用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置及其方法

摘要

本发明用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置及方法，通过农业数据交换系统加载远程分布的环境数据到农田环境数据采集器，在PAID远程控制器调度下将采集数据传递给知识编辑器作为诊断条件；经PAID远程控制器解析后确定诊断类型，获得配置表单；PAID生成器读取配置表单进行插件连接和人机界面定制，经验证通过后，完成农作物生产专家诊断系统的远程发布和关键点的回溯更新。本方法为调度中心开发农作物生产专家诊断系统快速定制方法，对分布式部署的农作物生产专家诊断系统进行远程维护与更新，其运营成本降低20－30％，使用方便，智能化、可视化和实用化程度高。

说明书

技术领域

本发明涉及远程控制技术，特别涉及一种用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置。

背景技术

我国农业具有很强的生态区域性，农作物种类繁多，生产管理经验性很强，对农业专家具有巨大的需求。虽然我国农业专家在长期的科研生产实践中形成了大量科研成果，积累了解决农业问题的丰富知识和海量科学数据，但缺乏现代化载体有效处理与利用。农作物生产专家诊断系统能够动态存储农业知识、模型和数据，模仿农业专家的思维过程进行推理，以形象、直观的方式提供农业问题的解答、解释和判断，具有较强的决策咨询能力。随着现代农业的发展，农作物生产精确智能管理需求催生了大量的农作物生产专家诊断系统。

目前农作物生产专家诊断系统的大部分开发者为非计算机专业人员，由于其知识领域的限制，使得系统的研制开发周期很长，数据和知识处理能力弱，而且维护起来也很困难。另外，各类农作物生产专家诊断系统的定制过程往往需要知识的在线协同服务与实时增量更新，功能插件的自由插拔以及服务器端调试和质量监控，缺乏面向农业知识工程师的用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置的方法与辅助生成工具。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，为调度中心开发农作物生产专家诊断系统快速定制方法，对分布式部署的农作物生产专家诊断系统进行远程维护与更新，提供运营成本低，使用方便，智能化、可视化和实用化程度高的用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置。

为达到上述目的，本发明提供的用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置，包括农作物生产专家诊断系统，农田环境数据库，农业知识库、数据库和模型库，还包括与所述农作物生产专家诊断系统相连的PAID远程控制器和与所述PAID远程控制器分别相连的一农田环境数据采集器、一知识编辑器、一PAID生成器，所述知识编辑器与农业知识库、数据库和模型库相连接，所述农田环境数据采集器通过所述农业环境数据交换接口与所述农田环境数据库相连接，所述农田环境数据采集器与所述知识编辑器相连接。其中：

所述PAID远程控制器用于解析诊断条件，确定诊断类型，获得配置表单和调度所述PAID生成器读取配置表单进行诊断插件的连接、人机界面定制和验证通过并完成农作物生产专家诊断系统的远程发布和回溯更新；

所述农田环境数据采集器用于接收所述PAID远程控制器的调度命令，并将采集数据传递给所述知识编辑器作为诊断条件；

所述PAID生成器用于读取所述PAID远程控制器给定的配置表单信息进行诊断插件的连接、人机界面定制和农作物生产专家诊断系统的远程验证发布。

本发明的远程控制装置，其中所述PAID生成器包括农作物生产专家诊断黑板、PAID组装器和PAID调试与发布器，所述农作物生产专家诊断黑板、PAID组装器和PAID调试与发布器与所述PAID远程控制器分别相连，所述农作物生产专家诊断黑板、PAID组装器、PAID调试与发布器与所述农作物生产专家诊断系统依次相连。

本发明的远程控制装置，其中所述农田环境数据采集器与所述知识编辑器之间接有查代关系编辑器。

本发明的另一目的是提供一种用于上述装置的远程控制方法。

为达到这一目的，本发明提供的远程控制方法，由PAID远程控制器对农田环境数据采集器、知识编辑系统、PAID生成器进行流程化管理调度，完成农作物生产专家诊断系统的远程发布和回溯更新，该方法执行如下步骤：

