一种基于知识图谱的农业信息服务系统

技术领域

本发明涉及农业信息服务相关的技术领域，具体来讲涉及的是一种基于知识图谱的农业信息服务系统。

背景技术

传统的农业作业靠大量使用化肥、农药，过量消耗水资源来提高农业产量，已经造成了水土流失、生态环境的恶化，生物多样性损失等等。传统农业生产技术手段落后，存在生产科技含量低，装备水平相对滞后，污染浪费严重，实时性差，资源利用率低，效率低下等诸多问题。农业生产率低下得不到很好的发展，而这些问题也成为制约农业可持续发展的关键因素。随着农业产业化结构的调整，信息科技的发展，信息化已经渗透到传统的各个行业，而发展智能信息化农业也成了一种必然趋势，精准农业作为一种重要的现代农业生产形式和管理模式已经成为当今世界农业发展的一种趋势。随着我国经济的高速发展，人民的物质生活水平也在不断的提高，与此同时，资源的短缺，环境恶化与人民日益增加的物质需求之间的矛盾也越来越突出。

知识图谱是在图书情报界称为知识域可视化或知识领域映射地图，是显示知识发展进程与结构关系的一系列各种不同的图形，用可视化技术描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互联系。

知识图谱，是通过将应用数学、图形学、信息可视化技术、信息科学等学科的理论与方法与计量学引文分析、共现分析等方法结合，并利用可视化的图谱形象地展示学科的核心结构、发展历史、前沿领域以及整体知识架构达到多学科融合目的的现代理论。

农业科技信息服务是推动农业技术进步、推进农业现代化发展的重要任务之一。可见，加强农业科技信息服务，才能更好地推动农业技术进步、推进农业现代化进程。

经过检索发现，申请号CN201611241777.2的发明公开了一种基于物联网的农业信息化管理系统，包括中央处理器、供电装置、ZigBee协调器、多个ZigBee节点、传感器采集模块、视频监控单元、GPRS通信装置、智能终端、智能控制装置、数据交换系统、智能分析模块，中央处理器与视频监控单元、GPRS通信装置、ZigBee协调器、智能控制装置、数据交换系统、智能分析模块电连接，智能终端通过GPRS通信装置与所述中央处理器电连接，所述ZigBee协调器与所述多个ZigBee节点组成ZigBee网络，所述的传感器采集模块构成所述多个ZigBee节点。

目前，随着计算机、网络等技术的发展，也带来了农作物领域的发展和加速了其应用，使得该领域越来越受到重视，然而在实际应用中对于农业种植领域来讲还缺乏一套高效的农业信息服务系统。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种基于知识图谱的农业信息服务系统；包括智能终端、农业信息服务器和知识库三部分，所述智能终端用于向农业信息服务器发出身份信息、农业信息查询和操控信息请求；所述知识库用于存储农业方面的信息内容及数据；农业信息服务器能够与智能终端和知识库通信，用于接收所述智能终端发送过来的请求信息，并经知识库生成对应的知识图谱，然后再反馈至所述智能终端。该系统整体结构简单、易于在农业信息服务领域集中实现。因此本发明能够通过遥控对规定区域进行喷淋操作。

本发明是这样实现的，构造一种基于知识图谱的农业信息服务系统，其特征在于；该系统包括智能终端、农业信息服务器和知识库三部分，所述智能终端用于向农业信息服务器发出身份信息、农业信息查询和操控信息请求；所述知识库用于存储农业方面的信息内容及数据；农业信息服务器能够与智能终端和知识库通信，用于接收所述智能终端发送过来的请求信息，并经知识库生成对应的知识图谱，然后再反馈至所述智能终端。

根据本发明所述一种基于知识图谱的农业信息服务系统，其特征在于；农业信息服务器具有主控单元、信息收发模块、特征信息提取模块、特征信息查询模块、规则生成模块、知识图谱构建模块、特征动作执行模块及身份权限构建及识别模块；主控单元用于与其他模块连接并控制其运行；信息收发模块用于接收智能终端的相关请求信息，并传输至特征信息提取模块，由特征信息提取模块实现信息特征提取；特征信息查询模块根据信息特征提取的内容向知识库发出查询请求；规则生成模块根据知识库对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块生成图谱，再由信息收发模块反馈至智能终端。

