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现代农业
概述
  近几十年信息化革命的浪潮席卷了全球,信息技术为传统的各行各业生产带来了根本性的变革,大大提高了各行业的生产效率。在我国信息技术迅猛发展,在企业信息化,教育信息化,电子政务,等方面都取得了较大发展。
可是随着信息化带动着经济高速发展的同时,带来了我国信息化发展日益不平衡的情况,广大的中国农村依然没有搭上信息化发展的快车,加剧了我国经济结构的不合理,难以打破城乡二元经济结构。为了使我国经济结构更快更好的发展,必须在加快城市化进程的同时,工业反哺农业,推动农村经济的发展,加快农业信息化建设的进程。我公司依托中国科学院的强大技术支持,开发出了一系列的高科技产品,为各地的农业信息化提供完备的解决方案。
    (一) 农业生产管理解决方案(农业生产管理专家系统):
    采用模拟农业专家思考推理过程解决农民生产过程中的问题的一套实用软件。可以与地方农业网站整合运行也可以单独在计算机上运行,解决因平时的施肥灌溉,对病虫害的防治,等方面信息了解不及时,掌握不准确而采取不了正确的对策造成的损失。农业专家系统指导农民科学种田、科学撒药、科学施肥、科学防治病虫害,降低不稳定因素的危害,提高农业产业的经济效益。农业专家系统拥有独特的智能推理功能,采用多媒体信息技术,图文声像并茂的普及农生产技术,指导农民科学种田。
系统主要特点:
     网络化:基于B/S三层架构的;能够通过Internet/Intranet实现远程专家数据检索、推理计算和辅助决策功能,能与网站进行整合。
     傻瓜化:在人机界面的色彩、风格设计上采用目前主流的WINDOWS XP界面风格;在操作方法上,更多的采用了列表的选择方式(如下拉列表、组合列表等方式),大大减少用户的手工输入操作;在系统使用界面上采用WINDOWS 资源管理器的形式,使用户很容易上手操作;在知识表现形式上采用树状结构,知识体系系统、清晰,一目了然。
     智能化:系统能够根据用户选择的病虫害发病症状、虫体特征等相关参数,进行自动的判断、分析,通过推理机给出相关结果,如病虫害的名称及防治方法等信息。
     本地化:专家系统的开发与本地农业专家合作,知识先进、准确,符合当地的农业资源、环境特点。
     交互性:农牧业专家可通过系统与用户进行专业性的交互,具有专业性在线对话功能模块,用户的问题和专家的回复可以在此进行在线对接。
    简单化:系统自带数据管理系统,提供了一个使用简单的维护平台,只要根据说明填入相应的数据,系统便可立即自动进行知识的提取与解释,将所需知识存入基础数据库,维护过程异常简单。
病虫害防治解决方案(病虫害预测预报系统)
     解决各地植保部门病虫害预测预报的工作的信息化,它是软件技术、网络技术与植保技术相结合的智能软件, 专门为为植保测报人员设计,针对植保工作中流程中的各个方面设计制作,能有效的减少植保测报工作的工作量,提高工作效率。
此系统功能完备,涉及到植保工作的各个方面,本系统共由十个子系统构成,分别是:病虫害数据上传与发布系统、病虫害数据库管理系统、病虫害信息综合查询系统、报表制作与管理系统、病虫害预测预报统计分析系统、病虫害预测预报数据挖掘系统、病虫害预测可视化建模系统、病虫害多媒体资料管理系统、病虫害预测模型模拟系统及灾情模糊评测系统。各系统功能描述如下:
    1)网络环境下的病虫害数据上传与发布系统
    该系统通过互联网网站实现数据的收集、整理、发布、上传以及下发等操作。各地州、县市的统计数据及其它材料以文件形式能够进行至下而上的汇总、上传。省站能够将文件向地州、县市下发,也可以向下直接发送文字通知。页面中包含直观的州地和县病虫害分布地图。管理员用户对应系统管理,可执行以下操作:病虫种类的添加与删除,文件上传提示,文件下发等等。普通用户对应数据管理,可执行的操作有:数据上报,文件上传,查看上传文件统计信息等等。其中数据上报时,地州或者县将某病虫数据填写好上报给上一级植保站,相应地,在该病虫害分布图中,通过填报地区颜色变化体现虫害级别,直观且形象。
