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专家系统范文10篇

时间：2023-04-11 11:10:27

专家系统

专家系统范文篇1

【关键词】人工智能；专家系统；中医；基于案例的推理；案例提取网

Abstract：InordertosolveknowledgeacquisitionandreasoningtechnologyissuesinthetraditionalChinesemedicineexpertsystem，thispaperintegratestheCBRtechniqueintotheKnowledge''''srepresentationandreasoningofit.Weputforwardthesystem''''smodelandintroducethebasicframeworkofcasereasoning:caseretrievalnets,andcaseextractionalgorithm.ThispaperalsoexplainsthemechanismofcasestudyandreviseandputsforwardamethodtoexplainthediagnosisresultandtobuildaassistanttutoringsystemofChinesetraditionalmedicinebyusingcase-baseexplanation.Atlast,thispapermakesasummaryoftheadvantagesofthesystem,andputforwardthefurtherresearchanddevelopmentdirections.Itcanadapttouncertainty,incompleteknowledge,convenientaccesstomedicalrecordscase,fullyembodytheimportantroleoftheChinesemedicineexperienceintheclinicprocess.OurmethodisanovelmethodtoestablishatraditionalChinesemedicineexpertsystem.

Keywords：AI；Expertsystem；TraditionalChinesemedicine；Case-basedreasoning；Caseretrievalnets

中医药现代化是国家中长期科技发展规划中具有战略意义的研究课题。为了适应信息时展要求，促进祖国传统医学的传承和发展，使中医中药在国际竞争中更具优势和特色，利用现代先进的智能的信息技术来解决中医诊断信息化过程中的关键问题，无疑是一项迫在眉睫的基础性工作。然而，我国在这方面的整体研究水平还较低，多数中医诊疗专家系统缺乏足够的智能性，离临床使用要求还有很大距离。归结其原因主要有：没有从中医的整体性、系统性来分析和解决问题，仅针对具体病症分散开发一些小系统［1］；系统结构固定，多采用基于规则的推理，准确性依赖于初始化时专家知识库的建立，难以适应多变的实际应用环境；没有很好实现中医专家知识的自动获取和学习，对于半结构化和非难以适应结构化诊疗知识无法很好地表示，存在知识获取瓶颈；直觉性经验知识是专家经验知识的重要组成部分［2］，现有系统的知识获取和表示形式难以适应中医知识的这种经验性。

基于案例的推理（case-basedreasoning，CBR）是将以前解决问题的经验以案例形式存储，作为以后的问题解决参考的一种机器学习和推理方法［3］。它在非结构化知识表示上很有优势，并且在知识获取上，优于基于规则的表示。在基于案例推理的医学诊疗专家系统中，知识的主体是病案案例，在知识获取和学习上有大量现成的来源。本文将基于案例的推理技术引入中医诊疗专家系统的建模中，使用案例表示中医专家的诊疗经验，用案例提取网（caseretrievalnets，CRN）作为案例提取结构，实现案例的提取、学习。系统根据几千年来众多中医名家的诊疗经验建立案例库，以案例推理方法为基础，模拟中医专家看病推理过程，针对病人的“望、闻、问、切”四诊症状，推断出病人几种症候的可能性，并由此提出建议处方，实现智能化的中医专家诊断过程。

首先提出基于案例推理的中医诊疗专家系统的体系结构，介绍了基于案例的推理和案例提取网的概念，说明案例提取（也即诊疗过程）的实现算法；然后说明了在这种结构下案例的修正、学习和解释的机制及效用；最后，进行了总结和进一步研究的展望。

1系统框架和案例提取算法

1.1系统框架中医诊断治疗过程是，首先建立病人信息模型，通过“望、闻、问、切”四诊来获取疾病症状、体征等临床信息；其次，根据患者个人信息和症状信息，结合中医理论，给出患者的证型症候信息及对患者症状的解释，即“辨证”；最后，根据辨证和药物特征，结合前人方药经验，开出药方，提出相应的治疗方案［4，5］。可以看出，在这个过程中包含两个推理阶段：由疾病的表现得到症候信息、由证候信息推理得到相应的治疗方案和方剂。

有经验的中医专家在这两个阶段中除了能够充分结合多方面的中医药理论知识，最重要的一点就是他们还能将各种诊疗经验结合在当前疾病的诊疗上。而这种诊疗经验可以转化为案例的表述，从而利用案例推理实现智能的中医诊疗系统。由此，提出将案例推理技术用于中医诊疗专家系统开发的思想。基于案例推理的中医诊疗专家系统诊断模型见图1。

图1中病人信息包括病人的既往病史、日常生活习惯、体征等内容，CBR推理机根据病人信息和四诊症状信息进行推理，从诊断案例库提取的最近似案例送入案例修正模块，案例修正后输出即为对当前病案的诊断结果。诊断并治疗取得一定效果后，该病案可以被输入到案例学习模块，根据病人反馈及诊断案例库现有案例的情况判断是否可以作为经验案例存入诊断案例库，也即经验学习。

诊断模块的输出是症候辨证信息，这也是治疗模块的输入信息。因为基于案例推理的治疗模块与上述诊断模块结构近似，这里就不赘述了。

1.2案例的表示和案例提取网由于中医学的学科特性，案例的描述具有极大的不确定性，不能以固定属性描述的案例结构来表达诊疗经验。这里用案例提取网（case-retrievalnets，CRN）作为诊疗案例的描述和提取结构，以动态属性结构描述案例，有效解决了上述问题。根据不同的查询问题，这个网状结构在内存中动态生成［6］。

图2是一个CRN的结构图。CRN中的案例是通过一个叫信息实体（InformationEntities，IEs）的知识单元来描述的。IEs类似于传统CBR中案例描述的“属性－值”对，但它是一个原子结构，是CRN中知识的最小单元。通常情况下使用多个IEs来描述一个案例，不同案例由不同的IEs集合来描述。不同IEs之间有相似性关联，且每个IEs与它要描述的对应案例之间有相关性关联。

利用CRN解决问题包括以下3个基本步骤：①与待解决问题相关的IEs的激活。在中医诊断过程中，可以把病人的症状信息解析为IEs；在治疗方案提出过程，则是具体的症候描述作为IEs。②CRN中IEs间相似性计算。IEs间的相似性计算提供了类似于传统CBR中相同属性的不同值之间的比较。通过IEs之间的相似性，可以得到与问题描述相关的其他IEs的集合，这是一种传播激活的方式。通过这种方式，扩大了搜索的范围。③案例相关性计算。根据集合中的各个IEs与各案例的相关度，计算出案例与当前问题的关联程度。而最终的案例提取就以此为依据。

1.3CRN的建立和案例提取CRN是根据具体问题实时建立的一个网状结构，然而，要根据问题生成CRN，需要案例库中存在如下两个关系：①IEse1和IEse2之间的相似性，用δ(e1，e2)来表示。②IEse和案例描述c之间的相关性，用p(e,c)来表示。

这两个关系取值可以是［0,1］间的一个小数。根据上面CRN解决问题的基本步骤，相应的CRN构建过程有三个步骤：

第1步，诊断过程中的各种输入信息（症状表现等）可以解析为一个IEs子集。对于案例库中所有IEs：e，E，症状描述中若出现该IEs，则有，否则，有。由于可能有同义词出现，可以建立一个同义词表，多个同义词对应一个IEs。而匹配过程则是先以单个词为基础对问题描述进行简单的字符串匹配或是自然语言理解（NLP）分析，得到一个词语集合以后，再根据同义词与IEs的对应关系，将其转化成为信息实体全集E的一个子集。这一步也是问题的解析过程，得到解析后IEs的集合，也就是＝，是通过存储在内存中的值来表示它是与问题相关的。

第2步，对于案例库中每一个IEs：e∈E，计算：

α1(e)=πe〔σ(e1,e)·α0(e1),Λσ(es,e)·α0(es)〕，……(1)

e1～es∈E是问题解析出来的IEs的集合，而πe则是一个加权函数，一般情况下可以采用求最大值或是求和的算法。这一步完成后，针对当前问题的CRN中各个IEs之间的相似性关联就建立起来了。

通过E1以及上述公式，激活另一些IEs：e∈Es，它们满足∈Es(e)∈Es0。这个激活过程可以通过以下公式进行无限的扩展：αf(e)=πf［σ（e1＞e)·αf-1(e1)，…，σ（es,e)·αf-1(es)］……(2)

其中，e1～es∈Et-2，且Et-2=eI(e))。是计算时的一个阀值。当这种激活过程只进行了两步（即只计算到了）时，这种迭代的计算只进行了1次，因此，此时就是CRN的基础模型BCRN（BasicCRN）。

在传统CBR中，需要计算案例库中每一案例与当前问题对应的描述属性的两个属性值之间的相似程度，以反映问题描述与该案例的相似度。在CRN中，计算的值就反映了这样一种属性值的相似度，反映出案例库中案例的“属性－值”对与所提问题的相关度。

第3步，对于案例库中每一个案例，计算：

α2（C）=πc［ρ1(e1,c)·α(e1)，…ρ（es,c）·α1（es)］……(3)

其中，πc函数与上述的πe类似，是一个加权函数。这时，IEs之间存在相似性关联［即α1(c)］，而IEs与案例之间存在相关性关联（即α1(e)），图2所示的CRN网络构建完成。

CRN中每一个α2(c)≠0的案例都是跟当前问题有关联的案例，只是它们与当前问题关联程度不同，而α2(c)值，就是案例与当前问题关联程度的数值表示。这个数值可以称为关联值。我们可以提取出关联值最大的一个或几个案例作为当前问题解决的参考。在基于案例推理的中医诊疗专家系统中，对于诊断过程，根据具体病例信息建立CRN，然后提取出与当前症状最相似的以前的案例（存储着诊断经验），采用其诊断结果经过案例修正，作为当前病例的建议诊断结果，实现了基于案例推理的诊断。中医“论治”的治疗过程与此类似，这里就不再赘述了。

