专利名称：：一种鱼病诊断呼叫系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及农业系统与管理工程
技术领域：
，特别是涉及一种鱼病诊断呼叫系统。
背景技术：
：近年来，我国的淡水养殖业正以超常的速度发展，产量约占养殖业总产量的70%以上，但在淡水养鱼业迅速发展的同时，养殖鱼害的发生和流行也曰趋严重，2002年全国水产养殖病害种类多达185种，造成的直接经济损失达141亿元。据初步调查，由于病害的影响，有些地区草鱼从鱼苗到成鱼的成活率只有10%~15%，有的池塘草鱼313厘米鱼种成活率仅10%，更严重者仅为5%，这给国家及养鱼户造成了较大的经济损失。如何使养殖生产步入健康发展的道路，已经成为大家共同关心的问题。因此淡水养殖鱼类疾病的诊断与防治方法的研究与推广，是淡水养殖业的当务之急。为了减少病害带来的损失，除了推广和普及鱼病诊断和防治的知识外，研究和开发各种鱼病诊断专家系统，协助养鱼生产者及早诊断与防治鱼病，便成了国内外各个研究机构的主要题目。目前主要的鱼病诊断专家系统研究有1997年集美大学的王成志，黄少涛，纪荣兴提出的鱼病诊疗专家系统——"鱼医生"；DanielZeldis，ShawnPrescott等人通过比较不同的专家系统技术在鱼病诊断中的应用，开发了一个测试系统，集成了模糊理论、基于规则和统计学的方法，共同应用在鱼病诊断中；在应用网络技术开发鱼病远程诊断专家系统的研究上，DaoliangLi,ZetianFu，YanqingDuan2002年开发了基于Web的鱼病诊断专家系统。随着今年来计算机普及率的不断提高，鱼病专家系统的推广使用有了很大发展。但是专家系统的推广必须借助于互联网和计算机等基础设施，而还有好多地区计算机的普及程度相对较低，即使在有信息化基础设施的地方，学习和使用专家系统也需要一定的基础和时间，因此鱼病专家系统在全国范围内普及还有很大困难。基于通信网络的呼叫系统很好地解决了上述问题，但普通的呼叫系统仍然存在一定的不足，比如要解决稍微复杂一些鱼病问题就必须人工值守，如果完全依靠系统的24小时自动反馈，能提供的信息方式都是预设的，呼叫方的可选择余地较小，无法解决较为复杂的鱼病问题。
发明内容本发明实施例要解决的问题是提供一种鱼病诊断呼叫系统，以实现为养殖户提供远程信息服务，帮助其诊断鱼病，并提供相应的防治办法。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供一种鱼病诊断呼叫系统，所述系统包括用于输入鱼病病理特征属性代码的呼叫信息输入装置和鱼病专家诊断系统，其中，所述鱼病专家诊断系统包括鱼病诊断数据库子系统，存储着每种鱼病的各项病理特征属性代码和每种鱼病对应的鱼病病例及防治信息；鱼病检索子系统，用于根据从呼叫信息输入装置输入的鱼病病理特征属性代码从鱼病诊断数据库子系统中检索最匹配的鱼病病理特征属性代码值，并反馈相应的鱼病病例及防治信息。其中，所述鱼病病理特征属性代码包括表示是否存在该种病理现象状态的状态参数。其中，所述鱼病病例属性代码还包括表示该种病理现象在整个病理现象中比重的权值。其中，所述鱼病检索子系统存储着鱼病案例数据库的索引信息，所述索引信息釆用C-均值聚类算法，以一个聚合中心代表一种疾病，按疾病的种类个数分割为几个聚合中心，按聚合中心进行鱼病信息索引。4其中，所述C-均值聚类算法的动态聚类釆用遗传算法实现。其中，所述的呼叫信息输入装置为手机或固定电话或其他通信终端。其中，所述鱼病病理特征属性代码通过所述的手机或固定电话或其他通信终端的按键输入。与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点本发明实施例提高了呼叫系统的灵活性和功能性，呼叫方可以通过代码化的信息输入(如数字)灵活地向呼叫系统输入鱼病的各项病理信息，并从呼叫系统中获得相应的反馈信息，特别适用于系统自动反馈(即无人工值守情况下)的呼叫信息反馈。