專利名稱：基于過程本體的農業信息協同服務系統及其實現方法
技術領域：
本發明涉及農業信息技術領域，尤其涉及一種基于過程本體的農業信 息協同服務系統及其實現方法。
背景技術：
農業信息化的快速發展給農業生產經營者帶來了豐富的信息資源，但 隨著互聯網技術的日新月異和農業信息資源的海量倍增，農業信息資源因 龐雜、分散、異構而呈現出了相對孤立和難于滿足生產經營者對信息需求 的狀況。基于過程本體的農業信息協同服務方法能有效解決農業信息資源 整合和，為信息需求者提供便捷、準確、組合的信息服務。
到目前為止，國內外尚未提出與本發明相類似的概念和思想，相關的
研究多側重于網絡化協作。1998年由國際農業圖書館以及文獻工作者協會 同聯合國糧農組織(FAO)聯合建成了網絡化的農業信息協作平臺
(AgroWebNetwork),主要服務于中東歐地區，解決該地區鄉村的農業信 息不暢問題；比利時建立的商業化協作平臺主要服務于農業食品公司，在 食物供應鏈產品的安全問題上共享信息。與此同時，隨著本體論(Ontology) 思想在農業信息研究領域的興起，許多學者共識到能科學表述并組織領域 固有屬性概念體系的本體將在農業信息分類、信息/知識庫構建以及信息協 同服務等方面具有廣泛的應用前景。2000年以來，受聯合國糧農組織
(FAO)實施的農業本體服務計劃(Agricultural Ontology Service,簡稱 AOS)的推動，許多國家的相關研究機構、學者開始關注并投身農業本體 的研究。
本發明將農業本體論思想引入農業生產經營過程，以農業生產經營過 程中存在著的與外部密集的信息供需雙向互動關系作為農業信息協同服 務的理論基礎，研發農業信息協同服務技術和集成農業信息協同服務系 統。本發明首次提出了"農業信息協同服務"、"農業過程本體"等概念，首次構建了基于過程本體的農業信息協同服務系統。
本發明提出的新概念包括農業過程本體(狹義本體、廣義本體)、農 業信息需求單元、信息協同組、信息協同鏈、信息協同服務業務鏈等。其 定義如下
農業過程本體是指描述農業生產經營對象在生長發育過程中所體現 的固有屬性和與之有密切關系的外部要素屬性的概念體系。主要用途在于 為實現農業信息協同服務提供信息/知識分類基礎。農業過程本體分為狹義 本體和廣義本體。狹義本體指表述農業生產經營對象在生長發育過程中所 體現的固有屬性的概念體系；廣義本體指表述與農業生產經營對象生長發 育固有屬性有密切關系之外部要素屬性的概念體系。
農業信息需求單元是指農業生產經營過程中需要且可以獲得外部信 息支持的最小片段。農業信息需求單元的劃分以農業生產經營階段劃分為 基礎，具有連接狹義本體與廣義本體的功能。它與農業生產經營階段的顯 著區別在于它沒有時段性特征。農業信息需求單元劃分是構建農業信息協 同服務系統的基礎性和關鍵性工作。
信息協同組是指同時服務于同一信息需求單元的一條或多條信息的
崔A 朱n o
信息協同鏈相鄰信息需求單元的信息協同組連接在一起就構成信息 協同鏈。
信息協同服務業務鏈是指按農業行業生產經營的固有屬性將信息協 同鏈組合在一起形成的具有內在邏輯關系的信息服務流程。
發明內容
(一)要解決的技術問題 本發明是針對互聯網農業信息資源龐雜、分散、異構、相對孤立且難 以滿足用戶需求等問題，以科學性強且結構相對穩定的農業信息分類體系 ——農業過程本體為基礎，應用專業智能搜索引擎、網站虛擬訪問和信息 智能分類等技術，通過建立具有強大的信息兼容、處理、組織和輸送能力 的協同服務系統，進而為用戶提供準確、快捷信息服務的集新理論、新方 法、新技術和新機制于一體的基于過程本體的農業信息協同服務系統及其實現方法。
(二)技術方案
