温室黄瓜安全生产智能管理专家决策系统的开发

温室黄瓜安全生产智能管理专家决策系统的开发,贺超兴(中国农业科学院蔬菜花卉研究所100081）黄丹枫（上海交通大学农学院200015）2007年7月长春,上海市科技兴农重点攻关资助项目,引言我国已有多种大田作物生产管理专家系统应用，然而蔬菜作物生长模拟研究开展较少，作为园艺研究人员应该把研究重点放在对产量形成直接相关的生长发育进程和产量病害发生等指标的模拟，把经验性的知识上升为精确量化的知识，形成真正的“知识模型”和数学模型。基于黄瓜生长模拟模型和日光温室环境数据库本研究初步建立了黄瓜生长发育专家决策系统,以便为生长管理和生产决策提供信息化的服务平台。,温室生态系统的特点,温室生态系统,结构简单,具可控性,作物的种类比较单一；害虫种类有限,环境参数,监测和调控,研制智能专家系统的意义,温室黄瓜生产,生长发育期,育苗期,定植期,开花期,坐果期,管理预测,病虫害预防,定单农业,环境控制,系统总体结构,知识体系,知识库,管理系统,环境控制,常用的知识,黄瓜栽培技术,病虫害控制,整个系统,有关的知识,采用英国ELE环境监测站对温室温光水气CO2等环境因子进行实时监测，采用温湿度仪、光量子仪、CO2测定仪及LI-6400光合作用仪研究了日光温室温、湿、CO2变化的规律。采用远程无线数字系统采集温室环境参数人工测量调查黄瓜生长发育变化与光温关系，建立生长模型。,日光温室周年温湿度环境通用数据库,1.ELDAR-SHANY智能环境监测仪的功能包括：,采集作物生长信息：作物根部基质湿度、温度温室内外的湿度、温度作物生长的光照作物吸收水分营养茎流作物叶面温度、蒸腾量作物茎、果实生长速度,温室使用的ELDAR-SHANY智能环境监测仪，可对番茄果实生长进行监测,温室内外光照及温室内的温度、湿度、二氧化碳传感器及土壤水分,AUTO500B的计算机自动数据采集系统及所采数据,2.AUTO-500B温室综合控制与数据采集器的功能包括：,3.温室无线远程环境检测系统数据采集器的功能包括：,环境数据采集远程无线传输数据实时上网远程实时监测数据共享多点多温室采集,知识库的基础,在中国农科院蔬菜花卉研究所“十五”863项目“可控环境蔬菜高产优质全季节栽培技术体系开发研究”成果基础上。通过对多年日光温室环境数据的采集和处理，建立了环境数据库,得出了黄瓜生长较为完善的生长发育参数和栽培量化指标。根据这些量化指标和栽培知识，基于环境数据库建立起专家决策系统,对实现工厂化生产、智能控制和计算机管理有重要的意义。,知识库的建立,病虫控防,栽培管理知识库的主要内容,概述=(栽培历史,栽培现状,营养价值)生物学特性=(生物学性状,对环境条件的要求,黄瓜的花芽分化,果实的发育和产量)生产基础知识=(施肥技术,农药使用技术)育苗=(育苗设施及苗床种类,种子消毒,催芽播种,工厂化育苗新技术)茬口安排及栽培技术=(秋冬茬、越冬茬、冬春茬、新技术),绿色食品知识库的主要内容,绿色食品基本知识绿色食品农药使用准则无公害、绿色、有机食品的区别无公害蔬菜生产技术保障体系有机食品生产标准绿色食品安全卫生指标,多媒体VCD,黄瓜有机栽培技术温室黄瓜栽培技术,病虫害知识库,病害概述=(病害名称、照片、病害症状,发病条件,防治技术)虫害概述=(虫害名称、照片、生活习性、危害、防治方法）病害诊断=(发病部位、发病症状、逻辑条件,诊断结果)知识库维护=（病害添加、虫害添加、病害诊断库添加）,智能决策功能的开发,通过分析和研究温室黄瓜生产管理的现状以及目前国内外关于专家系统、辅助决策系统的研究现状，我们提出了三个原则。,简单,灵活,实用,系统各功能模块,环境数据库模块,生长管理模块,预测功能模块,帮助手册模块,环境数据导入模块,产量效益预测模块,算法采用：根据温室黄瓜产量由栽培密度、平均单株瓜数及平均单瓜重三个因子决定，从而根据单株黄瓜担瓜数来预测采收上市量。效益预测则根据上市时的市场价格与产量扣除生产成本得出。计算数据：温室栽培密度由定植时获得、单果瓜由品种决定，单株座瓜数根据人工调查获得。,产量效益计算程序,产品采收期预测,目的：为定单农业服务实现方式：根据黄瓜品种生育期的生理发育天数值，结合已建立的温室环境数据库数据资料，通过软件程序计算就可以得出黄瓜的主要生育期到达日期如播期、定植期、开花期、采收期等一系列有用的目标值。,环境数据导入,生长阶段预测模块,算法采用：根据温室周年环境数据库的参数计算黄瓜不同季节的生理发育天数来根据播期确定黄瓜采收期或根据市场采收期安排播种期计算数据：温室环境周年数据库结合实际环境温度数据进行校正。具体实现：采用SQL查询化语言实现，把梯形积分公式简化成和的形式,田间管理档案记录,采用了数据库编程可以记录温室代号、管理人员、田间操作类型、方式及数量如施肥、灌溉、打药的种类、浓度、时间、用量等及对田间病虫害发生情况的调查结果及采收、放秧、打叶等操作过程。,田间管理档案,温室病害发生预测模块,算法采用：根据黄瓜不同病害发生的发病条件结合温室周年温度、湿度环境数据库的参数来预测短期内温室黄瓜病害发生的可能发生率，并通过对温室环境实测值的运用来指导生产上提前采取措施来早期预防病害的发生。,温室环境数据导入模块,由于不同地区温室的环境参数不同，同一地区不同温室的参数也不同，同一温室不同年份的环境参数也有一定差异，因此采用通用环境数据库进行的预测结果与实际值可能有一定偏差，本软件设置的温室环境参数导入模块可以将具备数据采集条件的温室采集的实时数据直接导入系统，更新原有环境数据库用于生产预测，从而提高预测准确度和降低误差率。该模块可将温室自动采集的温、湿度环境参数数据以Access数据库的形式直接导入系统数据库，用于计算生理发育天数进行生长期预测和病害预测，亦可通过人工方式将测得数据导入Access数据库文件再导入。,病虫害防治软件,帮助模块,本模块记录了本软件的作者、版本号、联系方法及本专家系统各功能模块的内容组成和主要作，可以为生产者应用提供应用说明和参数输入方法，指导新用户的使用。,未来发展设想,完善温室环境数据库，建立不同类型日光温室周年环境数据库用于预测和指导生产研究黄瓜生长发育与辐照、温度的量化关系建立温室黄瓜高产栽培环境量化管理指标体系开发基于生长发育模型的温室黄瓜高产优质栽培管理决策支持系统和和可视化软件，并具有网络互动功能。,温室黄瓜专家系统的完善和应用,根据生产实际需要，补充新模块，增加实用功能知识和模块。结合验证试验，充实环境数据库，提出简化的环境数据测量应用新方法。应用专家系统给出的肥水优化措施，提出不同栽培条件下优化量化的灌水施肥方案。在不同类型温室基地进行生产示范推广，明确黄以专家系统的应用效果。,专家系统用于辅助决策、智能管理和预测分析,在专家系统管理的温室引进可视化摄像系统，结合环境参数的远程监控系统，实现远程生产监控。利