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茶树病虫害智能化防治专家系统研究与应用
按照模糊知 识 描 述 方 法,利 用 贝 叶 斯 算 法 设 计 推 理 程 序,使用面向对象的编程方式描述系统的设计,基于 B / S 模 式,选择 ASP. NET 环境设计实现茶园智能专家系统管理。 另外,考虑到茶树生长各个阶段的特性,设计具备智能推理 功能的模块,如品种选择、病虫害诊断、最佳采摘期等模块, 使得系统具有动态科学决策能力[3]。 3 讨论
关于智能化计算机程序系统在茶业领域的应用,笔者已 在红茶饮料香气分析方面进行了探索[1]。为更进一步扩大 研究应用范围,针对茶树病虫害防治是茶园生产管理中一个 重要难题的现实问题,促使茶树病虫害防治实现高效智能 化,特开展 茶 树 病 虫 害 诊 断 数 学 模 型 与 智 能 化 专 家 系 统 研究。 1 专家系统工作原理与功能结构 1. 1 专家系统工作原理 智能专家系统由知识库、数据库、 推理机、解释机构和人机交互接口 5 部分组成。其中,知识 库存放茶树病虫害防治专家在生产、科研中获得的各种知 识、经验,由知识的特征结构决定存放知识的方式; 数据库暂 时存放由用户输入的数据、中间推理结果和最终结果; 推理 机决定专家系统的工作方式,推理步骤的功能程序; 解释机 构负责向用户解释为什么、怎么样之类的提问; 人机交互接 口提供了用户和专家系统交互的界面,即向用户提供待查询 问题的输入、结果数据的显示等功能( 图 1) 。 1. 2 开发工具与专家系统的功能结构 最基本的专家系 统开发工具包括人工智能语言 PROLOG、LISP,以及常规语 言 FORTRAN、C、PASCAL、BASIC 等。近年来,随着计算机软 件设计语言、工具的发展,计算机的普遍应用以及信息网络 的高速扩展,基于 Web 的专家系统应用越来越广泛,设计基 于 Web 的专家系统成为发展趋势。
系统开发环境选择 ASP. NET,它是目前构建、管理、展开 Web 应用系统的最佳平台,和. Net Framework 紧密地整合,提 供面向对象的、模块化的设计方式,简化了系统开发的代码 编写过程。同时,它还能无缝支持 C#、Java、VB 等开发语言, 很好地适应系统开发者的语言习惯。系统开发语言选择C#, 它是. Net Framework 平台面向对象的程序语言,能开发出功 能性、稳定 性、安 全 性 较 高 的 软 件 系 统。数 据 库 采 用 Microsoft 的大型网络关系型数据库 SQL Server 2005[2]。
关于茶树病虫害智能化防治专家系统,近 3 年来已在安 徽省黄山光明茶业有限公司的 200 hm2 有机茶生产基地中 进行应用。实践表明,系统具有 6 个特点: 能够高效率、准 确、周到、迅速和不知疲倦地进行工作; 解决实际问题时不受 周围环境的影响,也不可能忘记或遗漏; 可以使专家的专长 不受时间和空间的限制,以便推广珍贵和稀缺的专家知识与 经验; 能够汇集和集成多领域专家的知识和经验以及他们协 作解决重大问题的能力,运用更渊博的知识、更丰富的经验 和更强的工作能力,解决茶树病虫害防治问题; 专家系统研 制和应用,具有良好的经济效益和社会效益; 能够解决茶树 病虫害防 治 各 种 难 题,尤 其 可 带 动 我 国 茶 园 管 理 实 现 智 能化。 参考文献
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
( 上接第 14393 页)
参考文献
3. 2 水果中的 Vc 含量 测定结果表明( 表 1) ,在纽荷尔脐 橙、草莓、樱桃、芒果、木瓜、圣女果、鲜枣、山楂等市售水果中 富含 Vc,其每 100 g 水果中 Vc 含量分别为: 草莓 46. 2 mg,纽 荷尔脐橙 52. 8 mg,木瓜 41. 2 mg,芒果 22. 3 mg,樱桃 9. 8 mg, 鲜枣 231. 7 mg,红果 51. 2 mg,圣女果 30. 2 mg。人类可以通 过食用天然的果蔬补充人体所需的 Vc。 4 结论
的防治方法。子系统是茶园管理智能专家系统的核心,可以
开展小绿叶 蝉、蚜 虫、黑 剌 粉 虱、茶 叶 瘿 螨、茶 橙 瘿 螨、茶 尺
蠖、蝽象等以及茶赤星病、茶饼病、茶炭疽病、枝梢黑点病以
及天敌( 三突花蛛、白斑跳蛛、蚜茧蜂、七星螵虫、大草蛉、日
本长脚蛛等) 病虫害发生诊断与防治,有利于茶叶产品质量
的提高。
DOI:10.13989/ki.0517-6611.2011.23.093
安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2011,39(23) :14410 - 14411
责任编辑 熊章琴 责任校对 傅真治
茶树病虫害智能化防治专家系统研究与应用
汪辉进 ( 池州职业技术学院信息技术系,安徽池州 247000)
14411
P( B | Ai)
=
P(
Ai
n
|
B)
P(
B)
( 2)
∑P(
i =1
Ai B)
由( 2) 式可知,当症状 Ai 出现,且后验概率 P( B | Ai ) 达
到规定的阈值时,则可以诊断出现了病害 B。例如在茶树老
叶的主脉两侧,以取食茶树叶和释放蜕皮壳附在芽叶上,影
响叶的生 长 而 造 成 危 害。被 害 叶 片 紫 褐 色 似 铜 片,失 去 光
数据表名" ,conn) ;
DataSet ds = new DataSet( ) ;
sda. Fill( ds,0,0," 数据表名" ) ;
this. Repeater1. DataSource = ds. Tables[" 数据表名" ];
2. 3 推理计算模块 在进行数据的联合查询时,往往需要
[1]汪辉进. 利用色谱 - 质谱 - 计算机联用分析红茶饮料香气[J]. 饮料工 业,2008,11( 10) : 41 - 42.
