前、产后信息服务；通过棉花生产决策支持专家系统、网上远程教育系统、专家在线系统，开展新型产中智能化和远程化科技服务。

3系统实现的主要技术方案

3．1棉花栽培专家系统（AHCCE）网络版的实现

3．1．1总体设计思路。

本系统采用“浏览器/WEB服务器/数据库系统”三层网络结构模型，运用ADO技术、COM组件技术、ASP技术和人工智能技术等，其中WebServer选用IIS服务器，以MsAccess数据库作为web数据库，见图3。

ActiveServerPage内含于IIS当中，提供一个服务器端（server-side）的scripting环境，用于产生和执行动态的、交互式、高效率的站点服务器的应用程序。

站点服务器会自动将ASP的程序码，解释为标准的HTML格式的网页内容，再送到用户的浏览器上显示出来。

用户端只要使用常规可执行HTML码的浏览器，即可浏览ASP所设计的主页内容。

3．1．2技术路线。

通过知识获取，建立基础数据库、知识库、模型库，在此基础上通过一定的推理机制进行推理，得出结论。

经专家测试后进行完善，直至推广应用。

3．1．3AHCCE的结构设计。

系统主要有知识获取模块、数据库、规则库（知识库）、模型库、推理机等几部分组成，系统结构图如图5，各模块相互关联，协同工作，共同完成决策目标的推理过程。

该系统（AHCCE）知识面广，知识新，实用性强，操作简便，易学易用，运用多媒体和多种辅助系统，声图文并茂，农民乐意接受。

基础数据库、知识库，主要包括：

①基础数据库：

包括气候、土壤、品种等基础数据库。

气候数据库中有无霜期、活动积温、平均温度及其他生产管理中需要的参数。

②土壤数据库中有土壤类型、有机质含量、全氮含量、速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量、土壤pH值、肥料常年利用率等。

品种数据库中收录推广品种的培育单位、产量水平、适应区域、株高、生育期、抗病性等。

③知识库：

包括播种前决策中的品种选择、播期播量确定、肥料推荐等，以及在不同生育期的管理决策知识。

推理机制：

本系统对诸如病害发生趋势预测、病虫害诊断等知识用产生式规则表示，以数据库进行管理。

推理采用以目标驱动的反向推理方式进行，并采用深度优先的搜索策略。

系统首先根据用户选择推理目标，从规则库中进行方向搜索，建立以目标为根的推理树，之后，对每个叶节点进行检验，以确定目标的真伪。

用户根据系统的提问逐一回答，最后系统给出推理结果。

知识库管理：

知识库采用数据库管理，按管理对象的不同，分库管理。

库中主要的数据表有规则库（知识库）表、事实库表、目标库表、临时事实库表等。

规则表的字段有condition（条件）、result（结论）和cf（确定性因子）。

知识表示方法：

条件部分的“与、或”分别用“&&”表示“||”表示。

在同一条规则中，只能有“与”的关系，或是“或”的关系。

对于诸如规则“A||（C&&B）→D”一类的规则可写成“A→D”和“（C&&B）→D”两条规则；对于诸如规则“A&&（C||B）→D”一类的规则可写成“A&&C→D”和“（A&&B）→D”两条规则。

规则库中的数据由专家填写。

用户在使用时，首先选择推理目标，之后系统采用反向推理机制进行推理，用户根据系统的提问逐一回答，最后系统给出推理结果。

3．2系统集成技术方案

3．2．1系统总体结构设计。

系统的结构如下图6。

为了便于系统的维护，便于信息的组织、更新、检索，有利于信息的共享，多数页面都是通过ASP脚本直接访问数据库和文件系统，有部分ASP程序通过组件（上传组件）访问数据库和文件系统。