根据本发明所述一种基于知识图谱的农业信息服务系统，其特征在于；运行如下：

A，身份识别与验证；由智能终端向农业信息服务器发出身份识别与验证请求，信息收发模块接收后传输至身份权限构建及识别模块，由身份权限构建及识别模块向知识库进行查询，如是合法用户则允许登录；

B，由智能终端向农业信息服务器发出农业信息相关的查询请求，由信息收发模块接收后并传输至特征信息提取模块，由特征信息提取模块实现信息特征提取；特征信息查询模块根据信息特征提取的内容向知识库发出查询请求；规则生成模块根据知识库对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块生成图谱，再由信息收发模块反馈至智能终端；

C，由智能终端向农业信息服务器发出农业喷淋操控信息请求，由信息收发模块接收后，由主控单元控制特征动作执行模块对喷淋装置作出动作；完成后再由知识图谱构建模块生成执行动作图谱，再由信息收发模块反馈至智能终端。

根据本发明所述一种基于知识图谱的农业信息服务系统，其特征在于；所述喷淋装置沿着农业种植区的两侧行走，用于对农业种植区进行喷淋；所述喷淋装置具有喷药单元体、喷水单元体和两者的连通管；其中，喷药单元体具有喷药箱体、喷药单元体遥控控制端、喷药水泵、喷药单元体行走轮；

其中，喷水单元体具有喷水箱体、喷水单元体遥控控制端、喷水水泵、喷水单元体行走轮；喷药箱体内盛装药液，喷水箱体内盛装水份；喷药水泵位于喷药箱体内，喷水水泵位于喷水箱体内；

连通管的两端分别与喷药箱体和喷水箱体连通；连通管的下侧分布有药物喷头和水喷头，药物喷头和水喷头分别间隔排列；药物喷头通过软管与喷药水泵连通，水喷头通过软管与喷水水泵连通；

所述喷药单元体遥控控制端和喷水单元体遥控控制端分别通过遥控与农业信息服务器通信；喷药单元体遥控控制端分别控制喷药水泵和喷药单元体行走轮工作；喷水单元体遥控控制端分别控制喷水水泵和喷水单元体行走轮工作。

本发明具有如下优点；

其1，本发明包括智能终端、农业信息服务器和知识库三部分，所述智能终端用于向农业信息服务器发出身份信息、农业信息查询和操控信息请求；所述知识库用于存储农业方面的信息内容及数据；农业信息服务器能够与智能终端和知识库通信，用于接收所述智能终端发送过来的请求信息，并经知识库生成对应的知识图谱，然后再反馈至所述智能终端。该系统整体结构简单、易于在农业信息服务领域集中实现。

其2，本发明所述的农业信息服务器具有主控单元、信息收发模块202、特征信息提取模块、特征信息查询模块、规则生成模块、知识图谱构建模块、特征动作执行模块及身份权限构建及识别模块；主控单元用于与其他模块连接并控制其运行；信息收发模块用于接收智能终端的相关请求信息，并传输至特征信息提取模块，由特征信息提取模块实现信息特征提取；特征信息查询模块根据信息特征提取的内容向知识库发出查询请求；规则生成模块根据知识库对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块生成图谱，再由信息收发模块反馈至智能终端。

其3，本发明所述系统实施运行如下：

A，身份识别与验证；由智能终端向农业信息服务器发出身份识别与验证请求，信息收发模块接收后传输至身份权限构建及识别模块，由身份权限构建及识别模块向知识库进行查询，如是合法用户则允许登录；

B，由智能终端向农业信息服务器发出农业信息相关的查询请求，由信息收发模块接收后并传输至特征信息提取模块，由特征信息提取模块实现信息特征提取；特征信息查询模块根据信息特征提取的内容向知识库发出查询请求；规则生成模块根据知识库对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块生成图谱，再由信息收发模块反馈至智能终端；

C，由智能终端向农业信息服务器发出农业喷淋操控信息请求，由信息收发模块接收后，由主控单元控制特征动作执行模块对喷淋装置作出动作；完成后再由知识图谱构建模块生成执行动作图谱，再由信息收发模块反馈至智能终端。