2案例修正、学习和解释

2.1案例的修正和学习案例的修正是CBR系统中一个重要的环节［7］。因为提取出来的案例不可能完全与待解决问题吻合，因此，就要根据待解决问题以及一些修正规则，对提取的案例进行改编，以期能更加符合用户的要求。案例的修正也是基于案例推理系统的一个难点，在中医专家系统中，中医学基础理论是案例修正规则的主要来源，也可以利用人工智能方法提取修正规则，作为案例修正的依据。

在中医诊疗专家系统案例的初始化过程中，领域专家要将各种疾病的典型中医病案案例以标准术语进行描述，形成规范的IEs全集，并初始化相似度和相关度度量，然后知识工程师将这些典型病例输入系统，构造两个案例库：诊断案例库和治疗案例库。症状表现等信息是诊断案例库的案例描述，而辨证的症候描述则是诊断案例库的案例解决；同理，症候描述是治疗案例库的案例描述，而相应的治疗方案和药方则是其问题解决描述。

在系统使用过程中，具体案例的诊疗又可以以标准化术语（IEs）描述，根据其治疗效果决定是否加入案例库，成为以后诊疗的经验，实现案例的学习。并且，在学习过程中还要避免过于相似的案例存入案例库，造成案例库的冗余。

2.2案例的解释案例的解释在中医诊疗专家系统中有两个重要的目的，一是面向病患的解释，用于说明病患症状的成因；二是面向系统使用者的解释，这种解释通过进一步的改造可以成为基于案例的中医辅助教学系统。

可以使用中医学理论规则作为病案案例的解释，然而，已有研究表明，基于规则的解释在分类/诊断类型应用中并不优于基于案例的解释［8］。基于案例的解释（case-basedExplanation，CBE）是基于案例的推理与解释技术的结合，这种结合主要在三个层次上：使用解释支持CBR的内部过程、利用CBR来生成解释、使用案例为外部用户解释系统的推理结果。在中医专家系统中，可以提供以前案例诊断过程和结果作为当前病案诊断的解释，这对于解释的第二个目的来说很有效果。然而面向病患的解释还需要有专家规则的辅助才能生成。

基于案例的解释在诊断过程中还有重要的辅助作用。当患者提供的初始信息及症状描述并不完备时，需要医生对某些可能症状进行询问以进一步明确症状表现。这时，需要根据已有的信息找出最应该询问的问题。参考McSherry在其FirstCase和TopCase系统中采用增量最近邻方法［9］，在诊断过程中，根据当前已提供信息进行最相似案例查找，然后对这最相似的若干个案例进行比较，找出没有提供的且差异最大的“属性－值”对（也即信息实体），据此向病患提出问题，以明确具体症状。这其实就是实现了“望闻问切”中的问诊。通过这种交互反馈方式，进一步减小了系统误诊的几率，提高了系统的精度；同时，也有助于使用系统的医生水平的提高。

3总结和展望

将基于案例推理技术用于中医诊疗专家系统是中医智能诊疗系统建设的一个新思路，能够有效解决中医专家系统在构建过程中的若干问题，总结起来，其优势主要有以下几点：对于不确定、不完全和不一致的病患信息有较强的适应能力，并可以利用基于案例的解释实现问诊，以进一步明确症状信息，提高诊断精度；案例提取网的结构决定了病案案例的知识获取非常方便，并且不会影响以前的案例，有效解决了知识获取瓶颈；大量的古今病案案例也是很好的案例来源；通过基于案例的解释进一步发展，可以生成中医诊疗案例教学系统，帮助年轻医师迅速提高诊疗经验；随着系统的使用时间增长，案例不断增加，系统也可以逐渐改善推理性能，适应各种病征而不仅限于某一种或一类疾病。

要建成实际可应用的系统，还应在以下方面进一步完善和发展：望、闻、问、切四诊的定量化、数字化研究进一步的深入研究和发展；有助于促进中医诊疗专家系统的发展；利用数据挖掘和人工神经元网等人工智能方法从大量病例中挖掘有效的专家规则，用于指导案例的学习和修正；会话式CBR（conversationalCBR）和交互式CBR的研究发展有助于帮助中医问诊的智能化实现；需要找到合适的知识表示方法来表达病案案例中病情发展的时序关系；“1.3”项中的各加权函数常采用最大值或求和的形式，可以考虑利用人工神经元网络技术求取和表示这些函数及权值信息，以求得更加准确的表达。

【参考文献】

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专家系统范文篇2

3．3系统技术综合化。现有的专家系统在建模中多利用简单的数学回归模型，这种模型一般只考虑部分因素，而作物生产过程中需要解决的问题往往是多个因素的共同作用，因此建模时应考虑多因素的影响。目前，人工神经网络、模糊数学、随机模拟等多种技术的研究日趋成熟，将这些技术用于专家系统必然会增加其处理功能。尤其是在解决一些复杂问题时，人类专家有时很难准确表达自己的想法，或者很难找出其规律，利用这些技术可以帮助知识工程师解决问题。

3．4系统应用网络化。进一步提高农业专家系统的智能化和本土化程度，通过网络传送走向田间将成为一种趋势。网络技术无疑可以弥补我国农业的分散与闭塞弱势。光纤化和宽带化的国家网络建设，为农业专家系统应用网络化提供了良好的硬件条件。因此，未来农业专家系统在设计阶段首先要考虑网络化、数据共享问题。能够成功地在网上运行的系统才真正具有强大的生命力和实用性，符合农业生产与管理的要求[12,13]。

3．5系统面向多层次设计。专家系统服务的对象并不都在同一个层次上，文化程度存在较大的差异，不同对象要求获取信息的复杂程度不同，所操作的专家系统和输出的内容复杂程度也不相同，因此开发不同层次的专家系统(如面向灌溉管理专业人员、农村技术人员、农户的灌溉专家系统)也是需要考虑的一个问题[14]。

3．6系统开发市场化。我国已经成功加入WTO，因此农业专家系统的建造不应忽视国际市场的需求，开发既能满足我国需求也能适宜国际需求的农业专家系统是必要的[12,13]。

3．7创造良好的农业专家系统应用的外部环境。目前，我国农村计算机的普及(包括上网)虽然初显端倪，但由于资金、条件和培训对象文化程度等诸多因素的限制，推广和普及计算机依然存在着许多实际困难，与经济和社会发展的要求相差甚远，远远滞后于其他行业，与发达国家相比更显不足，从而也影响了农业专家系统的更进一步推广应用。为此，必须从计算机技术培训人手，传播和普及计算机技术，并进一步在现有的有线通信技术体系中，减少农村缺乏网络服务商的服务及农民文化素质低等重大障碍，改善农民的上网条件。另外，农业企业是我国农业生产的主力军之一，只有农业企业积极使用农业专家系统，大力推进电子商务，才能提供全球服务、提升企业形象、开拓潜在市场、增加企业利润，才能使企业信息化走向实务。由于农业生产具有生产周期长、成本高、风险大、收益低等特点，我国大部分企业分散经营，环境闭塞，信息不灵，传递不便，难以形成竞争优势。而在市场经济下，随着全球经济一体化的发展和我国加入WTO进程的加快，企业信息化能使人力、物力、财力以及内外部信息资源得以充分开发和利用，从而降低成本，提高经济效益，在激烈的竞争中找到自己生存与发展的空间，并最终使农业专家系统更好地为农业、农村、农民服务创造一个良好的外部环境[15]。 4结束语

农业专家系统在生产中有着广阔的应用前景。可以说，在农作物生产的各个环节中都可以用到专家系统。随着计算机应用的日益普及和各地建设信息高速公路设想的提出，建设农业专家系统将成为加快农业科技知识和农业信息传播的重要手段，成为促进农业快速发展的积极动力。鉴于农业专家系统在促进农业生产发展中的重大意义。可以预料，一个以农业专家系统为重要手段的智能化农业信息技术将在我国迅速发展，并将成为我国2l世纪农业现代化的重要内容。

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专家系统范文篇3

1专家系统与工业产品设计

1.1专家系统及其发展状况

专家系统是人工智能的一个重要研究分支。它是一种具有大量知识和经验的计算机程序。专家系统从领域专家那里获得知识，用一定的方法进行表达、存储、管理和维护，通过对专家知识和经验的综合运用，进行推理和判断，从而解决现实世界中的复杂问题。[1]目前已有多种类型的专家系统被广泛应用于国民经济的各个领域，包括解释型、诊断型、设计型等多种不同的类型。虽然它们的功能不同，但是它们具有下列共同的特点：

1)以足够复杂的问题为对象；

2)从某个问题领域的专家处获取专业知识；

3)能对知识进行推理或控制；

4)具有与专家同等程度的解决该专业领域内问题的能力。不同领域的专家系统，其功能和结构也不尽相同。但一个完整的专家系统有以下六个主要部件:即知识库、推理机、综合数据库、知识获取、解释机制和人机接口。现在流行的专家系统的一般结构如图1所示。其中，知识库和推理机是主要部件。

1.2工业产品设计与专家系统

通过上面的阐述，知道一个专家系统能利用专家的知识进行启发式推理，能解释其推理过程，对用户的询问做出回答，并且能够不断地、灵活地增加新的知识。专家系统把许多事实和有关专业内的经验法则结合在一起，通过系统地应用这些事实和启发规则，不断地缩小搜索范围，引导问题的解决。[2]对于工业设计来讲，目前工业设计被广泛采用的定义为：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。”通常工业产品设计具有以下两个特点：第一，在设计过程中，很多工作是非数值计算性的，更多问题要通过思考、推理和判断来解决。设计过程不能追求唯一解，往往是在多个设计可行解中进行优化决策，且设计结果具有模糊性；第二，由于大多数设计模型不是简单的数学模型，而是建立在大量知识基础上的知识模型，因而，设计结果的优劣大多取决于设计者的知识、经验和思考问题的方法。工业产品设计也是一项系统工程，在总体设计过程中，要对大量的信息进行处理，需要运用多学科的专门知识与丰富的设计经验，并要通过多次反复的综合分析才能得到一个好的设计结果。通过上面的定义和分析我们可以看出，一个工业设计师的能力是通过训练，学习相关的技术知识和经验得来。设计过程是在综合大量的知识基础上推理、思考和判断。由此工业设计专家系统的知识库即包含产品的主要组成要素——材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰的相关知识，以及基本的设计理论，其推理过程则是对相关的信息作出比较、筛选、判断，用专家的设计经验结合在一起进行而得出能够解决问题的方案。

