作者简介
牛荣（1974-），女，河南淮阳人，讲师，从事计算机教学与
研究。
收稿日期2007-12-03
新疆是我国棉花生产大省，新疆棉花以纤维长、泽洁白、拉力强著称，是我国最具有发展潜力的新辟棉区。新疆水土光热资源丰富，气候干旱少雨，种植棉花条件得天独厚，近几年棉花种植面积增加很快[1]。但是，新疆棉花总体生产水平不是很高，其中新疆地广人稀，棉花种植技术人员严重缺乏，先进科学的种植方法不能及时普及是一个重要原因。当前网络化和数字化信息资源建设高度发展、资源共建共享已成为世界各国信息交流服务的主要潮流，同时农业信息网络的建设也正在快速发展，并广泛地应用于广大农村，如何结合地区实际依托高等院校及科研单位的科学技术资源的优势，构建适应本地区棉花生产发展的技术信息咨询和指导平台成为发展地区棉花产业的首选。
基于Internet 的棉花种植专家系统，具有网络化、分布性和开放性的特点，可以在新疆各棉区广泛应用，帮助各棉区解决科技人员不足、诊断水平和经验不够丰富的困难，提高新疆棉花总体生产水平。1.NET 开发平台的优势
新疆棉花事实全过程为保证开发出的系统拥有先进性，在软件开发平台、关键技术方面作了认真的选择，重在突出数据库技术和网络技术的结合所发挥的优势。Visual Studio.NET 是一套完整的应用程序开发工具，用于生成ASP.NET Web 应用程序、
XML Web Services 、桌面应用程序和移动应用程序。Visual
Studio.NET 是基于.NET framework 的集成开发环境，这个开发环境允许多种编程语言共享工具并有助于创建混合语言解决方案。而.NET 开发平台中的ASP.NET 是一个用于Web 开发的全新框架，它采用了全新的观念与服务器端技术来开发动态网页，主要有以下几个方面的优点[2]：
（1）不同程序语言间的互通。ASP.NET 支持多种编程语
言，不同语言之间可以互通。（2）Web 服务器控件的应用。ASP.NET 采用面向对象技术，可视化编程，其Web 服务器控件的应用大大提高了编程的效率。
（3）代码分离。在ASP.NET 程序中，页面和内容分离，程序代码干净、易读，更符合项目的团体开发。通过代码分离，减轻了开发人员的开发与维护工作。
（4）数据库访问方便。其中最显著的优势在于采用了
ASP.NET 和ADO.NET 两种新技术相结合，
通过ADO.NET ，开发人员可以用简便的方式来访问数据库，并轻松的创建
分布式的、数据共享的应用程序。2系统设计与实现
2.1系统设计指导思想立足于新疆棉区棉花生产服务的实际需要，结合地区实际依托高等院校、科研单位及各垦区、团场的科学技术资源的优势，运用先进的计算机网络技术，建成符合标准化协议、通用性较强、实用的智能棉花专家系统，以解决新疆棉区科技人员不足，提高新疆棉花总体生产水平。
2.2网络结构系统采用当前最为流行的
“浏览器/Web 服务器/数据库系统”的3层网络结构模型（图1），以后台数据库管理为核心，在Web 服务器挂接服务构件，通过前台浏览器管理和运行[3]。
Web 浏览器为表示层，主要提供一个可视化人机交互接口，包括多媒体信息显示，表单及决策结果向用户的提交，确保中间层服务提供所需的处理能力；Web 服务器为应用层，是联系用户服务和数据服务的“桥梁”，它们相应用户发来的请求，提供专家系统中与应用逻辑有关的各种服务构件；数据库系统为数据服务层，采用Microsoft SQL Server 数据库以及像ADO 和OLE DB 这样的数据访问接口。数据的定义、维护、访问和更新，以及管理并响应系统服务的数据请求，将数据服务与应用程序的其它组件分离开，在维护、修改甚至重构数据结构及访问机制时，可以丝毫不影响业务服务和用户服务。
采用这种3层网络机构，具有开放性、扩展性好，维护方便，客户端界面统一简单，低成本，跨平台性等诸多优点。
基于.NET 技术的棉花种植专家系统的设计
牛荣
（塔里木大学信息工程学院，新疆阿拉尔843300）
摘要结合新疆棉花种植实际需要，利用当前先进的.NET 开发技术，构建了基于Internet 的新疆棉花种植专家系统，并对其体系结构和功能设计进行了详细阐述。关键词棉花；专家系统；ASP.NET ；诊断与咨询中图分类号S126文献标识码A 文章编号0517-6611（2008）05-3465-02Design for Cotton Planting Expert System Based on .NET
NIU Rong （College of Information Engineering,Tarim University,Alar,Xinjiang 843300）
