精准农业知识管理系统的设计与实现

分类：论文范文 发表时间：2020-04-10 08:43

　　中文摘要：随着全球人口的增长和环境问题的日益严重，精准农业逐渐成为了理论研究和实践 的热点。精准农业借助快速发展的信息化技术，将原有的信息技术、生物技术、机械技 术等和传统农业生产技术融合，实现了精细化、规范化、定制化的农业生产。在农业生 产中，精准农业应用软件是实施精准农业的基础，通过对农业信息的汇总、分析、数据 挖掘，向农业生产提供决策支撑，精准农业管理系统和田间信息采集设备直接相连，为 农业生产的规划和决策提供依据，在精准农业生产的过程中起着桥梁作用。在精准农业 应用软件中，精准农业知识管理系统具有非常重要的作用，在实现精准农业和田间精细 化管理的过程中，需要实现对农业知识和农业信息数据的高效共享，借助现代化的数据 库技术和数据挖掘技术，为工业工作者提供便捷、准确的农业知识服务，包括农产品种 植知识、病虫害防治知识、准确施肥知识等。

　　关键词：农业；知识集成系统；知识管理系统

　　第一章 绪论

　　1.1 研究的背景及意义

　　1.1.1 研究的背景 “精准农业”也被称作“精细化农业”，英文名称为“Precision Agriculture” 或者“Precision Farming”。精准农业的概念和内涵比较丰富，主要是借助快 速发展的信息化技术，将信息技术、生物技术、机械技术等和传统农业生产技 术融合，实现精细化、规范化、定制化的农业生产[1]。精准农业技术的出现有两 方面的原因，首先，随着全球人口的不断增长和环境问题日益严重，传统的农 业生产模式已经逐渐无法满足人类社会的需要，特别是在一些自然条件恶劣、 生态环境恶化的地方，粗狂型的农业生产已经难以为继；其次，现代化的信息 技术、生物技术、节水技术等的进展，为农业生产提供了新的思路和模式。在 客观需求和技术进步两方面因素的共同作用下，欧美发达国家首先提出了精准 农业的设想，并进行了研究和实践。

　　1.1.2 研究的意义 我国是一个人口大国，也是一个农业大国，但一直面临着人口基础大、增 长速度较快，但人均耕地少、耕地持续减少的局面，农业问题一直是国家重点 关注和解决的首要问题。从国家整体发展的角度来看，能否实现农业的可持续 发展，解决好人民群众的吃饭问题，是我国实现经济社会快速发展的基础和保 障[4]。

　　1.2 国内外研究综述

　　1.2.1 国外研究综述 精准农业的概念最早是由欧美等发到国家提出的，经过多年的实践和发展， 精准农业已包括农田信息采集、农业生产分析决策、定制化生产作业等领域， 大幅度提高了欧美国家农业生产的效率。在欧美国家的示范作用下，亚洲的韩 国、日本等国家也纷纷开展精准农业的实践，并取得了一定的效果[6]。

　　1.2.2 国内研究综述 作为一个农业大国，我国一直高度重视农业现代化建设，在国外提出精准 农业的概念后，我国就开始了相关研究工作。1994 年部分专家、学者就提出了 在我国发展精准农业研究的建议，但限于当时的国情和经济实力，我国的精准 农业研究和实践长期发展缓慢。随着国内信息技术的发展和农业问题日益严峻， 我国的精准农业研究和实践在上世纪末进入了快速发展的通道，特别是科技部 副部长徐冠华提出精准农业是我国“数字地球”发展战略的切入点以后，国家 863 计划将精准农业纳入了支持范围，国内关于精准农业的研究、实践蓬勃兴起， 进入二十一世纪以来，北京、黑龙江、新疆等地先后建设了精准农业试验基地、 精准农业示范区，在农业生产的精细化管理、大面积农业生产协同管理、农业 信息化和绿色农业融合等方面取得了一定的成果[11]。但是由于我国农业整体发 展水平较为落后，农业生产长期以家庭式的小规模种植为主，在发展精准农业 方面和欧美发达国家仍存在一定差距。