2专家系统在工业产品设计过程中的应用

工业设计的宗旨就是创造更为合理的生存方式，一个新产品的诞生不是一蹴而就的事，而是一个不断发展、渐进和系统的过程。设计的起点首先是从生活中发现问题，收集各种信息，然后是分析问题。通过前期设计调研和分析，对收集的各种信息进行分析使之概念化，也就是确定一个可开展的方向。接下进入创意设计阶段，即把产品概念转换成可视化的具体若干形态方案。形成形态方案后，必须通过设计评估，以选择最优设计方案，最后实现设计的商品化。基本的产品设计过程可以抽象成图2所示。在工业产品设计的这几个流程中，用专家系统来解决相关的设计问题，将对设计时间的缩短和设计质量的提高有着实际的作用。

2.1信息搜集与整理

信息的获取将是整个系统最首要的工作。建立智能信息采集系统，根据事先的设定目标，自动在一些信息载体上采集相关的设计信息和资料，在获取包含所需信息后，能够有效的提取出所需信息和数据，将这些数据下载到本地进行分类整理，以特定的形式存入数据库，为设计人员检索资料奠定基础。当然如果能从已有的设计资料中直接获取所需要得资料信息是最理想得，通过市场调查，获得需要设计的产品的相关信息，主要有文字的描述信息，产品的尺寸信息以及产品的图形图像信息，一般以图形图像信息居多。于是就要求系统能够自动从图片中提取产品的一些关键要素，如色彩，线型等信息，并能按照一定的规则，如时间得顺序，线型得相似性等等进行归类排列，整理出具有一定规律性和逻辑性的信息，并能求解设计风格变化趋势，做出预测，以为后面创意设计阶段所用。

2.2产品创意设计

创意设计的主要内容体现在产品的外观形态设计上。由于产品形态千变万化，因此产品形态设计方法具有较大的灵活性。设计师在长期的设计实践中总结出一些较为实用的设计方法，如比例设计方法、线型设计方法等。所谓比例设计方法即产品形态比例设计应遵循和符合美学法则的常用比例关系，如黄金分割比。这些典型的比例不仅自身有良好的比例美效果，而且它们之间又存在多种形式的转换与变化关系以及内在的数学关系，种种比例性质及变化为产品造型设计提供了多种多样形态间的比例关系和丰富多彩的构成形式。产品形态中的线条是形态要素的内容之一，而线的形式和风格往往是整体形态风格和特征的重要表现形式。因此产品形态设计可以首先从线型的风格定位及总体协调的角度出发，建立整体的产品形态，这就是形态设计中常用的线型设计方法。进行产品形态的线型设计时，首先确定产品的形态线型风格，如流畅、柔和、坚硬、刚毅等，然后确定线型的组织方式，即形成产品的基本形态。以上形态设计基本原理知识已经成熟并为设计师所公认，任何形态的设计都需遵循这些原则。这样就为产品形态设计提供了一个成熟的知识库，输入产品的风格特征，通过推理机的运算，可以得出适合需要的形态设计方案。此模块的专家系统的基本方法是把产品的特性进行分解，排列，最后检测它们之间的相互关系和可能的组合方式。首先定义基本信息特征，是指从不同角度反映产品整体信息的基本构成要素，如产品的功能特征、形态特征、结构特征等等，从这些角度对产品信息特征进行切割，使这些产品信息特征成为相对独立的形态特征。通过专家系统的对独立的产品形态信息特征的辅助设计，形成若干设计形态。最后进行组合，将分别来自专家系统的输出的形态特征进行合并，生成一个新产品。此过程的流程如图3所示。

2.3设计评价决策模块专家系统

对于设计方案的评定涉及到很多领域的知识，包括美学、人机工程学、社会心理学、加工制造工艺学、市场营销学等等，而且具有随机性和模糊性，单独一名设计师很难掌握如此广泛的知识，因而也就很难独立完成产品的方案评定。要想全面对产品的各方面进行综合评定，而又在缺乏相关领域专家的情况下，可以采用专家系统来辅助完成工作。

2.3.1确定设计方案的评价准则评价准则制定得是否合理是保证评价科学性的关键问题之一。评价准则来自产品所追求的目标，也即对产品提出的要求、愿望和通常的约束条件。评价准则应该全面包括主要的目标和约束，包括整个产品生命周期中的不同方面，如技术、经济、安全、外观、环境等。这些方面具有不同的重要性。因此，评价准则不止一个，其重要程度也不相同，它们组成了一个评价指标系统。评价指标系统的制定必须遵循科学性与实用性、完整性与可操作性、不相容性与系统性、定性指标与定量指标结合、静态指标与动态指标相统一的原则。[3]一般采用多层次的结构模型，水平方向各项是评价指标项目，垂直方向表示指标的分级层次。一般来说，垂直方向的分级不宜多于4级，水平方向的指标项目不宜多于10个。对于某个具体产品来说，垂直方向分几级，每一级的指标项目是多少，应就问题的复杂程度而有所取舍。

2.3.2确定各评价目标所占的权重由于各评价指标对设计总目标的重要程度不同，首先必须确定各个项目的权重。针对评价主体的不同，同一个产品相同的项目所给的权重有可能不一样，对于一般企业而言，可以通过市场调查，从某个产品以往的用户的各种评价中得出各项指标的评价权重，然而这种数据及其难以获得，而且不具有通用性。更多的情况下，是对每个产品详细划分的评价指标进行优劣判断，分别代表优、良、中、差、劣五个等级来判断。其优点在于不仅保持了这种经验知识的模糊性，同时可采用软件方法处理，易于产生对比标度值。相对而言，评价的专家系统方面的研究较多，较为成熟，很多其他的各种评价的专家系统的都可以为工业产品设计的专家系统所用。

专家系统范文篇4

1提高农民的科技文化素质,促进农民增收我国农村广大农民文化水平较低,科学种田的基础较差。农业“专家系统”能够根据当地当时的实际情况,给予十分直观、浅显和比较准确的意见,指导农民按照先进技术科学施肥、防治病虫害、进行田间管理,以及科学饲养和养殖等。配有多媒体的“专家系统”,声、图、文并茂,更能生动形象地普及先进科学知识,为农民解答农业生产中的各种难题,促进农民增收。我国智能化农业信息技术应用示范工程项目启动以来,已经让700多万农户受益,累计增收节支总额达28亿元。

2有效地解决农业科技推广人员短缺的问题我国是农业大国,基本上以家庭为经营单位,进入市场的广大农民由于缺乏科学的决策指导而经常遭遇高投入、低效益、销售难的误区,他们更急需产前、产中及产后的科学决策指导。现有的农业科技人员的数量、质量,都不能满足生产发展的需求。高层次的农业专家更是缺乏,农民的科技文化素质相对较差。农业生产决策带有较大的主观性和盲目性,基本处于凭经验决策状态,缺乏大量信息和科学决策指导。我国农业专家严重缺乏,很难入户指导。农业“专家系统”可以代替专家,尤其可以汇集专家群体的智慧,长期“蹲点”在农村,“陪伴”在农民身旁,计算准确,反映速度快,“记忆力”强,并且有声有色,能起到专家难以起到的作用。国内外农业专家创造了无数高水平和有实效的科研成果,但是很多研究成果,尤其是各种具体技术措施没有能为那些文化素质偏低的农民所掌握。例如,生产者能买到好的品种的种子,但如没有配套栽培措施,也不能高产;施肥、喷药不合理,不仅产量上不去,反而会造成污染。农业“专家系统”正是把农民难以买到的农业专家头脑中的农业先进技术,有效地传播给广大农民的十分理想的工具。

3促进土地资源的可持续利用随着社会的发展,我国的耕地面积在不断地减少,这已成为不可逆转的事实。就山东省的情况而言,不可能走外延或是扩大耕地面积之路,而只能走内涵式节约和保护耕地资源,提高其利用率和生产率的道路,农业“专家系统”集成了专家群体的知识和经验,可以根据用户的生产条件(气候因子、土壤肥力、水利设施、投入水平等)进行科学决策,向用户提供种植作物的类型、种植模式、合理的指标(产量、质量、效益)以及具体的栽培措施,从而提高耕地的利用率和产出率,使有限的耕地资源得到最大限度的利用。

4充分提高肥料资源的利用率“专家系统”集成了农业专家群体的知识和经验,可以根据不同的自然条件、经济因素,进行综合推理,因地制宜、因时制宜地向用户提供最适宜的肥料种类、最佳的施肥时间,最合理的施肥量以及先进的施肥方式,并同时提供防止肥料挥发、淋溶或者固定的技术措施,使施肥有了科学的依据,克服盲目性,从而提高肥料的利用率,降低施肥成本。

专家系统范文篇5

关键词：专家系统；计算机应用

Abstract：ThispaperanalyzedtheapplicationsandopenquestionsofagriculturalexpertsysteminthenewcenturyinChina，finally，hadallexpectationofthedevelopmentprospectforthefutureagriculturalexpertsystem．

Keywords：expertsystem；computerapplication

我国加入了WTO，传统型农业面临巨大的挑战，因而必须依靠先进的科学技术，向信息化、现代化农业迈进。而信息技术的广泛应用，为农业的发展提供了技术支持。[4]农业信息技术是21世纪高新技术应用于农业的关键技术之一，近二十年来在世界各国得以迅速发展。农业专家系统是农业信息技术的一个重要组成部分，它是我国农业信息技术发展的突破口，对我国农业发展有着深远的影响。[5]

农业专家系统也可叫农业智能系统，是一个具有大量农业专门知识与经验的计算机系统它应用人工智能技术，依据一个或多个农业专家提供的特殊领域知识、经验进行推理和判断，模拟农业专家就某一复杂农业问题进行决策。目前国际上有近百个农业专家系统．广泛应用于作物生产管理、灌溉、施肥、品种选择、病虫害控制、温室管理、畜禽饲料配方、水土保持、食品加工、财务分析、农业机械选择等方面，有些系统已成为商品进入市场。[4]