Abstract According to the real demand of Xinjiang cotton planting,an expert system of Xinjiang cotton planting was constructed by using .NET technology based on the Internet.And its architecture and functions design were discussed in detail.Key words Cotton;Expert system;ASP.NET;Diagnosis and
consultation
表示层
应用层
图13层网络结构模型
Fig.1Structural model of three 蛳layer network
安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(8):3465-3466,3474责任编辑胡剑胜责任校对王淼
同时，系统既可在分布与网络环境下的多台计算机上实现和运行，也可在单机环境下实现和运行，从而扩大系统的应用层面。
2.3系统结构设计本系统的基本结构由人机接口、知识库、数据库、模型库、推理机、解释机制和管理系统七大部分组成[4]（图2）。
系统设计主要面向用户，能开放给进行本地化应用系统开发的基层高素质农技人员使用及维护，应用系统则能直接交给一般基层农技人员和新一代农民使用。系统各部分具体实现如下：
（1）人机接口。由于系统用户主要为广大棉花种植者，所以系统界面设计简单明了，使用者只要通过简单的鼠标点击或是简单的输入就能得到诊断和咨询结果。新疆地大，气候、土质等条件差异性很大，为增加系统的适应性，人机接口还提供了专家界面，系统管理员可结合本区实际，通过此界面对系统进行全面管理。
（2）知识库。是知识的存储机构，用于存储棉花种植领域如品种选择、播期与密度、营养与施肥、生长发育田间管理、病虫的识别与防治等原理性知识，专家的经验知识以及有关的事实、规则、图片等。
（3）数据库。本系统中的数据库主要存放地理信息、气象资料、土壤资料、品种资料、管理措施数据、图形图像数据等。
（4）模型库。包括施肥模型、病虫预测预报模型、经济效益模型等等。
（5）推理机。推理机是控制、利用知识库中各类知识的计算机程序，是专家系统的控制部分。本系统综合采用正向推理、反向推理、混合推理的模式和深度优先搜索策略[5]，在不同的决策模块中，根据知识表示的不同和用户的需要而选择不同的方式，以适应不同的需求。
（6）解释机构。作用是能够对自己的行为做出解释，可实现2种功能：一是增加系统的透明度，让用户了解诊断的过程；二是向用户及技术人员传授病害诊断知识，提高田间实际诊断处理水平。
（7）管理系统。可实现对知识库和数据库中的内容进行添加、修改、删除、整理，不熟悉计算机语言的农业专家或是技术人员也可以很方便的对系统知识库和综合数据库中的内容进行整理和管理。
2.4系统功能设计系统面向生产实际，根据新疆棉
区的自然与社会经济条件，针对棉花生长发育过程的特点及其在生产实践中的主要问题进行了模块划分，包括种植生态环境识别、播前技术方案设计、田间管理、病虫害诊断与防治等知识决策模块。考虑到系统的普适性及易用性，又设计了技术论坛、信息发布、帮助和系统维护等四大功能模块[6-8]。此外新疆气候灾害也严重，为灾后能恢复种植，减少损失，还专门设置了灾情防范模块，然后整体集成为本系统（图
），可为用户提供以下内容的专家咨询决策：
（1）根据不同生产、生态条件制定科学的产量目标、按产量设计生产程序。
（2）根据气候生态特点、土壤条件、技术水平、种植制度等因素确定适合种植的优良品种和配套栽培技术。（3）根据土壤地力、环境条件、品种特点确定合理的播
种密度、播期，建立优化体结构模型。（4）根据产量目标、生长发育状况、营养状况、土壤肥力等因素确定科
学合理的施肥数量、元素比例及其时空分配方案。
（5）根据环境条件变化、作物生长发育状态和预见措施效应，确定科学合理的综合栽培调控技术、病虫草害防治等内容。
（6）新疆多气象灾害，可以根据不同的灾害确定防范、灾后及时恢复生产等方案。
采用这种层次化、模块化结构，解决了用户随机查询的问题，又便于系统的及时扩充和维护。
3结束语
该系统的设计与实现是在系统工程思想指导下，采用知识工程的方法和手段，利用计算机人工智能技术，将棉花专家的知识、经验和解决问题的方法系统化、形式化，并通过模型技术和专家系统技术的有机结合，建成一套新疆棉花种植专家系统。棉花种植专家系统从新疆各棉区实际出发，面向广大农技人员和种植户，全面推广科学种植技术，
（下转率3474页）
图2系统总体结构
Fig.2System general structure
图3新疆棉花种植专家系统功能
Fig.3Function of cotton planting expert system in Xinjiang
（上接第3466页）
提高新疆棉花总体生产水平，具有较强的基层实用价值。参考文献
[1]张琰林.新棉棉花生产经营形势分析[C].2006中国棉业发展高峰论
坛棉花发展形势专题研讨会，2006.
