基于網絡的農業機械裝備管理信息系統的研究與實現

發布時間：2023-04-24 11:30

摘要 I

Abstract Ill

第一章緒論 1

1.1本課題研究的背景及意義 1

1.2國內外農機化信息管理現狀及問題 2

1.2.1農業信息化的概念及特征 2

1.2.2國外農機化信息管理概況 3

1.2.3我國農機化信息管理現狀 4

1.3本文的主要研究內容 6

參考文獻: : 6

第二章農機裝備管理信息系統的理論基礎 8

2.1MIS技術與農機裝備系統 8

2.1.1信息、系統、信息系統和MIS的概念 8

2.1.2MIS的結構和特性 9

2.1.3M1S技術在農機裝備系統中的應用 10

2.2DSS技術與農機裝備系統 11

2.2.1DSS的概念、組成及原理 11

2.2.2DSS 的功能 ...12

2.2.3DSS技術在農機裝備系統中的應用 13

2.3EC技術與農機裝備系統 14

2.3.1EC概念和分類 14

2.3.2EC組成和功能 14

2.3.2.1 EC 的組成 14

23.2.2EC 的功能 15

2.3.3EC技術與農機裝備系統 16

2.4系統技術集成 -.17

參考文獻: 18

第三章農機裝備管理信息系統的構建 20

3.1系統的架構原則 20

3.2系統開發環境配置 21

3.2.1操作系統選擇 22

3.2.2 WEB服務器選擇 23

3.2.3系統實現的關鍵技術選擇 24

3.2.4WEB數據庫選擇 24

3.3系統設計模式和開發工具 25

3.3.1系統設計模式 25

3.3.2系統開發工具 25

3.4系統數據庫模式 26

3.4.1C/S結構模式 26

3.4.2B/S結構模式 26

3.5系統的信息集成和網絡結構 28

3.5.1系統的組成信息 28

3.5.2系統的信息集成 29

3.5.3系統的網絡結構 31

參考文獻: 32

第四章系統的數學方法與建模 ...33

4.1灰色——馬爾柯夫聯合預測方法及其應用 33

4.1.1建模背景 33

4.1.2建模機理與過程 34

4.1.3應用難點 37

4.2基于模糊聚類的人工神經網絡預測方法及其應用 37

4.2.1人工神經網絡基本理論 ...37

4.2.2BP神經網絡的結構模型 38

4.2.3BP網絡神經的算法設計 39

4.2.4基于模糊聚類的BP神經網絡模型研究 40

4.2.4.1模糊聚類 40

4.2.4.2模型結果的回歸分析和相關性分析 42

4.2.5實例應用 42

4.3粗糙集因子分析方法及應用 46

4.3.1粗糙集理論的基本概念 46

4.3.2約簡算法 48

4.3.3實例應用 48

4.4效用決策理論及應用 50

4.4.1效用理論的概念 51

4.4.2效用理論的數學原理 51

4.4.2.1效用函數及其類型 51

4.4.2.2效用曲線的確定 52

4.4.3應用實例 53

參考文獻: 54

第五章系統的分析與設計 56

5.1系統概述 56

5.1.1系統總體結構 56

5.1.2系統組織結構 57

5.1.3系統特點 57

5.2農機裝備市場信息子系統 58

5.2.1系統管理模塊 59

5.2.2企業服務模塊 60

5.2.3客戶服務模塊 64

5.2.4技術支持與服務模塊 65

5.3農機裝備預測決策子系統：..65

5.3.1系統管理模塊 66

5.3.2數據管理模塊 66

5.3.3分析處理模塊 67

5.3.4系統服務模塊 68

5.4農機裝備綜合信息子系統 69

5.4.1子系統流程 69

5.4.2子系統模塊 70

5.4.3農機裝備論壇設計 71

參考文獻: 73

第六章系統的實現與安全性 74

6.1系統的實現 74

6.1.1農機裝備市場信息子系統 75