一.启动PAID远程控制器，由其获得调度线程请求，并判断调度请求的发出者；

二.所述知识编辑器发出请求，向所述PAID远程控制器发送诊断条件，所述PAID远程控制器解析诊断条件特征，判断需要的推理机类型，生成配置表单，存储推理机配置参数；

三.所述知识编辑器向所述PAID远程控制器发出农田数据采集请求，所述PAID远程控制器调度所述农田环境数据采集器进行农田环境数据的选择性定向采集，所述查代关系编辑器调用查代关系数据获取机，将获取的农田环境数据写入对应诊断条件项目中；

四.所述PAID组装器向所述PAID远程控制器发出组装请求，所述PAID远程控制器调度所述农作物生产专家诊断黑板，根据配置文档调用相关插件进行组织配置；

五.如果所述PAID调试与发布器发出失败信息，所述PAID远程控制器解析失败信息，定位失败点重新进行调度；

六.所述PAID远程控制器接收所述知识编辑器和PAID生成器的更新信息，由更新通道对所述远程农作物生产专家诊断系统进行远程更新。

本发明所述的远程控制方法，其中所述农作物生产专家诊断黑板执行如下步骤：

1)接收PAID远程控制器调度命令读取配置文档；

2)通过配置文件解析器解析需要提供的插件信息；

3)通过插件关联器，进行关联插件组装；通过插件验证器对组装插件的一致性进行验证检查；通过插件管理器操作插件的添加、删除和修改；

4)修改配置文件，将插件配置信息进行记录，最后将集成插件及配置文件信息传送给PAID组装器。

本发明所述的远程控制方法，其中所述PAID组装器执行如下步骤：

1)PAID组装器首先判断调度命令的发送者是否为PAID远程控制器，如果为“是”则调用农作物生产专家诊断黑板组装生成代码，执行步骤2)；如果返回值为“否”则调用农作物生产专家系统发布并运行组装生成代码，执行步骤3)；

2)返回值为“是”，程序执行以下步骤：

①读取配置表单信息，根据推理机类型加载知识表示、推理解释、冲突消解、知识获取、人机界面各插件，对插件之间的相容性进行检验，检验通过后更新配置信息表中的初始模板信息和存储功能配置信息；

②获取农作物生产专家诊断系统的基本信息，包括中英文名、应用领域和范围，以及系统的创建者、版本和创建时间信息，将这些信息存储到配置文件中；

③修改人机界面配置信息，支持用户对界面运行方式、菜单以及界面属性信息的修改，将这些信息存储在界面配置文档；

④根据以上配置信息进行文件拷贝、插件注册，加载已经完成的知识库、模型库和数据库；

⑤结束。

3)返回值为”否”程序执行以下步骤：

①PAID组装器根据用户登录信息进行身份验证，解析用户的权限级别，确定用户能够访问的功能；

②判断配置文档的合法性，通过验证执行下一步，否则给出提示，并返回到登录界面；

③循环读取配置文件，如果记录不为空，则判断配置类型，动态配置系统插件，解析界面配置信息自动生成样式文档和菜单；如果记录为空，执行下一步；

④结束。

本发明所述的远程控制方法，其中所述PAID调试与发布器执行如下步骤：

1)初始化：用户通过界面选择测试内容，包括知识库求精、模型库基础数据表信息、安装部署信息、多源解释资料信息以及诊断数据表与基础数据表检测，并存储在临时检测数据表中；

