奶山羊疾病防治专家系统研究

韩 宏，李伟卫，王玉红，蒋 娟，史怀平

(1.西北农林科技大学 信息工程学院，陕西 杨凌712100；2.富平县畜牧兽医局，陕西 富平711700；3.西北农林科技大学 动物科技学院，陕西 杨凌712100)



奶山羊疾病防治专家系统研究

韩 宏1，李伟卫1，王玉红2，蒋 娟2，史怀平3

(1.西北农林科技大学 信息工程学院，陕西 杨凌712100；2.富平县畜牧兽医局，陕西 富平711700；3.西北农林科技大学 动物科技学院，陕西 杨凌712100)

奶山羊疾病防治专家系统是奶羊网的重要子系统之一，本系统通过奶山羊的外在表现进行推理和判断，然后模拟临床诊断，为养羊户提供一个便捷的诊疗平台，帮助养羊户处理奶山羊的各种常见疾病，以期建立一套完整的奶山羊疾病防治及技术服务体系，从而全面提高奶山羊生产水平，增加养羊户的收入。

奶山羊；疾病防治；专家系统

奶山羊，即乳用品种的山羊，是经过高度选育的优良品种，产奶量高。羊奶营养全面，是适合饮用和现代乳品工业的重要原料。目前我国有萨能羊、崂山羊、关中羊等多个品种[1]。随着我国奶山羊饲养规模的逐渐扩大，羊奶也逐渐走进了千家万户。但奶山羊的生病率也在逐渐提高，为农户带来了巨大的经济损失。如果能够对这些疾病进行准确诊断和有效防治，将为羊奶产量的提高起到重要的作用。然而，由于奶羊疾病的产生、发展的原因非常复杂，同时受到多方面因素的影响，因此对奶羊疾病的诊治需要具有专业知识的人员进行。目前我国农户对奶山羊疾病的疗预防、诊治大致分为两种：一是将奶山羊带到专家处进行诊治，二是汇集多个农户的力量，将专家请回家进行诊治，这两种方式在人、财、时间上付出的代价都比较大。如何有效解决养殖户对奶山羊疾病进行预防和诊治成为一项迫切需要解决的课题。

专家系统是运用特定领域的专门知识，通过推理来模拟通常由人类专家才能解决的各种复杂、具体的问题，达到与专家具有同等解决问题能力的计算机智能系统。专家系统作为一种计算机系统，具有操作成本低、易于传递和复制、易达成一致性的特点，并且可以处理费时及复杂的问题[2]。

农业部奶山羊公益性行业专项旨在建立奶山羊良种繁育与标准化生产体系，建成由繁育中心、养殖基地和养羊专业户组成的奶山羊生产网络，大力提升我国奶山羊良种繁育技术水平。奶羊网作为该项目的支撑网站，依靠奶山羊各个领域专家的雄厚实力，各个高校青年领军人才，共同搭建了一个现代化的平台。奶山羊疾病防治专家系统正式这个平台的一个重要子模块，弥补了传统垂直网站的短板，使养殖户能够随时学习各种先进的养殖技术，及时诊断奶山羊的常见疾病，更可以与行业专家之间无缝交流。经过多年的发展，奶羊网[3]已成为行业领先的奶山羊技术协作和产业信息交流平台，深受广大从业者的推崇与喜爱。

1 素材采集

本系统中的素材包括奶山羊的疾病表现、治疗方法、疾病介绍与预防、疾病图片等，它们组成了最基本的知识库，也是疾病诊断、预防和治疗的依据。

1.1 调 研

奶羊网专家团主要由各个参与单位的教授、副教授、讲师以及部分博士、硕士研究生组成。开发团队多次与专家团进行深入交流，详细了解了我国奶山羊的主要疾病、分布区域以及需要进一步采集的信息。

1.2 走 访

开发团队多次走访了陕西、云南、山东等地的养殖户，向养殖户了解所饲养的奶山羊最近五年来的生长发育以及存在的情况，拍摄了一些正在治疗中的奶山羊各个部位的图片，得到了珍贵的一手材料。

1.3 查阅多部文献

开发团队从各地农业类图书馆、网上农业数据库搜集了多部文献，包括奶山羊研究方面的重点书籍，得到并记录了详细的基本材料。

2 系统功能

优秀的网站能够让用户快速有效地找到所需信息，在一个功能性网站中尤其如此。本系统清晰直观地为农户提供了三个功能：奶山羊疾病的诊断、疾病的预防与治疗措施、养殖户与专家的交流。

