喬 琳，梁 佳，徐劍蓉，潘 欣

(成都理工大學(xué)，四川 成都 610000)

1 研究背景與意義

現(xiàn)階段，市場上獲取園林植物病蟲害診斷和防治方法主要通過翻閱相關(guān)的書籍獲取植物病蟲害的相關(guān)信息，或前往與植物栽植或防治病蟲害有關(guān)的實(shí)體機(jī)構(gòu)、門店進(jìn)行咨詢等傳統(tǒng)方式，但這一過程通常需要耗費(fèi)大量時(shí)間。在互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的環(huán)境下，傳統(tǒng)方式效率顯得十分低下。同時(shí)，除從事農(nóng)業(yè)栽培作物的專業(yè)人員外，業(yè)余植物栽培愛好者獲得相關(guān)信息的途徑更是少之又少，由于植物遭受病蟲害侵染后無法管理而放棄栽培，往往易造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

為滿足社會(huì)上對(duì)便捷快速獲取植物病蟲害相關(guān)信息的需求，并基于微信使用的普遍性和微信公眾平臺(tái)的開放性，本研究搭建了園林植物病蟲害專家系統(tǒng)微信公眾平臺(tái)[1]，以診斷植物病蟲害為主要功能，以科普植物知識(shí)為特色，為園林植物病蟲害的預(yù)防與治理提供切實(shí)有效的手段。

2 專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的建立

一個(gè)專家系統(tǒng)的優(yōu)劣取決于數(shù)據(jù)庫的可靠和完善程度。因此，數(shù)據(jù)庫是專家系統(tǒng)的核心，把目前領(lǐng)域已有的知識(shí)歸類儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，并建立完備的查詢系統(tǒng)。而后，根據(jù)過往專家學(xué)者多年來積累的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和研究成果，使用信息管理技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)園林植物病蟲害專家系統(tǒng)。

通過利用《全國報(bào)刊索引》、《中國期刊網(wǎng)》、《園林植物病蟲害圖鑒》等紙質(zhì)檢索工具，以及《中國園林植物保護(hù)》、《園林植物病蟲害防治》、《中國園林》、《北方園藝》等專著和各種專業(yè)期刊，全面系統(tǒng)地采集期刊和書籍中的園林植物病蟲害文獻(xiàn)資料，建立內(nèi)容涵蓋全面的數(shù)據(jù)庫?；趫@林植物病蟲害病癥，發(fā)生規(guī)律，防治方法等依據(jù)，將資料分類整理。如，將病害按照學(xué)名、分布與危害、癥狀、病原、發(fā)病規(guī)律、防治方法等，進(jìn)行分類匯總；將蟲害按照學(xué)名、害蟲形態(tài)特征、生物學(xué)特性、防治方法等，加以歸納整理。[2]同時(shí)不斷細(xì)化二叉式檢索條件，逐級(jí)下設(shè)更為精準(zhǔn)的關(guān)鍵詞，直至能夠無誤地定位到某一種類的病蟲害，增強(qiáng)專家系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。在資料整理時(shí)，應(yīng)注意描述的全面性和權(quán)威性，不斷將其充實(shí)并盡可能地配以相關(guān)圖片使該數(shù)據(jù)庫圖文并茂使其規(guī)范化、系統(tǒng)化?；趯?duì)資料的歸納整理與統(tǒng)計(jì)分析，選擇全面性、可伸縮性、集成性和性價(jià)比較高的my sql server數(shù)據(jù)庫，將經(jīng)過準(zhǔn)確分類的園林植物病蟲害數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫中，作為專家系統(tǒng)構(gòu)建和管理的技術(shù)支撐，然后擬定和園林植物建立病蟲害專家數(shù)據(jù)庫。

建成后的數(shù)據(jù)庫收錄了典型的上百種害蟲和五十余種侵染性病害作為模板。此外，還向高等院校、科研單位的專家請(qǐng)教，反復(fù)討論關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證資料，根據(jù)專家的建議完善修改已獲取的知識(shí)并隨時(shí)向數(shù)據(jù)庫中補(bǔ)充新的專家經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)地調(diào)查拍攝病蟲害圖片資料，并積極向當(dāng)?shù)刂脖９ぷ髡吡私獠∠x害發(fā)生情況和防治技術(shù)，吸取他們?cè)诓∠x害診治方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，作為專家知識(shí)的補(bǔ)充，以增強(qiáng)系統(tǒng)的針對(duì)性和實(shí)用性。