2)读取临时检测数据表，针对测试内容调用不同的测试函数；

3)返回测试结果，并将关键信息传递给调试分析函数；

4)返回调试分析结果，综合测试结果，如果检测通过，则设定调试通过状态为“是”，执行下一步；

5)设置打包开关为“true”。

本发明所述的远程控制方法，其中所述知识编辑器执行如下步骤：

1)用户登录；

2)定义农作物生产专家诊断知识树结构；

3)定义用户诊断数据界面元素，包括中英文名称、存储类型及长度、显示方式、提示信息、上下限值，相关信息保存在数据缓存中；在执行保存时，将循环读取数据缓存中的数据，通过数据访问接口依次完成表的创建——表信息保存——表界面元素信息保存，所有步骤执行完毕，给出成功提示，如果其中任意一个步骤出错，将调用数据回滚函数，恢复保存前状态，并给出错误提示；

4)定义用户基础数据界面元素，定义过程与步骤3)相同，不同之处在于其存储过程中不会自动加入帐户、日期、编号三个诊断标识信息；用户基础数据表存储农作物生产基础数据，包括土壤参数、气象资料、墒情数据、实验数据、侵染性病害症状、非侵染性病害症状、营养失调症状、虫害症状、农药数据。

5)定义诊断规则，任务一：确定诊断所依据的前提数据项，包括诊断数据、基础数据、知识编辑器输出数据或农田环境数据采集器输出数据；任务二：包括与用户交互获得的元知识信息、诊断知识的前提条件、各前提条件间的逻辑关系、诊断知识可信度及条件域值、结论及结论关联的多源解释资料链接；任务三：包括与用户交互完成诊断知识中肥水、病虫害预测、植株营养预测至少17个可选标准模型的适应性更新和自建模型的引入，支持标准运算符号和计算函数的引入，并通过模型接口与对应诊断知识进行整合；任务四：通过数据库开放接口将各任务临时信息入库；

6)检测与知识库求精，对知识进行一致性、冗余、矛盾以及完备性的检测，并给出提示信息，通过检验后，设置知识库检测状态为TRUE。

本发明所述的远程控制方法，其中所述查代关系编辑器执行如下步骤：

1)接收PAID远程控制器的调度命令，通过农业环境数据交换接口访问临时信息库；

2)通过查代关系编辑器的接口获取查代源数据表、查代目标数据表、查代条件、查代字段对应关系；

3)调用SQL生成机自动解析查代信息生成标准SQL语句，存储在数据表中，更新配置数据库信息；

4)在知识编辑器定义诊断条件或者用户输入诊断依据数据后，读取对应用户诊断基础数据表的信息，判断是否存在查代关系，如果存在，则由查代关系数据获取机获取农田环境数据传递给知识编辑器，由知识编辑器将其写入前提数据项列表中。

本发明所述的远程控制方法，其中所述农业环境数据交换接口执行如下步骤：

1)接收所述农田环境数据采集器发出采集命令后，判断远程农田环境数据的Access/Excell/Foxpro/Sql Server/Text/XML类型，根据类型匹配ODBC/ADO/DAO/XML访问模式，读出全部数据元信息，传递给农田环境数据采集器；

2)接收农田环境数据采集器根据数据元信息生成的定向采集数据元集，进行数据查询采集，并以XML数据格式将数据存储在临时数据库中。

本发明用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置及其方法的优点和有益效果在于：

1.以流程化方法生成农作物生产专家诊断系统，用户只需依据PAD远程控制器的安排就能快速定制更新系统，此种方法发布系统成功率高、后期出错率低，能够降低运营成本20-30％，并保证了农作物生产知识和数据的实时更新能力。

2.针对农作物生产问题诊断特点提出了多种人机交互技术，例如农田环境参数查代、自定义界面元素定义、多源解释资料关联等，使用户利用其更准确的给出证据，更详细直观的获得结论，从而使得农作物生产专家诊断系统更加智能化、可视化和实用化。

3.采用开放的数据访问接口，支持分布式存储的异构农田环境数据的访问。通过基于XML的知识转换与共享机制，实现了异构知识的互操作。

4.提供了关于灌水、施肥、目标产量、气候类型分析、土壤肥力分析、土壤植株养分、病害预测、虫害预测、非侵染性病害防治、叶片养分诊断等17种模型模板，支持基于这些模型的适用性更新和新的模型引入。