6.1.2農機裝備預測決策子系統 77

6.1.3農機裝備綜合信息子系統 79

6.2系統安全性 80

6.2.1攻擊網絡安全性的類型 81

622系統安全性基本要求 82

6.2.3系統安全性的解決方案 83

參考文獻: 85

第七章結論與展望 86

7.1主要結論 86

7.2展望 87

致謝 88

第一章緒論

1.1本課題研究的背景及意義

中國是世界上最主要的農業國家，用占世界7%的耕地解決了世界22%A 口的溫飽問題。經過20多年的改革與發展，我國農業和農村經濟已進入一個新的發展階段，建設現代農業、發展農村經濟和提高農業在國際市場競爭力成為我國當前和今后相當一段時間內農業和農村發展的根本任務，而我國的國情決定了必須進行農業髙新技術的研究和應用，才能實現我國農業和農村經濟跨越發展。

面對新科技革命的挑戰和全面推進農業和農村經濟發展的歷史要求，作為農業現代化重要組成部分的農業信息化已成為我國新階段農業和農業科技發展的重大戰略選擇，也是構建我國現代農業高新技術體系的戰略部署。

黨的十五大提出“在下世紀中葉，基本實現現代化”的戰略目標，農業機械化是農業現代化的重要組成部分。農業機械化在現代裝備和工程技術的支持下得到實施和進一步發展。農業機械化程度也成為衡量一個國家農業現代化發展水平的重要標志之

農業部在《農業機械化發展“九五”計劃和2010年規劃》中提出，把加快農業機械化信息體系建設作為宏觀調控體系建設的重要內容之一，要求在“十五”計劃中重點建設農業機械化信息系統。

2003年，國家科技部首次實施“數字農業技術研究與示范”的重大專項國家“863”計劃[科技部，2003]o數字農業(digital agriculture)總攬信息技術在農業領域的集成應用，使現代信息技術與農業實現有效的融合，構建我國農業信息技術發展體系，在農業和農村信息化的全局性和戰略性上將起到舉旗作用，是今后我國實現農業信息化跨越發展的突破口，對我國推動現代農業進程具有重要意義。

隨著市場經濟體制的建立和完善，農村經濟體制改革的不斷深入，農機需求量激增，但由于農戶的自身文化素質的限制，再加上農業機械種類繁多，'農民在選購農業機械時，不可避免存在較大的盲目性，造成資源和資金的巨大浪費。因此，我們應該抓住機遇，開拓創新，開發一套能夠滿足現代化農業迫切需要的農機裝備信息管理與決策系統。

1.2國內外農機化信息管理現狀及問題

以計算機、網絡、多媒體等技術為核心的信息革命，大大加快了全球經濟一體化的進程，并促使多種產業發生深刻的變革，農業也在其中。農業信息化的全面實現是21世紀農業的重要標志，也是我國21世紀農業的主要出路。

1.2.1農業信息化的概念及特征

農業信息化是指利用現代信息技術和信息系統為農業產供銷及相關的管理和服務提供有效的信息支持，并提高農業的綜合生產力和經營管理效率的相關產業的總稱。它通過信息和知識及時、準確、有效的獲取、處理、傳播和應用，把農業信息及時準確地傳達到農民手中，實現農業生產、管理、農產品營銷信息化，加速傳統業改造、升級，大幅度提高農業生產效率、管理和經營決策水平。農業信息化主要包括以下幾個方面的內容：農民生活消費信息化，農業生產管理信息化，農業科學技術信息化，農業經營管理信息化，農業市場流通信息化，農業資源環境信息化，農業管理決策信息化等(呂曉敏，2002；劉天軍， 2003]o

農業信息不同于一般的信息，它同時具有信息和農業的特點，主要概括為以下幾點：

(1)收集成本高。農業新技術和科技成果正在不斷增長，可以說每天都會推陳出新，這樣大量信息的收集不免會帶來很大困難，需要極大人力和物力的支持。

(2)分散性。農業信息資源分布十分廣泛，概含了生物、環境、經濟、管理等領域，且相互滲透、相互作用，并且廣泛分散于生產、加工、貯運、銷售、消費各個環節。這些決定了農業信息化應該具有綜合性，更需要加強組織協調和綜合管理。