3 核心功能與專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

云服務(wù)器是應(yīng)用場景極為廣泛、功能強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，其安全可靠，易于維護(hù)，能簡化部署的程序，顯著降低了服務(wù)器運(yùn)維的難度和成本，使開發(fā)人員開更能專注于核心業(yè)務(wù)。本項(xiàng)目運(yùn)用騰訊云服務(wù)，利用其微信小程序解決方案的一站式部署功能，及微信提供的微信小程序開發(fā)者工具，高效優(yōu)質(zhì)地進(jìn)行專家系統(tǒng)小程序開發(fā)[3](圖1)。

圖1 專家系統(tǒng)架構(gòu)

專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1)微信小程序用戶界面UI設(shè)計(jì)及開發(fā)，搭建客服功能入口，診斷功能入口收藏功能等；

2)部署云服務(wù)器，開發(fā)環(huán)境，搭建HTTPS服務(wù)；

3)搭建my sql server數(shù)據(jù)庫，錄入經(jīng)過準(zhǔn)確分類的園林植物病蟲害數(shù)據(jù)；

4)通過實(shí)地調(diào)研、植保專家等擴(kuò)充植物病蟲害類型，對(duì)檢索分類進(jìn)行修正，保證知識(shí)庫的準(zhǔn)確性；

5)開發(fā)工程師對(duì)數(shù)據(jù)庫，服務(wù)器，小程序進(jìn)行維護(hù)，保證其穩(wěn)定性。

3.2 核心功能

3.2.1 植物病蟲害的智能診斷

基于微信公眾平臺(tái)的小程序系統(tǒng)，采用檢索表形式進(jìn)行檢索。根據(jù)用戶的二叉式選擇，沿著查找路徑進(jìn)行逐步縮小查詢記錄范圍，可以較快地定位到所要查詢的種類。

檢索表查詢的原理是將二叉法檢索表存放到數(shù)據(jù)庫中，每條記錄存放一對(duì)二叉分支的信息。字段“描述1”和“描述2”分別存放二個(gè)分叉的描述內(nèi)容，“OUT1”和“OUT2”字段則分別存放選擇“描述1”和“描述2”后所指向的記錄指針，由此控制檢索路徑。

以“菊花線蟲葉枯病”為例，在植物種類輸入框中輸入植物名“菊花”，繼而選擇植物發(fā)病器官“葉”，再結(jié)合植物病害癥狀“葉卷曲”。經(jīng)過后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，就會(huì)在新的界面顯示出符合條件的病害列表，點(diǎn)擊相應(yīng)病害即可了解其病原，發(fā)病規(guī)律，治理方法等相關(guān)信息。園林植物蟲害略有不同，在癥狀選擇列表中，選擇植物為蟲害癥狀，如“潛葉”、“鉆蛀”等，最終確定害蟲的種類(圖2)。

圖2 微信小程序診斷界面

3.2.2 植物病蟲害自動(dòng)回復(fù)功能

在微信公眾號(hào)平臺(tái)后臺(tái)收集儲(chǔ)存了完備的植物病蟲害資料素材庫，并且設(shè)置了回復(fù)規(guī)則，用戶在公眾號(hào)平臺(tái)界面輸入關(guān)鍵字即可得到相關(guān)的病蟲害推文信息推送，關(guān)鍵詞包括植物名稱、病原、癥狀等。推送回復(fù)中包含了和該病蟲害種類相關(guān)的一系列信息，如發(fā)生規(guī)律，診治方法，預(yù)防措施等(圖3)。

3.2.3 專家客服回復(fù)功能

雖然基于微信小程序開發(fā)的植物病蟲害智能診斷功能能夠幫助用戶解決很大一部分的解疑需求，但是在項(xiàng)目落成的前中期，難免會(huì)出現(xiàn)診斷失誤和一定的功能缺陷，因此專家客服回復(fù)可以作為智能診斷功能一個(gè)強(qiáng)有力的補(bǔ)充，提高平臺(tái)的可靠性。同時(shí)， 專家客服能夠有針對(duì)性地向用戶進(jìn)行植物養(yǎng)護(hù)技巧的指導(dǎo)和相關(guān)知識(shí)的交流，使用戶獲得更好的使用體驗(yàn)。

