专利名称：基于过程本体的农业信息协同服务系统及其实现方法
技术领域：
本发明涉及农业信息技术领域，尤其涉及一种基于过程本体的农业信 息协同服务系统及其实现方法。
背景技术：
农业信息化的快速发展给农业生产经营者带来了丰富的信息资源，但 随着互联网技术的日新月异和农业信息资源的海量倍增，农业信息资源因 庞杂、分散、异构而呈现出了相对孤立和难于满足生产经营者对信息需求 的状况。基于过程本体的农业信息协同服务方法能有效解决农业信息资源 整合和，为信息需求者提供便捷、准确、组合的信息服务。
到目前为止，国内外尚未提出与本发明相类似的概念和思想，相关的
研究多侧重于网络化协作。1998年由国际农业图书馆以及文献工作者协会 同联合国粮农组织(FAO)联合建成了网络化的农业信息协作平台
(AgroWebNetwork),主要服务于中东欧地区，解决该地区乡村的农业信 息不畅问题；比利时建立的商业化协作平台主要服务于农业食品公司，在 食物供应链产品的安全问题上共享信息。与此同时，随着本体论(Ontology) 思想在农业信息研究领域的兴起，许多学者共识到能科学表述并组织领域 固有属性概念体系的本体将在农业信息分类、信息/知识库构建以及信息协 同服务等方面具有广泛的应用前景。2000年以来，受联合国粮农组织
(FAO)实施的农业本体服务计划(Agricultural Ontology Service,简称 AOS)的推动，许多国家的相关研究机构、学者开始关注并投身农业本体 的研究。
本发明将农业本体论思想引入农业生产经营过程，以农业生产经营过 程中存在着的与外部密集的信息供需双向互动关系作为农业信息协同服 务的理论基础，研发农业信息协同服务技术和集成农业信息协同服务系 统。本发明首次提出了"农业信息协同服务"、"农业过程本体"等概念，首次构建了基于过程本体的农业信息协同服务系统。
本发明提出的新概念包括农业过程本体(狭义本体、广义本体)、农 业信息需求单元、信息协同组、信息协同链、信息协同服务业务链等。其 定义如下
农业过程本体是指描述农业生产经营对象在生长发育过程中所体现 的固有属性和与之有密切关系的外部要素属性的概念体系。主要用途在于 为实现农业信息协同服务提供信息/知识分类基础。农业过程本体分为狭义 本体和广义本体。狭义本体指表述农业生产经营对象在生长发育过程中所 体现的固有属性的概念体系；广义本体指表述与农业生产经营对象生长发 育固有属性有密切关系之外部要素属性的概念体系。
农业信息需求单元是指农业生产经营过程中需要且可以获得外部信 息支持的最小片段。农业信息需求单元的划分以农业生产经营阶段划分为 基础，具有连接狭义本体与广义本体的功能。它与农业生产经营阶段的显 著区别在于它没有时段性特征。农业信息需求单元划分是构建农业信息协 同服务系统的基础性和关键性工作。
信息协同组是指同时服务于同一信息需求单元的一条或多条信息的
崔A 朱n o
信息协同链相邻信息需求单元的信息协同组连接在一起就构成信息 协同链。
信息协同服务业务链是指按农业行业生产经营的固有属性将信息协 同链组合在一起形成的具有内在逻辑关系的信息服务流程。
发明内容
(一)要解决的技术问题 本发明是针对互联网农业信息资源庞杂、分散、异构、相对孤立且难 以满足用户需求等问题，以科学性强且结构相对稳定的农业信息分类体系 ——农业过程本体为基础，应用专业智能搜索引擎、网站虚拟访问和信息 智能分类等技术，通过建立具有强大的信息兼容、处理、组织和输送能力 的协同服务系统，进而为用户提供准确、快捷信息服务的集新理论、新方 法、新技术和新机制于一体的基于过程本体的农业信息协同服务系统及其实现方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种基于过程本体的农业信息协同服 务系统，包括
信息智能分类子系统，用于作为农业信息协同服务系统的核心和基 础，具有科学性强、结构稳定、可动态扩展和能被广泛认同的特征；
信息协同服务子系统，用于作为农业信息协同服务系统的"神经中 枢"，用于接纳、处理、存储来自互联网庞杂、分散、异构的信息资源， 并对该信息资源进行组织和调度，实现面向对象的服务；
智能搜索引擎子系统，用于作为专门服务于农业领域的智能搜索引 擎，建立在农业本体或农业过程本体的基础上；