3．2．2系统的维护。

①日常维护系统管理员通过密码登录，对后台数据库各数据表表进行添加、修改、删除等操作，从而很方便的维护系统。

有些页面文件的维护需要通过FTP上传软件完成。

②信息来源

棉花及相关产业信息来源：

相关数据库、媒体、合作单位、本网信息员。

棉花市场信息：

主要包括国际棉花市场信息，如美国纽约棉花期货贸易市场信息、国际棉花咨询委员会（ICAC）信息、世界贸易组织（WTO）信息、联合国粮农组织（FAO）信息、世界银行信息等；国内信息，如：

纺织市场信息，期货市场信息、供销系统信息、纺织工业用户信息、化纤市场信息等。

棉花相关产业市场信息：

收集包括供销、农资、种子、农技推广、棉花经营、棉花副产品经营等相关产业信息，建立棉业信息资源数据库。

棉花生产信息来源：

已建成的“安徽棉网”棉花生产信息调查网络。

4系统的推广应用前景

“安徽省棉业智能化信息系统”在安徽省三大棉区已得到各级政府、技术推广部门、植棉大户以及许多涉棉企业等广泛应用。

“安徽省棉业智能化信息系统”的主要载体“安徽棉网”已成为安徽棉业的门户网站，已成为安徽棉业的信息及科技服务平台。

“安徽省棉业智能化信息系统”采集和发布的安徽省棉花生产景气报告（“中国棉花生产景气报告”的一部分）已成为安徽省棉花主要生产信息来源之一，被广泛采用，为各级政府宏观调控提供决策依据，为棉农生产提供信息服务和技术指导。

“安徽省棉业智能化信息系统”推广和应用将有助于实现我省棉花及相关产业的信息化，实现我省棉花生产产前、产中、产后服务等各个环节的信息化、智能化，将为我省棉花生产可持续发展、提高我省棉花科技水平、大大提高资源的利用率、提升我省棉花及其相关产业的综合竞争力起到十分重要的作用。

参考文献：

[1]毛树春,李亚兵,韩迎春.中国棉花生产景气指数CCPPI研究[J].中国棉花，2003,30（4）:

2～4

[2]毛树春,李亚兵.中国棉花生长指数CCGI的研究与应用[J].中国棉花，2003,30（8）∶10～12

[3]郑曙峰.安徽省棉业信息化工程的设想与实现[J].安徽农业科学,2002,30（3）:

447-450

[4]郑曙峰.基于VCD/DVD平台的多媒体棉花专家系统研究[J].计算机与农业,2002：

（8）：

16-17

[5]郑曙峰.多平台棉花栽培专家系统（AHCCE）[J].安徽农学通报,2002,8（4）:

42-43

[6]郑曙峰.“安徽棉业信息网”初探[J].江西棉花 ,2000,22（6）:

20-21 

[7]郑曙峰.AHCCE：

一个基于模拟模型的棉花生产计算机管理系统,计算机农业应用之21世纪国际会议研讨会论文集[M].中国农业科技出版社2000年10月

[8]何团结,程福如,郑曙峰.实用农业多元统计分析系统的开发与应用[J].计算机与农业,2002：

（4）：

15-17

[9]郑曙峰,唐胜,潘泽义,等.江淮丘陵棉区棉花生产计算机管理决策系统（AHCCE）的研究Ⅰ基本思路与总体设计[J].棉花学报,1999,11（4）:

191-194

[10]郑曙峰,产焰坤.棉花育种计算机咨询系统的设计原理及应用[J].棉花学报,1998,10（4）:

178-181

[11]郑曙峰.农作物新品种区域试验计算机管理系统的研究[J].安徽农业科学,1995,23（4）:

345-347

[12]程福如,郑曙峰.棉红铃虫发生量中期预报技术研究[M].植物保护21世纪展望,1998：

561-563

[13]程福如,郑曙峰.棉铃虫发生趋势的长期预测技术研究[J].棉花学报,1998,10（3）:

152-154

[14]郑曙峰.利用计算机对棉花株式图进行统计分析[J].中国棉花,1998,25（10）:

33