圖3 自動(dòng)回復(fù)功能

微信小程序中提供有封裝好的內(nèi)置客服會(huì)話組件，用戶可在小程序內(nèi)喚起客服會(huì)話頁面，給小程序發(fā)消息，并且已使用過小程序的用戶能夠在小程序外的微信會(huì)話“小程序客服消息”中再次進(jìn)入到會(huì)話界面，無需再次進(jìn)入小程序喚起會(huì)話組件，從而輕松實(shí)現(xiàn)小程序的專家客服回復(fù)功能，而專家人員可以通過用微信提供的網(wǎng)頁版客服工具中接入并回復(fù)用戶(圖4)。

4 效益與前景

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

園林植物病蟲害專家系統(tǒng)主要是以建立數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，利用網(wǎng)絡(luò)交互式功能，提供病蟲害檢測和防治的相關(guān)信息資源服務(wù)，來滿足農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林植物養(yǎng)護(hù)等多方面、多層次、多領(lǐng)域的需求，從而提高產(chǎn)量和減少養(yǎng)護(hù)損失。在減少經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，對(duì)園林植物的培育和病蟲害防御起著建設(shè)性作用。專家系統(tǒng)的主要受益人口廣泛覆蓋，在提供大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)并反饋給用戶信息的過程中，產(chǎn)生可觀經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 網(wǎng)頁版客服工具

4.2 社會(huì)效益分析

園林植物病蟲害專家系統(tǒng)的研發(fā)是發(fā)揮園林植物生態(tài)價(jià)值最大化的重要舉措。系統(tǒng)的建立和廣泛應(yīng)用，不僅可以提高各相關(guān)園林植物行業(yè)的病蟲害綜合治理水平，將農(nóng)林類的病蟲害信息資源加以匯總整合分析，同時(shí)在普及園林植物病蟲害相關(guān)的知識(shí)方面具有重要意義。在這一普及和應(yīng)用過程中不僅可以提升城市精神文明建設(shè)，同時(shí)還能夠減少病蟲害在園林植物生長發(fā)育過程中影響和威脅，為城市的綠化與美化，科學(xué)有效地防治病蟲害提供重要手段。

4.3 應(yīng)用前景和市場前景分析

園林植物病蟲害專家系統(tǒng)不單純是工具化的新媒體產(chǎn)品，同時(shí)具有其對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢內(nèi)容，即園林植物病蟲害知識(shí)。該系統(tǒng)需要把所有的特色點(diǎn)、聚焦點(diǎn)都要實(shí)施到產(chǎn)品、服務(wù)等多方面。作為園林植物病蟲害專家系統(tǒng)的改造升級(jí)項(xiàng)目，為相關(guān)產(chǎn)品的創(chuàng)新性試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。另外園林植物病蟲害專家系統(tǒng)的建立不僅是農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也是農(nóng)林業(yè)信息化建設(shè)的重要組成部分。病蟲害信息系統(tǒng)的建設(shè)能更好地為農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，把數(shù)據(jù)表的大數(shù)據(jù)內(nèi)容整合并通過科學(xué)計(jì)算后，提供預(yù)測分析功能，從而彌補(bǔ)農(nóng)林業(yè)信息資源分散性、不確定性、差異性和復(fù)雜性的缺憾。園林植物病蟲害專家系統(tǒng)除了自身的優(yōu)勢，同時(shí)也可以與多種信息系統(tǒng)和分析手段和工具結(jié)合，從而大規(guī)模，集約化地提供更精確病蟲害預(yù)測和高效的服務(wù)管理功能。

5 總結(jié)與討論

目前，市場上現(xiàn)有的專家系統(tǒng)大多很難做到病蟲害知識(shí)的集中整理。在供不應(yīng)求，且此類平臺(tái)在管理和創(chuàng)新上均存在漏洞的大背景下，建立植物病蟲害數(shù)據(jù)庫，并為受眾提供一對(duì)一病蟲害問題解答、介紹病蟲害治理措施的專家系統(tǒng)平臺(tái)是互聯(lián)網(wǎng)信息化發(fā)展的必然結(jié)果。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,愈加凸顯了農(nóng)林業(yè)基礎(chǔ)的重要性，該系統(tǒng)囊括了園林植物病蟲害治理、農(nóng)藥學(xué)、新媒體技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，擁有遠(yuǎn)程園林植物病蟲害識(shí)別與病蟲害防治、查詢相關(guān)病蟲害信息以及相關(guān)園林植物保護(hù)信息咨詢等多種功能，這一園林植物病蟲害專家系統(tǒng)不僅可以提高植物保護(hù)的效率，同時(shí)為病蟲害的研究和園林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展夯實(shí)了基礎(chǔ)。