專利名稱：一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及人工智能的專家系統(tǒng)領域和涉及軟件工程領域，尤其涉及一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺。
背景技術：
隨著專家系統(tǒng)技術的發(fā)展和成熟，專家系統(tǒng)獲得了廣泛的應用，有些被設計為研究工具，有些則履行著重要的商業(yè)和工業(yè)功能。專家系統(tǒng)發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了包含知識庫、推理機、解釋機三大部分的經(jīng)典的體系結構。農業(yè)診斷領域的各種診斷系統(tǒng)無論在知識庫中知識的表示形式、推理機的推理方式和解釋方式上都存在很多的共性。這一領域的農業(yè)診斷專家系統(tǒng)都常用類似的知識表示方法，所面對的推理問題其實質都是一個分類的問題。這些特點使得實現(xiàn)在該專家系統(tǒng)領域大面積軟件復用成為了可能。但是目前依然存在著專家系統(tǒng)必須很專(即針對一個相對狹窄的應用領域)才能有很好的實用價值的問題。這個問題產生的根本原因是因為系統(tǒng)的擴展性差、適應性差的問題。
不解決該問題，必然導致重復地進行專家系統(tǒng)的開發(fā)，造成大量人力物力的浪費。因此，需要發(fā)明一種新的診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺。該平臺具有良好的擴展性能，可以適用于多個不同的診斷系統(tǒng)領域，只需要經(jīng)過簡單的選擇和數(shù)據(jù)加載的操作便能開發(fā)出新的診斷系統(tǒng)，大大地減少開發(fā)一個新的應用系統(tǒng)的時間和代價。并且在開發(fā)平臺的過程中，也要注意平臺的軟件復用問題，因為該平臺的開發(fā)是一個較大規(guī)模的軟件開發(fā)，如何降低平臺開發(fā)的成本也是我們感興趣的問題。目前，國內出現(xiàn)了在機械和醫(yī)療診斷領域的專家系統(tǒng)工具，但還沒有出現(xiàn)農業(yè)診斷領域的相關專利。在國際上出現(xiàn)了很多的專家系統(tǒng)工具，但大部分內容都是側重于特定領域知識獲取或是具體的應用系統(tǒng)，發(fā)明內容都沒有涉及到使用基于構件，實現(xiàn)界面、模塊靈活定制，推理構件與知識表示構件靈活替換的功能。
如北美專利局專利號為5,542,024的專利“Graphically used expertsystem tool background of the invention”，此項發(fā)明仍然側重于知識獲取過程，沒有我們發(fā)明中基于構件，實現(xiàn)界面、模塊靈活定制，推理構件與知識表示構件靈活替換的功能。如歐洲專利局專利號為GB20000021417 20000831的專利“Authoring tool for a troubleshooting system”，該發(fā)明通過提供原因、措施、問題編輯器來實現(xiàn)專家系統(tǒng)的定制，該發(fā)明界面不直觀，操作復雜，對于知識也沒有分模塊管理，不便使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于為農業(yè)診斷專家系統(tǒng)領域提供一種高效地開發(fā)可行的、具有高擴展性和通用性的農業(yè)診斷系統(tǒng)開發(fā)平臺。
為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺，包括邏輯功能構件層，面向用戶構件層和平臺定制構件層，通過下一層構件向上一層構件提供服務的方式將三層構件連接成一個整體平臺，其中邏輯功能構件層用于與界面無關的基礎的數(shù)據(jù)處理過程；面向用戶構件層包含有界面，通過膠合邏輯功能構件實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的功能；平臺定制構件層用于形成可以生成不同農業(yè)診斷領域系統(tǒng)的平臺。
