CN1862567A

CN1862567A - 一种农业诊断系统的开发平台

Info

Publication number: CN1862567A
Application number: CN 200510069516
Authority: CN
Inventors: 徐娟; 钱跃良; 欧阳建权
Original assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Current assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-15

Abstract

本发明公开了一种农业诊断系统的开发平台，包括逻辑功能构件层，面向用户构件层和平台定制构件层，通过下一层构件向上一层构件提供服务的方式将三层构件连接成一个整体平台，其中：逻辑功能构件层用于与界面无关的基础的数据处理过程；面向用户构件层包含有界面，通过胶合逻辑功能构件实现数据处理的功能；平台定制构件层用于形成可以生成不同农业诊断领域系统的平台。本发明通过采用构件技术、面向对象技术，框架元模型对农业诊断平台进行开发，将大大提高开发的效率与平台的扩展性能，具有良好的通用性和可扩展性，并能填补国内在农业诊断领域发明的空白。

Description

一种农业诊断系统的开发平台

技术领域

本发明涉及人工智能的专家系统领域和涉及软件工程领域，尤其涉及一种农业诊断系统的开发平台。

背景技术

随着专家系统技术的发展和成熟，专家系统获得了广泛的应用，有些被设计为研究工具，有些则履行着重要的商业和工业功能。专家系统发展到今天，已经形成了包含知识库、推理机、解释机三大部分的经典的体系结构。农业诊断领域的各种诊断系统无论在知识库中知识的表示形式、推理机的推理方式和解释方式上都存在很多的共性。这一领域的农业诊断专家系统都常用类似的知识表示方法，所面对的推理问题其实质都是一个分类的问题。这些特点使得实现在该专家系统领域大面积软件复用成为了可能。但是目前依然存在着专家系统必须很专(即针对一个相对狭窄的应用领域)才能有很好的实用价值的问题。这个问题产生的根本原因是因为系统的扩展性差、适应性差的问题。

不解决该问题，必然导致重复地进行专家系统的开发，造成大量人力物力的浪费。因此，需要发明一种新的诊断系统的开发平台。该平台具有良好的扩展性能，可以适用于多个不同的诊断系统领域，只需要经过简单的选择和数据加载的操作便能开发出新的诊断系统，大大地减少开发一个新的应用系统的时间和代价。并且在开发平台的过程中，也要注意平台的软件复用问题，因为该平台的开发是一个较大规模的软件开发，如何降低平台开发的成本也是我们感兴趣的问题。目前，国内出现了在机械和医疗诊断领域的专家系统工具，但还没有出现农业诊断领域的相关专利。在国际上出现了很多的专家系统工具，但大部分内容都是侧重于特定领域知识获取或是具体的应用系统，发明内容都没有涉及到使用基于构件，实现界面、模块灵活定制，推理构件与知识表示构件灵活替换的功能。

如北美专利局专利号为5,542,024的专利“Graphically used expertsystem tool background of the invention”，此项发明仍然侧重于知识获取过程，没有我们发明中基于构件，实现界面、模块灵活定制，推理构件与知识表示构件灵活替换的功能。如欧洲专利局专利号为GB20000021417 20000831的专利：“Authoring tool for a troubleshooting system”，该发明通过提供原因、措施、问题编辑器来实现专家系统的定制，该发明界面不直观，操作复杂，对于知识也没有分模块管理，不便使用。

发明内容

本发明的目的在于为农业诊断专家系统领域提供一种高效地开发可行的、具有高扩展性和通用性的农业诊断系统开发平台。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种农业诊断系统的开发平台，包括逻辑功能构件层，面向用户构件层和平台定制构件层，通过下一层构件向上一层构件提供服务的方式将三层构件连接成一个整体平台，其中：

