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“水肥一体化”自动控制系统的专家知识库子系统设计 　　摘要：“水肥一体化”自动控制系统基于现代农业的发展趋势，解决当今农业水肥利用不当等重要问题。基于实用性和操作性，针对“水肥一体化”自动控制系统的专家知识库子系统涉及的架构、功能、数据存储、检索算法及操作页面给出概要设计，并具体介绍了该子系统核心层的结构设计和功能实现。 　　关键词：水肥一体化；知识库；知识检索；知识管理；专家决策 　　中图分类号：S24 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）12-3189-04 　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.12.048 　　Abstract：“Integration of water and fertilizer” automatic control system based on the development trend of modern agriculture to address the important issues of todays agricultural and fertilizer use improper. Based on practical and operational， expert for the “Integration of water and fertilizer” automatic control system architecture knowledge base subsystem involved， data storage， retrieval algorithm design and operation of the page gives a summary and specific description of the subsystem core structural design and functional layer implementation. 　　Key words：integration of water and fertilizer；knowledge base；knowledge retrieval；knowledge management；expert decision 　　中国是人口众多的农业大国，农业问题关系到中国国计民生。农业用水约占全国总用水量的73%，以主要的粮食作物小麦、玉米为例，用水量占到中国农业用水量的60%[1，2]，有效利用率低，水资源浪费十分严重。尽管采取了严格的耕地保护措施，但大量农业灌溉水源被城市生活和工业占用，耕地资源减少的势头难以逆转，水资源短缺的压力进一步增大。按照党中央提出的“稳粮增收、提质增效、创新驱动”[3]，努力在提高粮食生产能力上挖掘新潜力，在优化农业结构上开辟新途径，在转变农业发展方式上寻求新突破，在促进农民增收上获得新成效，除了调整现有农业结构，发展旱作农业外，从技术环节上开展节水节肥设备研究迫在眉睫[4]。 　　为了解决以上问题，设计研发了“水肥一体化”自动控制系统，该知识库系统是“水肥一体化”自动控制系统的子系统。“水肥一体化”自动控制系统整合了计算机技术、电子信息技术、自动控制技术、传感器技术和施肥技术，依托于专家知识库系统，提供施肥灌溉建议量，实现自动化地灌溉施肥，全面提升农田水肥利用效率，不仅科学、节水、节肥、节能、节省人力，而且还可大大提高农作物的产量和质量，同时减轻了施肥对环境的污染[5，6]。该系统共有3个子系统。 　　1）农作物环境数据采集子系统。该子系统由环境土壤温度采集器、环境土壤水分采集器组成，为专家知识库提供农作物实时种植环境数据。 　　2）专家知识库子系统。该子系统采用农艺与信息技术技术，结合实际种植过程中的经验，针对农作物在不同季节、不同生长阶段的根水肥吸收规律建立而成，并结合农作物种植农艺关键技术在生育期内对水肥的不同需求以及对实时种植环境的数据采集分析，制定符合该区域农作物的“水肥一体化”灌溉自动控制方案[6]，并为用户提供专家信息检索平台，用户可以使用该系统查询农作物种植相关的信息。 　　3）农作物水肥自动操作子系统。该子系统采用计算机、通讯、自动化、微电子技术，开发了“水肥一体化”自动运行系统。根据专家知识给与的建议，进行肥料、营养液的配比，以及灌溉量、灌溉时间的设定。 　　本研究主要对专家知识库子系统进行研究，对其核心层的结构设计和功能实现进行介绍。 　　1 系统结构的设计 　　专家知识库系统使用微软的NET开发框架（C语言）和甲骨文公司的Oracle 10g数据库进行开发。该系统使用数据访问服务（DataAccess）来实现统一的数据访问和数据操作、使用主系统核心库中的