(3)連續性。農業生產和農業經濟活動是一個連續不斷的過程，這要求農業生產信息能不斷積累和經常動態更新。

(4)很強的時效性和政策性。及時、準確的信息是在市場上能否制勝的關鍵。在我國農業發展中，政策的指導與約束的作用尤為突出。

1.2.2國外農機化信息管理概況

國外農業信息化大致經歷了三個發展階段：20世紀50?60年代，主要是利用計算機進行農業科學計算；70年代工作重心是農業數據處理和農業數據庫開發；80年代，特別是90年代初以來，研究重點轉向知識的處理、自動控制的開發以及網絡技術的應用[陳云坪，2003]o目前，歐美國家的農業信息技術已進入產業化發展階段。

1996年美國國會通過新的農業法案要求政府部門、涉農產品的運銷、農業生產資料供應公司等都要求互聯網無償地向農民提供信息服務。目前，美國已形成國家、地區、州三級農業信息網，網絡發達、協作有力，其農業部(USDA) 建立了重要的農業信息傳播系統，及時發布農業統計、市場報告等涉農數據，農業統計局(ASB)的預測信息可隨時通過計算機信息傳遞系統(CIDS)供應用戶。資料顯示，美國41. 6%的家庭農場、46. 8%的奶牛場和52%的年輕農場主都配有計算機，并連接各種農業網絡。通過計算機網絡，農場主不出家門就可以了解農產品價格、國內市場銷售量、進出口量、最新農業科技、氣象資料等信息；同時，還可在網上銷售農產品，購買農業生產資料，進行農業技術咨詢[王治忠，2002]o

日本的計算機農業應用始于60年代，依靠計算機為主的信息處理技術和通訊技術，推進高效農業的發展，增強農村地區的活力，促進了農業信息化發展。目前，計算機普及率己達93%以上，信息技術應用廣泛，己全面進入農場和農戶。計算機不僅在農業的產前、產中、產后各環節廣泛應用，而且從事農業研究和管理人員都廣泛使用計算機，基本上實現了信息資源共享。日本各縣還建立了農業科技情報系統，通過與用戶聯機，提供氣象、土地利用、新產品和新技術開發方面等情況。

以Internet為代表的計算機網絡技術被應用于農業領域，使農業生產活動與整個社會緊密聯系，并將農業生產社會化帶入一個新階段[陳國秀，2002；孟楓平，2003；顏蘊2003]o其具體的應用特點可以概括為以下四個方面：

(1)政府農機部門用計算機進行農機管理，如農機資料信息的搜集、整理、檢索和傳遞等，制訂政策、進行預測等工作。

(2)為農戶直接提供決策咨詢，通過計算機為農戶提供咨詢服務，購買農業生產資料，進行農業技術咨詢，提供經營決策服務等。

(3)多方力量參與農業信息化工程，除政府部門外，還包括農業生產資料供應公司、涉農產品的運銷企業等。

(4)農業信息系統的網絡化，將信息已更快的速度傳遞到農戶手中。

1.2.3我國農機化信息管理現狀

“九五”期間，我國農業機械化水平年平均提高7%以上，農機產業穩定發展。1996年全國農機總動力比1995年增長7.56%, 1999年全國農機總動力達4.89億千瓦，比1998年增長8.7%,農機固定凈寧產達2641億元，比1998 年增長11.4%。據統計，隨著農機裝備水平的提高，’全國機械化作業水平也進一步提高，1999年全國機耕面積達6200萬公頃，機播面積4000萬公頃，機收面積2500萬公頃，機耕、機播、機收水平分別達65%、26%、16%[謝方平， 2002]o

以浙江省為例，據省農機管理部門統計，“九五”期間，全省農機裝備保持了較快的發展速度，到2000年底全省擁有農機總動力1990.09萬千瓦，大中型拖拉機6758臺，農用小型拖拉機25.20萬臺，運輸拖拉機17.46萬臺，聯合收割機數量已達14303臺，全省擁有工廠化育秧設備184套，機動水稻插秧機195 臺，農用排灌機械41.15萬臺，拋秧機408臺，擁有谷物烘干機353臺，2000 年烘干谷物4.23萬噸，茶葉加工機械7.63萬套，噴灌機械22670套，2000年噴灌作業面積119.17萬畝，擁有化肥深施器91652萬臺，2000年化肥深施作業面積1425.4萬畝,秸桿還田機械擁有量7837臺,2000年秸桿還田作業面積590.5 萬畝。2000年全省機收面積達862.35萬畝。2000年底塑料連棟大棚全省擁有 191.93萬平方米，塑料簡易大棚6632.77萬平方米，大棚作業機械264臺[鄭文鐘，2003] o