1.农业专家系统的演变

国际上对农业专家系统的研究是从70年代末期开始的，当时仅用于诊断作物病虫害。如1978年美国伊利诺斯大学开发的大豆病虫害诊断专家系统Plant／DS。进入80年代以后，开发出了许多农业专家系统，如1982年美国伊利诺斯大学开发的玉米螟虫害预测专家系统Plant／OD，1983年日本千叶大学开发的MICCS-西红柿病虫害诊断专家系统，1986年美国农业部开发的COMAX／GOSSYM，Plant等开发的农业管理专家决策支持系统CALEX，Lemmon等开发了棉花生产管理专家系统，Zhu，XinX等开发的作物生产过程中的水分处理专家系统等。

国内于80年代初期开始研究农业专家系统。1980年浙江大学与中国农科院蚕桑所合作开始研究蚕育种专家系统，1983年中科院合肥智能研究所与安徽农科院合作开发的砂

礓黑土小麦施肥专家系统。近几年来，我国农业专家系统的研究更是蓬勃发展，

赵林峰，硕士研究生，湖南农业大学园艺园林学院.410128。

*熊兴耀，博士，教授，博士生导师，湖南农业大学园艺园林学院，410128，E-mail:xiongxingyao@

如基于规则和图形的苹果、梨病虫害及防治专家系统，多媒体玉米病虫害诊断专家系统，基于生长模型的小麦管理专家系统，水土保持专家系统的探索与试验等。[6]

2存在的问题

2．1农业专家系统自身存在的问题

2．1．1至今为止，在农业专家系统中，由专家整理出来的知识大多属于这个领域的浅层知识，形式上也主要是条件规则型知识。因为知识种类、数量可能很多，难于详细检验，待到专家系统具体使用这些知识时，机械死板的计算机程序就有可能推导出一些错误的结论。另外，由于专家系统并不具有真正的学习能力，结果导致系统的表现只能处理人类专家见过的各种情况，不能“随机应变”，人工智能面临严峻的考验。

2．1．2开发工具不完善,国外目前出现了许多专用的专家系统工具，开发某领域系统基本上是运用开发工具来实现的。我国农业专家系统的开发工具在应用国外较成熟的开发工具的同时，也自主研制了一些开发工具。但利用开发工具开发的专家系统已形成系列化，商品化水平很低。而且，目前国内开发的农业专家系统生成工具太都在处理文字描述的定性知识方面功能较强，而在处理用数学模型描述的定量知识方面很少涉及。[7]

2．1．3信息(知识)获取困难、存储方式落后。我国是农业大国，农业信息资源极其丰富，但农业信息网络和数据库的建设严重滞后，缺乏有序管理，使专家系统的知识来源比较单一。另外，我国已完成了农业普查、土壤普查、土地利用现状调查等基础性工作，取得了大量的属性数据图和形数据，这是农业专家系统的基础数据。但这些数据太多以纸为存储介质，不但信息的精度和数量受到限制，信息的更新也不方便，影响其时效性。[78]

2．2农业专家系统应用的外部环境中存在的问题

2．2．1农业专家系统的应用与开发脱节、适用对象狭窄。我国的一些农业专家系统只强调应用，缺乏进行二次开发所需的专家系统开发工具，使用者无法根据当地实际情况创建知识库和模型库，限制了专家系统的进一步应用。有些农业专家系统虽提供了开发工具，但缺少通用的模板和模型，要求使用者具有一定的计算机基础技术，缩小了专家系统的应用范围。而且一些农业专家系统追求所谓先进性，要求高档次的软硬件，也要求使用者有一定的计算机技术基础，很难在农业基层普及；另一些农业专家系统与领域知识结合不够，停留于科普性知识介绍，其先进性和实用性不高[9]。

2．2．2动态服务能力低，时效性差。农业生产中的多变因素复杂，受很多外界条件的影响，有许多结果事先是无法预测的，这就要求专家系统有适应动态变化的能力，而我国目前的农业专家系统多数是静态的，因此在农业专家系统开发过程中必须注意动态性建设[4,9]。

2.2.3缺少进一步延续开发的能力。一些农业专家系统只是为了一时的应用，而忽视了搭建好功能强、灵活性高的平台，缺少二次开发的接口。目前虽然有许多的开发工具，但通用性差，很难在农业基层普及，使那些具有普通计算机水平而又想开发所研究领域专家系统的人员无计可施，从而限制了专家系统的进一步开发与应用，因此，开发与应用并进，增强系统的实用性是非常必要的。

2．2．4网络化农业专家系统的开发数量不多。多数农业专家系统仅局限于某一区域，应用面窄，若要扩大应用范围，就得大力开发网络版专家系统，充分利用好网络，实现专家系统的网络化远程服务，这也是今后专家系统研制和应用的大势所趋[10]。

2．2．5推广问题。目前研制出的农业专家系统较多，但真正用于生产实际的不多，这说明我们重开发，轻系统推广，在推广上下的功夫不够。在目前家庭联产承包责任制情况下，每户的种、养殖的规模都很小．投资电脑、购买专家系统软件费用很高，投入产出比很低，要推广就得换思路。充分利用互联网，在各地网站设立专家系统咨询推广点，或许是不错的选择。同时，加强农业专家系统的实用培训，提高使用者的对专家系统的认识、计算机使用水平和科学生产的水平，也是推广中需要加强的措施之一。

2．2．6知识产权问题

在开发农业专家系统时，需要大量领域专家的智慧或者说采纳了许多领域专家的经验，如果专家系统作为产品要销售时，就存在商业盈利目的，就必然会产生知识产权的纠纷。现在农业专家系统的使用还不普遍，但是随着网络信息服务业的发展，各国都在重视网络环境下的知识产权立法问题。对此，农业专家系统的设计者在建造时，所采用的各种图文资料最好是具有自主知识产权的，或者购买别人的图文资料。农业专家系统中，无论是知识库中知识的抽取、规则的确定，还是推理机的设计，每一个环节都要符合科学的原则，相关数据、公式都要经实践检验，经试运行完善后才可正式使用。因此，在研制农业专家系统时，要有法律意识，研制者要对专家系统使用的后果负责[11]。

3农业专家系统研究的前景展望

3．1系统数据动态化。农作物生产系统是由生态系统、经济系统和技术系统在持定的空间和时间上(四维特性)组合而成的复杂大系统，它是一个多因素、多层次、多目标、关系纵横交叉的复合系统。这一系统的复杂性、动态性、模糊性和不可确定性是其它专家系统无法比拟的。由于农作物生产的这一特性就要求专家系统中的基础数据不但是海量的，而且必须是动态的。如知识库、数据库、模型库必须要不断有新的知识、新数据、新技术来更新扩充支撑，尽快解决农业生产中的实际问题。“3S”技术即地理信息系统(GeographicInformationSystem)、全球定位系统(GlobalPositioningSystem)以及遥感技术(RemoteSeniing)、为核心的包括多媒体技术、计算机技术和计算机网络技术，为专家系统的构建提供了巨大的技术支撑。因为“3S”技术的集成首先缓解了专家系统知识源和数据库的缺乏问题，提供了海量的基础数据，为专家系统基础数据库、知识库和模型库的建立提供了数据支持，使农作物生产管理立体化、空间化和实时化。其次，提供的数据不仅量大、全面、而且动态、可更新的，因而使知识库、数据库和模型库具有强大的生命力，这极大地丰富了农业专家系统有功能和使价值。

3．2系统功能集成化。农作物生产是一个多方面的综合体，影响因素繁多，时空差异和变异性大，生产稳定性和可控性差，随时可能遭受气候、气象、病虫害的侵袭，因此需要不同的相关的多个领域专家系统共同合作。将系统模拟、地理信息系统、全球定位系统、决策支持系统等技术相结合，这些集成技术可以更有效地研究气候变化对农业的影响、土地评价以及农业环境保护等问题。

4结束语

参考文献：

[1]（美）JosephC.Giarratano，GaryD.Riley印鉴，等（译）.机械工业出版社.

[2]熊范纶．农业专家系统及开发工具．清华大学出版社，1999，4-27

[3]熊范纶．人工智能与计算机在农业现代化中的应用．农业现代化研究所，1992．13(2)：123-126

[4]吴玺，谭宏，夏建国，邓建良。试论我国农业专家系统的应用及发展。计算机与农业，2000，（8），1-4

[5]李军，邹志荣，程瑞锋，白福萍.农业专家系统及其在园艺业中的研究与应用.陕西农业科学,2002(11),22-24.

[6]柴萍，张保军，汪志农.农业专家系统在小麦栽培管理中的应用,水土保持研究,2002.(2)

[7]高明亮，王雪珍，吴顺章.农业专家系统存在的问题与对策.洛阳农业高等专科学校学报,2001.21(2):88-90

[8]刘莉，宣洋，李绍稳，房文娟.农业专家系统在作物病虫害预防中的应用.计算机与农业,2003.（5）:11-14

[9]张文龙，周静，戴保威.农业专家系统研究进展.种子,2004.23（10）:

[10]马文杰，贺立源.专家系统在我国农业中的应用进展.山地农业生物学报,2005.24(4):343-346

[11]杨国强，王双喜，杜伟.我国农业专家系统的研究进展.山西农业大学学报,2004.93):303-306

[12]周贤君，邹冬生.农业专家系统在作物栽培中的应用.农业网络信息,2004.11,12-15

[13]黄贵平,杨林,任明见,张庆勤.专家系统及其在农业上的应用.种子,2003.(1),54-57

专家系统范文篇6

关键词环境专家系统废物最少化

专家系统(ES)是人工智能(AI)的一个分支，产生于60年代中期。专家系统是一个(或一组)能在某特定领域内，以专家水平去解决领域中困难问题的计算机程序(黄可鸣1988，陈世福等1988，Waterman1986)．国外环境专家系统的研究起步较晚，但发展较快。就美国环境专家系统的发展状况而言(白乃彬1993)，1985年前尚无环境专家系统，然而最近几年发展很快，环境各个领域都出现了专家系统，实用性强是它们的共同特点。从应用功能来分，有以下类型：评价、预测、诊断、设计、管理、教育和生产控制等，其中大部分是环境评价专家系统。国内环境专家系统的研究从1987年开始，目前已有城市环境噪声防治、城市污水处理、水资源保护、区域大气环境质量评价等方面的专家系统。本文首次报道废物最少化专家系统的研究成果。