因此，本发明实施例可以借助固定电话和手机，作为以计算机为媒介的专家系统的有效补充，将鱼病防治知识传播到计算机普及率相对较低的地区图i是本发明实施例的一种鱼病诊断呼叫系统结构示意图；图2是本发明实施例的一种鱼病检测与诊断过程的流程图；图3是本发明实施例的一种鱼病诊断推理系统结构示意图；图4是本发明实施例的一种鱼病诊断推理过程的流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明实施例的一种鱼病诊断呼叫系统结构如图1所示，本实施例的鱼病诊断呼叫系统包括用于输入鱼病病理特征属性代码的呼叫信息输入装置和鱼病专家诊断系统，鱼病专家诊断系统包括鱼病诊断数据库子系统和鱼病检索子系统，鱼病诊断数据库子系统存储着每种鱼病的各项病理特征属性代码和每种鱼病对应的鱼病病例及防治信息，所述鱼病检索子系统用于根据从呼叫信息输入装置输入的鱼病病理特征属性代码从鱼病诊断数据库子系统中检索最匹配的鱼病病理特征属性代码值，并反馈相应的鱼病病例及防治信息。鱼病检索子系统中还存储有鱼病案例数据库索引信息，以便用户从呼叫信息输入装置输入索引信息时，检索子系统从鱼病诊断数据库子系统中通过索引信息进行查找。本发明的鱼病诊断呼叫系统的建立过程如下一、鱼病诊断鱼病诊断就是通过各种不同的方法和手段，观测和监视鱼的生活状态，并根据已知的症状，找出被诊断对象鱼可能存在或将要发生疾病以及导致这些疾病的直接原因，以保证被诊断对象鱼在一定的生活环境和季节中健康地生长。根据鱼病诊断的目的和所要完成的基本任务，鱼病诊断有两方面的含义，其一是要查明导致鱼发生疾病的原因。其二是根据不同的疾病制定出相应的防治策略、方法或建议。本发明实施例的一种鱼病检测与诊断过程如图2所示。一个鱼病诊断系统中主要包括以下几方面工作内容1、釆用各种检测手段、人的感观等适当的观测方式，在鱼的合适部位，检测鱼的症状及其生活的水质状态。2、对检测到的症状、水质信息进行必要的处理、转化、统计和整理，从中提取出和鱼病有关的症状等特征作为鱼病诊断的特征属性；3、根据病鱼所表现出的症状和其它诊断信息，釆用逻辑的、数理学的、人工经验分析或其它方法，对病鱼的症状进行识别和分析判断，找出鱼的异常情况和疾病，并对这些异常情况和疾病进行确诊。4、在对异常情况和疾病进行系统分析的基础上，釆用合适的决策形成方法，对鱼病进行防治决策和处理建议。通常一个鱼病诊断系统应包括三个相互关联的工作过程和功能，它们分别是鱼病检测、鱼病分离与辨识和鱼病处理。鱼病检测是根据监测信息来判断和确定鱼是否发生了疾病，它包括现场调查、目检、6镜检等；鱼病分离与辨识则是对已发生的鱼病釆取确定其种类、发生部分以及出现疾病的时间等鱼病信息的分离及辨识过程；鱼病处理就是依据鱼病检测、分离及辨识的结果，结合各方面的知识或规则等，提出鱼病处理方法和解决问题的策略。鱼病检测与诊断的三个过程彼此相互连接，往往后者的工作就是以前者的结果作为条件和基础，共同组成鱼病检测与诊断的一个完整过程。二、鱼病推理的案例表示及收集案例表示具有两方面的含义，即内容与结构。它是指用模型化处理的方式在计算机内部反映案例的数据及其关系，以便于实现对案例的操作。案例的表示方法不仅反映着案例能否方便地转化为案例的形式，而且还影响着案例推理的效率及求解精度。一个案例是对一个事件或问题的描述和表示，案例表示的内容包含了与这些事件或问题相关的各种不同信息，案例通常包括三个主要组成部分问题描述、问题求解和案例结果。最后，把得到的案例表示分类编辑，录入病例库，供呼叫中心系统查询和调用。本发明实施例的一种鱼病诊断推理系统结构如图3所示、一种鱼病诊断推理过程如图4所示。在鱼病诊断推理过程中，根据鱼病诊断的特征和内容，以特征向量作为案例的表示形式，为了叙述方便，我们以目检过程为例，省略了具体案例中与案例推理关系不大的疾病现象与防治方法等内容，只关注与鱼病有关的案例的特性属性。