我國農業機械化事業雖然取得了長足的發展，但從整體上看，中國農業信息技術一般落后于世界先進水平10年左右[梅方權，2003],農業機械化信息管理上還存在著一些不可忽視的問題和困難，主要有以下幾點：

(1)農業機械化管理體制不完善

農業機械的科研、生產、使用、管理、培訓、推廣、供應分散在農業、工業、物資、畜牧等廳局，整個管理體系從上到下，機構五花八門。.由于體制紊亂，多頭領導，歸屬不一，從而使機構運轉不靈，造成內外矛盾多，工作效率低，使管理服務的功能得不到充分發揮。同時，農機化服務體系不健全，投入少，設施差，手段落后，整體服務水平不高，已不適應新時期我國農業結構調整的需要。

(2)農機化管理信息系統落后

在我國，農業信息化進程起步較晚。20世紀80年代以來，開展了系統工程、數據庫與信息管理系統、專家系統、決策支持系統等技術應用于農業資源方面的研究，也取得一批重要成果，不少已得到應用。

但就農機化管理信息系統來講，目前還在使用的管理系統可以分為兩種：單機版管理系統和網絡版管理系統。

單機版農機管理信息系統結構如圖1-1所示，農機管理部門既要擔任收集信息和處理信息收集職責，又要將信息傳播給廣大農戶。舊網絡版農機管理信息系統結構如圖1-2所示，.解決了信息傳播難題，使農戶方便獲取農機信息，但是信息采集面窄，缺乏規范化和標準化，導致信息的分析、發布和傳輸、缺乏統一的標準。因此，隨著計算機應用和信息技術的日益更新，不論是單機版管理系統還是網絡版管理系統已經無法滿足現代農業裝備的需求。

圖1-1單機版農機管理信息系統示意圖

圖1-2舊網絡版農機管理信息系統示意圖

(3)系統維護成本髙，阻礙信息化普及

目前，農機管理部門每年都要花費大量的人力、物力和時間，進行資料收集、整理，更新農機管理系統數據。但農機信息量大和繁雜，許多地方政府不愿意投資，使得開發完成的農機管理信息系統束之高閣，嚴重阻礙了信息化的普及。

因此，本課題提出新的"基于網絡的農業機械裝備管理信息系統”的模式將具有重要的現實意義，解決當前農機化管理系統中存在的缺陷，滿足農業生產、科研、教學、管理和技術推廣的需求。

1.3本文的主要研究內容

通過以上分析，明確本課題的主要研究內容：

1、調查卑內外農機信息化管理的現狀和存在的問題，擴大農業機械裝備范圍，將更多的農業機械裝備納入農機化管理信息系統，并探討了 “基于網絡的農業機械裝備管理信息系統”研究的目的和意義。

2、在研究了現代管理理論的基礎上，把MIS技術、DSS技術與EC技術三者結合成一個有機的整體，提出新的基于網絡的農機裝備管理信息系統的模型, 并采用基于Linux操作系統，以Apache為網絡服務器，利用Mysql系統數據庫和PHP網絡服務器語言搭建“基于網絡的農業機械裝備管理信息系統”平臺。

3、選用多種數學方法建立了模型庫，引用具有代表意義的灰色——馬爾柯夫鏈聯合預測方法、人工神經網絡預測方法和效用理論決策方法建模，提出基于模糊聚類的人工神經網絡預測方法和粗糙集因子分析數學模型，并分別對對農業機械信息化的一些現實問題(如未來農機需求、農機總動力、農機價格等) 進行了探討和實際應用分析。