為達到上述目的，本發明提供了一種基于過程本體的農業信息協同服 務系統，包括
信息智能分類子系統，用于作為農業信息協同服務系統的核心和基 礎，具有科學性強、結構穩定、可動態擴展和能被廣泛認同的特征；
信息協同服務子系統，用于作為農業信息協同服務系統的"神經中 樞"，用于接納、處理、存儲來自互聯網龐雜、分散、異構的信息資源， 并對該信息資源進行組織和調度，實現面向對象的服務；
智能搜索引擎子系統，用于作為專門服務于農業領域的智能搜索引 擎，建立在農業本體或農業過程本體的基礎上；
網站虛擬訪問接口，用于實現對授權農業網站進行虛擬訪問，將經授 權的網站信息資源納入到該農業信息協同服務系統中來；
農業過程本體信息知識庫，基于農業過程本體建立，通過對智能搜索 引擎子系統搜索到的來源于互聯網的農業信息進行專業化智能過濾、分 類，對該信息知識庫進行動態擴充；
信息獲取通道，用于實現簡單、實用、快捷和形式多樣的用戶信息獲取。
上述方案中，所述信息獲取通道針對不同用戶獲取信息方式不同的特 點，包括PC機上網、電視機上網、手機上網、手機短信等方式。
上述方案中，該系統進一步包括呼叫中心服務子系統，用于作為該 系統的高級服務和應用。
上述方案中，來自互聯網的各類信息通過所述智能搜索引擎子系統按 照農業過程本體進行智能分類，分類后的信息被所述信息協同服務子系統 調用進而直接或間接的被各種客戶端訪問；分布于互聯網上的各種網站或 系統，經過所述網站虛擬訪問接口封裝改造后能夠被所述信息協同服務子 系統調用。
上述方案中，整個系統底層的信息組織、融合、交互都以農業過程本 體為基礎和核心，從而實現系統的有機集成和信息共享。為達到上述目的，本發明還提供了一種實現基于過程本體的農業信息 協同服務系統的方法，包括
根據農業過程本體對生產經營過程階段進行劃分；
劃分生產經營過程中的信息需求單元，該信息需求單元是指農業生產 經營過程中需要且可以獲得外部信息支持的最小片段；
構建農業信息協同服務業務鏈模型，完成信息協同服務系統的原型和 開發，實現系統的有機集成和信息共享。
上述方案中，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所述根據 農業過程本體對生產經營過程階段進行劃分，是指劃分奶牛業生產經營過 程階段，將奶牛的生產經營過程劃分為成長、成年、淘汰三大階段和若干 細小時段。
上述方案中，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所述劃分 生產經營過程中的信息需求單元，是指劃分奶牛業生產經營過程信息需求 單元，將奶牛業生產經營過程劃分為以下信息需求單元詞養、管理、飼 料、繁殖、育種、疾病防治、牛場/牛舍環境、奶牛監測記錄以及牛奶采集、 儲運、加工和銷售。
上述方案中，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所述構建 農業信息協同服務業務鏈模型，是構建奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模 型，具體包括
以奶牛養殖業在生產經營過程中所體現出的固有屬性作為理論依據， 在內容表達方面將該奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模型劃分為具有內 在邏輯關系的生產經營階段、信息需求單元、信息協同組以及信息協同鏈; 在架構設計方面以被經營的奶牛養殖業對象生命周期內存在的階段性特 征為基礎，劃分生產經營階段和信息需求單元，進而篩選組建信息協同組 和信息協同鏈，完成奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模型的構建。