逻辑功能构件层用于与界面无关的基础的数据处理过程；

面向用户构件层包含有界面，通过胶合逻辑功能构件实现数据处理的功能；

平台定制构件层用于形成可以生成不同农业诊断领域系统的平台。

在上述方案中，逻辑功能构件层包括推理构件、解释构件、知识求精构件、数据查询构件、数据访问构件，其中：

推理构件用于根据事实与知识推理出结论的数据处理构件，包括病害推理构件、虫害推理构件、水分管理构件；

解释构件用于将推理的过程与结果用类似自然语言的方式呈现给用户；

知识求精构件用于对知识库进行去除冗余与循环的求精处理；

数据查询构件用于提供一个简单统一的高层数据库查询接口返回统一格式的查询结果；

数据访问构件用于提供一个简单统一的高层的数据库处理接口，包括数据库增删改查的基本操作。

在上述方案中，面向用户构件层包括智能决策构件、用户管理构件、智能查询构件、知识获取构件，其中：

智能决策构件，采用了向导式的界面，在内部将解释构件、推理构件胶合集成起来，实现整个决策过程；

用户管理构件通过胶合数据访问构件来实现用户增删改用户的用户管理功能；

智能查询构件实现了动态查询界面绘制通过胶和数据查询构件提供针对不同模块的查询功能；

知识获取构件通过胶和数据访问构件和知识求精构件，提供给用户知识录入的接口和知识库求精的处理。

在上述方案中，平台定制构件层包括界面定制构件与模块管理构件，界面定制构件将面向用户构件层的所有构件界面管理起来，负责形成领域系统界面的定制；模块管理构件实现农业诊断领域数据模块的定制，通过该构件定制与管理面向用户构件层使用的所有的数据模块。

本发明的优点：本发明提供一种基于构件技术，面向对象技术，包括数据处理构件、基本功能构件、定制构件三个构件层框架式平台结构，框架元模型对农业诊断平台进行开发，将大大提高开发的效率与平台的扩展性能，具有良好的通用性，并能填补国内在农业诊断领域发明的空白。

通过采用基于构件开发的方法，大大提高了软件的复用力度。将平台开发和设计的重点放到构件的接口上。通过将变化的知识表示和推理方法封装到不同的构件中，为它们设计统一的接口表示方法，替换知识表示构件和推理方法构件的方法，实现平台良好的扩展性和通用性。

附图说明

图1是本发明的农业诊断系统开发平台框架结构图；

图2是本发明的界面定制构件的UML设计图；

图3是本发明的模块管理模块结构图；

图4是本发明的界面定制功能示例图；

图5是本发明的病害农业诊断智能决策模块示例图；

图6是本发明的智能查询模块示例图；

图7是本发明的模块管理模块示例图。

具体实施方式

本发明提供一种基于构件技术，包括数据处理构件、基本功能构件、定制构件三个构件层框架式平台结构。平台的系统结构如图1所示，包括：

1、平台的三层体系结构划分和设计，农业诊断专家系统平台的结构大致分解为如下三层。

第一层是农业诊断专家系统的各个逻辑功能构件，封装了专家系统中知识库处理、解释处理、推理处理等基本的数据处理过程，都是与界面无关的构件，每种处理用构件进行封装，提供统一接口，使该层构件可以灵活替换。该层构件包括解释构件、推理构件、知识求精构件、数据查询构件、数据访问构件。

第二层构件是面向用户的构件，从用户的角度来看问题，都包含有界面，通过胶合底层构件实现数据处理的功能。例如智能决策构件，采用了向导式的界面，而在内部将解释构件、推理构件胶合集成起来，实现整个决策过程，这样做的目的在于使底层的数据处理对于用户透明，使用户直观的使用决策构件，而不必去理解解释、推理这些复杂的数据处理概念，同时将修改量大的界面部分与相对稳定的数据处理部分分割，使得对稳定性低的界面部分的修改不会影响到底层的数据处理，提高稳定构件的复用率，实现业务逻辑与用户界面表现相分离，提高了平台的扩展性。

第三层是平台定制级的构件，通过对该层构件的设计和实现，最终形成可以生成不同农业诊断领域系统的平台。该层由平台级界面定制构件与模块管理构件构成，前者负责形成领域系统界面的定制，后者实现农业诊断领域数据模块的定制，用户确定系统使用的领域后，通过在平台级界面定制构件上设置该领域的界面风格，再通过模块管理构件添加管理该领域的功能模块，实现新领域的诊断系统。

2、界面定制的设计与实现

采用一个构件的元知识库界面资源库注册所有构件的可扩展界面元素。通过平台级界面定制构件对界面资源库的管理来实现对平台各构件可扩展界面资源的管理。该构件自动读出每个资源项供用户设置，再用设置结果对库中数据进行修改，实现新的界面风格。采用.net开发的UML设计如图2所示，界面定制构件中有一个界面绘制类的实例。在初始化时将各个界面构件的名称读入供用户选择，然后用界面绘制类中的draw方法绘制出该构件内的所有界面元素的选项，最后用save方法保存设置。而在初始化每个带界面构件实例的时候使用一个自动检索的方法将资源库中的相应元素信息读入，用界面定制构件设置的数据进行初始化，从而实现新的界面。