网站虚拟访问接口，用于实现对授权农业网站进行虚拟访问，将经授 权的网站信息资源纳入到该农业信息协同服务系统中来；
农业过程本体信息知识库，基于农业过程本体建立，通过对智能搜索 引擎子系统搜索到的来源于互联网的农业信息进行专业化智能过滤、分 类，对该信息知识库进行动态扩充；
信息获取通道，用于实现简单、实用、快捷和形式多样的用户信息获取。
上述方案中，所述信息获取通道针对不同用户获取信息方式不同的特 点，包括PC机上网、电视机上网、手机上网、手机短信等方式。
上述方案中，该系统进一步包括呼叫中心服务子系统，用于作为该 系统的高级服务和应用。
上述方案中，来自互联网的各类信息通过所述智能搜索引擎子系统按 照农业过程本体进行智能分类，分类后的信息被所述信息协同服务子系统 调用进而直接或间接的被各种客户端访问；分布于互联网上的各种网站或 系统，经过所述网站虚拟访问接口封装改造后能够被所述信息协同服务子 系统调用。
上述方案中，整个系统底层的信息组织、融合、交互都以农业过程本 体为基础和核心，从而实现系统的有机集成和信息共享。为达到上述目的，本发明还提供了一种实现基于过程本体的农业信息 协同服务系统的方法，包括
根据农业过程本体对生产经营过程阶段进行划分；
划分生产经营过程中的信息需求单元，该信息需求单元是指农业生产 经营过程中需要且可以获得外部信息支持的最小片段；
构建农业信息协同服务业务链模型，完成信息协同服务系统的原型和 开发，实现系统的有机集成和信息共享。
上述方案中，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所述根据 农业过程本体对生产经营过程阶段进行划分，是指划分奶牛业生产经营过 程阶段，将奶牛的生产经营过程划分为成长、成年、淘汰三大阶段和若干 细小时段。
上述方案中，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所述划分 生产经营过程中的信息需求单元，是指划分奶牛业生产经营过程信息需求 单元，将奶牛业生产经营过程划分为以下信息需求单元词养、管理、饲 料、繁殖、育种、疾病防治、牛场/牛舍环境、奶牛监测记录以及牛奶采集、 储运、加工和销售。
上述方案中，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所述构建 农业信息协同服务业务链模型，是构建奶牛养殖业信息协同服务业务链模 型，具体包括
以奶牛养殖业在生产经营过程中所体现出的固有属性作为理论依据， 在内容表达方面将该奶牛养殖业信息协同服务业务链模型划分为具有内 在逻辑关系的生产经营阶段、信息需求单元、信息协同组以及信息协同链; 在架构设计方面以被经营的奶牛养殖业对象生命周期内存在的阶段性特 征为基础，划分生产经营阶段和信息需求单元，进而筛选组建信息协同组 和信息协同链，完成奶牛养殖业信息协同服务业务链模型的构建。
上述方案中，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所述完成 信息协同服务系统的原型和开发，实现系统的有机集成和信息共享包括-
建立在信息协同服务业务链模型基础上的奶牛养殖业信息协同服务 系统由专业信息库、能扩展信息来源的专业搜索引擎以及能进行虚拟访问 的网站协同构成；专业信息库是该奶牛养殖业信息协同服务系统的核心和基础，也是衡 量该奶牛养殖业信息协同服务系统效能和质量高低的基本标准，由奶牛狭 义本体信息库、奶牛饲养管理信息库、奶牛饲料配方信息库、奶牛疾病防
治信息库和牛奶销售管理信息库构成；
专业搜索引擎是该奶牛养殖业信息协同服务系统外源性信息扩展的 有效工具；
网站协同是针对目前信息资源分散、异构、难以共享以及获取效率低 下的问题，通过研发网站虚拟访问接口技术，将众多不同特性的农业信息 网站在协同服务系统下实现数据库和知识库的远程共享。
(三)有益效果
1 、利用本发明提供的基于过程本体的农业信息协同服务系统及其实 现方法，实现了农业信息资源的整合和共享。
2、本发明一般应用于农业信息技术领域，但也可为其它领域的信息 技术提供方法指导。
图1是本发明提供的基于过程本体的农业信息协同服务系统的结构示 意图2是本发明提供的实现基于过程本体的农业信息协同服务系统的方 法流程图3是依照本发明实施例奶牛业生产经营过程阶段划分的示意图； 图4是依照本发明实施例奶牛业经营过程信息需求单元划分的示意