[2]（美）伊夫杰.ASP.NET2.0高级编程[M]杨亚，译.北京：清华大学出版社，2007.
[3]吴泉源，
刘江宁.人工智能与专家系统[M].北京：国防科大出版社，1995.
[4]辜庆均.基于网络的马铃薯专家系统研究[D].重庆：重庆大学，2006.
[5]刘友才，
刘增良.模糊专家系统原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1995.
[6]杨盘洪，
陈慧君.基于ASP 技术的小麦专家系统的研制[J].太原理工大学学报，2000（3）：233-235，239.[7]王健.农牧业专家咨询、决策系统网络平台的设计[J].农业网络信息，2007（1）：10-12.
[8]周枝旺.基于ASP.NET 的植物病虫害远程诊断咨询系统[D].福州：
福建农林大学，2006.
表1不同喷雾压力和喷头型号对喷雾速度的影响
Table 1Effects of different spray pressure and spray head types
on the spray speed 喷杆前进速度Forward speed of lance boom ∥km/h
152330382232435424364860压力
Pressure ∥MPa
喷头型号
Spray head types 0.1
2号No.2
3号No.3
4号No.4
5号No.5
0.22号No.2
3号No.3
4号No.4
5号No.5
0.3
2号No.2
3号No.3
4号No.4
5号No.5
屏。系统主程序流程如图5所示。
3测试结果与分析
为了验证上述系统的性能，分别选择德国LECHLER 2号、3号、4号、5号喷头。测试条件：喷杆上安装4个喷头，每个喷头间隔50cm ，喷幅200cm ，单位面积小区上的施药量5L ，压力分别为0.1、0.2、0.3MPa ，
小区面积1000m 2。每次喷杆上安装4个相同型号的喷头，在喷雾前调整好喷雾压力，根据系统计算得到前进速度。测试结果显示，在相同面积的小区上喷施等量的药液，喷头的型号越大喷杆前进的速度
越快；在相同面积的小区上喷施等量的药液，使用相同型号的喷头，喷雾压力越大喷杆前进的速度越快。4结论
该研究开发了基于AT89C51单片机的喷雾速度计算系统，并对系统进行了性能测试。结果表明，该方法的优点
是：①可以快速计算出拖拉机前进速度，
可以通过在不同的小区上改变拖拉机前进速度来实现变量施药，使用简单，成本低。②可以根据雾滴大小选择合适的喷头和保持稳定的压力，对于不同环境和不同作物喷施不同粒径的雾滴，可以减少雾滴的飘失，提高雾滴的沉积率。③小区的面积越小，田块区间的划分越密集，变量施药的精度越高。该方法的缺点是：①在每个小区里，实现的是均匀喷雾，未能达到基于机器视觉的自动对靶喷雾技术的精度水平。②拖拉机轮胎的新旧和田间作业环境会影响喷雾速度，所以在施药前需要测定和校核拖拉机行走速度。参考文献
[1]傅泽田，
祁力均，王秀.农药喷施技术的优化[M].北京：中国农业科学技术出版社，2003.
[2]靳达.单片机应用系统开发实例导航[M].北京：
人民邮电出版社，2003.
开始
初始化
取得输入
根据输入及当前状
态计算或进行操作根据当前状态显示相关信息
必要的信息如下：当前状态、喷头型号、压力、数量、面积大小、喷药量
图5主程序流程
Fig.5Flow chart of the main procedure
图44×4键盘接线示意
Fig.4Wiring diagram of 4×4keyboard
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