2.1 奶山羊疾病的诊断

系统的核心功能，根据奶山羊的表现，分为口部症状、头颈部症状、外部表现症状和排泄物症状四大类，其中又分为20余个具体表现，用户可以选择这些具体表现的单个或组合特征进行选择，系统根据已有的知识模型，进行试诊断，并给出不同疾病的可能概率。

2.2 疾病的预防与治疗措施

当诊断出疾病后，会为用户提供详尽的资料，包括病因、临床症状、治疗措施。在这个板块，用户也可以直接搜索疾病，得到这个疾病的预防措施，做到有病治病，无病防病。

2.3 养殖户与专家的交流

网站提供了一个在线留言系统，养殖户可以通过这个系统或者E-mail的方式，与奶羊网专家团进行交流，更进一步的了解自己想要的信息，拉近了专家与农户的距离，为农户提供了更加细致的个性化服务。

3 系统实现

3.1 技术架构

考虑到养殖户主要通过浏览器进行信息的查找、疾病的诊断，因此系统采用B/S架构，前端采用PHP语言，结合DIV+CSS进行页面的美化与展示，后端采用MySQL作为数据存储。

3.2 疾病录入

专家系统是运用特定领域的专门知识，通过推理而进行疾病的诊断，疾病录入就是一个学习的过程，把采集来的素材拆分为最小的知识元并录入到系统中。例如，奶山羊便秘的症状如下：表现精神沉郁，食欲减少或消失，肠蠕动减弱或消失，口腔干燥。一般体温不高，尿少色棕(棕红色)。

这里将其拆分为表现和诊断两个部分。

3.2.1 表现 a. 精神沉郁；b. 食欲减少或消失；c. 肠蠕动减弱或消失；d. 口腔干燥；e. 一般体温不高；f. 尿少色棕(棕红色)。

3.2.2 症状便秘 将表现、症状一一录入系统中，录入后，系统会将每一个表现进行编号，与症状相对应，将其组合为诊断信息，如图1所示。

疾病管理

图1 疾病录入结果
Fig.1 Disease entry results

这样，疾病诊断的原始信息就在系统中记录下来并写入数据库中。

3.3 疾病诊断

推理机是专家系统进行疾病诊断的控制模块，本系统采用症状匹配的方法进行推理[4]。在初始状态，页面展示系统中所存在的所有疾病症状，按照羊的部位进行分类，并提供给用户，这样做有两个目的：一是一个表现可以用多种语言、不同的词语进行描述，若农户的描述与系统差别较大，可能就会出现诊断不准的情况。这样可以清晰直观的为客户提供专业的术语，客户只需选择即可；二是减少客户输入的时间，降低诊断的误判率，在一定程度上提升用户的体验。

疾病诊断的交互接口如图2所示：

图2 疾病诊断交互接口

用户选择最接近当前羊的表现后，点击提交按钮，即交由系统进行诊断。由于疾病的元数据是以数据表的形式存在于关系数据库中，因此这里使用SQL语句进行匹配，从而检索出符合要求的结果集。

假设一只病羊表现疼痛呻吟，口渴。用户提交后，后台执行SQL语句如下：

(1)SELECT * FROM JIBING_TABLE WHERE JIBING_SHOW =“表现疼痛呻吟” OR JIBING_SHOW=“口渴”

这样会匹配到“创伤性网胃炎和心包炎”和“前胃弛缓”两种疾病，此时再遍历一下这两种疾病的具体表现：

(2)SELECT * FROM JIBING_TABLE WHERE JIBING_NAME =“创伤性网胃炎和心包炎”

(3)SELECT * FROM JIBING_TABLE WHERE JIBING_NAME=“前胃弛缓”

结果中，创伤性网胃炎和心包炎有三种症状，其中一条是“疼痛呻吟”，那说明该症状符合了便秘的33%的症状表现，同理可以计算出“口渴”符合了“前胃迟缓”16.7%的症状，此时把结果按照由高到低进行排序后返回给客户即可，如图3所示。

图3 疾病诊断结果

这种基于SQL语言的诊断方式可以最大限度地利用数据库本身的优点，通过普通的检索语句就可以实现推理，而不必专门开发基于IF-THEN的推理机[6]。若出现多个诊断结果的情况，可以在其中进一步进行人工诊断，以期达到精确诊断的效果。

3.4 疾病预防与治疗

疾病预防与治疗即为搜集来的详细资料，是该系统的最终落地点，采用两种方式提供给用户：一是用户诊断出疾病结果后，最后面显示“查看治疗方案”，链接到治疗措施页面；二是为用户提供一个搜索框，用户若想看某种疾病，在框内输入疾病名称后，直接跳转到该疾病的治疗措施页面，如图4所示。