图5是依照本发明实施例奶牛业信息协同服务业务链模型架构的示意
图6是依照本发明实施例奶牛养殖业信息协同服务系统架构的示意
图7是依照本发明实施例奶牛养殖业信息协同服务系统的本地服务的 示意图；图8是依照本发明实施例奶牛养殖业信息协同服务系统的农业搜索服 务的示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的基于过程本体的农业信息协同服务 系统的结构示意图，该系统包括信息智能分类子系统、信息协同服务子系 统、智能搜索引擎子系统、网站虚拟访问接口、农业过程本体信息知识库
和信息获取通道。其中
信息智能分类子系统，用于作为农业信息协同服务系统的核心和基 础，具有科学性强、结构稳定、可动态扩展和能被广泛认同的特征；
信息协同服务子系统，用于作为农业信息协同服务系统的"神经中 枢"，用于接纳、处理、存储来自互联网庞杂、分散、异构的信息资源， 并对该信息资源进行组织和调度，实现面向对象的服务；
智能搜索引擎子系统，用于作为专门服务于农业领域的智能搜索引 擎，建立在农业本体或农业过程本体的基础上；
网站虚拟访问接口，用于实现对授权农业网站进行虚拟访问，将经授
权的网站信息资源纳入到该农业信息协同服务系统中来；
农业过程本体知识库，包含于各子系统内，基于农业过程本体建立，
通过对智能搜索引擎子系统搜索到的来源于互联网的农业信息进行专业
化智能过滤、分类，对该信息知识库进行动态扩充；
信息获取通道，用于实现简单、实用、快捷和形式多样的用户信息获
取。信息获取通道针对不同用户获取信息方式不同的特点，包括PC机上
网、电视机上网、手机上网、手机短信等几种方式，如图1所示。
该系统还可以进一步包括一呼叫中心服务子系统，用于作为该系统的
高级服务和应用。
上述系统中，来自互联网的各类信息通过所述智能搜索引擎子系统按 照农业过程本体进行智能分类，分类后的信息被所述信息协同服务子系统 调用进而直接或间接的被各种客户端访问；分布于互联网上的各种网站或系统，经过所述网站虚拟访问接口封装改造后能够被所述信息协同服务子 系统调用。整个系统底层的信息组织、融合、交互都以农业过程本体为基 础和核心，从而实现系统的有机集成和信息共享。
如图2所示，图2是本发明提供的实现基于过程本体的农业信息协同 服务系统的方法流程图，该方法包括
步骤l:根据农业过程本体对生产经营过程阶段进行划分；
步骤2:划分生产经营过程中的信息需求单元，该信息需求单元是指 农业生产经营过程中需要且可以获得外部信息支持的最小片段；
步骤3:构建农业信息协同服务业务链模型，完成信息协同服务系统 的原型和开发，实现系统的有机集成和信息共享。
下面以奶牛养殖业为例具体说明本发明的实施方式-
首先，根据农业过程本体对奶牛养殖业的生产经营过程阶段进行划 分。其次，划分生产经营过程中的信息需求单元。然后基于以上设计奶牛 养殖业信息协同服务业务链模型，最后完成奶牛养殖业信息协同服务系统 的原型和开发。详细步骤如下
1) 划分奶牛业生产经营过程阶段
养殖业因饲养对象和提供产品的不同，其生产经营过程的阶段划分存 在两种不同的类型 一种是能被划分为产前、产中和产后三个阶段，另一 种则没有明显的产前、产中、产后阶段划分特征。前者如鱼、虾、肉鸡、 肉猪等养殖业，其特点都是以动物躯体为被经营的目标产品；后者则是以 动物生产或再生产过程中的后代、某些代谢物或派生物等为目标产品，如 奶牛、母猪、蛋鸡、长毛兔养殖等。奶牛养殖业的经营目标首先是产奶， 其次为繁育后代。根据奶牛的养殖特点，结合山东东营市等奶牛养殖基地 实地调查情况，奶牛的生产经营过程大致可划分为如图3所示的成长、成 年、淘汰三大阶段和若干细小时段。
2) 划分奶牛业生产经营过程信息需求单元
奶牛业生产经营过程中需要获取的信息不仅种类繁多，而且构成极为 复杂。从信息需求类型看， 一般可划分为饲养、管理、饲料、繁殖、育种、 疾病防治、牛场/牛舍环境、奶牛监测记录以及牛奶采集、储运、加工和销售等不同方面。从奶牛业生产经营过程看，不同种类的信息有着不同的过 程需求特点，如疾病防治类型的信息需求贯穿整个过程；繁殖、育种等类 型的信息需求仅存在于特定的阶段或时段；而饲养、饲料等类型的信息需 求虽贯穿整个过程，但不同阶段或时段有着不同的内容。奶牛业生产经营 过程信息需求单元划分结果如图4所示。