上述方案中，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所述完成 信息協同服務系統的原型和開發，實現系統的有機集成和信息共享包括-
建立在信息協同服務業務鏈模型基礎上的奶牛養殖業信息協同服務 系統由專業信息庫、能擴展信息來源的專業搜索引擎以及能進行虛擬訪問 的網站協同構成；專業信息庫是該奶牛養殖業信息協同服務系統的核心和基礎，也是衡 量該奶牛養殖業信息協同服務系統效能和質量高低的基本標準，由奶牛狹 義本體信息庫、奶牛飼養管理信息庫、奶牛飼料配方信息庫、奶牛疾病防
治信息庫和牛奶銷售管理信息庫構成；
專業搜索引擎是該奶牛養殖業信息協同服務系統外源性信息擴展的 有效工具；
網站協同是針對目前信息資源分散、異構、難以共享以及獲取效率低 下的問題，通過研發網站虛擬訪問接口技術，將眾多不同特性的農業信息 網站在協同服務系統下實現數據庫和知識庫的遠程共享。
(三)有益效果
1 、利用本發明提供的基于過程本體的農業信息協同服務系統及其實 現方法，實現了農業信息資源的整合和共享。
2、本發明一般應用于農業信息技術領域，但也可為其它領域的信息 技術提供方法指導。
圖1是本發明提供的基于過程本體的農業信息協同服務系統的結構示 意圖2是本發明提供的實現基于過程本體的農業信息協同服務系統的方 法流程圖3是依照本發明實施例奶牛業生產經營過程階段劃分的示意圖； 圖4是依照本發明實施例奶牛業經營過程信息需求單元劃分的示意
圖5是依照本發明實施例奶牛業信息協同服務業務鏈模型架構的示意
圖6是依照本發明實施例奶牛養殖業信息協同服務系統架構的示意
圖7是依照本發明實施例奶牛養殖業信息協同服務系統的本地服務的 示意圖；圖8是依照本發明實施例奶牛養殖業信息協同服務系統的農業搜索服 務的示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實 施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
如圖1所示，圖1是本發明提供的基于過程本體的農業信息協同服務 系統的結構示意圖，該系統包括信息智能分類子系統、信息協同服務子系 統、智能搜索引擎子系統、網站虛擬訪問接口、農業過程本體信息知識庫
和信息獲取通道。其中
信息智能分類子系統，用于作為農業信息協同服務系統的核心和基 礎，具有科學性強、結構穩定、可動態擴展和能被廣泛認同的特征；
信息協同服務子系統，用于作為農業信息協同服務系統的"神經中 樞"，用于接納、處理、存儲來自互聯網龐雜、分散、異構的信息資源， 并對該信息資源進行組織和調度，實現面向對象的服務；
智能搜索引擎子系統，用于作為專門服務于農業領域的智能搜索引 擎，建立在農業本體或農業過程本體的基礎上；
網站虛擬訪問接口，用于實現對授權農業網站進行虛擬訪問，將經授
權的網站信息資源納入到該農業信息協同服務系統中來；
農業過程本體知識庫，包含于各子系統內，基于農業過程本體建立，
通過對智能搜索引擎子系統搜索到的來源于互聯網的農業信息進行專業
化智能過濾、分類，對該信息知識庫進行動態擴充；
信息獲取通道，用于實現簡單、實用、快捷和形式多樣的用戶信息獲
取。信息獲取通道針對不同用戶獲取信息方式不同的特點，包括PC機上
網、電視機上網、手機上網、手機短信等幾種方式，如圖1所示。
該系統還可以進一步包括一呼叫中心服務子系統，用于作為該系統的
高級服務和應用。
