节水灌溉系统工程研究

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1、节水灌溉系统工程研究节水灌溉工程选型专家系统摘　要:基于框架网络建立了节水灌溉工程选型专家系统,引入的继承和重载、隐含匹配、默认匹配等概念,使知识表示和推理过程更加适合节水灌溉工程选型的特点。系统提供的标准知识库涵盖了常用的各种节水灌溉工程形式,提高了专家系统的实用性。关　键　词:专家系统;节水灌溉工程;选型工程节水灌溉经历了长期发展,不但形成了内容广泛的技术体系,而且对各项技术的适用条件也积累了丰富经验。但由于各地自然条件、水资源条件、农业特点、经济社会条件等的明显差异,以及基层工程技术人员专业知识和经验的局限性,合理选择节水灌溉工程形式在很多情况下仍未得到圆满解决。专家系统是应用计算机技术

2、模拟专家解决领域问题的人工智能系统,也是当前人工智能应用研究中最活跃和极具发展前景的领域之一。一般地说,专家系统是一个计算机的智能程序系统,包含某领域的大量专业知识和经验,能够模拟专家的推理、决策过程,解决需要由专家决定的复杂问题。建立节水灌溉工程选型的专家系统既可以系统归纳专家丰富的专业知识和解决选型问题的思考方法,也可以广泛吸收各地多年的实践经验和失败教训,有利于推动节水灌溉事业的健康发展。1　节水灌溉工程选型知识特点和专家推理过程建立专家系统的关键是如何表达专家知识。尽管在人工智能领域内专家知识的各种表示方法都得到一定程度的应用,但选择比较适合的表示方法,仍需对节水灌溉工程选型有关知识的

3、特点以及专家在选型时的基本思维方式进行深入地分析。1.1　节水灌溉工程选型专业知识的特点这里需要分工程析研究的是节水灌溉工程选型专业知识的结构特点,并非它的实质。1)整体性节水灌溉工程选型通常不是依据孤立知识,而是基于对节水灌溉技术体系系统知识的灵活应用。这就是说,单纯从某一方面构筑专业知识是远远不够的,必须全面整理和归纳大量的有关专业知识。专家知识表示方法应该能较好地支持建立多层次、多方面、多角度的知识系统。2)确定性节水灌溉工程类型尽管很丰富,但作为一个专家系统的处理对象,其规模是有限的。也就是说,选型结论的范围是预先确定的,可选工程形式的数目是有限的。选型论域的确定性是构筑工程选型知识库

4、时应该考虑的特点之一。3)规律性专家在长期实践中对各种节水灌溉工程的适用性形成了科学且较为完整的认识,而且不断进行整理和归纳。例如可以把节水灌溉工程选型知识首先按自然条件适应性、作物适用性、管理适应性、经济性等进行归纳,再逐步细化,如对自然条件适应性又进一步分为地形、地面坡度、降雨量、冻涨、风力、土壤透水性、土层厚度、水质的适应性等等,形成分层且具有节点的知识结构。实际上由于各种节水灌溉工程都要面对自然条件、水资源条件、灌溉对象、管理要求、投入产出等相同的影响因素,因此专家整理、归纳的知识往往具有相似的结构,区别仅仅在于具体内容不同而已。选择专家知识表示方法应该利用这种知识结构的相似性。1.2

5、　专家选型的推理过程专家进行节水灌溉工程选型的推理过程不仅影响推理机制的建立,而且也影响知识表示方法的选择。基本的推理过程可以分为求证法和排除法。前者是在专家的选型知识中搜索符合给定条件的节水灌溉工程形式,故理论上讲只要解答存在就可以得到结论;后者则是根据某些具有针对性的条件排除不符合要求的工程形式,有时尽管解答存在,但可能无法确定最终结果。在给定条件充分且专业知识完备的情况下,专家可以采用求证法,例如专家关于根据要求和当地条件,建议采用的意见就是求证法的思维方式。在给定条件不充分或专业知识不够完备的情况下,可以采用排除法,例如专家鉴于当地灌溉季节风多风大,建议不采用喷灌的意见,就是排除法的思

6、维方式。实践中,往往是先采用排除法进行粗选,再采用求证法进行精选。排除法可以仅仅依据某些孤立知识,但求证法则必须依据专家对各种节水灌溉工程适用性的完整知识。2　知识的框架网络表示方法专家知识的框架表示法是基于心理学对人类思维活动的研究成果,最初是为了分析视觉、自然语言等复杂对象提出的知识表示模式。它认为人们对事物的认识是用类似框架的结构归纳和保存在记忆中的,当需要判断一个事务时,人们往往企图利用以往整理、归纳的系统知识解释当前事务。一个经典例子是说尽管椅子一般有四条腿,但并不会妨碍人们正确识别出只有一条腿的椅子。这个例子清楚地说明,在认识事物中人们往往不是根据某一知识或经验,而是多层次、多方面

7、、多角度地认识事物。在知识的框架表示法中,框架是归纳和保存知识的载体,一个框架可以具有多个槽,一个槽又可以具有多个侧面,槽或侧面用以纪录人们对一个事物多层次、多方面、多角度的认识。一个框架对应人们对一个事物的认识,多个相关框架构成的框架网络用以描述人们对一系列相关事物的认识。显然知识的框架表示方法和前述节水灌溉工程选型专业知识的特点是一致的,因此可以用框架网络表示节水灌溉工程选型的专业知识。2.1