下面将结合实施例参照附图进行详细说明，以对本发明的目的、特征和优点有深入的理解。

附图说明

图1为本发明用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置的方框图；

图2为PAID远程控制器的流程图；

图3为农作物生产专家诊断黑板的流程图；

图4为PAID组装器的流程图；

图5为知识编辑系统的流程图；

图6为查代关系编辑器的流程图；

图7为农业数据交换系统的流程图；

图8为PAID调试与发布器的流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置，包括农作物生产专家诊断系统1，PAID远程控制器2，农田环境数据采集器3，知识编辑器4，PAID生成器5，农业环境数据交换接口6，农田环境数据库7，农业知识库、数据库和模型库8和查代关系编辑器9。PAID生成器5包括农作物生产专家诊断黑板51、PAID组装器52和PAID调试与发布器53。远程控制装置进行流程化管理调度，完成农作物生产专家诊断系统的远程发布，同时提供流程内关键点的回溯更新。其中：

所述PAID远程控制器2用于解析诊断条件，确定诊断类型，获得配置表单和调度所述PAID生成器读取配置表单进行诊断插件的连接、人机界面定制和验证通过并完成农作物生产专家诊断系统的远程发布和回溯更新；

所述农田环境数据采集器3用于接收所述PAID远程控制器2的调度命令，并将采集数据传递给所述知识编辑器4作为诊断条件；

所述PAID生成器5用于读取所述PAID远程控制器2给定的配置表单信息进行诊断插件的连接、人机界面定制和农作物生产专家诊断系统的远程验证发布。

PAID远程控制器2与所述农作物生产专家诊断系统1相连，农田环境数据采集器3、知识编辑器4、PAID生成器5与所述PAID远程控制器2分别相连，知识编辑器4与农业知识库、数据库和模型库8相连，所述农田环境数据采集器3通过农业环境数据交换接口6与所述农田环境数据库7相连，农田环境数据采集器3与所述知识编辑器4相连，查代关系编辑器9接在所述农田环境数据采集器3与知识编辑器4之间。

农作物生产专家诊断黑板51、PAID组装器52和PAID调试与发布器53与所述PAID远程控制器2分别相连，农作物生产专家诊断黑板51、PAID组装器52、PAID调试与发布器53与所述农作物生产专家诊断系统1依次相连。

在本发明用于农作物生产专家诊断系统的远程控制装置中，PAID远程控制器2调度农田环境数据采集器3通过开放的农业环境数据交换接口6加载远程分布存储的农田土壤肥水、气象和苗情等影响作物生长的环境数据，加载后数据存储在临时数据空间中。

PAID远程控制器2解析诊断条件，从而确定诊断类型，获得自动选配的推理机配置信息，传递给知识编辑器4生成特定知识规则编辑录入界面，完成知识和模型的录入编辑。知识编辑器4提供自有阶段耗水量-产量模型，生育期耗水量-产量模型，农田蒸散模型，农田水分平衡模型，目标产量推荐施肥模型、养分平衡推荐施肥模型、丰缺指标推荐施肥模型、肥料效应函数推荐施肥模型、目标产量模型、灌水模型模板、气候类型分析模型、土壤肥力分析模型、土壤植株养分模型、病害预测模型、虫害预测模型、非侵染性病害防治模型、叶片养分诊断模型，用户可以基于这些模型模板进行修改，也可以引入新的模型，存储在模型库中供下一步推理所用。

PAID远程控制器4调度PAID生成器5读取各配置信息集成以上工作成果，进行农作物生产专家诊断黑板51的插件的连接，数据知识入库和人机界面定制；最后经调试与发布器53验证，通过检验后更改发布器开关，完成农作物生产专家诊断系统1的远程发布或安装包生成。PAID远程控制器4对以上各部分工作实施流程化管理，并支持用户在流程内任意关键点的可回溯更新。