1问题界定

废物最少化最早由美国提出，并已在很多国家得到实施。美国国家环境局对废物最少化的定义是：在可行的范围内，减少产生的或随之贮存、处理、处置的有害废物量。废物最少化制度将环保部门通常使用的逆向反馈控制模式与生产部门通常采用的正向控制模式结合起来：它不仅能减少废物的数量和毒性，进而减少其处理与处置成本，而且希望能减少生产成本、提高生产率和产品质量，增加企业收入。废物最少化以系统眼光分析解决问题，不仅仅着眼于生产过程或废物的处理过程，而从产前、产中、产后全过程入手。因此，废物最少化所处理的问题应是如何在企业产前、产中、产后的生产全过程中减少废物的数量、降低废物的毒性。

2废物最少化专家系统的设计原则

2.1实用性

建立废物最少化专家系统是为企业的生产管理、环境管理提供技术咨询服务的，系统是否实用是系统成败的一个重要标志。因此设计人员要紧密结合行业生产特点来设计系统的功能，系统设计的每一个阶段都应与该行业紧密结合，并取得行业专家的配合。

2.2系统性

用系统工程方法，对废物最少化专家系统进行全面的系统分析。废物最少化强调的是企业生产的全过程，应系统分析企业生产的各个环节，明确削减废物的可能性及可行性，确定系统在各个环节的功能目标和作用界面。

2.3领域专家与知识工程师相结合

对于一般的计算机应用系统来说，系统处理问题所使用的知识比较简单、数量也较少。程序设计人员同时扮演着领域专家及知识工程师的角色。对于专家系统来说，情况则大不相同。一方面专家系统要达到领域专家的水平，就必须掌握领域专家处理问题时所使用的大量专门知识，特别是经验知识，另一方面专家系统是一种很复杂的计算机程序，开发一个专家系统需要大量的计算机科学、特别是人工智能和知识工程方面的知识。这就决定了废物最少化专家系统的开发必须是知识工程师、行业专家与环境管理专家密切合作、共同努力的过程。

2.4面向用户

系统的开发应贯穿为用户服务的宗旨，针对企业现有条件及存在的问题，提出切实可行的废物最少化方案。系统应有较好的用户界面，为增强用户对系统信心，系统应具有良好的解释功能，以增加系统的透明度，提高系统的可接受性。

2.5知识库与推理机相分离

这是一般专家系统设计的基本原则，只有知识库与推理机相分离，才能实现解释功能和知识获取功能。

2.6尽量使用统一的知识表示方法

这就便于对系统中的知识统一处理、解释和管理，从而使专家系统的实现工作相对简化。

3废物最少化专家系统的结构设计

废物最少化专家系统是全国范围内推广废物最少化技术的有效手段，将为企业提供涉及废物最少化技术的远程、即时咨询服务。系统开发坚持贯穿废物最少化的综合设计思想。从企业诊断及技术经济分析着手，建立废物最少化专家系统

3.1知识库

用以存放废物最少化技术的专门知识，由规则集及事实组成。因为专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思维方式进行的，所以知识是决定一个专家系统性能是否优越的关键因素。知识工程师一方面要频繁地采访专家，从同专家的对话和专家以往处理问题的实例中提取专家知识(称为知识获取)，另一方面．耍选择合适的数据结构把获取的专家知识进行形式化存入知识库中(称为知识表示)。

3.2数据库

反映具体问题在当前水解状态下的符号或事实的集合，它由问题的有关初始数据和系统求解期间所产生的所有中间信息组成。

3.3推理机

在一定的控制策略下针对数据库中的当前问题信息，识别和选取知识库中对当前问题的可用知识进行推理，以修改数据库直至最终得出问题的求解结果。推理的控制策略常用的有数据驱动的正向推理方式、目标驱动的逆向推理方式和正向与逆向结合的混合推理方式3种。本设计采用目标驱动的逆向推理方式。由于实际问题的证据和知识库中的知识常常含有不精确成份，因此推理应具有不精确推理功能。

3.4解释器

回答用户对系统的提问，对系统得出结论的求解过程或系统的当前求解状态提供说明。

3.5人机接口

将专家和用户的输入信息翻译成系统可接受的内部形式，同时把系统向专家或用户的输出信息转换为人类易于理解的形式。

4知识获取及形式化表示

获取知识并把知识表达成专家系统可用的形式，是专家系统开发中的主要瓶颈之一。专家系统的主要知识源是领域专家。由于领域专家的知识绝大部分是启发性知识，这些知识多来源于经验，没有正确性保障，一般不会写入教科书或其它专业书籍中。另一方面，对于行业专家和环境管理专家来说，专家系统是一种新鲜事物，他们并不真正了解构造专家系统需要什么知识、不需要什么知识，所以由他们整理出来的知识往往就能满足构造专家系统的要求。因此，在知识获取过程中，必须长时间同领域专家一起工作，通常要与领域专家进行一系列深入的系统的面谈，从专家对大量实例的分析中获取专家解决问题的思路、知识、经验及规则。例如，对于镀铬行业废物最少化专家系统而言，废物最少化技术涉及到配方工艺、操作工艺、漂洗工艺、铬雾回收工艺、废水处理及无害化工艺等方面，这些方面知识的获取就要与电镀专家、环境管理专家进行深入、细致的面谈，确定各个环节所需要的概念及各种概念之间的关系，同时还需确定问题的控制流程、求解问题的约束条件等。

建立知识库的下一步工作是对获取的知识进行形式化表示。知识表示模式有多种，台规则表示、框架表示和语义网络表示等。当用于表示在某领域中多年解决问题积累的经验知识时，用规则表示方式是很合适的。规则用IF桾HEN语句表示。对于镀铬行业废物最少化专家系统。我们整理了21条规则，该知识库是一个多目标知识库。

5系统的建立

由于专家系统开发工具具有缩短系统开发周期、提高工作效率等优点，我们以系统性能及人机接口较好的M．1专家系统开发工具建立镀铬行业废物最少化专家系统。

6结语

a废物最少化专家系统的开发具有明显的现实意义：能及时有效地利用专家知识和经验，避免了专家个人原因无法提供咨询服务的困难；易于普及专家知识，可以在更大范围内推广废物最少化技术和经验；避免让专家进行雷同的咨询，使专家能够集中精力从事新的创新研究；为用户提供灵活的建议，用户可以根据该建议所基于的系统推理过程自行决定接受建议与否。

b专家系统开发工具能缩短系统开发周期、提高工作效率。由于每种人工智能基本技术都有一定的局限性，所以用这些技术实现的各种专家系统开发工具也不可避免地具有一定的局限性。因此能否选择一个合适的工具是一项重要的工作。M．1是一种适合于小型专家系统开发的专家系统开发工具，实践证明，用M．1建立废物最少化专家系统是合适的。

c废物最少化专家系统的开发是一个长期的过程，是系统不断修改、不断完善的进化过程。一方面由于废物最少化本身是一个相对、动态的概念，废物最少化技术处于不断完善之中；一个方面知识获取是一项长期而艰苦的工作，需用大量实例测试系统的运行结果，不断修改、完善知识库。

d环境专家系统是继环境数据库、环境管理信息系统之后出现的解决环境问题有用工具之一。是环境决策支持系统的重要组成部分，值得做深入的研究。

参考文献

1白乃彬．环境专家系统进展．环境科学．1993，14(1)：49?2

专家系统范文篇7

1农民热线建设的必要性和意义

在传统农村科技服务实践中，“科技大蓬车”虽为农村带去专家和技术，但成本高昂，相关技术资料不及时。虽然我国目前的农业信息网已经基本建设完成，但农村基础设施条件差，计算机的成本逐步降低，农村的购买力有限，农村广大农业生产者特别是农民的计算机技术水平较低、信息获取能力差，使得目前高端的农业信息技术没有很好的推广使用。农产品生产和产品市场销售之间相对滞后，农业生产技术特别是在病虫自然灾害方面信息不及时，还没有形成科学有效的农村信息化技术建设的“长效机制”，农村信息化建设“最后一公里”问题依然存在。如何建立一个精确、快速、可靠的农村信息化技术体系，满足新农村建设的需要，是当前党中央、国务院为切实解决“三农”问题、着力推进农村信息化建设、促进农村经济社会发展做出的重大决策，党和国家领导把“建设农村科技信息服务体系”作为新农村建设的主要内容。为贯彻落实党的十七大精神和《2006-2020年国家信息化发展战略》总体部署，农业部组织制定了《全国农业和农村信息化建设总体框架（2007-2015）》，提出按照新农村建设的总体要求，发挥信息技术在应对金融危机、促进经济平稳较快发展的支撑作用。因此，如何利用农村现有的如电话、传真、手机、电视等通讯设备构建能够简单操作的统一服务信息平台，是目前农村科技信息化建设和研究的主要任务之一。目前，以“高校+政府+企业+农民”的产学研合作与经营模式是解决我国“三农”问题有效途径，也是我国现代农业发展的主要模式。多年来的实践表明，研究基于该模式现代农村信息化技术，能够促进我国农村实现扩内需、保增长、促就业、重民生、上水平的目标，有助于形成促进农村信息化建设的“长效机制”，更加有效地突破农村信息化建设“最后一公里”瓶颈，探索出一条科技引领和支持生态经济可持续发展的社会主义新农村信息化建设模式，因此以“高校+政府+企业+农民”为模式的现代农村信息化技术市场将十分广阔。本研究依据中央近几年提出的把农村科技信息服务示范作为新农村建设的核心内容的精神和要求，并按照江苏省农村科技信息服务示范立项要求设计，以“高校+政府+企业+农民”为模式，利用现代信息技术和通讯手段建立农民信息服务体系，帮助广大农民群众快速、便捷地获取农业科技、生产、市场和党的方针政策、国家法律法规，为农民和农业生产经营者提供信息声讯咨询、专家在线解答、远程教育服务，实现区域农业信息服务体系与农技服务体系互联，架起一道政府和广大企业、农民沟通互动的信息通道，建立农村科技部门管理窗口的延伸和对农民进行电子化服务的门户。这是新时期创新农业服务工作的一项紧迫而重要的工作，也大大增强示范区对成果的辐射功能，对农民增收、农业增效、全面建设小康社会具有十分重要的意义。本项目是开辟“新农村”信息服务和促进农村经济发展的新窗口和新渠道，将成为“星火计划”工程的技术支撑因而平台的建立对服务“三农”具有深远重大的时代意义。

