基于ASP.NET的无公害辣椒专家系统的设计与实现

摘要：无公害辣椒专家系统采用模块化设计理念，从用户需求角度出发，将系统功能分为知识查询、专家决策、在线互动、后台管理四个模块，旨在解决辣椒栽培管理过程中所出现的问题，主要面向广大农民及农业技术人员，为农业技能的普及提供了平台。

关键词：专家系统；病虫害诊断；；无公害

中图分类号：TP182文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)18-4413-03

Design and Implementation of -Based Non-polluted Hot-peppers Expert System

CAI Ying-ying

(Henan Vocational College of Agricalture, Zhongmou 451450, China)

Abstract: This system uses modular design concept, from the Angle of users' demand, be divided into knowledge query, expert decision-making, online query interaction and management background four modules. Non-polluted hot-peppers expert system development aimed at resolving the hot-pepper cultivation and management problems arising in the process, mainly for farmers and agricultural technicians, for the popularization of agricultural skills provides a platform.

Key words: expert system;pest diagnosis;; non-polluted

1 研究背景

计算机在当今社会已经被各个领域所广泛应用，人们已经从最初的使用计算机进行数据处理，发展到现在的使用计算机模拟人类思维进行判断、决策等方向。随着人工智能领域的发展，专家系统作为它的一个重要分支，从诞生到现在这几十年来，在医学、机械、军事、农业、环境等方面得到了广泛的应用。

早在上个世纪70年代，专家系统开始被应用在农业方面。我国在上个世纪80年代开始了农业专家系统的研究。近年来，我国农业专家系统的研究与应用取得了很好的成绩，在农业信息化发展方面起到了很好的推动作用。但是由于种种原因，我国农业专家系统的发展和国外很多发达国家之间还有着很大的差距，我国研制的农业专家系统还存在着以下问题：

1）总体开发研制技术水平不够高，和军事、医疗卫生等研究成果相比之间还有着很大的差距。而且对系统的二次开发认识不够，单纯强调当前的应用。

2）应用和开发没有很好的联系在一起。由于一些农业专家系统只是根据某一地方的生产实际开发出来的，适用面窄，没有形成统一的数据标准，数据信息旧，数据库不能及时有效更新，更有一些系统开发出来没有投入使用，浪费财力。

3）专家系统知识库不够完善，推理机制有待提高。相当一部分系统只能解决最简单的常识性问题或判断，对于用户提出的一些问题不能给出详尽而准确的解决方案。还有些单位只是注重硬件建设，对于资料信息的收集不够重视，从而使系统的利用价值大打折扣。

2 所用技术

随着计算机技术的飞速发展，Microsoft推出了.NET开发平台，以技术开发的计算机软件优势越来越显著，专家系统领域也在原来的基础上有了很大的跨越。正是由于的适应性强、简单易学、便于管理等特性，使其成为软件开发的首选工具。

无公害辣椒专家系统在构建结构体系上，从用户角度分析，要使用户方便、快捷地访问该系统；从系统开发角度分析，该系统要便于维护、更新，降低开发成本。所以无公害辣椒专家系统是基于B/S三层结构体系（即浏览器/Web服务器/后台数据库系统）构建的。

从系统实现角度来说，无公害辣椒专家系统基于Microsoft Windows 2003 Server操作系统，采用技术和C#编程语言进行开发，使用SQL Server 2000管理后台数据库，利用技术访问数据库中的数据，从而增加系统的可扩展性，便于更新维护。为提高系统安全性，采用了.NET身份验证、MD5加密技术和随机验证码机制。