[2]李龙龙,赵惠燕. 基于案例和模糊推理的农业虫害专家系统研究[J]. 计算机工程与设计,2007,28( 22) : 5570 - 5572.
[3]杨娜,钱金良,李勃,等. 农业专家系统应用研究[J]. 农业网络信息, 2010( 8) : 9 - 12.
基金项目 作者简介
鸣谢 收稿日期
国家级星火计划项目( 2008GA710034) 。 汪辉进( 1978 - ) ,男,安徽池州人,讲师,硕士,从事人工智 能与网络安全研究,E-mail: 371010369@ qq. com。 安徽省农业科学院祁门茶叶研究所赵和涛老师的指导。 2011-06-18
输入如下程序:
SqlConnection conn = new SqlConnection( " server = local; data-
base = db; uid = sa; pwd = ; " ) ;
SqlDataAdapter sda = new SqlDataAdapter ( " select * from
成螨椭圆形,长约 0. 2 mm,宽约 0. 07 mm,紫黑色,背面
有 5 条纵列的白色絮状蜡质分泌物。足 2 对,伸向前方。后
体段有多数环纹,腹面环纹数较背面多。体两侧各有排成一
列的刚毛 4 根,末端亦有 1 对刚毛。卵圆形,直径约 0. 04
mm,黄白色,半透明。幼螨和若螨体长 0. 05 ~ 0. 10 mm。幼
[1]董莪,杨春梅,陈文麟. 维生素 C 的功能及应用[J]. 食品研究与开发, 1997( 2) : 55 - 58.
2 病虫害诊断数学模型及数据库链接应用
2. 1 使用贝叶斯算法建立病虫害诊断模型 贝叶斯算法
提供了一种基于概率的推理手段。主要原理: 在事件 B 发生
的条件下,事件 A 发生的概率称为事件 A 在事件 B 已发生
的条件下的条件概率,记作 P( A | B) 。已知事件 A 发生的概
率 P( A) ,以及当事件 B 发生的条件下,事件 A 发生的概率 P
泽,芽叶萎缩硬化,叶面出现很多白色粉尘物。在以上条件
均成立的情况下则可计算得到发生的茶叶瘿螨虫害的概率。
用户待选内容如图 1 所示,进入病害诊断界面后,根据实际
情况选择系统提供的植株各该值大于规定阈值就输出结果其为茶叶瘿螨所
致,并调出虫子的图片特征进行进一步比对。
图 1 专家系统工作原理
Fig. 1 Operation theory of expert system
茶树病虫害诊断系统将茶树主要害虫以及病害特征的
生物学表现,采用文字、图像、声音、视频等以简便、快捷、直
观的方法呈现在系统中,广大茶农通过简单的虫体特征或病
状就可初步诊断病虫害,并针对病虫害的发生情况提出合理
( 1) Vc 具有较高的功效,但是大量补充同样对人体造成 危害。
( 2) 试验表明,纽荷尔脐橙、草莓、樱桃、芒果、木瓜、圣女 果、鲜枣、山楂等天津市售水果中含有丰富的 Vc,通过食用 水果,完全可以补充人体人体所需的 Vc。利用荧光分光光 度计测定食品中的 Vc 含量,具有操作简便,试样量少等特 点,具有较高的应用价值。
螨初期体裸露,有光泽。若螨黄褐至淡紫色,体披白色蜡质
絮状物,后体段环纹不明显。
2. 2 数据库链接 使用 ADO. NET 提供的各种数据访问类
来访问关系型数据库。由于使用的数据库软件是 SQL Server
2005,在使用 ADO. NET 提供的类前必须首先声明命名空间
Using System. Data. SqlClient。在 page_lode( ) 事件处理器中
摘要 根据皖南茶区茶树病虫害的生物学特点,依据人工智能化的相关知识,开展茶树病虫害智能化防治专家系统的研究,力求为我国 茶园病虫害智能化防治探索一种新技术。 关键词 茶树病虫害; 智能防治; 专家系统 中图分类号 S 126 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611( 2011) 23 - 14410 - 02