其4，本发明所述喷淋装置沿着农业种植区的两侧行走（农业种植区的两侧为行走区域），用于对农业种植区进行喷淋；所述喷淋装置具有喷药单元体、喷水单元体和两者的连通管；其中，喷药单元体具有喷药箱体、喷药单元体遥控控制端、喷药水泵、喷药单元体行走轮；

其中，喷水单元体具有喷水箱体、喷水单元体遥控控制端、喷水水泵、喷水单元体行走轮；喷药箱体内盛装药液，喷水箱体内盛装水份；喷药水泵位于喷药箱体内，喷水水泵位于喷水箱体内；

连通管的两端分别与喷药箱体和喷水箱体连通；连通管的下侧分布有药物喷头和水喷头，药物喷头和水喷头分别间隔排列；药物喷头通过软管与喷药水泵连通，水喷头通过软管与喷水水泵连通；

所述喷药单元体遥控控制端和喷水单元体遥控控制端分别通过遥控与农业信息服务器通信；喷药单元体遥控控制端分别控制喷药水泵和喷药单元体行走轮工作；喷水单元体遥控控制端分别控制喷水水泵和喷水单元体行走轮工作。因此本发明能够通过遥控对规定区域进行喷淋操作。

附图说明

图1是本发明系统整体的框图；

图2是本发明中农业信息服务器结构框图；

图3是本发明中喷淋装置实施示意图；

图4是本发明中喷淋装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-图4对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种基于知识图谱的农业信息服务系统，如图1-图4所示，可以按照如下方式予以实施；该系统包括智能终端100、农业信息服务器200和知识库300三部分，所述智能终端100用于向农业信息服务器200发出身份信息、农业信息查询和操控信息请求；所述知识库300用于存储农业方面的信息内容及数据；农业信息服务器200能够与智能终端100和知识库300通信，用于接收所述智能终端100发送过来的请求信息，并经知识库300生成对应的知识图谱，然后再反馈至所述智能终端100。

本发明所述一种基于知识图谱的农业信息服务系统实施时；农业信息服务器200具有主控单元201、信息收发模块202、特征信息提取模块203、特征信息查询模块204、规则生成模块205、知识图谱构建模块206、特征动作执行模块207及身份权限构建及识别模块208；主控单元201用于与其他模块连接并控制其运行；信息收发模块202用于接收智能终端100的相关请求信息，并传输至特征信息提取模块203，由特征信息提取模块203实现信息特征提取；特征信息查询模块204根据信息特征提取的内容向知识库300发出查询请求；规则生成模块205根据知识库300对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块206生成图谱，再由信息收发模块202反馈至智能终端100。

本发明所述一种基于知识图谱的农业信息服务系统实施时；运行如下：

A，身份识别与验证；由智能终端100向农业信息服务器200发出身份识别与验证请求，信息收发模块202接收后传输至身份权限构建及识别模块208，由身份权限构建及识别模块208向知识库300进行查询，如是合法用户则允许登录；

B，由智能终端100向农业信息服务器200发出农业信息相关的查询请求，由信息收发模块202接收后并传输至特征信息提取模块203，由特征信息提取模块203实现信息特征提取；特征信息查询模块204根据信息特征提取的内容向知识库300发出查询请求；规则生成模块205根据知识库300对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块206生成图谱，再由信息收发模块202反馈至智能终端100；

C，由智能终端100向农业信息服务器200发出农业喷淋操控信息请求，由信息收发模块202接收后，由主控单元201控制特征动作执行模块207对喷淋装置作出动作；完成后再由知识图谱构建模块206生成执行动作图谱，再由信息收发模块202反馈至智能终端100。

本发明所述一种基于知识图谱的农业信息服务系统实施时；所述喷淋装置沿着农业种植区400的两侧行走（农业种植区400的两侧为行走区域401），用于对农业种植区400进行喷淋；所述喷淋装置具有喷药单元体11、喷水单元体12和两者的连通管13；其中，喷药单元体11具有喷药箱体11A、喷药单元体遥控控制端11B、喷药水泵11C、喷药单元体行走轮11D；