上述系統中，來自互聯網的各類信息通過所述智能搜索引擎子系統按 照農業過程本體進行智能分類，分類后的信息被所述信息協同服務子系統 調用進而直接或間接的被各種客戶端訪問；分布于互聯網上的各種網站或系統，經過所述網站虛擬訪問接口封裝改造后能夠被所述信息協同服務子 系統調用。整個系統底層的信息組織、融合、交互都以農業過程本體為基 礎和核心，從而實現系統的有機集成和信息共享。
如圖2所示，圖2是本發明提供的實現基于過程本體的農業信息協同 服務系統的方法流程圖，該方法包括
步驟l:根據農業過程本體對生產經營過程階段進行劃分；
步驟2:劃分生產經營過程中的信息需求單元，該信息需求單元是指 農業生產經營過程中需要且可以獲得外部信息支持的最小片段；
步驟3:構建農業信息協同服務業務鏈模型，完成信息協同服務系統 的原型和開發，實現系統的有機集成和信息共享。
下面以奶牛養殖業為例具體說明本發明的實施方式-
首先，根據農業過程本體對奶牛養殖業的生產經營過程階段進行劃 分。其次，劃分生產經營過程中的信息需求單元。然后基于以上設計奶牛 養殖業信息協同服務業務鏈模型，最后完成奶牛養殖業信息協同服務系統 的原型和開發。詳細步驟如下
1) 劃分奶牛業生產經營過程階段
養殖業因飼養對象和提供產品的不同，其生產經營過程的階段劃分存 在兩種不同的類型 一種是能被劃分為產前、產中和產后三個階段，另一 種則沒有明顯的產前、產中、產后階段劃分特征。前者如魚、蝦、肉雞、 肉豬等養殖業，其特點都是以動物軀體為被經營的目標產品；后者則是以 動物生產或再生產過程中的后代、某些代謝物或派生物等為目標產品，如 奶牛、母豬、蛋雞、長毛兔養殖等。奶牛養殖業的經營目標首先是產奶， 其次為繁育后代。根據奶牛的養殖特點，結合山東東營市等奶牛養殖基地 實地調查情況，奶牛的生產經營過程大致可劃分為如圖3所示的成長、成 年、淘汰三大階段和若干細小時段。
2) 劃分奶牛業生產經營過程信息需求單元
奶牛業生產經營過程中需要獲取的信息不僅種類繁多，而且構成極為 復雜。從信息需求類型看， 一般可劃分為飼養、管理、飼料、繁殖、育種、 疾病防治、牛場/牛舍環境、奶牛監測記錄以及牛奶采集、儲運、加工和銷售等不同方面。從奶牛業生產經營過程看，不同種類的信息有著不同的過 程需求特點，如疾病防治類型的信息需求貫穿整個過程；繁殖、育種等類 型的信息需求僅存在于特定的階段或時段；而飼養、飼料等類型的信息需 求雖貫穿整個過程，但不同階段或時段有著不同的內容。奶牛業生產經營 過程信息需求單元劃分結果如圖4所示。
3) 構建奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模型
構建農業信息協同服務業務鏈模型的理論依據是農業行業或部門在 生產經營過程中所體現出的固有屬性。基于這種固有屬性的業務鏈模型在 內容表達方面將主要由表述生產經營階段、信息需求單元、信息協同組以 及信息協同鏈等具有內在邏輯關系的農業本體(概念體系)構成；在架構 設計方面將主要以被經營的農業對象生命周期內存在的階段性特征為基 礎，劃分生產經營階段和信息需求單元，進而篩選組建信息協同組和信息 協同鏈。基于上述思路設計的奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模型架構如 圖5所示。
4) 奶牛養殖業信息協同服務系統架構
建立在信息協同服務業務鏈模型基礎上的奶牛養殖業信息協同服務 系統(如圖6)將由專業信息庫以及能擴展信息來源的搜索引擎和能進行 虛擬訪問的網站協同構成。專業信息庫是協同服務系統的核心和基礎，也 是衡量協同服務系統效能和質量高低的基本標準。專業信息庫的設計和構 建一般應遵循以下基本原則 一是構建本體信息庫要充分體現奶牛養殖業 的生產經營過程特征；二是信息庫的構建要充分考慮與已有數據庫、知識 庫等的兼容性，即能夠直接調用或共享領域已有的各類信息庫；三是所構 建的信息庫具有動態調整和可擴展性。示例設計的奶牛養殖業信息庫由奶 牛狹義本體信息庫、奶牛飼養管理信息庫、奶牛飼料配方信息庫、奶牛疾 病防治信息庫和牛奶銷售管理信息庫等構成。
