基于Web的烟草专家系统的设计与实现的烟草专家系统的设计与

280基于基于基于基于WebWebWebWeb的烟草专家系统的设计与实现的烟草专家系统的设计与实现的烟草专家系统的设计与实现的烟草专家系统的设计与实现陈陈陈陈杰杰杰杰贺立源贺立源贺立源贺立源徐胜祥徐胜祥徐胜祥徐胜祥黄黄黄黄魏魏魏魏马文杰马文杰马文杰马文杰华中农业大学资源环境学院武汉430070摘摘摘摘要要要要以专家系统基本原理为基础将烟草种植理论和实用技术计算机网络技术进行了系统集成构建了Internet环境下的烟草生产专家系统详细地介绍了该专家系统的软硬件环境和实现方法包括专家系统总体结构知识点的划分知识库和推理规则库的建立推理机的设计和表现形式等内容关键词关键词关键词关键词Web烟草栽培专家系统DesignandImplementationofWeb-basedTobaccoPlantingExpertSystemCHENJie,HELiyuan,XUShengxiang,HUANGWei,MAWenjie(CollegeofResourcesandEnvironment,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070)AbstractAccordingtothebasicprincipleofexpertsystem,anInternet-basedexpertsystemoftobaccoplantingisdesigned,inwhichtobaccoplantingtheory,appliedtechniqueandcomputernetworktechnologyareintegrated.Thispaperintroducesindetailthesoftwareandhardwarecondition,theimplementingmethodforthisexpertsystem,suchasthewholestructureofexpertsystem,theclassificationofknowledgepoint,thebuildingoftheknowledgebaseandtherulebase,themanifestationofthereasoningmachine,andsoon.KeywordsWeb;Tobaccoplanting;Expertsystem计计计计算算算算机机机机工工工工程程程程ComputerEngineering第第第第32卷卷卷卷第第第第4期期期期Vol.3242006年年年年2月月月月February2006开发研究与设计技术开发研究与设计技术开发研究与设计技术开发研究与设计技术文章编号文章编号文章编号文章编号10003428(2006)04028003文献标识码文献标识码文献标识码文献标识码A中图分类号中图分类号中图分类号中图分类号TP393近年来开发基于网络的专家系统正呈现快速的发展趋势Web技术可以为专家系统提供基于Web浏览器的多媒体用户界面不仅可以简化专家系统中较为复杂的人机界面GUI的开发使界面更加友好而且基于Internet环境的专家系统可以提供不受时间和地理位置限制的灵活访问方式摆脱了传统的专家系统的孤立性使知识信息具有更高的共享度由于专家系统是安装在Web服务器上也避免了专家系统因修改(如修改其知识库和接口界面)或升级后必须物理地分发软件的问题并且实现了数据与推理机分离便于知识库规则库的扩充方便了专家系统的维护和管理基于Web的农业专家系统既体现了信息的开放性又体现了技术的实用性符合农村信息化发展的要求其信息量大全新和指导性强的特点深受广大农业生产者的青睐目前已经开发的网络化农业专家系统主要应用在油菜小麦水产养殖等方面取得了较好的效果[1,2]其中较完善实用的栽培专家系统并不多见而针对烟草的网络化生产专家系统尚未见报道本研究结合农村信息化主题围绕三峡库区农业经