中国农业大学农学与生物技术学院

高灵旺 王琦

　　1系统的总体设计

　　根据系统开发的需求分析，本系统主要是利用数据库技术进行葡萄病虫害监测数据的管理与查询， 利用专家系统技术、模型预测技术进行葡萄主要病虫害的预测预报。因此，本系统的结构包括数据管理、专家系统、模型预测、内容管理、地理信息、用户管理、信息查询、系统管理、文献库、项目管理、帮助和预警系统等部分。目前已开发完成专家系统、模型预测、文献库、项目管理几部分，内容管理、地理信息等部分需要进一步的开发。

　　系统具有以下几个功能模块： 病虫害预测预报，通过专家知识预测和模型预测，提供给用户查询显示后台服务程序的预测预报结果数据，并以文字和三维图的方式表现；信息查询，即病虫害检索，用户通过该模块能方便地检索病虫害, 可以查询到病虫害的拉丁学名、英文名、为害症状图、病虫害形态图、为害症状、发病条件及流行规律、防治方法等信息；数据管理，用户管理气象数据和调查数据等， 包括气象数据的手工录入和气象数据的查询统计，查询数据库中存在的数据等；系统管理，提供给用户管理整个系统的功能，具体包括内容管理、用户管理、项目管理、文献库等预测预报辅助模块。预警功能是系统的核心，专家知识、模型和气象数据等都是它的基础，预测预报功能通过对采集数据进行统计分析和运用历史数据建立模型来实现。

　　2 病虫害测报信息库的设计

　　整个系统的数据库包括病虫害专家知识库和病虫害模型预测库两个部分。

　　第一部分专家知识库以数据库形式来存放有关的专家知识。各表间形成特定的关联关系，使得表中所包含的有关知识描述、特征临界值、生成的判别条件及发生等级等数据之间构成一种网状模型。

　　第二部分模型预测库贮存有关病虫害的发生预测模型，模型预测是进行数值预测的基本方法，然而建模时能够考虑的影响因子有限，对于病虫害发生的复杂性，模型预报的应变性不强。

　　这两部分的数据具有一定的相关性。从形式上来看，这两部分共享其中的部分数据，如病虫害种类信息表和地区信息表等；从内容上来看，监测数据为专家预知识库、模型预测库提供了最强有力的支撑。这种支撑，一方面是监测数据可以通过分析总结并结合专家经验参与专家知识库的建立；另一方面是监测数据可用以验证专家知识库的有效性和准确性。

　　3 主要功能模块的设计与开发

　　该子系统采用典型的专家系统结构，主要由专家知识库、系统推理机、预测预报模块、知识库管理模块、经验库管理模块和预测结果解释模块等构成。系统采用了基于专家知识的前向型推理与基于经验的推理相结合的方式进行预测推理。各模块的用户界面采用“向导”或其他提示方式引导用户完成专家知识库的维护、用户数据输入、推理确认、病虫害预测预报结果显示、经验库管理及预测结果解释等操作。同时，针对同一种类的病虫害在不同地区的发生为害特点可能不同，以及同一种类病虫害不同世代的发生为害特点不同的情况，本子系统可以就同一种类病虫害建立多个专家知识库。在实际应用时，则可以根据系统数据验证比较的结果，在不同地区及不同世代选择适合当地、当时的专家知识库进行预测预报。

　　管理者将各地区的病虫害以及相关的专家经验添加入知识库中，如病虫害的分级、病虫害发生的影响因子的描述、单一影响因子的数值区段划分、各种判别条件下的病虫害发生等级的概率等，从而完成专家知识加工实例的创建。专家系统预测主页面如图1所示。

　　（2）模型预测子系统的设计与开发（图2）

　　该子系统是基于php的网络化的模型管理系统，相对于单机版的DSS，更易于共享和使用。是一个KDE系统（基于知识的），能够对模型运算结果进行导出、存储和回顾，对模型的综合应用效果进行评价。便于其他用户以后观察模型的所有预测过程。对于用户来说，该系统图文并茂，只需按步骤使用，具有简单、易用的特点。

　　（3）其他已开发的子系统

　　另外还设计开发了内容管理子系统、用户管理子系统、系统管理子系统、文献库子系统、项目管理子系统。主要实现葡萄病虫害预测预报与决策支持系统中栏目的添加和管理，用户的添加、角色分派等后台管理，系统基本信息的常规管理，相关文献、专利的查询，以及组织机构、项目、经费等的基本管理。