3、模块定制的设计与实现

模块管理构件通过向导形式引导用户，形成新的数据模块。一个数据模块包含三个表：事实表、知识表、结果表。采用一个元知识库模块管理库，对所有模块的相关表进行存储。系统通过元知识库对模块进行间接的操作，实现系统中模块的自动加载。在定制模块时，一旦用户输入新模块的名称，就自动生成该模块的三个数据表，在三个数据表中包含必要的数据字段，自动在元知识库模块管理库中生成关于该模块的记录。再提供一个向导供用户对这三个数据表进行补充修改。如农业诊断系统中病害农业诊断模块的形成。用户先输入模块名“病害农业诊断”，再通过向导在模块表中补充事实表、知识表、结果表的字段，形成新的模块，如图3所示。

下面通过把基于构件农业诊断系统平台的实现——DESP的开发作为实例，介绍本方法的实施过程。

DESP按照基于构件农业诊断系统平台的设计方案，通过逐步开发三层构件，层层搭建而成，整个平台的体系结构如图1所示。该平台实现了诊断系统的基本功能，并实现了数据模块定制与界面定制的功能。下面重点介绍界面定制、智能决策等构件。

界面定制构件如图4所示，构件将所有需要界面设置的构件从资源库中提取出来供用户选择。用户通过设置保存相应的图形元素参数设置新的界面风格。智能决策构件包含多个推理决策构件。对于不同的模块采用适合的推理决策构件。如病害农业诊断智能决策模块采用的是过滤匹配产生式规则进行推理的推理构件，如图5所示。

智能查询模块如图6所示。该模块通过智能查询构件来实现。该构件将数据从数据库中装入，按照特定的格式将数据结构动态绘制到界面上，使界面表示自动随访问数据进行变化。

模块管理构件如图7所示，通过模块添加向导，用户可以定义新的知识库、事实库、结果库的结构。导入新模块的数据。

综上所述，本发明满足平台开发的高效性，采用大规模的软件复用技术，使得平台的开发高效和便于管理；满足平台数据表示的扩展性，可以通过该平台开发出农业诊断系统领域的针对不同具体应用的诊断系统，提供适应不同具体应用领域的知识表示方法；满足平台推理方法的扩展性；以及满足平台外观风格的扩展性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1、一种农业诊断系统的开发平台，包括逻辑功能构件层，面向用户构件层和平台定制构件层，通过下一层构件向上一层构件提供服务的方式将三层构件连接成一个整体平台，其中：

所述的逻辑功能构件层用于与界面无关的基础的数据处理过程；

所述的面向用户构件层包含有界面，通过胶合逻辑功能构件实现数据处理的功能；

所述的平台定制构件层用于形成生成不同农业诊断领域系统的平台。

2、如权利要求1所述的一种农业诊断系统的开发平台，其特征在于，所述的逻辑功能构件层包括推理构件、解释构件、知识求精构件、数据查询构件、数据访问构件，其中：

所述的推理构件用于根据事实与知识推理出结论的数据处理构件，包括病害推理构件、虫害推理构件、水分管理构件；

所述的解释构件用于将推理的过程与结果用类似自然语言的方式呈现给用户；

所述的知识求精构件用于对知识库进行去除冗余与循环的求精处理；

所述的数据查询构件用于提供一个简单统一的高层数据库查询接口返回统一格式的查询结果；

所述的数据访问构件用于提供一个简单统一的高层的数据库处理接口，包括数据库增删改查的基本操作。

3、如权利要求1所述的一种农业诊断系统的开发平台，其特征在于，所述的面向用户构件层包括智能决策构件、用户管理构件、智能查询构件、知识获取构件，其中：

所述的智能决策构件，采用了向导式的界面，在内部将解释构件、推理构件胶合集成起来，实现整个决策过程；

所述的用户管理构件通过胶合数据访问构件来实现用户增删改用户的用户管理功能；

所述的智能查询构件实现了动态查询界面绘制通过胶和数据查询构件提供针对不同模块的查询功能；

所述的知识获取构件通过胶和数据访问构件和知识求精构件，提供给用户知识录入的接口和知识库求精的处理。

4、如权利要求1所述的一种农业诊断系统的开发平台，其特征在于，所述的平台定制构件层包括界面定制构件与模块管理构件，该界面定制构件将面向用户构件层的所有构件界面管理起来，负责形成领域系统界面的定制；所述的模块管理构件实现农业诊断领域数据模块的定制，通过该构件定制与管理面向用户构件层使用的所有的数据模块。