济发展构建了网络化烟草专家系统希望通过利用多媒体技术人机交互技术科学组织专业信息快速地普及和推广烟草生产科学技术提高生产经营效率促进农民增产增收推动农村信息化的发展初步构建的系统已经在网络上发布可以在烟草生长发育的全过程为烟农和烟草科技人员提供不同层次不同需求的信息咨询和技术服务1基于基于基于基于Web的计算机技术与方法的计算机技术与方法的计算机技术与方法的计算机技术与方法1.1系统开发平台系统开发平台系统开发平台系统开发平台(1)服务器操作系统Windows2000Server(2)(InternetInformationServer)(3)数据库MicrosoftAccess2000(4)网页编辑软件DreamweaverUltraDev4.0(5)图像处理软件PhotoShop6.0ACDSee3.2(6)流媒体软件WindowsMedia编码器1.2系统结构方式系统结构方式系统结构方式系统结构方式系统采用当前Web应用主流技术即Web浏览器/Web服务器/数据库系统的3层分布体系结构Web浏览器为表现层主要提供专家系统人机交互界面包括多媒体信息显示表单(面向系统)及决策结果(面向用户)的提交等Web服务器为应用层提供专家系统中与应用逻辑有关的各种服务构件也是系统运行的枢纽部分数据库系统为数据层提供和管理各类数据库包括对数据库知识库和规则库的存取访问如图1本结构以后台数据库为核心在Web服务器端挂接服务器构件通过前台浏览器管理和运行首先浏览器(本系统要求IE4.0以上)通过提交表单向服务器发出HTTP请求然后服务器在适当的条件下响应请求并产生相应动作通常是利用脚本程序采集并分析提交的数据可利用ADO等数据库访问技术通过ODBC访问后台数据库最后生成标准的HTML语言内容下载到客户浏览器端基金项目基金项目基金项目基金项目科技部湖北三峡移民科技信息网络体系研究专项基金资助项目(2003EP090026)国家星火计划基金资助项目农村信息化科技示范体系建设(2002EA760003)作者简介作者简介作者简介作者简介陈杰(1979)男硕士生研究方向资源环境信息工程贺立源教授博导徐胜祥硕士生黄魏马文杰博士生收稿日期收稿日期收稿日期收稿日期[e-mail]281图图图图1B/S3层结构体系层结构体系层结构体系层结构体系1.3动态动态动态动态交互交互交互交互技术和技术和技术和技术和多媒体技术多媒体技术多媒体技术多媒体技术采用了IISAccess数据库ASP(ActiveServerPage)等Microsoft公司开发的系列技术ASP技术对客户端浏览器的要求不高通过HTML网页ASP指令脚本语言和ActiveX控件等内置的对象和组件灵活地处理用户请求可建立动态交互且高效的Web服务器应用程序农业生产既受自然因素的制约又受社会经济因素的制约其过程包含许多只能意会不能言传的知识与经验因此有些农业知识并不适合产生式(假定的)知识规则的组织与表达或符号推理式的表示有些知识若仅以文字表示方式与用户进行交互还不足以体现多维化的信息空间本系统利用多媒体知识来补充说明启发式知识规则中前提条件项和推理结论项避免了只有单一文字描述的情况多媒体技术将文字视频图片等相互配合使用为专家系统知识表达提供了一种简洁明了通俗易懂的方式使用户在利用专家系统诊断时能够轻松地回答事实提问表单系统诊断决策的结论也得以形象生动地表达便于用户理解和接受运用ASP技术及相关技术能构建含视频图片文本等多媒体程序方便地嵌入到用户界面考虑到网络速度的影响多媒体的格式类型应该适合在网络上传输本系统的多媒体知识类型有图片(采用压缩的jpg和gif格式)包含生长发育栽培措施烘烤晾晒营养失调病害虫害天敌草害等涉及从选种至成熟及采收调制的生产全过程视频(采用流媒体asf和rm格式)包括种子处理各生育期的管理要点壮苗技术病虫害防治技术和收获技术等关键管理环节的录像资料网页(采用htm和asp格式)用于知识点的浏览介绍和诊断决策内容的具体细节