1. 项目简述

柑橘精准生产管理决策支持系统，是利用语义科技，构建本地化、可计算、易扩展的柑橘相关的知识库，在施肥、生理病害防治以及排灌三个方面提供决策支持服务。该系统提供了实现精准农业和个性化农业信息服务的有效方法，并且该方法能够被直接应用于其它农业产业。

柑橘精准生产管理是一个难题。经过多年培育和发展，柑橘种植研究方面形成了大量专家知识，以学术文章、技术报告、发明专利等形式分散存在，很难整合施肥、生理病害、灌溉等方面的专家知识，使得以文档形式的知识能够为计算机系统所理解和应用，能够为产加销一体化现代农业提供整体性、连贯性的技术支撑。一般的专家系统根据用户的输入，难以自动生成个性化的柑橘生产指导信息，无法提供实现精准农业和个性化农业信息服务的有效方法，并且方法不能被直接应用于其它农业产业。

针对重庆市柑橘产业的精准生产管理难题，项目研发了一个基于语义技术的决策支持系统，实现了柑橘的施肥、生理病害、以及排灌管理的功能。利用语义科技，将终端设备实时或者定期采集的柑橘果园信息，以及相关柑橘种植专家知识等进行描述、存贮、分析和处理，实现柑橘果园信息化精准施肥的决策支持，通过移动信息发布平台及互联网等渠道，为柑橘园区的普通果农和企业提供主动的、个性化的、有实用价值的柑橘生产管理的信息服务，提高柑橘园养分和水分利用率，降低生产成本，减少农业投入品浪费和对环境的不良影响，增加果农和企业的收入，实现节本增效和低碳环保的最终目的。

系统由三个主要功能模块组成：施肥知识库查询系统、病症知识库查询系统和排灌监测系统。

初次使用施肥知识库查询系统时，果农需要输入果园的基本信息，包括种植年份、果园名称、去年产量、果园的土壤质地、地形等，系统根据输入的数据，查询语义数据库，给出相应的施肥建议。当用户初次使用后，系统能够根据已有信息，在适当时间推送施肥提醒和建议。

该系统目前已在重庆市忠县果业局、重庆三甲生态农业发展有限公司等地成功开展示范应用，获得良好反馈。

图1 柑橘施肥决策支持系统

当要获取柑橘生理病害防治建议时，果农通过柑橘病症知识查询系统的下拉菜单选择果树各部位相符的病症，系统根据输入信息，查询语义数据库，获取病症查询的结果和显示防治方法。

图2 施肥知识查询

2. 技术说明

该系统以语义技术对柑橘管理数据和专家知识进行基于本体的知识整合，利用语义本体有效集成海量、异构、多源涉农数据和知识，为应用程序提供单一接口和支撑，实现柑橘信息化文档、图片形式的知识转换为计算机可直接计算和推理的资源的方法，形成可计算的本地化柑橘生产与管理信息服务资源（知识库），并在此基础上开发了决策支持服务系统。

图3 基于语义技术的决策支持系统

柑橘语义本体是决策支持系统的关键部分，它以三元组的形式整合了施肥、生理病害、灌溉这三方面的专家知识，使得以文档形式的知识能够为计算机系统所理解和应用。

柑橘语义知识库是对数据进行高端分析的前提,它从大数据中先抽取出有价值的知识,实现了知识库的构建、多源知识的融合与知识库的更新，可支持查询、分析和计算。通过关系数据库、图形数据库等不同架构的有机组合，分别存储处理实时数据和知识库数据，使得数据库具有良好扩展性，解决了知识复用和共享问题，自动识别知识变化，动态响应变化更新。基于RDF三元组的本体及语义数据库具有良好扩展性，农户通过移动终端与系统的交互信息及反馈信息、新的专家知识、产生的历史数据等信息可灵活、快速地写入现有语义数据库，对已有知识进行补充和完善，继而为农户提供更准确、更及时的农业信息服务，形成可持续发展的农业信息服务平台。

利用本体对海量、多源、异构的涉农信息进行语义集成，生成RDF语义数据库。利用基于RDF的大规模语义推理技术以及其他推理技术作为有效补充，为农户自动提供个性化的辅助决策服务，帮助用户利用丰富的专家知识来更好地进行农业生产，如在当前的气候、土壤、环境条件下，何时对柑橘进行追肥；结合农户耕作的情况，推荐适合农户使用的柑橘种植品种和种植方法等。农户可以通过现有通讯设施，如移动互联网、3G、无线网络等，以手机短信、智能手机应用等方式接受系统推送的实时信息。

图4 基于语义技术的柑橘精准生产管理

3. 应用成果

本成果已在重庆市忠县果业局、重庆三甲生态农业发展有限公司等地开展示范应用。重庆市忠县果业局通过本项目成果手机客户端，随时随地监控、督促、指挥所辖农业生产现场区域的果园修枝剪叶、肥水管理、农机耕作等；通过计算机远程辅助决策平台开展多方远程病症会诊、作物长势预测等指挥调度工作。根据用户反馈意见，本成果示范取得了良好的应用效果。

图5 柑橘物联网手机客户端

图6 示范基地远程监测中