基于prolog的小麥生產(chǎn)決策支持系統(tǒng)的研究

基于prolog的小麥生產(chǎn)決策支持系統(tǒng)的研究

1小麥生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)預(yù)案的研究小麥是主要的耕作場所和大面積的紅薯。各個地方的地理位置、氣象條件、土壤質(zhì)地和水利設(shè)施差異很大,影響小麥生長的主要因素不盡相同。因此要分區(qū)域,結(jié)合當?shù)貤l件,找出小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗的生產(chǎn)措施。再者小麥生長周期長,受制因素多,利用微機對小麥生產(chǎn)進行深層次、高精度的研究有十分重要的使用價值。河南省小麥高穩(wěn)優(yōu)低協(xié)助組,經(jīng)過多年對小麥深入細致的研究,得出了小麥生育的三大規(guī)律(即小麥的分孽成穗規(guī)律;小麥的幼穗分化規(guī)律;小麥的籽粒灌漿規(guī)律)與五項指標(即小麥的群體動態(tài)指標;小麥的施肥技術(shù)指標;小麥的灌溉技術(shù)指標;小麥的看苗管理的形態(tài)指標;小麥的生產(chǎn)成本指標)。并依據(jù)地理、氣象、土質(zhì)和水利條件,將河南省小麥劃分為十大類型生態(tài)麥區(qū)。結(jié)合各類型麥區(qū)的特點,研究出了小麥高、穩(wěn)、優(yōu)、低生產(chǎn)規(guī)程,得到河南省技術(shù)監(jiān)督局批準。在河南省小麥高穩(wěn)優(yōu)低協(xié)助組研究的基礎(chǔ)上,吸收國內(nèi)外的小麥研究成果,借鑒其它決策支持系統(tǒng)的經(jīng)驗和方法,我們使用微機技術(shù)和人工智能原理,給出了由靜態(tài)向動態(tài),由單一功能向綜合功能,形成知識庫、數(shù)據(jù)庫、主因素篩選、模式生成、咨詢服務(wù)一體化,以知識推理為主體,具有定量分析和定性分析相結(jié)合的小麥高、穩(wěn)、優(yōu)、低生產(chǎn)技術(shù)微機決策支持系統(tǒng)(以下簡稱XMDSS)。2整體設(shè)計2.1生育期栽培管理的技術(shù)服務(wù)XMDSS是從小麥備播開始,到小麥收獲為止,為用戶提供小麥高穩(wěn)優(yōu)低的生產(chǎn)模式、全過程的栽培方法和全方位的技術(shù)服務(wù)。它包括整地方法、品種選用、播期、播量及播法,各個生育期的群體動態(tài)、追肥及田間管理?？蔀檗r(nóng)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)干部決策提供科學(xué)依據(jù),為農(nóng)業(yè)技術(shù)人員提供生產(chǎn)指導(dǎo)和示范技術(shù),為農(nóng)民提供一整套生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)程。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)XMDSS由知識庫管理系統(tǒng)和推理機、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、綜合分析系統(tǒng)、咨詢服務(wù)系統(tǒng)、問題處理系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)組成,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.3用三種稱謂功能表示決策目標知識庫由種子庫、類型麥區(qū)分類庫、生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程庫和病蟲害防治庫組成。知識表示采用基于謂詞邏輯子句表示法。以種子庫為例,用三種謂詞形式:topic、rule和cond。topic子句為題目表示決策目標。rule子句為規(guī)則子句,第一個對象是規(guī)則號,第二個對象是決策目標,第三個對象是選用的品種名稱,最后一個對象是一個整數(shù)表。