基于知识模型的春大豆生产管理专家系统研究

论文摘要

近年我国大豆总产徘徊不前，进口逐年增加，其主要原因是大豆生产仍采取传统耕作方式，科技含量低，导致单产低、品质差，影响了大豆产业的发展。转变生产经营方式，加速大豆科研成果转化与推广成为振兴大豆产业的主攻方向。本研究利用专家系统和知识模型的构建原理与技术，以多年大豆科研数据和现有科研成果为依托，建立了基于知识模型的大豆生产管理专家系统，利用信息技术为大豆产前、产中和产后提供专家水平的决策支持服务，使传统生产方式向半精量方向发展。主要研究结果如下：1．在系统中运用知识模型，使得知识模型在应用到小麦、棉花、水稻、油菜、玉米后，应用到大豆生产管理专家系统。构建了包括轮作模式确定、品种选择、产量目标、种植密度确定、水肥运筹等方面为主的播前方案设计知识模型。合理轮作模型充分考虑生态效益和经济效益，以三年作为一个时间范畴，考虑当地主栽作物产量水平、成本投入、市场价格、前茬作物对后茬作物的影响等因素，利用线性规划原理，使Y=sum from i=1 to 3 Aij（j=1，2，...，m）达到最大，即单位面积3年的经济效益最大化，确定轮作作物及种植面积，构建合理的轮作模式，使农业生产可持续发展，从根本上解决大豆重迎茬问题。品种选择模型为ZXD=（?），并当置信度ZXD=1-multiply fromf i=1 to N ((|Xiy-Xix|)/Xix)大于80％时，系统将品种选出，同时系统建立了抗旱品种数据库，可根据用户的需求进行抗旱品种选择。大豆种植密度模型，通过多年的实验数据及模型分析，确定高产大豆的基础密度为34．14万株·hm-2，然后根据大豆品种株型、地力和肥料水平、栽培方式、是否灌溉等影响因子对密度进行修正，见方程MD=JCMD×ZX×NSL×ZP×GS。另外还构建了大豆适应性判断、目标产量确定、播期确定及水肥运筹等知识模型，并对相关参数进行了确定。2．建立了大豆叶面积指数、群体光合速率、干物质积累和地上部分氮磷钾的吸收等动态及相互关系模型，根据目标产量确定各生育时期的目标生理指标，使其成为生产调控管理的依据。当TK=（（Xy-Xs）/Xy）)≥10％或TK=（（Xy-Xs）/Xy）≤-10％时，采取相应的调控措施，使生产向目标化发展。3．建立了包括大豆形态知识、大豆生理知识、合理轮作、播前准备、播种和苗期管理、分枝期管理、开花期管理、鼓粒期管理、病虫害防治、适时收获以及加工储藏等整个过程专家咨询系统，采取正向推理、逆向推理等推理方式为用户提供专家咨询服务，利用信息技术构建可一个跨时空的农业科技平台。4．系统以Windows2003 Sever+ⅡS6．0为开发平台，以微软的大型数据库SqlServer2000为依托，采用asp．net模式开发了基于WEB的大豆生产管理专家系统，以便利的互联网为纽带，利用信息技术整合现有科研成果，为用户提供大豆生产的科技信息服务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1.1 农业专家系统的研究进展
• 1.2 我国农业专家系统的研究现状
• 1.3 农业专家系统的发展方向
• 1.3.1 以“3S”技术为核心的精准农作专家系统
• 1.3.2 虚拟作物专家系统
• 1.3.3 数据挖掘农业专家系统
• 1.3.4 基于知识模型专家系统
• 1.4 本研究选题依据及意义
• 1.4.1 大豆生产现状
• 1.4.2 大豆专家系统研究现状
• 1.4.3 选题依据
• 1.4.4 研究意义
• 第一章 资料来源与研究方法
• 1.1 研究思路与技术路线
• 1.2 资料来源
• 1.2.1 田间试验
• 1.2.2 文献资料和专家咨询
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 数据存储
• 1.3.2 知识模型建立
• 1.3.3 知识库建立
• 1.3.4 决策支持过程
• 1.3.5 系统开发流程
• 1.3.6 系统测试与检验
• 第二章 春大豆栽培技术方案知识模型
• 2.1 种植制度与品种选择
• 2.1.1 适应性确定
• 2.1.2 品种选择
• 2.1.3 轮作模式的确定
• 2.1.4 模型检验
• 2.2 决策目标与群体结构
• 2.2.1 产量目标
• 2.2.2 品质目标
• 2.2.3 播种密度
• 2.2.4 播种量确定
• 2.2.5 模型验证
• 2.3 肥料和水分运筹
• 2.3.1 氮肥运筹
• 2.3.2 磷肥运筹
• 2.3.3 钾肥运筹
• 2.3.4 水分运筹
• 2.3.5 模型验证
• 2.4 小结
• 第三章 春大豆生理动态指标知识模型
• 3.1 叶面积指数动态
• 3.2 群体光合速率动态
• 3.3 干物质积累动态
• 3.3.1 群体干物质积累动态
• 3.3.2 大豆单株干物质积累动态
• 3.4 N、P、K肥的吸收、分配与转移动态
• 3.4.1 干物质积累量与氮、磷、钾积累量的关系
• 3.4.2 大豆植株氮、磷、钾积累量间的相互关系
• 3.5 小结
• 第四章 春大豆栽培管理专家咨询系统
• 4.1 专家咨询系统结构与构建
• 4.1.1 知识获取
• 4.1.2 知识获取的过程
• 4.1.3 知识表示
• 4.1.4 推理机设计
• 4.2 咨询系统功能模块
• 4.2.1 大豆形态知识咨询
• 4.2.2 大豆生理知识咨询
• 4.2.3 种植制度确定
• 4.2.4 播前准备
• 4.2.5 播种和苗期管理
• 4.2.6 花荚期管理
• 4.2.7 鼓粒期管理
• 4.2.8 病虫害防治
• 4.2.9 适时收获
• 4.2.10 加工储藏
• 4.3 小结
• 第五章 系统的构架与设计实现
• 5.1 系统结构
• 5.1.1 数据库
• 5.1.2 知识模型
• 5.1.3 知识库
• 5.1.4 推理机
• 5.1.5 人机接口
• 5.2 系统功能
• 5.2.1 播前技术方案决策
• 5.2.2 动态生理指标确定
• 5.2.3 专家知识咨询
• 5.2.4 系统维护
• 5.3 系统设计与实现
• 5.3.1 系统开发环境与工具
• 5.3.2 数据库设计与实现
• 5.3.3 程序设计与功能实现
• 5.3.4 系统测试
• 5.4 小结
• 第六章 讨论与结论
• 6.1 讨论
• 6.1.1 农业专家系统
• 6.1.2 作物管理知识模型
• 6.2 结论
• 6.2.1 在专家系统的构建中运用了知识模型
• 6.2.2 建立了大豆合理轮作知识模型
• 6.2.3 建立了品种选择模型
• 6.2.4 建立了大豆种植密度模型
• 6.2.5 建立大豆指标调控体系
• 6.2.6 建立大豆专家咨询系统
• 6.2.7 建立了基于WEB的大豆生产管理专家系统
• 6.3 今后研究设想
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介