以鲤鱼为例，在发生疾病时表现为肌肉、体表、腹部、鳞片、头部、鱼鳍、鳃部、肠道等异常的症状。因此，在对该病鱼进行诊断时，我们用上述这8个参数作为特征来建立其疾病案例。在表l中列举的是根据这些特征所建立的鲤鱼发生疾病时的5个案例，每个案例代表其在疾病状态下所表现出的不同的特征组合。在这些案例中没有考虑特征权重对案例的影响，即假定各个案例的作用和影响都在同等的。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如果把每一个案例作为一个行向量，则由上述5个案例组成的案例集合可通过矩阵表示为<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在实际应用中，不同特征对案例的作用和影响都存在着一定的差别，只是这种差别在不同情况下表现出的程度不同而己。对表l中所列举出的案例，若考虑8个特征对案例的影响和作用上的差别，对它们赋予不同的权值后，可以得到一个新的案例集合，如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由于在不同案例中特征以及特征的权重都可能发生变化，如上例中烂鳃病的症状及权重表现在头部和鳃部，而肠炎病的症状及权重却表现在腹部与肠道，因此它是一个非同构案例集合，为此我们釆用案例集合的最大特征集来解决非同构问题。根据最大特征集合来组织案例特征矩阵,如下所示—Xu/,2…/罕_其中，^为最大特征集合中的特征个数，即最大特征数，"为案例集合c中案例的个数。在特征矩阵F中，每一行代表一个案例，每一列代表一个案例特征在不同案例中的特征值，对矩阵中的每一个元素AW^;^"，1^7、W)的取值，我们做如下规定_^特征乂在案例/中的取值，当特征乂eF时7"=<[无意义，当特征yg尸时当特征7是案例Z中的一个特征时，它表示特征7在案例z'中的取值，否则，无实际意义，可用任意适当的数值来填充该元素在矩阵中的位置。类似地，我们把案例中各特征的权重也按照上述相似方式组织成为一个矩阵形式，并称该矩阵为特征权矩阵。"l，l2…G,mA—r2,lr2，2…r2,m其中，i为特征权矩阵，w为最大特征集合中的特征个数，"为案例集合c中案例的个数。在特征权矩阵及中，每一列代表一个案例特征在不同案例中的特征权值，对矩阵^中的每一个元素^(^""，^y《M)的取值，其中rJ特征y在案例冲的取值，当特征六F时。'广ja当特銜gF时9当特征7是案例Z中的一个特征时，^表示特征7在案例/中的权值，否则，。.,0。在上述定义的基础上，一个案例集合c可表示为该案例集合的特征矩阵与特征权矩阵的转置矩阵的乘积例如，利用矩阵可以把由表4.2所示的鱼病的案例集合表示为:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>三、鱼病案例的检索案例检索是从案例库中查找和搜索出与当前问题在属性特征上近似并对当前问题的求解具有帮助或指导意义的案例，直到找到一个最好的匹配。它通常包括初始匹配、搜索和选择。初始匹配的目标是返回一系列案例，能充分地与新案例相一致，选择是指在这些案例中选取较好的匹配案例。案例的检索过程通常分为两个步骤进行，即案例索引和案例匹配。案例索引就是按照一定的索引策略，先从众多案例中初步筛选出对当前问题可能或潜在有用的案例集，以缩小检索范围，提高查找速度；案例匹配就是从经过初选得到的案例集中根据一定的相似性度量方法查找出与当前问题最相似的案例。所有的案例分为两层:底层是所有的案例；上层是典型案例，每个典型案例都代表了一个或若干个与它极为相似的案例，典型案例间的修改规则至关重要，应该有领域专家的指导。要得到好的修改规则，对于相似案例间语义差异的衡量至关重要，语义可以由索引词表定义的关键字来描述，索引词表的关键字同样可以用于案例功能及语义网节点的描述。应用修改规则还需要案例评价，即对子系统给出的解答的评价，因为一次的修改可能得到的结果不成立，还要进一步的修改。