在上述方案中，邏輯功能構件層包括推理構件、解釋構件、知識求精構件、數(shù)據(jù)查詢構件、數(shù)據(jù)訪問構件，其中推理構件用于根據(jù)事實與知識推理出結論的數(shù)據(jù)處理構件，包括病害推理構件、蟲害推理構件、水分管理構件；解釋構件用于將推理的過程與結果用類似自然語言的方式呈現(xiàn)給用戶；知識求精構件用于對知識庫進行去除冗余與循環(huán)的求精處理；數(shù)據(jù)查詢構件用于提供一個簡單統(tǒng)一的高層數(shù)據(jù)庫查詢接口返回統(tǒng)一格式的查詢結果；數(shù)據(jù)訪問構件用于提供一個簡單統(tǒng)一的高層的數(shù)據(jù)庫處理接口，包括數(shù)據(jù)庫增刪改查的基本操作。
在上述方案中，面向用戶構件層包括智能決策構件、用戶管理構件、智能查詢構件、知識獲取構件，其中智能決策構件，采用了向導式的界面，在內部將解釋構件、推理構件膠合集成起來，實現(xiàn)整個決策過程；用戶管理構件通過膠合數(shù)據(jù)訪問構件來實現(xiàn)用戶增刪改用戶的用戶管理功能；智能查詢構件實現(xiàn)了動態(tài)查詢界面繪制通過膠和數(shù)據(jù)查詢構件提供針對不同模塊的查詢功能；知識獲取構件通過膠和數(shù)據(jù)訪問構件和知識求精構件，提供給用戶知識錄入的接口和知識庫求精的處理。
在上述方案中，平臺定制構件層包括界面定制構件與模塊管理構件，界面定制構件將面向用戶構件層的所有構件界面管理起來，負責形成領域系統(tǒng)界面的定制；模塊管理構件實現(xiàn)農業(yè)診斷領域數(shù)據(jù)模塊的定制，通過該構件定制與管理面向用戶構件層使用的所有的數(shù)據(jù)模塊。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明提供一種基于構件技術，面向對象技術，包括數(shù)據(jù)處理構件、基本功能構件、定制構件三個構件層框架式平臺結構，框架元模型對農業(yè)診斷平臺進行開發(fā)，將大大提高開發(fā)的效率與平臺的擴展性能，具有良好的通用性，并能填補國內在農業(yè)診斷領域發(fā)明的空白。
通過采用基于構件開發(fā)的方法，大大提高了軟件的復用力度。將平臺開發(fā)和設計的重點放到構件的接口上。通過將變化的知識表示和推理方法封裝到不同的構件中，為它們設計統(tǒng)一的接口表示方法，替換知識表示構件和推理方法構件的方法，實現(xiàn)平臺良好的擴展性和通用性。


圖1是本發(fā)明的農業(yè)診斷系統(tǒng)開發(fā)平臺框架結構圖；圖2是本發(fā)明的界面定制構件的UML設計圖；圖3是本發(fā)明的模塊管理模塊結構圖；圖4是本發(fā)明的界面定制功能示例圖；圖5是本發(fā)明的病害農業(yè)診斷智能決策模塊示例圖；圖6是本發(fā)明的智能查詢模塊示例圖；圖7是本發(fā)明的模塊管理模塊示例圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種基于構件技術，包括數(shù)據(jù)處理構件、基本功能構件、定制構件三個構件層框架式平臺結構。平臺的系統(tǒng)結構如圖1所示，包括1、平臺的三層體系結構劃分和設計，農業(yè)診斷專家系統(tǒng)平臺的結構大致分解為如下三層。
第一層是農業(yè)診斷專家系統(tǒng)的各個邏輯功能構件，封裝了專家系統(tǒng)中知識庫處理、解釋處理、推理處理等基本的數(shù)據(jù)處理過程，都是與界面無關的構件，每種處理用構件進行封裝，提供統(tǒng)一接口，使該層構件可以靈活替換。該層構件包括解釋構件、推理構件、知識求精構件、數(shù)據(jù)查詢構件、數(shù)據(jù)訪問構件。
第二層構件是面向用戶的構件，從用戶的角度來看問題，都包含有界面，通過膠合底層構件實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的功能。例如智能決策構件，采用了向導式的界面，而在內部將解釋構件、推理構件膠合集成起來，實現(xiàn)整個決策過程，這樣做的目的在于使底層的數(shù)據(jù)處理對于用戶透明，使用戶直觀的使用決策構件，而不必去理解解釋、推理這些復雜的數(shù)據(jù)處理概念，同時將修改量大的界面部分與相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)處理部分分割，使得對穩(wěn)定性低的界面部分的修改不會影響到底層的數(shù)據(jù)處理，提高穩(wěn)定構件的復用率，實現(xiàn)業(yè)務邏輯與用戶界面表現(xiàn)相分離，提高了平臺的擴展性。