4、在系統的詳細分析的基礎上，詳細描述了系統的總體方案，將系統分為農業機械裝備市場信息、農業機械裝備預測決策和農業機械裝備綜合信息三個子系統。采取模塊化獨立設計原則，給出系統各個模塊的功能分析和設計細節，成功地實現了農業機械裝備信息的資源共享，數據庫的網絡動態更新，在線動態預測及決策等。最后，本文提出該系統的安全性解決方案。

參考文獻：

［1］國家發展和改革委員會發展規劃司.中華人民共和國國民經濟和社會發展 "九五"計劃和 2010 年遠景目標綱要.http://dD.cei.ROv.cn/lszl/iw0.htm '

［2］國家發展和改革委員會發展規劃司.國民經濟和社會發展“十五”計劃綱要. http://dp.cei. gov. cn/lszl/tfyp .htm

［3］科技部.國家863計劃文件.httD：〃www.863.orgcn/

［4］呂曉敏.中國農業信息化的現狀的機遇［幾天津科技.2002,29(6)： 11-12.

［5］劉天軍.我國農業信息化建設問題初探［J］.計算機與農業.2003(5)： 24-26.

［6］陳云坪.21世紀農業信息化帶動農業現代化的戰略分析［幾山區開發. 2003(2)： 26-27.

⑺梅方權.農業信息技術的發展與對策分析［幾中國農業科技導

報..2003,5(1)： 13-17.

[8]陳國秀.法國農業的信息化及其動力因素分析[J].農業圖書情報學刊. 2002(5)： 92-96.

叨王治忠、李寶珍等.美國農業機械化見聞卩].農業機械.2002(2)： 38-39.

[10]孟楓平.日本農業信息化進程的主要特點[J].世界農業.2003(4)： 38-39,47.

[11]顏蘊、王玉芹.韓國農業信息化建設的發展現狀和特點[J].計算機與農業. 2003(4)： 3-4.

[12]謝方平、張喻等.中國農業機械化的現狀及對策[J].世界農業.2002(10)： 33-34.

[13]鄭文鐘、應霞芳等.浙江省農業機械化發展的系統分析[J].浙江大學學報：農業與生命科學版.003,29(2)： 147-151.

[14]車明誠、王慧穎、劉大勇.我國農業信息化發展的戰略思考[J].農場經濟管理.2003(3)： 38-40.

[15]§曉敏.中國農業信息化的現狀的機遇[J].天津科技.2002,29(6)： 11-12.

[16]張小栓、傅澤田等.論我國農業機械化發展支持體系的完善[JJ.農業機械學報.2001,32(4)： 126-127.

[17]李樹君.21世紀我國可持續發展農業裝備戰略與技術研究[J].農機市場. 2001(1)： 4-5.

[18]高煥文、李問盈.我國農業機械化的跨世紀展望[JJ.農業工程學報.2000,16(2)： 9-12.

[19]陳志.我國農業可持續發展與農業機械化卩]?農業機械學報.2001,32(1)： 1-4,15.

[20]Wang Maohua. Possible Adoption of Precision Agriculture for Developing Countries at the Threshold of the New Millennium.Proceedings of 99 International Conference on Agricultural Engineering. Beijing,China, December, 1999.

[21]Sijing Li.System Analysis of Agricultural Information Management in China.Technolgy Innovation and Sustainable Agriculture. New World Press.October 11,2000 Beijing,China.

[22]ZuoRui SHEN.Infbrmation Technology Support for Agricultural Education,Research an Extension.Technolgy Innovation and Sustainable Agriculture. New World Press.October 11,2000 BeiJing,China.