2研究方法

2.1“农民热线”建设的基本思路

本研究在技术构架上利用工作流（Workflow）、WebService、中间件等技术，将电脑、电话、手机等统一集成到智能终端，能够对农业生产过程进行组装，以B/S模式建立相应的应用程序平台。本项目按照“集中、统一、规范、效能”的信息体系建设方针，遵循决策支持技术体系（DSS）进行研究和设计。总体方案分为五个层次：第一个层次是数据库操作系统服务（如Web服务）框架；第二个层次是决策支持系统框架；第三个层次是生产应用层次；第四个层次是自动控制和业务办公框架；第五个层次是信息交换和框架。五个层次的技术根据需要应用于与引种、栽培、田间管理、采摘、等相关业务，即农产品交易服务平台和服务手段，实现电脑、电话、传真、手机等“多网合一”。“农民热线”信息服务体系建设基本思路见图1。

2.2基于WebService的“农民热线”

XMLWebServices是一个应用程序，为其他应用程序提供数据和服务的逻辑单元，以Web协议和数据格式(如HTTP、XML和SOAP)访问XMLWebSer-vices，而无需考虑XMLWebServices的实现细节。XMLWebServices将基于组件开发的最佳方面和Web结合在一起，使得整个的应用程序开发技术从以操作系统为中心的应用程序组织模式扩展到以网络为中心的组织模式。建立WebService的“农民热线”，只要在服务器群上建立相应WebService提供数据处理与分析服务，并建立通用的访问接口，其他相关应用通过HTTP、图1农民热线的系统构架XML和SOAP访问WebServices，实现“农民热线”相关功能。研究目的在于方便维护、更新系统功能以及满足支持用户友好操作，同时能够形成许多农业信息服务产品。

3基本功能

“农民热线”信息服务体系包括网络信息服务体系、语音信息服务体系和短信信息服务体系。其中，网络信息服务体系服务对象是网络用户，语音信息服务体系服务对象是电话用户或收音广播用户，短信信息服务体系服务对象是手机用户。

3.1网络信息服务体系

网络信息服务体系以农业生产专家信息网站为核心，构建海安农业生产技术服务平台和农产品交易网络服务平台在功能实现立体查询，如蚕桑相关立体查询。系统上与全国主要农业信息专业网站、农业信息“一站通”、省市农业信息网、链接，中与市农业局内部各部门信息站、各乡镇农业服务中心信息站、农民经济合作组织信息站互联，下与互联网农民用户、龙头企业、专业大户互通，为互联网用户提供信息、信息咨询、信息查询、信息采集、视频教学、信息分析、科技咨询、网上交易等功能，可与产品交易厅服务平台实时互联和监控。

3.2语音信息服务体系

以专家知识库为核心，构建海安农业生产技术服务平台和农产品交易电话语音、电话传真服务平台，最后集成为农村科技信息服务呼叫中心。语音信息服务体系以电信为依托，一边与信息网站的服务器相连，另一边与电信用户的电话相连，实现农业信息资源的共享和服务联动。语音信息服务体系包括自动咨询（远程诊断）系统、人工咨询系统和“农业科技110”三部分。用户拨通专号电话后，系统将在服务器中读取相应的咨询栏目，通过文字、语音转换软件，将网站中的文字转换为语音并输出到用户的电话耳机，从而实现农业生产技术、农村医疗卫生和法律政策等不同的信息电话咨询、电话查询与远程诊断。

3.3短信信息服务体系

以专家知识库为核心，构建海安农业生产技术服务平台和农产品交易手机短信服务平台。利用系统拓展的短信平台群发功能，进行市场调查和满意度调查，用户通过手机获得最新农业生产相关信息，如栽培技术、病虫防治、价格信息等。

4基本内容

“农民热线”是由科技农业部门牵头、通过“农民热线”有关技术支撑搭建的农业科技信息服务平台。服务热线提供声讯特服号160-851-80、短信特服号6201790452(移动)、70222200452（联通）、889981（小灵通）、农村科技广播节目，实现全天侯的电话语音专家咨询功能，为农民和农业生产经营者提供声讯咨询、短信咨询、网上咨询、专家在线解答、远程教育等服务，旨在服务“三农”，促进农业增效、农民增收。

4.1“农民热线”———农业专家知识库

农业专家知识库是本项目研究的核心内容之一，也是其他系统功能实现的数据基础。本项目将专家咨询系统的技术资料按查询要求分门别类，用代码印制成手册。农业专家知识库包含农业生产与经营管理的相关内容：品种、栽培技术、养殖技术、病虫害和疫情的防治、加工技术以及市场交易信息、政策法规等内容，聘请具有丰富实践经验的相关农业专家，根据当地实际生产研究以及计算机信息化处理的要求编写技术资料。初步建立的知识库生产技术内容1万余条、20万字，市场信息5千余条、10万字，政策法规百余条。根据农业专家知识库的内容，根据用户收听电话、广播的或查询信息的心理接受程度，将每条知识编辑为150-300字左右。为使农业专家知识库更具有适用性和易管理和方便维护，本项目建立基于B/S结构的农业专家知识库管理系统，通过B/S结构建立的农业专家知识库管理系统实现农业知识单元的增加、修改、删除以及备份等数据库远程维护工作，数据库服务器为微软SQLServer2000。农业专家知识库的设计规则：根据农产品生产流通过程的全程管理与控制要求，综合考虑和集成农产品的农业科技创新体系，针对农产品品种、栽培（养殖）、肥料、农药、生长发育、生产管理管理、病虫害和疫情控制、采收、仓储、包装、物流、出口（市场）等环节的知识与技术咨询要求，建立相应知识表达与设计规则，如针对“蚕桑养殖”的知识库结构和内容。

4.2基于WebService的文字语音合成系统

本研究集成“科大讯飞”与IBM的TTS技术，研发了基于WebService的文字语音动态合成软件LvSoftTTSV1.0(LVTTS)。用户自由控制发音的性别、语速、音调等，合成的声音能够达到顺畅、表达清楚、无回音等要求，建立语音知识单元文件库（.tu文件）,并自动转化为语音卡识别的语音知识单元文件（.au文件）。LVTTS的成功研发为呼叫中心（CTS）、市场信息智能解答、语音专家系统智能航、农业点播系统等奠定了基础，是本项目研究的关键技术，LVTTS系统构架见图2。根据图2可知，LVTTS的原理为：Web用户将需要转化的文字（一般为100-200字）及转化的年音频参数（性别、语速、音调）以WebService的方式提交到LVTTS，LVTTS将Web用户请求信息提交“科大讯飞”的Activexdll（COM组件）完成文字到语音的合成（一般需要5-10秒）为原始音频文件，返回给LVTTS；LVTTS在将原始音频文件提交LVTTSConvert-er转化(ActivexdllCOM组件）完成语音卡识别的.au文件，返回给LVTTS；最后LVTTS以WebService的方式将.au文件返回给WEB用户。主要程序代码为：‘*********Web用户提交信息***********SubTxtToVioce(Txt,VioceFile,Viocepram)‘*****Txt:转化的文字;VioceFile:本地语音文件‘******Viocepram:音频参数（性别、语速、音调）DimxmlDocAsNewMSXML2.DOMDocumentxmlDoc.loadXML("")SetnoteVioce=xmlDoc.createElement("Vioce")noteVioc.Text=TxtSetnewNode=noteVioc.createElement("Vio-cepram")newNode.Text=ViocepramDimGetXmlHttpAsNewMSXML.XMLHTTPDimstrURLAsstringstrURL=“/webVioce/webser-vice”语音服务GetXmlHttp.open"post",strURL,True,"",""GetXmlHttp.sendxmlDoc.xml‘等待LVTTSWebService成功转化Setrs=server.CreateObject("ADODB.Recordset")Rs.datatype=2Rs.loadGetXmlHttp.bodyRs.saveVioceFile‘保存文件EndSub。

4.3“农民热线”-农业语音专家系统的建立

本系统采用两种方式：一是逐级导航方式，二是直接进入方式，见图3。（1）逐级导航方式。就是每一级按键选择都按导航提示操作：拨通电话后，电话里传出“欢迎访问农民热线服务热线，作物信息请按1，蔬菜信息请按2，花卉信息请按3，苗木信息请按4，茶叶信息请按5，水产养殖请按6，畜禽信息请按7，桑蚕信息请按8，科技110请按9”等导航提示音，用户在导航提示播放完后或在音播放过程中，按电话键进行选择。在用户每一次按键选择后，电话都要播放下一级导航提示，用户只要按照导航提示进行操作即可，直至听到最后的具体内容。（2）直接进入方式。就是按照《农民热线使用手册》提供的电话按键号码直接按键操作，以节约电话使用时间。用户在收听专家系统内容的过程中，可随时按*键返回；专家系统内容播放完毕后，系统会提示用户下一步的操作：按1键重新播放，按2键接收传真，按3键发送短信，按*键返回上一层。如果用户还有其他具体内容需要咨询，可以播0键进入专家座席系统，直接向专家进行咨询（见图3）。