农田环境数据查代关系编辑器9可以访问临时数据空间中全氮，全磷，有机碳，有效磷，速效钾，微量元素，粘粒含量、土壤pH值、各土层水分含量、日平均温度、气压、相对湿度、降水、日照、辐射、风速、苗情等农田环境参数，并通过查代方式提供给知识编辑器4作为诊断所依据的条件。

参照图1和图2，本发明用于农作物生产专家诊断系统的远程控制方法执行如下步骤：

一.启动PAID远程控制器2，由其获得调度线程请求，并判断调度请求的发出者；

二.所述知识编辑器4发出请求，向所述PAID远程控制器2发送诊断条件，所述PAID远程控制器2解析诊断条件特征，判断需要的推理机类型，生成配置表单，存储推理机配置参数；

三.所述知识编辑器4向所述PAID远程控制器2发出农田数据采集请求，所述PAID远程控制器2调度所述农田环境数据采集器3进行农田环境数据的选择性定向采集，所述查代关系编辑器9调用查代关系数据获取机，将获取的农田环境数据写入对应诊断条件项目中；

四.所述PAID组装器52向所述PAID远程控制器2发出组装请求，所述PAID远程控制器2调度所述农作物生产专家诊断黑板51，根据配置文档调用相关插件进行组织配置；

五.如果所述PAID调试与发布器53发出失败信息，所述PAID远程控制器2解析失败信息，定位失败点重新进行调度；

六.所述PAID远程控制器2接收所述知识编辑器4和PAID生成器5的更新信息，由更新通道对所述远程农作物生产专家诊断系统1进行远程更新。

下面，通过实施例对上述的远程控制方法做详细说明。

参照图3，农作物生产专家诊断黑板51接收PAID远程控制器2调度命令读取配置文档；通过配置文件解析器解析需要提供的插件信息；通过插件关联器，进行关联插件组装；通过插件验证器对组装插件的一致性进行验证检查；修改配置文件，将插件配置信息进行记录，最后将集成插件及配置文件信息返回给PAID生成器52。除此之外农作物生产专家诊断黑板51通过插件管理器支持对插件的添加、删除、修改等操作。其农作物生产专家诊断黑板51执行如下步骤：

1)接收PAID远程控制器2调度命令读取配置文档；

2)通过配置文件解析器解析需要提供的插件信息；

3)通过插件关联器，进行关联插件组装；通过插件验证器对组装插件的一致性进行验证检查；通过插件管理器操作插件的添加、删除和修改；

4)修改配置文件，将插件配置信息进行记录，最后将集成插件及配置文件信息传送给PAID组装器52。

参照图4，PAID生成器5不仅能够读取各配置信息进行农作物生产专家诊断黑板51插件的连接、数据知识入库和人机界面定制，而且在农作物生产专家诊断系统1发布运行后，每次系统运行过程中首先需要调用PAID组装器来生成个性化的功能界面，所述PAID组装器52执行如下步骤：

1)PAID组装器52首先判断调度命令的发送者是否为PAID远程控制器，如果为“是”则调用农作物生产专家诊断黑板51组装生成代码，执行步骤2)；如果返回值为“否”则调用农作物生产专家系统发布并运行组装生成代码，执行步骤3)；

2)返回值为“是”，程序执行以下步骤：

①读取配置表单信息，根据推理机类型加载知识表示、推理解释、冲突消解、知识获取、人机界面各插件，对插件之间的相容性进行检验，检验通过后更新配置信息表中的初始模板信息和存储功能配置信息；