3 专家系统设计

3.1 系统设计思路

无公害辣椒专家系统基于模块化设计的理念，以当今实际应用开发中比较受宠的“浏览器/Web服务器/后台数据库系统”三层体系结构为基础，结合相关技术开发设计，具有信息查询、病虫害诊断与防治、留言等功能。用户使用浏览器打开页面并登录系统后，可以学习辣椒种植相关知识，还可以对自家辣椒进行病虫害诊断，遇到疑难问题可以给专家留言；同时相关授权专家也可以登录系统，对知识库进行维护更新，并解答用户留言。可以通过浏览器实现对该系统的管理及运行维护等操作，其核心部分是后台数据库系统。

在B/S三层体系结构中，第一层为表示层，用户通过浏览器连接页面来实现与专家系统的交互，如无公害辣椒的病虫害症状、栽培管理状态等信息的输入，诊断结果、防治措施的输出等；中间层为应用层，通过该层可以将用户和数据库联系起来，Web服务器、推理机、解释器等都处于这一层，用户输入的信息在该层被接收处理，数据处理过程中可以根据需要从数据库中提取相关数据，并把处理结果返回给用户；第三层为数据层，后台数据库管理系统位于这一层，应用层中推理机所用到的专家知识按照一定的规则都存放在该层的数据库中。知识的获取以及专家的决策判断是无公害辣椒专家系统的主要功能，这两大功能主要依靠B/S三层体系结构中的应用层来实现。

无公害辣椒专家系统的这种三层B/S结构，将系统的页面结构定义与实现存放于前两层，将页面上的大量数据存放于第三层的数据库中，而把复杂的数据处理工作放在第二层中，便于我们对知识库中的数据进行更新维护。由于将所有的应用程序都存放在了服务器端，这样客户端只要装有浏览器，就可以运行该系统，大大降低了系统开发和维护的成本。

将服务器构件挂接在Web服务器端，围绕后台数据库这个核心部分，通过浏览器实现对无公害辣椒专家系统的运行及管理。用户打开浏览器输入网址，即向Web服务器发出HTTP请求，Web服务器响应后，对用户输入的信息进行分析处理，如果处理过程中需要访问后台数据库则利用技术获取数据，并进行处理，最后将处理结果转换为HTML语言返回给浏览器。正是采用了这种三层B/S结构体系，可以实现多个用户同时访问同一个服务器，即实现多台计算机联网同时运行该专家系统。

3.2 系统功能结构设计

基于的无公害辣椒专家系统具有辣椒专家技术知识的查询、病虫害诊断及与相关辣椒专家的沟通等功能。该专家系统由辣椒专家技术知识咨询系统、辣椒专家决策系统、专家在线互动平台和后台管理系统四个子系统组成，专家系统功能结构图如图1所示。实际应用过程中，共有普通用户、相关授权专家以及系统管理员三类用户使用该无公害辣椒专家系统。其中，普通用户可以随时随地通过Web浏览器浏览辣椒栽培的相关技术知识、进行病虫害诊断与防治，还可以给专家进行留言；相关授权专家可以随时随地通过Web浏览器对系统知识库进行维护以及处理用户留言信息；系统管理员可以随时随地通过Web浏览器对整个系统进行维护工作。

3.2.1 辣椒专家技术知识咨询系统

辣椒专家技术知识咨询系统包含辣椒概述、生物学特性、品种介绍、品种选择、栽培与管理、无公害生产技术和采收贮运加工等知识，用户可以轻松地通过Web浏览器对辣椒栽培与管理过程中的专家技术知识进行咨询，这些功能是由动态页面和数据库技术来实现的。

3.2.2 辣椒专家决策系统

辣椒专家决策系统主要进行辣椒品种的选择、病虫害诊断。辣椒品种很多，不同品种在口感、产量、质量、用途等方面都有很大差异，所以系统在进行品种选择时分别从用途（干制加工、鲜食）、熟性（晚熟、中熟、早熟）、抗性（抗病毒性、抗逆性）、辣味程度（辛辣、微辣、辣味带甜）、品质等方面为用户推断出较为适合的品种（如图2所示）。用户可以只输入一种选择条件进行推理，但是系统会推理出来很多类似品种，用户输入的选择条件越多，系统推理出来的结果（即决策出来的品种）精确度越高。