第三層是平臺定制級的構件，通過對該層構件的設計和實現(xiàn)，最終形成可以生成不同農業(yè)診斷領域系統(tǒng)的平臺。該層由平臺級界面定制構件與模塊管理構件構成，前者負責形成領域系統(tǒng)界面的定制，后者實現(xiàn)農業(yè)診斷領域數(shù)據(jù)模塊的定制，用戶確定系統(tǒng)使用的領域后，通過在平臺級界面定制構件上設置該領域的界面風格，再通過模塊管理構件添加管理該領域的功能模塊，實現(xiàn)新領域的診斷系統(tǒng)。
2、界面定制的設計與實現(xiàn)采用一個構件的元知識庫界面資源庫注冊所有構件的可擴展界面元素。通過平臺級界面定制構件對界面資源庫的管理來實現(xiàn)對平臺各構件可擴展界面資源的管理。該構件自動讀出每個資源項供用戶設置，再用設置結果對庫中數(shù)據(jù)進行修改，實現(xiàn)新的界面風格。采用.net開發(fā)的UML設計如圖2所示，界面定制構件中有一個界面繪制類的實例。在初始化時將各個界面構件的名稱讀入供用戶選擇，然后用界面繪制類中的draw方法繪制出該構件內的所有界面元素的選項，最后用save方法保存設置。而在初始化每個帶界面構件實例的時候使用一個自動檢索的方法將資源庫中的相應元素信息讀入，用界面定制構件設置的數(shù)據(jù)進行初始化，從而實現(xiàn)新的界面。
3、模塊定制的設計與實現(xiàn)模塊管理構件通過向導形式引導用戶，形成新的數(shù)據(jù)模塊。一個數(shù)據(jù)模塊包含三個表事實表、知識表、結果表。采用一個元知識庫模塊管理庫，對所有模塊的相關表進行存儲。系統(tǒng)通過元知識庫對模塊進行間接的操作，實現(xiàn)系統(tǒng)中模塊的自動加載。在定制模塊時，一旦用戶輸入新模塊的名稱，就自動生成該模塊的三個數(shù)據(jù)表，在三個數(shù)據(jù)表中包含必要的數(shù)據(jù)字段，自動在元知識庫模塊管理庫中生成關于該模塊的記錄。再提供一個向導供用戶對這三個數(shù)據(jù)表進行補充修改。如農業(yè)診斷系統(tǒng)中病害農業(yè)診斷模塊的形成。用戶先輸入模塊名“病害農業(yè)診斷”，再通過向導在模塊表中補充事實表、知識表、結果表的字段，形成新的模塊，如圖3所示。
下面通過把基于構件農業(yè)診斷系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)——DESP的開發(fā)作為實例，介紹本方法的實施過程。
DESP按照基于構件農業(yè)診斷系統(tǒng)平臺的設計方案，通過逐步開發(fā)三層構件，層層搭建而成，整個平臺的體系結構如圖1所示。該平臺實現(xiàn)了診斷系統(tǒng)的基本功能，并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)模塊定制與界面定制的功能。下面重點介紹界面定制、智能決策等構件。
界面定制構件如圖4所示，構件將所有需要界面設置的構件從資源庫中提取出來供用戶選擇。用戶通過設置保存相應的圖形元素參數(shù)設置新的界面風格。智能決策構件包含多個推理決策構件。對于不同的模塊采用適合的推理決策構件。如病害農業(yè)診斷智能決策模塊采用的是過濾匹配產生式規(guī)則進行推理的推理構件，如圖5所示。
智能查詢模塊如圖6所示。該模塊通過智能查詢構件來實現(xiàn)。該構件將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中裝入，按照特定的格式將數(shù)據(jù)結構動態(tài)繪制到界面上，使界面表示自動隨訪問數(shù)據(jù)進行變化。
模塊管理構件如圖7所示，通過模塊添加向導，用戶可以定義新的知識庫、事實庫、結果庫的結構。導入新模塊的數(shù)據(jù)。