解释等系统采用文件调用方式和嵌入程序的方式并通过超链接实现与多媒体的简单集成用户点击视频图片按钮执行相应的多媒体程序1.4Web数据库应用技术数据库应用技术数据库应用技术数据库应用技术采用ASP技术实现对数据库的访问通过ADO组件来实现ADO作为一种Web数据库技术有强大的数据访问编程模式ADO使用内置的RecordSet对象作为数据的主要接口使用VBScript或JavaScript语言来控制对数据库的访问及查询结果的输出显示可以方便地实现数据库到Web页面的集成ADO与ASP紧密结合能够建立提供数据资讯的网页内容在网页中执行SQL指令可以让有权限的用户方便地在浏览器界面中输入更新和删除Web服务器上的数据资料实现分布式数据管理专家系统构建的瓶颈是知识库的建立专家系统的知识库涉及面广内容繁多知识入库的方便性显得尤为重要研究按照专家系统原理对烟草知识进行分级分类建立知识点信息数据库通过ODBC来访问数据库后台信息添加界面(如图2)是基于ActiveX技术的在线信息添加系统通过Internet连接本系统站点后系统用户通过身份验证进入系统管理模块的后台信息添加界面在表单中输入欲添加的知识点信息并选择相关设置(编码根据用户对知识分级分类的选择自动生成)单击添加按钮提交该表单信息立即传送到Web服务器并在选定的网页模板上自动生成HTML网页文件(*.htm)保存在服务器上同时在知识点信息数据库中添加一条新记录保存网页文件的相关信息实现了一个知识点信息的数据库和网页文件双份保存当用户新增加一个栏目时系统自动地创建该栏目的文件目录生成该栏目信息的HTML网页文件即保存在此目录下图图图图2后台信息添加界面后台信息添加界面后台信息添加界面后台信息添加界面添加的信息在本系统站点相关页面中实时地被显示出来以上处理过程不需要系统用户在Web服务器上进行操作可以实现分布式信息的添加有利于不断对专家系统进行知识扩充和更新完善1.5网上推理技术网上推理技术网上推理技术网上推理技术推理机采用脚本语言(VBScript)编制推理机在工作中还涉及到动态事实库动态事实库是用来记录系统和用户对话的结果以及推理的中间结果的地方它反映了系统的当前状况用户与服务器的交互时使用ASP的内建对象Session保留用户的会话信息推理机的基本工作流程是接收浏览器用户发来的请求和咨询信息输入动态事实库中然后使用SQL语句在诊断知识库和诊断规则库中查找适用知识构成可适用知识集再按照冲突消解策略从知识集中选用适用知识进行推理将用户选择的事实作为下一步的已知事实根据上一步的事实选择适用的知识推理下去直到推理出结论2专家系统的构建专家系统的构建专家系统的构建专家系统的构建专家系统一般由知识库规则库人机界面推理机知识获取机制和解释机制6个部件组成核心是知识的表达规则库和推理机的设计专家系统基本结构如图3所示图图图图3烟草专家系统结构烟草专家系统结构烟草专家系统结构烟草专家系统结构人机交互界面推理机知识库规则库规则用户(农民科技人员和管理人员)专家(烟草知识工程师和计算机专家)解释机制知识获取知识数据库系统(数据层)MSAccess知识规则多媒体数据库知识查询结果传递标准Web提交表单ADOODBC用户请求DataControlWeb浏览器(表现层)Web服务器(应用层)2822.1烟草专家系统的结构功能设计烟草专家系统的结构功能设计烟草专家系统的结构功能设计烟草专家系统的结构功能设计本系统根据烟草生长发育特性和栽培管理特点运用系统工程的思想采用了模块化的设计方法共分为烟草概述烟草生物学特性烟草栽培管理烟草营养与施肥烟草病虫害防治烟草品质烟草文化烟草科技进展8个一级模块其中每一个一级模块下面又按知识点分为若干个二级模块二级模块下再又分为具体的三级烟草生产各方面的知识栏目构建烟草知识数据库规则数据库图形图像数据库视频数据库来的存储各类信息通过人机交互界面用户可以采用浏览或是检索的方式来获得相关信息针对营养与施肥和病虫草害的烟草生产中关