[23}Jian SONG ,Maohua WANG, Technology Innovation and Sustainable.Proceedings of International Conference on Engineering and Technological Sciences 2000.New World Press.October 11,2000 BeiJing,China

第二章農機裝備管理信息系統的理論基礎

2.1 MIS技術與農機裝備系統

2/I/I信息、系統、信息系統和MIS的概念

信息是近代科學的一個專門術語，已廣泛地應用于社會各個領域，包括廣義信息和狹義信息。一般認為，信息是向人們或機器提供關于現實世界新的事實的知識，是數據、消息中所包含的意義，它不隨載體物理設備形式的改變而改變。

系統(System)是具有特定功能的、相互有機聯系的許多要素所構成的一個整體。對計算機而言，系統是為實現某些特定的功能，由必要的人、機器、方法或程序按一定的相關關系聯系起來進行工作的集合體，內部要素之間的相互聯系通過信息流實現。系統的特征由構成系統的要素及其相互之間的聯系方式所決定［黎連業，1998］。

信息系統(Information System)是具有數據采集、管理、分析和表達數據能力的系統，它能夠為單一的或有組織的決策過程提供有用的信息。在計算機時代，信息系統都部分或全部由計算機系統支持，人們常常使用計算機收集數據并將數據處理成信息，計算機的使用導致了一場信息革命，目前，計算機已經滲透到各個領域［薛華清，1999］。一個基于計算機的信息系統包括計算機硬件、軟件、數據和用戶四大要素，如圖2-1所示。

管理信息系統(Management Information System,簡稱MIS)是60年代在歐美新興起來的計算機應用學科，本身還在不斷地發展變化，涉及的內容越來越多。目前雖還沒有確切的定義，但以下的定義被廣泛地認可［YOFFIE, 1994］。

管理信息系統［雷光復，1996.6；劉魯，1996.5；黎連，1998.10］是指綜合利用計算機技術、網絡通信技術、管理科學等，對企業內外部信息進行收集、加工、存儲、傳遞和利用，輔助各級管理人員有效地履行生產經營管理功能，實現企業經營規劃目標的人機系統。管理信息系統能實測企業的各種運行情況，利用過去的數據預測未來，從全局出發輔助企業進行決策，利用信息控制企業的行為，幫助企業實現其規劃目標。

管理信息系統在現代社會已深入到各行各業，由于計算機技術的迅速發展和普及，MIS事實上已成為計算機MIS。但管理信息系統不同于一般的計算機應用，它只是實現管理現代化的重要手段。對于任何企業或管理部門來說，管理信息系統都是客觀存在的，計算機只是使管理系統更有效，管理信息系統絕不只是一個技術系統，而是一個把人包括在內的人機系統，因而它是一個社會系統，具有社會系統的開放性、隨機性、動態性和歷史局限性。

管理信息系統引用其他學科如管理科學與工程、經濟理論、統計學、運籌學以及計算機等許多學科的概念和方法，融合成一門新的綜合性、邊緣性學科。管理信息系統科學的三要素是：系統的觀點，數學的方法和計算機的應用，而這三點是管理現代化的標志。

2.1.2 MIS的結構和特性

MIS總體結構由信息源、信息處理器、信息用戶和信息管理者組成［曼國生, 1998］。信息源是信息的來源或者說是以各種不同的方式存在的信息；信息處理器負責信息的傳輸、加工、存貯；信息用戶是系統的使用者；信息管理者負責系統設計、實現、運行和維護，如圖2-2所示。

圖2-2管理信息系統總體結構

從管理信息系統的定文和結構可以看出管理信息系統具有如下的特點:

(1)面向管理決策

管理信息系統是繼管理學的思想方法、管理與決策的行為理論之后的一個重要發展，它是一個為管理決策服務的信息系統，它必須能夠根據管理的需要，及時提供所需要的信息，幫助決策者作出決策。

(2)綜合性

從廣義上說，管理信息系統是一個對組織進行全面管理的綜合系統。一個組織在建設管理信息系統時，可根據需要逐步應用單個子系統，然后進行綜合，最終達到應用管理信息系統進行綜合管理的目標，管理信息系統綜合的意義在于產生更髙層次的管理信息，為管理決策服務。

(3)人機系統

管理信息系統的目的在于輔助決策，而決策只能由人來做，因而管理信息系統必然是一個人機結合的系統。在管理信息系統中，各級管理人員既是系統的使用者，又是系統的組成部分，因而，在管理信息系統開發過程中，要根據這一特點，正確界定人和計算機在系統中的地位和作用，充分發揮人和計算機各自的長處，使系統整體性能達到最優。

