水培番茄_黄瓜营养液管理专家系统的构建（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第20卷第5期2004年9月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVol.20No.5Sept.2004水培番茄、黄瓜营养液管理专家系统的构建王尧1,宋卫堂1※,乔晓军2(1.中国农业大学农学与生物技术学院,北京100083;2.北京市农业信息技术研究中心,北京100089摘要:针对无土栽培的技术核心——营养液管理,构建了水培番茄、黄瓜的营养液管理专家系统,以促进无土栽培技术在中国大面积的推广和应用。该文详细介绍了该专家系统的设计目标、结构和功能设计的过程以及知识库的构成;构建了番茄、黄瓜在不同生育期对氮、磷、钾、钙等大量元素的吸收模型,组成动态模型库;优化了番茄、黄瓜在逆境(高温、低温、寡照等生长条件下对营养液的管理。在大量搜集水培知识和营养液管理数据的基础上,基本实现了对水培番茄、黄瓜不同生育期的营养液浓度(EC,酸碱度(pH,氮(N、磷(P、钾(K、钙(Ca等营养元素浓度,以及营养液温度、溶解氧浓度的管理和决策。关键词:专家系统;番茄;黄瓜;管理和决策;营养液中图分类号:S317文献标识码:A文章编号:1002-6819(200405-0254-04收稿日期:2003-12-30修订日期:2004-04-27基金项目:国家“863”项目:可控环境农业数据采集与自动控制系统研究(2001AA247021资助作者简介:王尧,北京中国农业大学农学与生物技术学院,100094通讯作者:宋卫堂,博士,副教授,北京市海淀区圆明园西路2号中国农业大学西校区农业工程研究室,100094。Email:songchali@cau.edu.cn0引言近年来,农业专家系统的应用受到了越来越广泛的重视[3,4]。它能够运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的复杂问题,在保存、传播各类农业信息和农业知识、综合各单项农业技术、实现高层次的农业技术集成,缓解农业技术人员短缺等方面有着重要的作用[5,6]。而目前我国的蔬菜专家系统大多集中在土壤栽培蔬菜的品种选择、育苗、定植、施肥、灌溉、病虫害诊断等栽培管理方面[7-11]。针对无土栽培营养液管理的专家系统还不多,尚缺乏能够决策、调节营养液的总浓度(EC、酸碱度(pH和其中各主要营养元素浓度的专家系统。营养液的管理是无土栽培技术的核心。因此,以实现产品高产量、兼顾营养品质为目标,利用由北京市农业信息技术研究中心与国防科技大学联合开发的“PAID(PlatformforAgriculturalIntelligence-systemDevelopment”农业专家系统开发平台[7],进行了基于模型的蔬菜无土栽培营养液管理专家系统的研究和构建。以番茄、黄瓜这两种普遍种植的蔬菜作物为对象来开发、构建,其他蔬菜作物的营养液管理专家系统只需在此基础上进行修改、补充、完善。1系统设计1.1系统目标营养液管理专家系统的总体目标,是归纳综合水培营养液管理的知识,运用专家系统开发工具建立可对水培番茄、黄瓜营养液进行全面管理的专家系统,在广大农民及农业技术人员中普及和推广水培营养液管理知识,弥补无土栽培技术人员缺乏的现状,在无土栽培生产实践中起到辅助决策的作用。系统具体的设计目标是:¹使系统能够根据作物自身种类、品种、生育阶段等的不同,以及外部温度、光照等综合环境条件的改变,对营养液的浓度、酸碱度、氮、磷、钾、钙、溶解氧、营养液温度等进行综合管理和决策;º突出逆境条件下(高温、低温、寡照等营养液管理应采取的措施;»建立番茄、黄瓜在不同生育阶段,以及不同外界气候环境条件下的需肥规律模型,融入专家系统,进行基于模型的营养液管理和决策。本专家系统具有以下特点:¹具有栽培对象的可扩充性,其基本结构也适合其它蔬菜品种专家系统的构建;º具有知识库的可扩充性;»基于蔬菜作物(番茄、黄瓜生长发育的动态模型;¼根据综合环境条件(光照、温度、湿度等的改变,特别是在逆境条件下(高温、低温、寡照等动态地调整和管理营养液;½对营养液的EC、pH、N、P、K、Ca、溶解氧、液温等综合而并非仅EC、pH管理和决策,1.2结构设计系统结构(图1由知识库、规则库、数据库、模型库、动态库、推理机、知识获取机构、解释机构、人机接口等组成。知识库知识库存放番茄、黄瓜水培所需要的领域知识(图2,主要包括:营养液配方中各元素浓度的计算,以及营养液的管理等知识;番茄、黄瓜的生育规律、需肥规律等知识;番茄、黄瓜水培的品种选择、茬口安排、种植密度、育苗移栽、植株调整、病虫害防治、营养液配方选择等栽培管理技术;温度、光照、湿度等温室综合环境控制知识;正常及逆境条件下营养液的EC值、pH值、氮、磷、