　　第二章 关键技术分析及研究

　　2.1 数据共享

　　对于精准农业知识管理系统而言，对数据的集中管理和共享是核心要求，只有能够 有效共享数据，系统才能实现指导农业生产的功能。需要指出的是，这里的数据共享是 广义的数据共享，除了数据的传递和格式转换外，还包括业务、服务中所需数据的调用 和共享[14]。对于精准农业知识管理系统而言，高效的数据共享是系统实现功能的基础， 这是因为系统各功能的实现，是以数据的共享、调用为前提的，数据的共享也是实现不 同应用的基础。

　　2.2 SOA 技术

　　SOA 技术的全程是面向服务的架构（Service Oriented Architecture, SOA），这 一概念提出的比较早，但限于技术条件和早期并没有明确的应用需求，SOA 技术在 2000 年以前发展较为缓慢。近年来，随着行业信息化系统的普及是大范围使用，SOA 技术的 优势得以充分发挥，国内外对其的研究和实践逐渐增加，成为了信息技术中的一个热点 研究方向。

　　第三章 精准农业知识管理系统需求分析

　　3.1 精准农业知识管理系统概述

　　精准农业的实施不仅需要自动化耕种设备、机械设备，其核心是以现代化信息技术 为基础的精准农业技术体系。欧美发达国家精准农业的实践证明，在精准农业技术体系 中知识管理系统是非常重要的系统，负责信息的收集、汇总、分析、管理，并为精准农 业决策提供支撑。在精准农业技术体系中，知识管理系统还对相关设备的信息进行收集 和信息化处理，是连接机械设备和信息化系统的桥梁。

　　3.2 系统的总体目标

　　精准农业知识管理系统是服务于精准农业技术体系的，其核心作用是将精准农业的 理念和要求，落实到农业种植和田间管理中去。精准农业知识管理系统的主要目标是实 现对农业知识和信息的共享，在此技术上利用数据挖掘技术、人工智能技术等现代化技 术手段，让长期积累的数据发挥最大的作用，用“傻瓜式”的操作流程和界面，帮助用 户解决农业生产中的问题，为农户提供便捷、高效的农业生产知识，帮助农户进行作物 选择、水肥控制、病虫害防止等决策，实现真正意义上的精准农业。

　　第四章后续研究展望

　　本文围绕精准农业知识管理系统开展研究，相关工作具有一定的广度，但深度有所 不足，系统实现的应用还比较简单、对一些关键技术的使用比较粗浅。在后续的研究和 实践中，可以从以下两个方面继续开展工作： 第一，在系统实现层面进行不断的优化和完善，使用能够有效提升系统运行效率的 新技术，客户 SOA 架构存在的在互操作和事务处理方面效率偏低的问题，为系统在农村 地区进行大面积的分布式部署、使用做好准备。 第二，在应用层面，结合高陵地区农业生产的实际需求，开发更多的贴近农业生产 的应用和服务。例如，可以开发农产品价格预测模块，根据天气因素及市场信息对农产 品的价格进行预测。可以开发农作物病虫害自助诊断系统，通过类似智能问答的方式对 农作物病虫害情况进行自动诊断，并提出有针对性的治疗措施。

　　参考文献

　　[1]张晓辉，李汝萃，法国的精确农业研究及应用现状[LJ].农机化研究，2002（1）：12~15.

　　[2]赵春江，薛绪掌，王秀等，精准农业技术体系的研究进展与展望[CJ].农业工程学报，2003（3）：19-26.

　　[3]郑良永，曹启民，夏炜林，精准农业发展趋势及其在我国的应用[J].华南热带农业大学学报，200511（1）：40-44.

　　[4）徐可英，国内外精确农业发展现状与对策[，].中国农业资源与区划，2002，2（21）：53~56.

　　[5]Zhang Naiqian，Wang Maohua.Precision agriculture-A world wideoverview[J].Computers and Electronics in Agriculture，2002，2（36）：113-132.

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