②获取农作物生产专家诊断系统1的基本信息，包括中英文名、应用领域和范围，以及系统的创建者、版本和创建时间信息，将这些信息存储到配置文件中；

③修改人机界面配置信息，支持用户对界面运行方式、菜单以及界面属性信息的修改，将这些信息存储在界面配置文档；

④根据以上配置信息进行文件拷贝、插件注册，加载已经完成的知识库、模型库和数据库；

⑤结束。

3)如果返回值为“否”，则程序执行以下步骤：

①PAID组装器52根据用户登录信息进行身份验证，解析用户的权限级别，确定用户能够访问的功能；

②判断配置文档的合法性，通过验证执行下一步，否则给出提示，并返回到登录界面；

③循环读取配置文件，如果记录不为空，则判断配置类型，动态配置系统插件，解析界面配置信息自动生成样式文档和菜单；如果记录为空，执行下一步；

④结束。

参照图8，所述PAID调试与发布器53执行如下步骤：

1)初始化：用户通过界面选择测试内容，包括知识库求精、模型库基础数据表信息、安装部署信息、多源解释资料信息以及诊断数据表与基础数据表检测，并存储在临时检测数据表中；

2)读取临时检测数据表，针对测试内容调用不同的测试函数；

3)返回测试结果，并将关键信息传递给调试分析函数；

4)返回调试分析结果，综合测试结果，如果检测通过，则设定调试通过状态为“是”，执行下一步；

5)设置打包开关为“true”。

参照图5，所述知识编辑器4执行如下步骤：

1)用户登录；

2)定义农作物生产专家诊断知识树结构；

3)定义用户诊断数据界面元素，包括中英文名称、存储类型及长度、显示方式、提示信息、上下限值，相关信息保存在数据缓存中；在执行保存时，将循环读取数据缓存中的数据，通过数据访问接口依次完成表的创建——表信息保存——表界面元素信息保存，所有步骤执行完毕，给出成功提示，如果其中任意一个步骤出错，将调用数据回滚函数，恢复保存前状态，并给出错误提示；

4)定义用户基础数据界面元素，定义过程与步骤3)相同，不同之处在于其存储过程中不会自动加入帐户、日期、编号三个诊断标识信息；用户基础数据表存储农作物生产基础数据，包括土壤参数、气象资料、墒情数据、实验数据、侵染性病害症状、非侵染性病害症状、营养失调症状、虫害症状、农药数据。

5)定义诊断规则，任务一：确定诊断所依据的前提数据项，包括诊断数据、基础数据、知识编辑器输出数据或农田环境数据采集器输出数据；任务二：包括与用户交互获得的元知识信息、诊断知识的前提条件、各前提条件间的逻辑关系、诊断知识可信度及条件域值、结论及结论关联的多源解释资料链接；任务三：包括与用户交互完成诊断知识中肥水、病虫害预测、植株营养预测至少17个对应模型的适应性更新、自建模型的引入和支持标准运算符号和计算函数的引入，并通过模型接口与对应诊断知识进行整合；任务四：通过数据库开放接口将各任务临时信息入库；

6)检测与知识库求精，对知识进行一致性、冗余、矛盾以及不完备等问题进行检测，并给出提示信息，在通过检验后，设置知识库检测状态为TRUE。

参照图6，所述查代关系编辑器9执行如下步骤：

1)接收PAID远程控制器2的调度命令，通过农业环境数据交换接口6访问临时信息库；

2)通过查代关系编辑器9的接口获取查代源数据表、查代目标数据表、查代条件、查代字段对应关系；

3)调用SQL生成机自动解析查代信息生成标准SQL语句，存储在数据表中，更新配置数据库信息；

4)在知识编辑器4定义诊断条件或者用户输入诊断依据数据后，读取对应用户诊断基础数据表的信息，判断是否存在查代关系，如果存在，则由查代关系数据获取机获取农田环境数据传递给知识编辑器4，由知识编辑器4将其写入前提数据项列表中。

参照图7，所述农业环境数据交换接口6执行如下步骤：

1)接收所述农田环境数据采集器3发出的采集命令后，判断远程农田环境数据的Access/Excell/Foxpro/Sql Server/Text/XML类型，根据类型匹配ODBC/ADO/DAO/XML访问模式，读出全部数据元信息，传递给农田环境数据采集器3；

2)接收农田环境数据采集器3根据数据元信息生成的向定向采集数据元集，进行数据查询采集，并以XML数据格式将数据存储在临时数据库中。