4.4建立基于WebService的呼叫中心（lvTeasV1.0）

系统设计按照服务“一号通、一站式、多方式”的理念，开放、安全、可扩展、实用性的原则和面向对象的方法，采用具体业务和硬件分离的思想，将系统功能模块分为接入模块、业务控制模块、业务支撑模块、系统管理模块等四大模块。系统采用基于开放标准的信息技术及符合国际工业标准的软、硬件产品，如语音程控交换机（智能型可编程交换机）、CTI服务器、IVR(交互式语音应答)/IFR(交互式传真应答)服务器、业务坐席(逻辑上分为普通坐席、专家坐席、Web坐席等)、管理坐席、统计维护管理工作站、Web服务器、Email服务器、数据库/应用服务器、录音留言工作站、领导查询工作站、业务网关、通信网关、网络系统及应用软件等，具有良好的扩展性，可通过设置接入处理流程以适应业务的不断发展，还具备健壮的开发接口和丰富的开发工具，以满足未来业务需求。系统将采用多种信令方式和PSTN网接入方式，如ISDN(nB+D)、中国一号信令、七号信令等，利用语音交换机的话路自动分配(ACD)技术及CTI模块的智能呼叫路由技术，在IVR自动语音设备、人工坐席中进行来话的自动话路分配，当坐席收到来电时，CTI服务器启动业务功能模块，利用Web服务(或逻辑应用服务)将Web服务器、语音服务器、数据库服务器与整个系统的业务数据系统有机结合起来；同时，系统还能利用坐席的完备电话功能及CTI服务器可控制排队交换机（或带语音板卡的工控机），实现呼叫转移、来话保留、多方通话，以及自动语音间相互转接等功能。系统采用统一的用户界面，具有多通道接入能力和从单点呼叫中心到多点呼叫中心的平滑扩展能力。用户友好界面和实时监控能力简化了管理员操作过程，智能化路由选择、电话外拨、呼叫和客户数据以及操作界面同步转移、因特网服务等功能实现系统远程维护。同时，系统还具有客户信息集中管理监控功能，通过业务统计和呼叫统计分析，实现对客户的个性化服务，并在客户关系管理（CRM）基础上，通过全面的用户数据、业务数据、业内信息等统计分析和数据挖掘，提高决策科学程度(见图4)。系统具有信息的储存、汇总、自动统计功能，实现了对热点和难点问题的量化分析，可及时发现工作中存在的问题。系统还具有举报自动受理和处理功能，以便改善工作。

专家系统范文篇8

【关键词】塔式起重机专家系统安全评判 DevelopmentofExpertSystemforSafety

AssessmentofTowerCrane

HuangHongzhongYaoXinsheng

(SchoolofMechanicalEngineering,SouthwestJiaotongUniversity)

ChenXiaoanLiRunfangQinDatong

(StateKeyLab.ofMechanicalTransmission,ChongqingUniversity)

AbstractAsanimportantfacility,thetowercraneplaysanimportantroleinconstructionindustry.Thoughitssafetyproblemhasbeenconcernedworldwidely,theaccidentfrequencyhasbeenhigh.Itssafetyisstillapuzzleinthisindustry.AfterbuildingaDependRelationFigure(DRF),anexpertsystemforsafetyassessmentoftowercrane(TQES)isdevelopedinVisualC++environment,usingtheexpertsystemframetechnologybasedonmoderndesignmethodology.TheTQEShasbeenverifiedsuccessfully,andcouldbeusedtoassessthesafetyofgeneraltowercrane.

Keywords：TowercraneExpertsystemSafetyassessment

1引言

塔式起重机（简称塔机）的安全问题，一直是塔机及其应用行业的主要忧患之一，受到各国政府、制造厂商和使用单位以及科研部门的高度重视。现有的解决塔机安全问题的方法，一般立足于生产管理、使用管理和安全检查上。但是，由于人为管理的脆弱性，塔机安全问题依然严重。为此，笔者通过对塔机安全问题的调查以及对塔机的安全检查、评判的研究，开发了塔机安全评判专家系统，便于对塔机的安全状况进行经常性的安全评判，从而提高塔机的安全性。

2基本理论

2.1塔机安全的依赖关系图

在万物复杂变化的世界中，许多事物所处的状况或状态都是由一定的因素造成的，而这些事物的状态同时又是影响其他事物的状态的因素。这种相互依存、相互影响的关系就叫做依赖关系。这样的依赖关系在现实世界中随处可见。如：“他生病了”与“他感到不舒服”；“塔机超载”与“塔机不安全”等。

专家系统是一个基于推理、分析的系统，它的工作就是利用知识库的资源进行推理和分析，根据知识的相互依赖关系去寻求结论。因此，在建立专家系统前，整理知识并建立知识之间的依赖关系是基本的和必要的。

在相关知识领域中，由基本因素到复杂因素进行分析，从而形成了一种复杂的依赖关系，用图形表示就是依赖关系图。依赖关系图有助于对领域知识系统体系进行更加直观的整理，有助于系统结构设计和知识库的建立。

塔机安全的依赖关系图显示了塔机由于其自身因素和外界因素造成安全或不安全的依赖关系，在对塔机的事故和安全问题进行调查、分析、总结后，笔者给出了塔机的安全依赖关系图，如图1所示。

由于引起塔机不安全的因素的复杂性，塔机的安全依赖关系很复杂，这个依赖关系图只简单表明了塔机不安全的某些原因的某些主要发生点，具体的塔机的安全依赖关系将在专家系统知识库构造时全部装入系统。

2.2基于现代设计方法学的专家系统构造技术

专家系统的构造技术可以认为是一门高度智能化的边缘学科，把当代的相关科学领域的新的设计方法应用到专家系统的构造中，就形成了专家系统的新的构造技术即基于现代设计方法学的专家系统构造技术。

现代设计方法学是一门新兴的学科，其研究对象不是某个领域，而是某个领域的研究方法。其研究的主要内容是对现有的方法进行分析和总结，进而去发掘和创造新的方法，并把新的方法应用于相应的科学领域。在许多行业领域都有其特殊的科研队伍，其中较强大的一支是进行方法和策略的研究，其实是从事现代设计方法学的具体应用。在商业界，此类队伍已造就了许多商业奇迹，众多有效的销售方法的推出均是这些策划人员的杰作。在计算机软件行业，这样的队伍也已非常庞大，针对网络的许多新理论、新技术，对互联网络以及局域网络的发展均起到了巨大的推动作用。在机械等其他工业行业也不例外，模糊机械分析设计方法学的提出，无疑让机械设计水平跃上了一个新的台阶［1］。

在专家系统的构造方面，其构造技术也在不停地发展，但较其他软件行业就显得缓慢，主要原因就是设计新方法的发展和应用不够。专家系统的构造也应该吸收当今的现代设计新方法、新理论、新工具，以提高其构造的速度和质量。基于现代设计方法学的专家系统构造技术强调：基于面向对象的模型构造、基于用户的功能设计和基于模糊技术、神经网络的知识处理以及基于现代设计工具的实现等。

2.3可行性分析

塔机安全评判是解决塔机安全问题、提高塔机安全重要性的一种方法和手段。作为对塔机安全的评判，它具有一定的特点和作业流程。塔机安全评判人员，一般由一组塔机安全工程师和塔机专家组成，通过对塔机的状态的系统评定，根据专家的经验和有关规章制度进行评判，最后根据各个专家的评判结果进行综合，得到塔机的安全结论。检查塔机安全评判的流程，可大致描述为图2的形式。因此，塔机的安全评判具有以下特点：

1）评判人员应为塔机安全工程师和塔机专家；

2）评判应依据专家的经验和有关的规章制度实现；

3）评判过程多是专家进行分析，具体的物理活动少；

4）评判活动很难用传统的软件技术解决。

塔机安全问题的重要性在前面已有所叙述，而塔机专家是有限的，不可能对每一台塔机都配备专业的塔机专家进行实时监控，因此努力寻找新的方法来协助解决这一问题就十分必要。开发一个对应的塔机安全评判专家系统，能够对塔机随时进行安全评判，就是协助解决塔机安全问题的一种新方法的尝试。

塔机安全评判的专家系统的构造不仅是必要的而且是可行的，其理由有四：

1）塔机安全评判适宜于开发专家系统，根据前面提到的塔机安全评判的领域特点，其活动多为专家的推理活动，而评判的依据为专家群体知识，正好符合专家系统的开发要求；

2）塔机安全评判的知识存在并且可以获取，这些知识一部分来源于有关的规章制度，另外的来源于专家的经验，这两方面的知识获取都是可行的；

3）构造专家系统的技术比较成熟，专家系统也易于构造；

4）设计人员有开发专家系统的能力。

3系统模型设计

考虑到塔机安全评判的专家系统是一个基于规则的评判类专家系统。因此，在建立系统之初，就考虑了系统的扩充性，即：建立的专家系统应该适用于塔机的安全评判，同时也可作为一个一般的专家系统工具来使用，在系统启动使用后，能够通过简单的重新构造系统的知识库再构造为其他的专家系统。根据这样的设计考虑，塔机安全评判的专家系统的知识库、知识库的建立、知识的获取应该是重要的，而且是用户可重新定义使用的部分。因此，该系统是一个基于规则的评判类专家系统和工具，为了方便和说明系统的功能，以后都把该系统简称为TQES系统。

根据前面对专家系统结构的理论介绍和要求，TQES系统总体上的结构采用基于规则的一般结构，包括以下几部分：基本数据库，初始证据库，规则库，知识获取，推理机，解释机制，人机接口，综合数据库，最终数据库。其相互关系如图3所示。下面介绍其组成部分和功能。

图3TQES专家系统总体结构图

（1）库文件

TQES系统包括5个库文件，其实就是通常的知识库和综合数据库的具体形式体现。

规则库，即知识库，在基于规则的专家系统中，知识的表示是一组按照一定顺序排列的规则，这些规则一起组成规则库，规则库是知识的存放处。TQES的规则库包括了TQES专家系统用的所有知识。

基本数据库为系统的初始化数据文件，它为规则库的建立提供统一格式的数据。在TQES中，使用的最基本的推理单位为节点，节点包含有某种数据值、值的可靠度、数据的标识符等参数。基本数据库由节点构成。

中间数据库也叫综合数据库，该库是在推理中用的临时数据库，它也由节点组成。该库只有在TQES推理时存在，为动态库文件。

最终数据库是TQES推理结束并且成功后的数据库，该库存放推理的成功数据，它也由节点组成。该库只有在TQES推理成功后才产生，为动态库，但是可以进行存储和多种方式的输出。