有时，问题无法与某一个规则的前件相匹配，此时需要将问题分别映像到几个规则的前件，最后将几条规则的演绎结果综合成为整个问题的解答。1、案例索引案例库的索引(indexing)机制是一个受关注的重要问题，其目标是提供一种案例库的搜索机制，使得在将来的检索中能够快速找出符合需要的案例或案例集。对于案例检索，建立良好的案例索引是必要的。好的索引可以帮助快速，准确地找到所需的案例。索引可以是案例的表面特性或导出特性，表面特性可以从案例的描述中直接得出，而导出特性则必须通过一定的推理才能得到。表面特性和导出特性反映了我们对知识的认识程度。表面特性在案例检索中可能使搜索过于盲目，而导出特性是对问题深刻内涵的反应，不仅可能使搜索范围减小，而且往往会增加类比成功的可能性。不管是何种特性，最重要的是索引应该是与推理或解决问题的过程自然相关的那些关键字的集合，这些关键字可以将这个案例同其它案例区分开来。索引应该是具体的，清楚的，易识别的。案例的索引可以有多个，分别用于不同的目的、检索算法应该能够使用案例索引在满足时间约束的前提下找出合适的案例。这意味着案例应被编制索引，使得案例在任何需要的时候都可以被找到。在此，传统的信息检索和数据库系统的索引技术可以有很好的借鉴作用。但是建立案例索引的原则与传统信息检索和数据库系统的索引概念不同。传统的索引概念中，一个重要的指导思想是保持存储结构平衡。本发明我们借鉴聚类的概念，釆用C一均值聚类算法，以一个聚合中心代表一种疾病，按疾病的种类个数分割为几个聚合中心，按聚合中心进行索引。C均值聚类模型为设目标函数<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中聚类中心C,-丄l;义,w("l,2，…,r-l,2,…尸)，|>r=iV附/"/=1r=l为属于"类的样本(记录)个数；W)表示样本《属于第r类；iV为样本(记录)数；尸为聚类中心数(2S/^W-1)。我们用遗传算法来求解动态聚类问题。步骤l染色体的构造用Z—X,，X2,…,Xw)表示染色体结构，亍为lxiV维行向量，^为第M立的基因，则染色体Ayi,2,…，^，使用自然数编码，通过染色体来动态确定聚类数目。设置遗传算法的相关参数，max—gen:最大迭代次数；N:群体大小；length:染色体长度；Pc:交叉概率；Pm:变异概率；P:初始聚类中心；a:在适应值函数中的参数；步骤2:群体初始化fori=ltoNdoforj=ltolengthdo染色体Xi的第位基因=random(0，P);sndforendfor步骤3:计算适应值函数fori=ltoNdo计算染色体Xi的目标函数Ji;6ndfor根据染色体Xi的目标函数值Ji进行排序；fori=ltoNdo计算个体适应度endforforj=ltoNdo计算累积概论12sndfor步骤4步骤5步骤6步骤7执行选择操作执行交叉操作执行变异操作精英保留策略用父代中最好的个体替换子代中最差的个体；endfor步骤8:动态改变聚类数目If(群体中的最好个体在M代内没有改变)thenP二Popt+n,并转步骤2;else继续运行；endif步骤9:终止条件检验if(gen<max_gen)then令§6!1=§611+1，并且转入步骤3;else停止计算，输出结果endif2、基于规则和案例检索算法基于规则和案例的检索算法如下(1)输人新案例，按照索引生碌的有关规则生成新案例的规则描述；(2)判断规则编码RULEJ^ODE的相似程度，若完全相同，则直接定位案例。若不完全相同，分析属性的相似值是否在阈值范围内；若在阈值内，则检索出对应的案例集；若不在阈值内，则根据案例的相似度进行匹配，进而检索出相应的案例。若检索出的案例不合理或检索不出案例，转(4);(3)在进行检索的过程中，保存有关案例学习过程的关键知识和兴趣爱好，存入到启发性知识库。