    2)病虫害数据库管理系统
    数据库管理分为三个层次:
    类别维护:可以进行类别的添加、修改、删除。数据库中数据表进行分类别管理。根据众多数据表的信息特征,将数据表归为不同类别,以便于数据库的管理。
    表维护:可以进行数据表的新建、修改、删除,数据表结构的修改。
    数据维护:可以进行表中记录的添加、修改、删除,字段的统计,表的横向汇总、纵向汇总。数据表的导入、导出。
    3)病虫害信息综合查询系统
    数据管理模块中嵌入了很强的数据查询功能。查询对象包括:数据表字段、数据表描述信息、数据表类别、数据表字段、字段描述信息。可以进行数据表、字段、记录的查询。比较方式包括:等于、不等于、模糊比较、等于空值、不等于空值。查询条件可通过与、或进行连接。
    4)报表制作与管理系统
    报表管理中自由报表表样设计很好地实现了表头的自由定制,方便易用、功能强大。用户根据实际需要设计出报表表头,选择与之匹配的数据表,并为每一列选择对应字段,然后进行简单的参数设置,即可进行报表的预览、打印。
    5)病虫害预测预报统计分析系统
    统计分析中回归预测方法对农业病虫害的预测有重要实用意义。系统实现了一元和多元线性回归建模及其预测功能,直观的建模引导使得模型的建立简单易用、规范严密。对建立好的模型进行保存,预测时,选中数据表对应的模型库中的模型,输入自变量值,即可计算出预测值,并对该预测值进行区间估计。
    6)病虫害预测预报数据挖掘系统
    数据挖掘系统包括数据预处理和数据挖掘两个模块。
    数据预处理模块:
    数据表统计信息:将当前选中的数据表的表信息(包括表名、表维数、记录条数)和字段信息(包括字段名、数据类型、缺损数据个数、该字段的最大值、最小值、平均值、标准方差)。
数据规范化:可对数值型的数据字段进行数据的规范化,规范化方法有两种:最大-最小规范化(要求输入规范化的最大值和最小值)和零-均值规范化。
    数据离散化:可对数值型(连续型)的数据字段进行数据值的离散,要求输入离散的区域个数以及每个区域的区域值。
    数据缺损处理:对缺损字段采用一定的缺损处理策略进行填充。
    数据挖掘模块分类:从数据表中选择类别属性和测试属性(要求选中字段的值均为离散值),采用决策树分类方法进行分类,数据分析员能直观地从决策树中发现类别属性和测试属性之间地关系。
    聚类:选择聚类所依据的属性(要求全为数值型),输入聚类需要得到的类别个数,采用k-means方法进行聚类。
    关联:用户给出最小置信度和最小支持度,采用Apriori算法得到布尔数据库的满足条件的关联规则。
    时序搜索:根据当前几天的输入序列,在历史数据库中进行相似搜索,找到与当前序列最相似的序列,从而可以根据历史上 相似虫害情况下的处理方法,对当前要采取的处理办法进行预测。
趋势分析:输入时间基点和要分析的时间区域,得到数据表中任两个属性之间的趋势关系。
    7)病虫害预测可视化建模系统结合
    预测预报统计分析系统,基于底层病虫害数据库,实现回归预测模型的可视化建模以及模型管理与维护,同时提供基于规则的知识预测模型建立、管理与维护。
    8)病虫害多媒体资料管理系统
    基于病虫害数据库,实现病虫害图谱、录象、文字等多媒体资料录入、管理与维护。
    9)病虫害预测模型模拟系统
    基于病虫害历史数据,运行预测模型,给出文本预测结果,同时机遇多种视图展示预测结果和发展趋势。
    10)灾情模糊评测系统