其中，喷水单元体12具有喷水箱体12A、喷水单元体遥控控制端12B、喷水水泵12C、喷水单元体行走轮12D；喷药箱体11A内盛装药液，喷水箱体12A内盛装水份；喷药水泵11C位于喷药箱体11A内，喷水水泵12C位于喷水箱体12A内；

连通管13的两端分别与喷药箱体11A和喷水箱体12A连通；连通管13的下侧分布有药物喷头14和水喷头15，药物喷头14和水喷头分别间隔排列；药物喷头14通过软管与喷药水泵11C连通，水喷头15通过软管与喷水水泵12C连通；

所述喷药单元体遥控控制端11B和喷水单元体遥控控制端12B分别通过遥控与农业信息服务器200通信；喷药单元体遥控控制端11B分别控制喷药水泵11C和喷药单元体行走轮11D工作；喷水单元体遥控控制端12B分别控制喷水水泵12C和喷水单元体行走轮12D工作。

本发明具有如下改进及优点；

其1，本发明包括智能终端100、农业信息服务器200和知识库300三部分，所述智能终端100用于向农业信息服务器200发出身份信息、农业信息查询和操控信息请求；所述知识库300用于存储农业方面的信息内容及数据；农业信息服务器200能够与智能终端100和知识库300通信，用于接收所述智能终端100发送过来的请求信息，并经知识库300生成对应的知识图谱，然后再反馈至所述智能终端100。该系统整体结构简单、易于在农业信息服务领域集中实现。

其2，本发明所述的农业信息服务器200具有主控单元201、信息收发模块202、特征信息提取模块203、特征信息查询模块204、规则生成模块205、知识图谱构建模块206、特征动作执行模块207及身份权限构建及识别模块208；主控单元201用于与其他模块连接并控制其运行；信息收发模块202用于接收智能终端100的相关请求信息，并传输至特征信息提取模块203，由特征信息提取模块203实现信息特征提取；特征信息查询模块204根据信息特征提取的内容向知识库300发出查询请求；规则生成模块205根据知识库300对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块206生成图谱，再由信息收发模块202反馈至智能终端100。

其3，本发明所述系统实施运行如下：

A，身份识别与验证；由智能终端100向农业信息服务器200发出身份识别与验证请求，信息收发模块202接收后传输至身份权限构建及识别模块208，由身份权限构建及识别模块208向知识库300进行查询，如是合法用户则允许登录；

B，由智能终端100向农业信息服务器200发出农业信息相关的查询请求，由信息收发模块202接收后并传输至特征信息提取模块203，由特征信息提取模块203实现信息特征提取；特征信息查询模块204根据信息特征提取的内容向知识库300发出查询请求；规则生成模块205根据知识库300对应的查询内容生产数据，再由知识图谱构建模块206生成图谱，再由信息收发模块202反馈至智能终端100；

C，由智能终端100向农业信息服务器200发出农业喷淋操控信息请求，由信息收发模块202接收后，由主控单元201控制特征动作执行模块207对喷淋装置作出动作；完成后再由知识图谱构建模块206生成执行动作图谱，再由信息收发模块202反馈至智能终端100。

其4，本发明所述喷淋装置沿着农业种植区400的两侧行走（农业种植区400的两侧为行走区域401），用于对农业种植区400进行喷淋；所述喷淋装置具有喷药单元体11、喷水单元体12和两者的连通管13；其中，喷药单元体11具有喷药箱体11A、喷药单元体遥控控制端11B、喷药水泵11C、喷药单元体行走轮11D；

其中，喷水单元体12具有喷水箱体12A、喷水单元体遥控控制端12B、喷水水泵12C、喷水单元体行走轮12D；喷药箱体11A内盛装药液，喷水箱体12A内盛装水份；喷药水泵11C位于喷药箱体11A内，喷水水泵12C位于喷水箱体12A内；

连通管13的两端分别与喷药箱体11A和喷水箱体12A连通；连通管13的下侧分布有药物喷头14和水喷头15，药物喷头14和水喷头分别间隔排列；药物喷头14通过软管与喷药水泵11C连通，水喷头15通过软管与喷水水泵12C连通；

