篱架型喷雾作业参数专家决策系统的研究与应用

论文摘要

目前,篱架型作物的病虫害类型和发生规律变得越来越复杂,传统施药器械对篱架型作物进行植保作业时,又普遍存在低效、高残留、高污染等现象,严重影响了篱架型作物的品质和产量。而农药防治的速效性、经济性、快捷性,决定了农药防治仍然是篱架型作物病虫害的主要防治方法,如何做到精确、高效施药成为当前研究的重点和热点课题。本研究是国家863计划项目“篱架型作物高效施药技术研究与装备创制(2008AA100904)”的子课题,也是该项目的关键技术之一,本文根据国内外对于农药高效施用的研究现状,结合篱架型作物的特点,分析了篱架型作物农药精确施用的影响因素,研究并构建篱架型喷雾作业参数专家决策系统,为农药的精确施用和新型智能植保机械的设计提供决策依据。论文基于农药施用的相关技术,包括农药施用基础知识和农药施用机械模型,提出了篱架型作物喷雾系统控制流程；通过对系统功能需求的分析,完成了篱架型喷雾作业参数专家决策系统总体框架的设计,建立了相应的知识库及数据库系统；分析与研究篱架型作物农药精确施用知识特点,利用决策树算法对农药精确施用气象条件进行数据挖掘,并提出了是否施药的决策树模型；系统在推理机设计上采用了基于规则推理和基于事例推理有机结合的推理方法,完成了基于规则推理的病虫害诊断模型及基于规则推理和基于事例推理的混合推理的防治参数智能决策模型的构建。最后,论文通过对理论知识的分析,进行了系统的开发实现,对系统人机界面进行了友好设计,对系统的病虫害诊断、智能决策、数据查询及用户管理等关键模块进行了系统调试,并通过田间试验对决策结果中的关键参数进行了对照,验证了系统的准确性、合理性及较好的适应性。系统的研究成功为施药器械在农药精确施用方面做到安全用药、对症下药、对靶喷药、适时施药、适量用药方面提供了理论依据,可以有效提高农药防治的效果,减少环境污染,其相关研究成果对现代农林工程技术应用及相关研究具有一定的参考价值和指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 精确施药技术及其研究现状
• 1.2.1 精确施药技术
• 1.2.2 精确施药技术国内外研究现状
• 1.3 专家决策系统在农业领域的应用现状
• 1.4 篱架型作物农药喷雾的研究现状
• 1.5 研究内容
• 第二章 篱架型作物农药喷雾相关技术基础
• 2.1 农药基础知识
• 2.1.1 农药的基本概念
• 2.1.2 农药的分类
• 2.1.3 农药的剂型及特点
• 2.1.4 篱架型作物病虫草害防治特点
• 2.1.5 农药安全使用标准
• 2.2 施药机械模型研究
• 2.2.1 喷雾质量指标
• 2.2.2 液滴雾化与分类
• 2.2.3 喷雾方法分类
• 2.2.4 雾滴沉积流失原理
• 2.2.5 喷雾锥角与喷射距离
• 2.2.6 雾滴的速度变化
• 2.2.7 施药液量的确定
• 2.2.8 施药流量模型
• 2.2.9 喷头流量模型
• 2.3 农药喷雾系统模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 篱架型喷雾作业参数专家决策系统总体设计
• 3.1 专家决策系统
• 3.1.1 决策支持系统技术
• 3.1.2 专家系统技术
• 3.1.3 专家决策系统
• 3.2 篱架型喷雾作业参数专家决策系统总体结构
• 3.2.1 系统需求分析
• 3.2.2 系统功能分析
• 3.2.3 系统总体结构设计
• 3.3 知识库系统
• 3.3.1 知识库系统定义
• 3.3.2 知识的分类
• 3.3.3 知识库管理系统
• 3.3.4 知识库
• 3.4 数据库系统
• 3.4.1 数据库的特点
• 3.4.2 数据库的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 数据挖掘技术
• 4.1 知识发现理论
• 4.1.1 知识发现与数据挖掘
• 4.1.2 知识发现过程
• 4.1.3 数据挖掘可挖掘的知识类型
• 4.1.4 数据挖掘方法
• 4.2 基于决策树算法的气象条件适宜性喷雾决策
• 4.2.1 数据挖掘方法的选择
• 4.2.2 决策树基本理论
• 4.2.3 决策树构建
• 4.3 本章小结
• 第五章 推理机设计
• 5.1 推理机基本理论
• 5.2 基于规则的推理
• 5.2.1 知识类型和表示
• 5.2.2 规则库中的知识内容
• 5.2.3 基于规则推理模型设计
• 5.2.4 规则冲突消解策略
• 5.2.5 基于规则推理解释器
• 5.3 基于事例的推理
• 5.3.1 事例表示和描述
• 5.3.2 CBR中事例的检索
• 5.3.3 事例修改与调整
• 5.3.4 事例学习
• 5.4 本章小结
• 第六章 篱架型喷雾作业参数专家决策系统的实现
• 6.1 系统实现技术简介
• 6.2 系统实现
• 6.2.1 系统人机界面的实现
• 6.2.2 病虫害的诊断功能实现
• 6.2.3 智能决策实现
• 6.2.4 数据查询实现
• 6.2.5 用户管理实现
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与研究展望
• 7.1 总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文