專業搜索引擎是協同服務系統外源性信息擴展的有效工具。網站協同 的實質就是針對目前信息資源分散、異構、難以共享以及獲取效率低下等 問題，通過研發網站虛擬訪問接口技術(亦稱虛擬訪問中間件)，將眾多 不同特性的農業信息網站在協同服務系統下實現信息(數據庫、知識庫等) 的遠程共享。按照上述系統架構的設計思路，示范性地構建了一個具有本地、農業 搜索和網站協同三重服務功能特點的奶牛養殖業信息協同服務系統雛型。 該系統的本地服務功能是基于奶牛生長發育本體屬性、奶牛詞養管理、奶
牛飼料配方、奶牛疾病診斷防治和牛奶銷售管理等5個專業信息庫實現的
(圖7);農業搜索服務功能是通過嵌入專業搜索引擎"搜農"來達成(圖8); 網站協同服務功能的實現是先給5個獨立涉農網站加載虛擬訪問中間件
(將原網站數據庫格式轉換為Web Service格式的工具)，之后通過對5個 網站的相關參數進行設置、定義和儲存，進而即可在信息協同服務系統下 對不同網站的數據庫信息進行無障礙共享。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而 己，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種基于過程本體的農業信息協同服務系統，其特征在于，包括信息智能分類子系統，用于作為農業信息協同服務系統的核心和基礎，具有科學性強、結構穩定、可動態擴展和能被廣泛認同的特征；信息協同服務子系統，用于作為農業信息協同服務系統的“神經中樞”，用于接納、處理、存儲來自互聯網龐雜、分散、異構的信息資源，并對該信息資源進行組織和調度，實現面向對象的服務；智能搜索引擎子系統，用于作為專門服務于農業領域的智能搜索引擎，建立在農業本體或農業過程本體的基礎上；網站虛擬訪問接口，用于實現對授權農業網站進行虛擬訪問，將經授權的網站信息資源納入到該農業信息協同服務系統中來；農業過程本體信息知識庫，基于農業過程本體建立，通過對智能搜索引擎子系統搜索到的來源于互聯網的農業信息進行專業化智能過濾、分類，對該信息知識庫進行動態擴充；信息獲取通道，用于實現簡單、實用、快捷和形式多樣的用戶信息獲取。
2、 根據權利要求1所述的基于過程本體的農業信息協同服務系統， 其特征在于，所述信息獲取通道針對不同用戶獲取信息方式不同的特點， 包括PC機上網、電視機上網、手機上網、手機短信等方式。
3、 根據權利要求1所述的基于過程'本體的農業信息協同服務系統， 其特征在于，該系統進一步包括-呼叫中心服務子系統，用于作為該系統的高級服務和應用。
4、 根據權利要求1所述的基于過程本體的農業信息協同服務系統， 其特征在于，來自互聯網的各類信息通過所述智能搜索引擎子系統按照農 業過程本體進行智能分類，分類后的信息被所述信息協同服務子系統調用 進而直接或間接的被各種客戶端訪問；分布于互聯網上的各種網站或系 統，經過所述網站虛擬訪問接口封裝改造后能夠被所述信息協同服務子系 統調用。
5、 根據權利要求1所述的基于過程本體的農業信息協同服務系統，其特征在于，整個系統底層的信息組織、融合、交互都以農業過程本體為 基礎和核心，從而實現系統的有機集成和信息共享。
6、 一種實現基于過程本體的農業信息協同服務系統的方法，其特征在于，包括根據農業過程本體對生產經營過程階段進行劃分；劃分生產經營過程中的信息需求單元，該信息需求單元是指農業生產 經營過程中需要且可以獲得外部信息支持的最小片段；構建農業信息協同服務業務鏈模型，完成信息協同服務系統的原型和 開發，實現系統的有機集成和信息共享。