所述喷药单元体遥控控制端11B和喷水单元体遥控控制端12B分别通过遥控与农业信息服务器200通信；喷药单元体遥控控制端11B分别控制喷药水泵11C和喷药单元体行走轮11D工作；喷水单元体遥控控制端12B分别控制喷水水泵12C和喷水单元体行走轮12D工作。因此本发明能够通过遥控对规定区域进行喷淋操作。

本发明具有以下意义；

1、依托已独立开发完成的四川农作物及畜禽大数据平台、四川农畜育种攻关云服务平台、国家现代农业产业体系四川创新团队大数据应用平台、自建的四川农作物及畜禽育种四大数据库：育种创新数据库、种业产业数据库、成果推广与转化数据库、育种专家智库，通过后台调用农作物及畜禽育种成果、品种、专利、专家数据库等资源；利用 scrapy 爬虫框架，结合正则表达式对四川省农畜育种优势科研单位、高等院校的开放农作物及畜禽育种信息资源进行抽取。

2、四川农作物及畜禽育种信息分布式存储，构建标准农作物及畜禽育种知识仓储基于统一的元数据描述标准规范，通过元数据获取、转换、装载以及数据互操作访问接口等方式，实现对农作物及畜禽育种领域科技文献、科学数据、事实型数据、规范库等多源异构资源的统一元数据存储完成资源初级汇聚整合与分布式存储,构建农作物及畜禽育种信息标准知识仓储。

3、知识关联与深度挖掘，四川农作物及畜禽育种知识图谱构建综合应用分类主题词表和本体关联模型，进行各类资源的规范描述、主题概念与学科分类的标引，以及对成果、专利、专家学者等实体对象的抽取和归一，并显性建立资源间多维度语义关联，在此基础上构建四川农作物及畜禽育种知识图谱，其中农作物及畜禽育种知识图谱本体层构建主要针对农作物及畜禽类别概念，挖掘类别概念间的关系，结合农业专业知识，知识类别概念进行建模；实体层是知识图谱构建重点，考虑采集的信息为半结构化、非结构化及结构化数据，结合本体层模型，建立实体关系数据库之后，采用实体转化工具 D2R 将关系数据库转化为 RDF，实现农作物及畜禽育种知识图谱实体层建模。具体如下：

1）构建基于深度学习的农作物及畜禽育种信息领域专用分词、命名体识别工具，拟采用现有开发语料结合育种知识领域人工标注语料的方法，训练育种信息领域专用的序列模型；

2）从大量文本与非文本信息中抽取出成果、品种、专利、专家等相关内容以及描述信息；

3）基于深度学习，利用 1）和步骤 2）生成文本与图像结合的信息统一表示，采用类别加内容的词嵌入方式，生成育种信息的统一表示；

4）设计成果、品种、专利、专家等育种信息的实体抽取算法，实现对实体的消歧、对齐，完成知识融合；设计农作物及畜禽育种信息的关系抽取算法，实现实体与实体之间语义的解析与关系的构建，构建成果、品种、专利、专家等育种信息的知识图谱；

5）研究表示学习和语义网络下的协同推理技术。

通过知识关联与深度挖掘，初步建立基于数据和图表的动态分析机制，有助于用户最直观、快速地了解四川农作物及畜禽育种某一领域的领军专家、核心机构、成果等精准信息，提升育种信息分析的效率。

4、构建以搜索为核心的四川农作物及畜禽育种知识服务系统。将搜索引擎和四川农作物及畜禽育种知识库相结合，在建立索引过程中，综合应用农业科学叙词表、农业百科、联合国粮农组织的多语种词表 AGROVOC，以及从文献抽取的高频关词（中、英文）等语料，提高资源切词、分词的准确性和专业性。基于词表及词间语义关系，从概念匹配的角度建立语义交互，初步实现对自然语言检索式进行语义浅层理解、分析、匹配，提供相近检索词提示和智能检索等功能；按资源类型等多种分类和排序方式对检索结果进行过滤、聚合与导引，方便农业人员快速过滤定位所需农作物及畜禽育种知识资源；提供呈现结构清晰的育种知识体系，帮助农业人员快速形成对育种相关知识和信息的结构性认识。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。