用户通过辣椒专家决策系统可以进行病虫害诊断，并根据系统所得出的诊断结果进行治疗防治，具体诊断流程如图3所示。用户可以选择是从症状来诊断，根据具体发病部位、症状得出诊断结果及防治方法；还可以直接从虫害形体来诊断，根据害虫的虫期、特征得出诊断结果及防治方法。

3.2.3 专家在线互动平台设计

专家在线互动平台主要是用户与相关授权专家交流的平台。注册用户在登录系统后可以给授权专家留言，如辣椒栽培过程中遇到的疑难问题等；而非登录用户只可以查看相关留言及专家回复。用户留言要经过相关授权专家或系统管理员在后台审核后才可在留言界面中显示，未经审核的留言则不会显示在此留言版上。

3.2.4 后台管理系统设计

只有相关授权专家和系统管理员可以通过后台管理系统对无公害辣椒专家系统进行维护、更新、管理等工作，其他用户无权进入后台管理系统。授权专家和系统管理员通过用户名、密码登录后台管理系统。鉴于系统安全性考虑，将对密码运用MD5加密技术，并且增加随机验证码，进一步提高系统安全性。

由于该系统采用三层B/S体系结构，系统数据库与推理机构相互分离，所以，只要相关授权专家或系统管理员登录后台管理系统后，利用简单、基本的电脑操作就可以实现对专家系统的更新与维护操作。

4 专家系统的实现

无公害辣椒专家系统具有专家知识咨询、品种选择、病虫害信息查询、病虫害诊断、用户与专家在线交流和后台管理等功能。用户在登录系统首页后，可以查询辣椒栽培专家知识、辣椒病虫害信息并与专家交流，还可以根据用户需求进行辣椒品种选择，根据提供病害信息进行病虫害诊断。无公害辣椒专家系统首页如图4所示。

用户可以根据辣椒的用途、熟性、辣味程度、抗性及品质这几个方面来选择辣椒品种，如图5所示。

根据导航栏中选择病虫害诊断与防治，在提供的目录选择是从病虫害症状诊断还是从虫害形体进行诊断，然后再选择发病部位（如图6所示）或虫体特征（如图7所示），在系统所提供的病征中选择最近的病征进行添加，系统将会给出诊断结果。

辣椒病虫害查询包括病症模糊查询和病虫害精确查询。辣椒病症模糊查询要求用户输入病虫害症状完整或部分关键字（如图8所示），系统可以检索到辣椒发病虫害名称，包括症状、病原物、发病条件防治方法。病虫害精确查询是通过输入病虫害名称得到病虫害的详细资料及防治方法。

5结论

辣椒在我国有着大面积的种植范围，有很大的需求市场。近年来，绿色蔬菜也越来越受到大家的青睐，这就要求无公害生产技术快速推广。但是农业技术人员数量的有限，不能够满足农民需求。随着Internet的迅速发展，农民可以通过网络学习一些辣椒种植管理的相关知识，无公害辣椒专家系统起到了很好的作用。

无公害辣椒专家系统基于系统工程的思想，把辣椒生产管理专家的技术知识、相关经验更系统、形式地展现出来。无公害辣椒专家系统将专家系统技术中合理运用了技术，使专家系统在构建、实现、维护方面都有了很大进步。由于专家技术知识经验的模糊性、不确定性，加之不同农业专家解决问题的特点等因素，通过无公害辣椒专家系统可以将辣椒专家的经验性知识很好的运用在农民的生产实践当中。

无公害辣椒专家系统是将传统的病虫害诊断与计算机应用技术相结合的产物，不仅可以为目前的辣椒种植人员提供服务，同时也为专家系统的进一步优化发展奠定了基础。该系统的可移植性较强，可以据此框架开发其他农产品专家系统。

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注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文