7、 根據權利要求6所述的實現基于過程本體的農業信息協同服務系 統的方法，其特征在于，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所 述根據農業過程本體對生產經營過程階段進行劃分，是指劃分奶牛業生產 經營過程階段，將奶牛的生產經營過程劃分為成長、成年、淘汰三大階段 和若干細小時段。
8、 根據權利要求6所述的實現基于過程本體的農業信息協同服務系 統的方法，其特征在于，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所 述劃分生產經營過程中的信息需求單元，是指劃分奶牛業生產經營過程信 息需求單元，將奶牛業生產經營過程劃分為以下信息需求單元飼養、管 理、飼料、繁殖、育種、疾病防治、牛場/牛舍環境、奶牛監測記錄以及牛 奶采集、儲運、加工和銷售。
9、 根據權利要求6所述的實現基于過程本體的農業信息協同服務系 統的方法，其特征在于，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所 述構建農業信息協同服務業務鏈模型，是構建奶牛養殖業信息協同服務業 務鏈模型，具體包括以奶牛養殖業在生產經營過程中所體現出的固有屬性作為理論依據， 在內容表達方面將該奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模型劃分為具有內 在邏輯關系的生產經營階段、信息需求單元、信息協同組以及信息協同鏈; 在架構設計方面以被經營的奶牛養殖業對象生命周期內存在的階段性特 征為基礎，劃分生產經營階段和信息需求單元，進而篩選組建信息協同組 和信息協同鏈，完成奶牛養殖業信息協同服務業務鏈模型的構建。
10、根據權利要求6所述的實現基于過程本體的農業信息協同服務系 統的方法，其特征在于，該農業信息協同服務系統應用于奶牛養殖業，所 述完成信息協同服務系統的原型和開發，實現系統的有機集成和信息共享包括建立在信息協同服務業務鏈模型基礎上的奶牛養殖業信息協同服務 系統由專業信息庫、能擴展信息來源的專業搜索引擎以及能進行虛擬訪問 的網站協同構成；專業信息庫是該奶牛養殖業信息協同服務系統的核心和基礎，也是衡 量該奶牛養殖業信息協同服務系統效能和質量高低的基本標準，由奶牛狹 義本體信息庫、奶牛飼養管理信息庫、奶牛飼料配方信息庫、奶牛疾病防 治信息庫和牛奶銷售管理信息庫構成；專業搜索引擎是該奶牛養殖業信息協同服務系統外源性信息擴展的 有效工具；網站協同是針對目前信息資源分散、異構、難以共享以及獲取效率低 下的問題，通過研發網站虛擬訪問接口技術，將眾多不同特性的農業信息 網站在協同服務系統下實現數據庫和知識庫的遠程共享。
全文摘要
本發明公開了一種基于過程本體的農業信息協同服務系統及其實現方法。該系統包括信息智能分類子系統、信息協同服務子系統、智能搜索引擎子系統、網站虛擬訪問接口、農業過程本體信息知識庫和信息獲取通道。該方法包括根據農業過程本體對生產經營過程階段進行劃分；劃分生產經營過程中的信息需求單元，該信息需求單元是指農業生產經營過程中需要且可以獲得外部信息支持的最小片段；構建農業信息協同服務業務鏈模型，完成信息協同服務系統的原型和開發，實現系統的有機集成和信息共享。利用本發明，實現了農業信息資源的整合和共享。
文檔編號G06F17/30GK101634993SQ20091009163
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者勇 徐, 牛方曲, 王志強, 甘國輝 申請人:中國科學院地理科學與資源研究所