3) 构建奶牛养殖业信息协同服务业务链模型
构建农业信息协同服务业务链模型的理论依据是农业行业或部门在 生产经营过程中所体现出的固有属性。基于这种固有属性的业务链模型在 内容表达方面将主要由表述生产经营阶段、信息需求单元、信息协同组以 及信息协同链等具有内在逻辑关系的农业本体(概念体系)构成；在架构 设计方面将主要以被经营的农业对象生命周期内存在的阶段性特征为基 础，划分生产经营阶段和信息需求单元，进而筛选组建信息协同组和信息 协同链。基于上述思路设计的奶牛养殖业信息协同服务业务链模型架构如 图5所示。
4) 奶牛养殖业信息协同服务系统架构
建立在信息协同服务业务链模型基础上的奶牛养殖业信息协同服务 系统(如图6)将由专业信息库以及能扩展信息来源的搜索引擎和能进行 虚拟访问的网站协同构成。专业信息库是协同服务系统的核心和基础，也 是衡量协同服务系统效能和质量高低的基本标准。专业信息库的设计和构 建一般应遵循以下基本原则 一是构建本体信息库要充分体现奶牛养殖业 的生产经营过程特征；二是信息库的构建要充分考虑与已有数据库、知识 库等的兼容性，即能够直接调用或共享领域已有的各类信息库；三是所构 建的信息库具有动态调整和可扩展性。示例设计的奶牛养殖业信息库由奶 牛狭义本体信息库、奶牛饲养管理信息库、奶牛饲料配方信息库、奶牛疾 病防治信息库和牛奶销售管理信息库等构成。
专业搜索引擎是协同服务系统外源性信息扩展的有效工具。网站协同 的实质就是针对目前信息资源分散、异构、难以共享以及获取效率低下等 问题，通过研发网站虚拟访问接口技术(亦称虚拟访问中间件)，将众多 不同特性的农业信息网站在协同服务系统下实现信息(数据库、知识库等) 的远程共享。按照上述系统架构的设计思路，示范性地构建了一个具有本地、农业 搜索和网站协同三重服务功能特点的奶牛养殖业信息协同服务系统雏型。 该系统的本地服务功能是基于奶牛生长发育本体属性、奶牛词养管理、奶
牛饲料配方、奶牛疾病诊断防治和牛奶销售管理等5个专业信息库实现的
(图7);农业搜索服务功能是通过嵌入专业搜索引擎"搜农"来达成(图8); 网站协同服务功能的实现是先给5个独立涉农网站加载虚拟访问中间件
(将原网站数据库格式转换为Web Service格式的工具)，之后通过对5个 网站的相关参数进行设置、定义和储存，进而即可在信息协同服务系统下 对不同网站的数据库信息进行无障碍共享。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 己，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种基于过程本体的农业信息协同服务系统，其特征在于，包括信息智能分类子系统，用于作为农业信息协同服务系统的核心和基础，具有科学性强、结构稳定、可动态扩展和能被广泛认同的特征；信息协同服务子系统，用于作为农业信息协同服务系统的“神经中枢”，用于接纳、处理、存储来自互联网庞杂、分散、异构的信息资源，并对该信息资源进行组织和调度，实现面向对象的服务；智能搜索引擎子系统，用于作为专门服务于农业领域的智能搜索引擎，建立在农业本体或农业过程本体的基础上；网站虚拟访问接口，用于实现对授权农业网站进行虚拟访问，将经授权的网站信息资源纳入到该农业信息协同服务系统中来；农业过程本体信息知识库，基于农业过程本体建立，通过对智能搜索引擎子系统搜索到的来源于互联网的农业信息进行专业化智能过滤、分类，对该信息知识库进行动态扩充；信息获取通道，用于实现简单、实用、快捷和形式多样的用户信息获取。
2、 根据权利要求1所述的基于过程本体的农业信息协同服务系统， 其特征在于，所述信息获取通道针对不同用户获取信息方式不同的特点， 包括PC机上网、电视机上网、手机上网、手机短信等方式。
3、 根据权利要求1所述的基于过程'本体的农业信息协同服务系统， 其特征在于，该系统进一步包括-呼叫中心服务子系统，用于作为该系统的高级服务和应用。
4、 根据权利要求1所述的基于过程本体的农业信息协同服务系统， 其特征在于，来自互联网的各类信息通过所述智能搜索引擎子系统按照农 业过程本体进行智能分类，分类后的信息被所述信息协同服务子系统调用 进而直接或间接的被各种客户端访问；分布于互联网上的各种网站或系 统，经过所述网站虚拟访问接口封装改造后能够被所述信息协同服务子系 统调用。