3.5 养殖户与专家交流

若用户在系统内还有无法解决的问题，可以直接到交流系统中与专家进行一对一的交流。这个系统采用了开源留言本系统，对其进行了二次开发，增加了回复、匿名提问等功能，更加灵活、方便地架起了交流系统，如图5所示。

图4 手动搜索疾病

图5 养殖户与专家的交流系统

奶羊网运营团队与奶羊网专家团保持紧密合作，指定专人进行问题的监控，若发现网友提问及时转交给专家团，一般常见的问题在一天内都会有响应，较为复杂的问题会在专家团进行讨论后，三天内给出响应。

4 系统运营

专家系统是奶羊网运营团队的一项长期工作，每隔一段时间都会搜集一些新的案例、病例加入到专家系统中，并且修复在以往运营中出现的问题，使其不断完善，逐步成为一个专业、专注、全面的奶山羊疾病防治系统。

交流系统方面，奶羊网专家团的专家会轮流值班，在线解答网友提出的各种问题，在线留言上线至今，已为200多为农户解决各种各样的疑难杂症，获得了农户们的广泛好评，以后也会更加积极、详尽的为网友解决更多的问题。

5 未来计划

5.1 由于系统的一期建设注重功能的实现，并没有将所有疾病都录入到系统中，后面会继续录入疾病信息，以便能诊断更多的疾病。

5.2 利用采集功能和机器学习技术，从互联网的开放信息中搜集最新的奶山羊疾病信息，智能学习并建立高效的诊断模型，使“采集-录入-诊断”这一过程流更加智能化。

5.3 目前留言本的功能还是比较单一，后面会增加论坛系统，以便让更多的人参与到讨论当中。

6 小 结

在农业部奶山羊公益性行业专项项目组的支持下，经过三年多的发展，奶山羊疾病防治专家系统研究已成长为集疾病诊断、信息发布、技术交流、专家互动与一体的综合性平台，未来奶羊网开发团队会继续发挥其负责任、走前沿、现代化的运营理念，汲取各个承担单位的技术沉淀，向国内一流的奶山羊垂直网站的目标不断奋斗，更好地为农业部奶山羊公益性行业专项项目提供有力支撑，以期为奶山羊养殖户们提供更大的帮助，为我国的奶山羊产业贡献力量。

[1] 贺向阳,绳贺军,王海滨,等. 陕西富平县关中奶山羊生产现状与发展对策分析[J].家畜生态学报,2006,27(1):109-112.

[2] 段金荣,张红燕,刘凯,等.基于WebGIS水产动物疾病专家系统的设计与实现[J].中国农业科技导报,2008,10(5):99-103.

[3] 彭 龑,赵义英. 羊疾病防治专家系统的开发技术和方法[J].四川轻化工学院学报,2002,15(3):15-18.

[4] 彭莹琼,王映龙,唐建军,等.B/S模式的水稻病虫害诊断专家系统研究[J].江西农业大学学报,2008,30(6):1 157-1 160.

Research on Dairy Goat Disease Prevention and Control Expert System

HAN Hong1，LI Wei-wei1，WANG Yu-hong2，JIANG Juan2， SHI Huai-ping3

(1.CollegeofInformationEngineering,NorthwestA&FUniversity,YanglingShaanxi712100,China; 2.FupingcountryBureauofanimalhusbandryandveterinarymedicine,FupingShaanxi711700,China; 3.CollegeofAnimalScienceandTechnology,NorthwestA&FUniversity,YanglingShaanxi712100)

Dairy goat disease prevention and control expert system is an important subsystem of Dairy Goat Net. This paper judged the external symptoms of dairy goat, simulated decision-making and diagnosis, provided a convenient diagnosis platform to help the farm to treat common diseases,and established a complete set of dairy goat disease prevention and technical service system so as to improve the overall level of dairy goat production and the income of farmers.

Dairy Goat Net；disease prevention and control；expert system

2014-08-10，

2014-09-10

公益性行业(农业)科研专项经费项目(201103038)； 陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTZB02-02-03)；广西家畜遗传改良重点实验室开放课题(2014GXKLLGI-10)

韩 宏(1965-)，男，陕西武功人，副教授，研究方向：计算机应用、计算机网络。E-mail：honghan@nwsuaf.edu.cn

S811.6

A

1005-5228(2015)04-0065-04