推理机是TQES的主要的进行推理工作的模块，它根据用户的环境设定而进行推理。其主要功能实现如图4所示。

图4TQES专家系统总体流程图

（2）推理机

（3）解释机制

对推理的结论和推理的过程进行解释，增加推理的透明性。

（4）人机接口

人机接口模块是TQES的特色部分，它负责处理操作人员和系统的信息交换。包括对用户的输入信息转化为系统的形式，把系统的输出信息转化为自然化语言，动态显示推理进程、阅览检查、打印各个库文件和数据的模糊化处理等。

（5）知识获取

负责获取知识，具体来讲就是构造基本数据库文件和知识库文件。TQES通过可视化环境获取数据，动态编辑、显示，自动格式化存储，并具有安全、不失真特性。

4程序实现

按照TQES结构模型，利用基于现代设计方法学专家系统构造技术进行了程序设计。所有的程序都在VISUALC++环境下设计并调试通过，符合C++规范。由于源程序较多（500多页，近20000行代码、40万字符），在此就不列出源代码。同时，由于TQES是一个真正Windows下的面向对象的程序，因此其功能部分和界面部分是综合的。下面列出主要源程序的作用。

Item.cpp节点定义功能实现

ItemBase.cpp节点库实现文件

ItemNameManager.cpp建立基本节点库

ItemInit.cpp初始化基本节点库

ItemBasePrint.cpp打印节点库

ItemInitDate获取初始化数据

MyTree.cpp以树形显示节点库

MyList.cpp以列表形式显示节点库

Rule.cpp规则定义功能实现

RuleBase.cpp规则库实现

RuleManager.cpp建立和管理规则

RuleBasemanger.cpp建立和管理规则库

RuleAddItem.cpp为规则增加前提或结论

RuleDisplay.cpp规则以自然语言显示在屏幕上

RuleEqualEdit.cpp规则的前提和结论之间计算关系的公式编辑器

RuleList.cpp规则库以列表显示

RulePreHeight.cpp规则前提权重分配

Value.cpp节点的值实现

Do.cpp推理驱动

Doing.cpp推理进行

DoSutuo.cpp推理设置

ConclusionOut.cpp显示推理结论

MainFrm.cpp主窗口管理

Tqes.cpp程序进程总启动

TqesView.cpp程序视图管理

TqesDoc.cpp程序文档管理

t程序帮助的索引

Tqes.rtf程序帮助的源文件内容

5结论

TQES系统经过调试后全部达到功能指标，并对一些已经存在的塔机安全事故进行分析，结果正确、可靠，是一个值得信赖的塔机安全评判软件，可以对塔机的安全管理起到一定的协助作用。同时，考虑到软件开发的难度和塔机专业的局限性，在TQES开发之初就考虑到其功能和应用领域的不协调性。因此TQES在主文件不加修改的前提下，通过相应的库文件的重新构造或修改，就可应用到其他类似的评判类、推理类、故障诊断类专家系统中，TQES又是一个广义上的专家系统开发工具，它具有广阔的应用领域和光辉前景。

*国家自然科学基金、四川省跨世纪杰出青年学科带头人培养基金资助项目

作者简介：黄洪钟1963年6月生，重庆市长寿县人。博士，教授。现任纽约科学院会员，日本机械工程师学会会员，中国现代设计法研究会可靠性学会理事，中国机械工程学会可靠性工程分会理事，中国机械工程学会机械设计分会理事。《机械设计》杂志编委，国际著名杂志ReliabilityEngineeringandSystemSafety,FuzzySetsandSystems,MicroelectronicsandReliability等论文特约评阅人。主要从事可靠性与安全性工程、CAD、智能优化设计、神经网络、模糊技术的研究工作。主持或参加部级和省部级科研项目14项，获部级和省部级科技奖3项，获国家专利1项，出版学术著作4部，在国内外学术刊物上120余篇。

姚新胜1969年12月出生，山西晋城人。1993年7月毕业于西南交通大学，获学士学位。1993年8月至1996年8月在山西长治北机务段工作。1999年6月毕业于西南交通大学，获硕士学位。现正在西南交通大学攻读博士学位，研究方向为安全工程、智能CAD与专家系统。主持并研究部级和省部级项目3项，发表学术论文4篇。

作者单位：黄洪钟姚新胜（西南交通大学机械工程学院）

陈小安李润方秦大同（重庆大学机械传动国家重点实验室）

作者地址：四川省成都市；西南交通大学机械工程学院；邮编：610031

1黄洪钟．机械设计模糊优化原理及应用．北京：科学出版社，1996.

2陈新标．浅析塔机使用方面的危险因素及防范措施．建筑安全，1997，（10）：6～8.

3程映雪等．社会主义市场经济条件下我国劳动安全卫生策略研究（5）．劳动保护科学技术，1995,15（5）：23～24.

专家系统范文篇9

随着电力行业设备检修体制改革的推进，电力工业设备科学管理水平和整体经济效益的提高，我国各省电力公司从历年的机组计划检修体制中不断总结经验，提出了在火电厂推行状态检修的设想。给水泵运行状态的监测与故障诊断只是其中之一，为了保证给水泵稳定地运行，预防故障的发生，采用专家系统(ExpertSystem)对运行状态进行监测，并对异常状态的预测和消除给出具有专家水准的建议和方法。专家系统是近年来人工智能领域内最为活跃的分支，是人工智能开始走向实用化的标志和里程碑,也是人工智能从一般思维规律走向专门知识利用的突破口。它将人类专家的特殊知识赋予机器，使机器对问题的解决达到专家水平。它来源于人类专家的头脑，而又高于人脑，是一个专家群体的智能机系统。将电厂给水泵的状态监测和故障诊断用专家系统实现具有智能化和可靠性高的特点，不仅减少了人力的投入，而且能在最大程度上模拟专家，准确地分析找到故障所在。可见，专家系统在监测和故障诊断中的应用，能够防范于未然，把故障发生的概率减少到最小，提高了经济效益，从而对于推进我国电力行业设备检修改革起到重大的推动作用。

2专家系统的结构和原理

简单地说，专家系统是一种智能的计算机程序，但与传统程序有所区别:

*传统程序:数据结构+算法=程序

*专家系统:知识+推理=系统

其基本结构如图1所示。

其中，知识库、数据库和推理机是专家系统的核心。知识库用来存放领域专家知识;数据库用于存放初始数据、证据、推理过程中得到的中间结果等;推理机是运用知识库的知识进行推理的一组程序，主要有正向推理、反向推理以及正反向混合推理三种。知识获取是知识库的基础，是专家系统开发中最难最关键的一步，被称为专家系统开发的“瓶颈”，当前知识获取的形式主要有:手工获取、自动获取、手工自动相结合三种。人机解释接口使用户能够以自观、方便的形式与机器、进行对话，尽可能避免误操作。

专家系统的工作过程如图2所示。

3分析思路

对于给水泵来说，设备本体的监测一般通过分析振动信号来进行，而且这方面已有不少的应用实例，并且随着近代数字信号处理理论以及技术的发展而不断进步。而设备当前的运行工况(包括与泵相连的管路系统)则一般通过分析过程量进行，例如泵的工作点的概念，是从宏观上来衡量泵的工作状况，它是建立在流体力学计算和水力试验相结合的基础之上的，这是一种较经典的方法，具有丰富的应用经验。

机械设备在运行过程中的振动及其特征信息是反映系统状态及其变化规律的主要信号。因而利用振动信号对设备进行监测，是设备故障诊断方法中最常用、最有效的方法。但是鉴于给水泵在火电厂的重要地位，应建立以振动监测为主，辅以过程量监测的检测方法。通常，电厂辅机状态检修中的基本监测参数可包括:

(1)动态参数:振幅、频率、相位、振动速度、加速度。

(2)静态参数:轴向位置、偏心位置、机壳膨胀。

(3)过程参数:转速、温度、流量、压力、压差。

根据给水泵运行状态监测的特点，可采用分析型专家系统，将给水泵可能出现的问题和相对应的解决办法抽象变成形式化的数据，预先存入知识库，它们的可能组合便构成状态空间或问题空间，于是，搜索求解就在这一限定空间中进行。当系统接受到形式化后的数据时，就对这些数据与抽象解之间进行启发式匹配，找出相应的抽象解集，最后经过解的求精从解集中识别出具体解，方便用户理解接受。

4给水泵运行状态监测专家系统的建立

对于专家系统，最主要和最困难的就是建立知识库，这首先需要有可靠的知识来源和合理的知识获取机制。由于知识库的建立需要领域专家和知识工程师的长期合作，才能比较完备地建立起来，因而在此，仅构造一个演示型专家系统，即只对锅炉给水泵的两组动态参数(轴前X方向振动，轴后Y方向振动)和一些过程参数(给水泵转速,温度，流量，压力、压差等)进行检测,以验证系统方案的可行性和有效性，以后若条件成熟再进行扩展。

可采用VisualC++的MFC来开发这个专家系统，其运行需要MFC的动态链接库(DLL),除此之外还需要两个DLL:MisData.dll和DspData.dll，这两个DLL是专为专家系统开发的，它们仅以几个接口函数与之相联系。

专家系统采用了面向对象的编程技术(OOP)来组织程序，其运行就是建立在下面几个模块的相互作用之上的，如图3所示。

各个模块开发好以后，可进行连接编译，生成应用程序NetExp.exe，运行后调出一个用户窗口画面，使用户通过该画面及时了解给水泵的工作状态，并进行相应的操作。该画面实现的功能如表2所示。

5结束语

专家系统已广泛用于各个专业领域，取得了很大的成功。专家系统用于状态监测和故障诊断还有很大的发展空间，特别是在专家系统的知识获取技术上，当前我国主要采取人工获得为主的方法，而更高级的是机器自动获取知识，既减少人力，又节约时间，但至今没有突破性进展。另外，还可以将知识库和用户控制界面分开来，开发一个具有通用性的骨架系统，使之与不同的知识库连接，从而能快速地开发不同的专家系统，当然，这需要定义统一的接口。

参考文献

[1]张文星，纪有奎.专家系统原理与设计[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社，1989.