5、 根据权利要求1所述的基于过程本体的农业信息协同服务系统，其特征在于，整个系统底层的信息组织、融合、交互都以农业过程本体为 基础和核心，从而实现系统的有机集成和信息共享。
6、 一种实现基于过程本体的农业信息协同服务系统的方法，其特征在于，包括根据农业过程本体对生产经营过程阶段进行划分；划分生产经营过程中的信息需求单元，该信息需求单元是指农业生产 经营过程中需要且可以获得外部信息支持的最小片段；构建农业信息协同服务业务链模型，完成信息协同服务系统的原型和 开发，实现系统的有机集成和信息共享。
7、 根据权利要求6所述的实现基于过程本体的农业信息协同服务系 统的方法，其特征在于，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所 述根据农业过程本体对生产经营过程阶段进行划分，是指划分奶牛业生产 经营过程阶段，将奶牛的生产经营过程划分为成长、成年、淘汰三大阶段 和若干细小时段。
8、 根据权利要求6所述的实现基于过程本体的农业信息协同服务系 统的方法，其特征在于，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所 述划分生产经营过程中的信息需求单元，是指划分奶牛业生产经营过程信 息需求单元，将奶牛业生产经营过程划分为以下信息需求单元饲养、管 理、饲料、繁殖、育种、疾病防治、牛场/牛舍环境、奶牛监测记录以及牛 奶采集、储运、加工和销售。
9、 根据权利要求6所述的实现基于过程本体的农业信息协同服务系 统的方法，其特征在于，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所 述构建农业信息协同服务业务链模型，是构建奶牛养殖业信息协同服务业 务链模型，具体包括以奶牛养殖业在生产经营过程中所体现出的固有属性作为理论依据， 在内容表达方面将该奶牛养殖业信息协同服务业务链模型划分为具有内 在逻辑关系的生产经营阶段、信息需求单元、信息协同组以及信息协同链; 在架构设计方面以被经营的奶牛养殖业对象生命周期内存在的阶段性特 征为基础，划分生产经营阶段和信息需求单元，进而筛选组建信息协同组 和信息协同链，完成奶牛养殖业信息协同服务业务链模型的构建。
10、根据权利要求6所述的实现基于过程本体的农业信息协同服务系 统的方法，其特征在于，该农业信息协同服务系统应用于奶牛养殖业，所 述完成信息协同服务系统的原型和开发，实现系统的有机集成和信息共享包括建立在信息协同服务业务链模型基础上的奶牛养殖业信息协同服务 系统由专业信息库、能扩展信息来源的专业搜索引擎以及能进行虚拟访问 的网站协同构成；专业信息库是该奶牛养殖业信息协同服务系统的核心和基础，也是衡 量该奶牛养殖业信息协同服务系统效能和质量高低的基本标准，由奶牛狭 义本体信息库、奶牛饲养管理信息库、奶牛饲料配方信息库、奶牛疾病防 治信息库和牛奶销售管理信息库构成；专业搜索引擎是该奶牛养殖业信息协同服务系统外源性信息扩展的 有效工具；网站协同是针对目前信息资源分散、异构、难以共享以及获取效率低 下的问题，通过研发网站虚拟访问接口技术，将众多不同特性的农业信息 网站在协同服务系统下实现数据库和知识库的远程共享。
全文摘要
本发明公开了一种基于过程本体的农业信息协同服务系统及其实现方法。该系统包括信息智能分类子系统、信息协同服务子系统、智能搜索引擎子系统、网站虚拟访问接口、农业过程本体信息知识库和信息获取通道。该方法包括根据农业过程本体对生产经营过程阶段进行划分；划分生产经营过程中的信息需求单元，该信息需求单元是指农业生产经营过程中需要且可以获得外部信息支持的最小片段；构建农业信息协同服务业务链模型，完成信息协同服务系统的原型和开发，实现系统的有机集成和信息共享。利用本发明，实现了农业信息资源的整合和共享。
文档编号G06F17/30GK101634993SQ20091009163
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者勇 徐, 牛方曲, 王志强, 甘国辉 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所