(4)选定案例系统涉及的对象(对象经过排序)，按照改进的最相邻近法计算对象下的相似度衡量；(5)是否还涉及到其他对象，若是，则取案例系统涉及的下一对象；否则转5;(6)计算出案例系统总的相似度；(7)相似度最高的案例就是结果；(8)该案例用户或专家是否满意。若满意，则将该类案例列为候选案例集，结束推理。四、将鱼病推理案例嵌入呼叫中心模块鱼病推理这些最核心的工作其实在前三步已经完成，此步骤只需将前面的模块嵌入呼叫中心系统，作为后台的数据库。而在鱼病案例检索过程中所需的索引和关键字可直接由用户按键选择，或由座席人员通过用户的语音，手工录入关键字。一旦检索出相应按例，用户可继续工具语音提示，按键选择定位到该病例的防治方法(在设计鱼病诊断过程时，已将每种鱼病的防治方法录如后台数据库)。利用呼叫中心强大的功能，还可给用户提供三方会议的平台，即可约定时间，向相关专家进行电话咨询。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。权利要求1、一种鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述系统包括用于输入鱼病病理特征属性代码的呼叫信息输入装置和鱼病专家诊断系统，其中，所述鱼病专家诊断系统包括鱼病诊断数据库子系统，存储着每种鱼病的各项病理特征属性代码和每种鱼病对应的鱼病病例及防治信息；鱼病检索子系统，用于根据从呼叫信息输入装置输入的鱼病病理特征属性代码从鱼病诊断数据库子系统中检索最匹配的鱼病病理特征属性代码值，并反馈相应的鱼病病例及防治信息。2、如权利要求1所述的鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述鱼病病理特征属性代码包括表示是否存在该种病理现象状态的状态参数。3、如权利要求2所述的鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述鱼病病例属性代码还包括表示该种病理现象在整个病理现象中比重的权值。4、如权利要求3所述的鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述鱼病检索子系统存储着鱼病案例数据库的索引信息，所述索引信息釆用C-均值聚类算法，以一个聚合中心代表一种疾病，按疾病的种类个数分割为几个聚合中心，按聚合中心进行鱼病信息索引。5、如权利要求4所述的鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述C-均值聚类算法的动态聚类釆用遗传算法实现。6、如权利要求1至5任一项所述的鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述的呼叫信息输入装置为手机或固定电话或其他通信终端。7、如权利要求6所述的鱼病诊断呼叫系统，其特征在于，所述鱼病病理特征属性代码通过所述的手机或固定电话或其他通信终端的按键输入。全文摘要本发明公开了一种鱼病诊断呼叫系统，包括用于输入鱼病病理特征属性代码的呼叫信息输入装置和鱼病专家诊断系统，所述鱼病专家诊断系统包括鱼病诊断数据库子系统，存储着每种鱼病的各项病理特征属性代码和每种鱼病对应的鱼病病例及防治信息；鱼病检索子系统，用于根据从呼叫信息输入装置输入的鱼病病理特征属性代码从鱼病诊断数据库子系统中检索最匹配的鱼病病理特征属性代码值，并反馈相应的鱼病病例及防治信息。本发明提高了呼叫系统的灵活性和功能性，呼叫方可以通过代码化的信息输入(如数字)灵活地向呼叫系统输入鱼病的各项病理信息，并从呼叫系统中获得相应的反馈信息，特别适用于系统自动反馈(即无人工值守情况下)的呼叫信息反馈。文档编号A61B19/00GK101474098SQ200810227520公开日2009年7月8日申请日期2008年11月27日优先权日2008年11月27日发明者傅泽田,雪刘,健张,张小栓,张领先,辉李,李鑫星,东田,穆维松,岩邢申请人:中国农业大学;北京信息科技大学