綜上所述，本發(fā)明滿足平臺開發(fā)的高效性，采用大規(guī)模的軟件復用技術，使得平臺的開發(fā)高效和便于管理；滿足平臺數(shù)據(jù)表示的擴展性，可以通過該平臺開發(fā)出農業(yè)診斷系統(tǒng)領域的針對不同具體應用的診斷系統(tǒng)，提供適應不同具體應用領域的知識表示方法；滿足平臺推理方法的擴展性；以及滿足平臺外觀風格的擴展性。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺，包括邏輯功能構件層，面向用戶構件層和平臺定制構件層，通過下一層構件向上一層構件提供服務的方式將三層構件連接成一個整體平臺，其中所述的邏輯功能構件層用于與界面無關的基礎的數(shù)據(jù)處理過程；所述的面向用戶構件層包含有界面，通過膠合邏輯功能構件實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的功能；所述的平臺定制構件層用于形成生成不同農業(yè)診斷領域系統(tǒng)的平臺。
2.如權利要求1所述的一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺，其特征在于，所述的邏輯功能構件層包括推理構件、解釋構件、知識求精構件、數(shù)據(jù)查詢構件、數(shù)據(jù)訪問構件，其中所述的推理構件用于根據(jù)事實與知識推理出結論的數(shù)據(jù)處理構件，包括病害推理構件、蟲害推理構件、水分管理構件；所述的解釋構件用于將推理的過程與結果用類似自然語言的方式呈現(xiàn)給用戶；所述的知識求精構件用于對知識庫進行去除冗余與循環(huán)的求精處理；所述的數(shù)據(jù)查詢構件用于提供一個簡單統(tǒng)一的高層數(shù)據(jù)庫查詢接口返回統(tǒng)一格式的查詢結果；所述的數(shù)據(jù)訪問構件用于提供一個簡單統(tǒng)一的高層的數(shù)據(jù)庫處理接口，包括數(shù)據(jù)庫增刪改查的基本操作。
3.如權利要求1所述的一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺，其特征在于，所述的面向用戶構件層包括智能決策構件、用戶管理構件、智能查詢構件、知識獲取構件，其中所述的智能決策構件，采用了向導式的界面，在內部將解釋構件、推理構件膠合集成起來，實現(xiàn)整個決策過程；所述的用戶管理構件通過膠合數(shù)據(jù)訪問構件來實現(xiàn)用戶增刪改用戶的用戶管理功能；所述的智能查詢構件實現(xiàn)了動態(tài)查詢界面繪制通過膠和數(shù)據(jù)查詢構件提供針對不同模塊的查詢功能；所述的知識獲取構件通過膠和數(shù)據(jù)訪問構件和知識求精構件，提供給用戶知識錄入的接口和知識庫求精的處理。
4.如權利要求1所述的一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺，其特征在于，所述的平臺定制構件層包括界面定制構件與模塊管理構件，該界面定制構件將面向用戶構件層的所有構件界面管理起來，負責形成領域系統(tǒng)界面的定制；所述的模塊管理構件實現(xiàn)農業(yè)診斷領域數(shù)據(jù)模塊的定制，通過該構件定制與管理面向用戶構件層使用的所有的數(shù)據(jù)模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農業(yè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)平臺，包括邏輯功能構件層，面向用戶構件層和平臺定制構件層，通過下一層構件向上一層構件提供服務的方式將三層構件連接成一個整體平臺，其中邏輯功能構件層用于與界面無關的基礎的數(shù)據(jù)處理過程；面向用戶構件層包含有界面，通過膠合邏輯功能構件實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的功能；平臺定制構件層用于形成可以生成不同農業(yè)診斷領域系統(tǒng)的平臺。本發(fā)明通過采用構件技術、面向對象技術，框架元模型對農業(yè)診斷平臺進行開發(fā)，將大大提高開發(fā)的效率與平臺的擴展性能，具有良好的通用性和可擴展性，并能填補國內在農業(yè)診斷領域發(fā)明的空白。
文檔編號G06F9/44GK1862567SQ20051006951
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權日2005年5月12日
發(fā)明者徐娟, 錢躍良, 歐陽建權 申請人:中國科學院計算技術研究所