    建立病虫害灾情评测指标体系,基于病虫害数据库进行模糊分类、聚类,根据综合指数对病虫害灾情分级,给出综合评测结果,并用多种视图、多种颜色标出评测结果。
农业市场信息化解决方案(农产品供求信息智能服务系统)
    此系统可与各地方农网整合,通过智能化的分析预测农产品价格的走势,分析市场行情,自动搜索市场供求信息,分析检索,自动匹配农产品的供求信息。农产品供求信息智能服务系统是一个从数据采集、数据清洗、数据挖掘分析、智能预测、可视化展示等子系统组成的有机整体,挖掘分析与智能预测取长补短、相互补充,形成综合智能趋势预测分析方法,并最终形成一个集成系统。
该系统主要包括以下组成部分:
    1、基础数据库
    示范点农业气象数据库
    主要农产品市场价格数据库
    示范点农业资源基础数据库
    农业供求信息数据仓库
    2、智能应用子系统
     网上数据自动采集系统
     农产品供求信息自动发布与查询系统
     基于数据仓库的数据挖掘系统
     价格数据统计分析系统
     农产品供求信息趋势分析系统
     农产品供求信息智能对接系统
     价格数据可视化展示系统
     农产品供求信息智能服务系统主要功能是:展现主要农产品价格信息的空间分布,市场价格时序变化趋势,供求信息智能化对接;为政府部门农业产业结构调整提供市场导向;为农牧业企业、大户、协会、乃至普通农户提供动态展现与智能分析结果。
     1、农产品价格数据挖掘方法
     基于农产品价格数据仓库,对品种、价格、品质、产量、产地等综合属性,进行分类、聚类、关联、时序等挖掘分析,揭示价格变化趋势影响因子及原因,如:对影响价格高、中、低分布的区域特性、群体特性、季节特性的分析,城市间价格消长关联关系、品种间价格消长关系,价格与产业结构、价格与农业气象等关联关系的分析等。
     2、农产品价格趋势分析与预测方法
     根据农产品时序价格数据和空间分布数据,建立数据集市,通过统计分析、支持向量机、神经网络以及小波混沌预测方法进行趋势分析、时序分析和周期分析,预测农产品价格变化趋势。
     3、农产品供求信息智能对接方法
    采用基于本体的Web信息挖掘、抽取、语义分析等技术,结合价格、数量、品质、地理位置等属性实现供求信息的智能对接,对用户的供或求信息,系统按求或供竞争力优先顺序自动对接并发给用户。信息可通过多种传输方式,如:语音系统、门户网站、手机短信平台等,实现信息个性化定制和广播推送。
    4、农产品价格数据可视化展示与监测方法
建立农产品价格数据仓库,以空间多维视图展示与监测主要农产品市场价格在全国范围内随空间(西部、东部、沿海、经济带、经济圈等)、随时间(季度、月、周、日)变化情况。
解决农业产业结构调整问题(农业智能决策支持系统)
    系统目标是构建农业信息宏观分析与生产决策服务平台,提供四大功能:计划/规划、结构调整、资源管理、动态分析。服务于盟市、旗县、乡镇三级农牧业领导与管理部门,以及农牧业企业、大户与协会。  
主要研究内容围绕农业信息智能决策服务,项目划分以下子系统:
    ●可视化农情展示:展示市交通、人口、产值与收入,优势资源,民族风情,地方名特稀优,发展与规划、开发区介绍,招商引资等。
    ●农业经济与农业生产动态分析:用条形图、饼状图、曲线图等动态展示:粮食作物、经济作物、瓜果蔬菜、畜牧水产的价格变化趋势,经济收益,生产进度等内容。
    ●农业资源管理:用GIS展示市土壤适耕性现状,土地利用状况,水利现状等内容。
    ●农业生产计划与规划:需求分析、资源配置、单价调整、单产分析、科技增产、结果分析等功能。
    ●农业产业结构优化与调整:根据粮食需求、气象条件、土地结构、效益期望等求出多个可行性方案,并从中选出最优方案。

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