這張表包括了種子庫的每一品種的特征編號。cond子句為條件子句,它囊括了各品種所有可能的特征。以5個品種為例說明種子知識庫結(jié)構(gòu)如下:2.4篩選種植庫,篩選生產(chǎn)模式XMDSS采用正向推理機制,依據(jù)農(nóng)戶所提供的信息,進行推理,用戶提供的信息有所在地(市)、縣(區(qū))、地理特點、土壤質(zhì)地。系統(tǒng)將這些信息轉(zhuǎn)成知識庫規(guī)劃中相應(yīng)匹配的形式,搜索類型麥區(qū)知識庫中的子句,匹配出相應(yīng)的類型區(qū)。接著從數(shù)據(jù)庫里調(diào)入該類型麥區(qū)對種子要求特點,搜索種子庫中的子句,匹配出所選用的品種。再調(diào)入數(shù)據(jù)庫中所選品種的栽培要求和該耕作特點,搜索生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程庫,匹配出生產(chǎn)模式。輸出的生產(chǎn)措施,其中包括整地、品種、播期、播量及播法,小麥各生育段的群體指標及田間管理措施,施肥量,易發(fā)生的病蟲害及防治措施等,以較小的投資,獲得較高的效益。推理方式如圖2所示。2.5創(chuàng)建綜合介紹的創(chuàng)建XMDSS的咨詢系統(tǒng)是對用戶進行單項服務(wù)。在總體設(shè)計時,有決策服務(wù)、咨詢服務(wù)和綜合分析三個選項。系統(tǒng)啟動后,可選咨詢系統(tǒng),進行咨詢服務(wù),解決在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題。例如遇到某種病蟲害發(fā)生,可咨詢防治方法,遇到災(zāi)害性天氣,可咨詢補救措施,最大限度地減少損失。2.6dss分析系統(tǒng)由于農(nóng)業(yè)科技的不斷前進,各類型生態(tài)麥區(qū)的情況不斷變化,影響各個類型區(qū)小麥生產(chǎn)的主要因素也在不斷變化。因此,XMDSS系統(tǒng)增加了綜合分析系統(tǒng)。以形成動態(tài)指導(dǎo)生產(chǎn)的體系。綜合分析是對實驗和調(diào)查的數(shù)據(jù),應(yīng)用生物統(tǒng)計學(xué)原理、模糊數(shù)學(xué)及灰色系統(tǒng)理論和對影響小麥產(chǎn)量、質(zhì)量,及生產(chǎn)效益的因素進行相關(guān)分析、逐步回歸分析、通徑分析等分析方法,歸納篩選出影響小麥生產(chǎn)的主要因素,針對這些因素,綜合處理方法,并以此對知識庫的知識進行更新,使得知識庫的知識保持先進性。2.7功能2:單功能帶顯示某一項或多機XMDSS采用人機交互式友好界面,使用窗口和菜單技術(shù),向用戶詢問的信息,都是由菜單提示,用戶只需簡單選擇某一項即可。系統(tǒng)啟動后,顯示屏首先顯示一個窗口,出現(xiàn)一菜單如下:若輸入2,為決策服務(wù)。接著屏幕上出現(xiàn)一個顯示河南省的17個地市的菜單,用戶可選擇所在地市的號碼。如此類推,將所在地、市、縣(區(qū)),地理特點土壤質(zhì)地等信息輸入到數(shù)據(jù)庫中然后由推理機制進行推理,最后輸出一套生產(chǎn)措施。3根據(jù)信息的增改加量XMDSS系統(tǒng)是將計算機技術(shù)與小麥專家的豐富知識和經(jīng)驗及生產(chǎn)實踐有機地結(jié)合,實現(xiàn)小麥高、穩(wěn)、優(yōu)、低生產(chǎn)技術(shù)全方位多功能的服務(wù)體系,可提供不同層次,不同要求的服務(wù)。XMDSS系統(tǒng)易擴充,知識庫的知識可依據(jù)新的情況隨時增添和刪改。綜合分析系統(tǒng),可全面地分析小麥生育時期的各種因素,從中篩選若干主要因素,指出影響不同地區(qū)小麥產(chǎn)量的主要因素和控制這些因素達到高產(chǎn)的方法。XMDSS系統(tǒng)輸出的生產(chǎn)模式詳盡,為純中文形式,極易理解和操作。系統(tǒng)采用PROLOG人工智能語言設(shè)計,輸出采用純中文形式對環(huán)境要求不高,在一般IBMPC及兼容機內(nèi)存在640KB以上的微機上