(4)現代管理方法和手段相結合的系統

人們在管理信息系統應用的實踐中發現，只簡單地采用計算機技術提高處理速度，而不采用先進的管理方法，管理信息系統的應用僅僅是用計算機系統仿真原手工管理系統，充其量只是減輕了管理人員的勞動，其作用的發揮十分有限。管理信息系統要發揮其在管理中的作用，就必須與先進的管理手段和方法結合起來，在開發管理信息系統時，融進現代化的管理思想和方法。

(5)多學科交叉的邊緣科學

管理信息系統作為一門新的學科，產生較晚，其理論體系尚處于發展和完善的過程中。早期的研究者從計算機科學與技術、應用數學、管理理論、決策理論、運籌學等相關學科中抽取相應的理論，構成管理信息系統的理論基礎，從而形成一個有著鮮明特色的邊緣科學。

2.1.3 MIS技術在農機裝備系統中的應用

MIS技術在農業中已被廣泛應用，農業專家們開發了種植業基本建設項目信息管理系統、農機監理綜合報表系統、農業商品基地信息管理系統、農田信息管理系統等農業信息系統，取得了不錯的成績［姜立新，2003；羅蕓，2003；石熠炯，1999；馬本學，2003］。隨著社會分工的精細化和研究領域的專一化，

MIS技術將被應用到農機裝備信息系統中，其主要包括以下幾個方面：

(1)當地農機裝備信息管理

收集和管理各個省、市、縣的農機裝備信息，包括直接信息如農機總動力、農機總銷售額等，間接信息如農民純收入、耕地面積、播栽總面積等。因為農機管理部門中的許多數據管理并不像財務管理那樣，有嚴格的制度，常常帶有較大的隨意性，數據收集的時間、格式和計算方式等往往是根據經驗和公式完成的，而且又不便于審核和管理，容易引起混亂和錯誤。計算機系統則能為數據處理提供明確的尺度，使之標準化、規范化［余有泰，1987］。

(2)農機科技資料管理

收集和整理有關國內外的農機裝備科技資料，并提供方便的查詢途徑，具體內容包括以下幾點：全國農機科研和推廣項目立項、審批、實施情況，全國農機科技的新產品、新成果、新專利情況，國際農機科技信息，科技推廣應用，新產品試驗鑒定，農機科研開發情況，農機標準化情況，農機化科技發展需求和趨勢預測、信息，科技規劃和計劃等。

(3)其他農機相關信息管理

如農業政策、法規、措施等。

2.2 DSS技術與農機裝備系統

2.2.1 DSS的概念、組成及原理

決策支持系統，簡稱DSS (Decision Support System),是基于計算機的以特定形式輔助決策的一種科學工具。它通過人機對話等方式為決策者提供了一個將知識性、主動性、創造性和信息處理能力相結合、定性與定量相結合的工作環境，協助決策者分析問題、探索決策方法，進行評價、預測和選優［黃梯云， 2001；李昭智，2001］o

所謂DSS,就是一個提出問題、分析問題、解決問題的過程。DSS系統(見圖2-3)由人機接口、數據庫系統、模型庫系統、知識庫系統、方法庫系統等五個部分組成［Paul Gray, 1994］。在決策支持系統里，一般的決策過程可用圖 24表示，解釋如下：

(1)廣義講，人類的決策行動包括確定目標、設計方案、評價方案和實施方案四個階級，但通常所說的決策科學的研究對象則主要包括前三個階段。

（2）圖中的環境既包括客觀物質世界，也包括與決策人密切相關的社會系統（由人及人與人之間的關系組成）。

（3）人們在決策時，一方面必須認識環境，了解有關的信息（這些信息包括客觀物質世界的真實反映和社會系統的有關政策、價值觀及決策機制等）；另一方面在決策的各個階段還要受到環境的制約，例如某決策問題的目標確定可能受到環境中層次較高的目標約束，又如方案的設計必然要受到現實可行性的限制等等。

圖2-3決策支持系統的組成

圖2-4決策過程

2.2.2 DSS的功能

為了完成預定的工作任務，DSS具備相應的支持功能，可以根據支持水平劃分功能的類型[朱巖，2002]o

(1)信息服務。它又可分為外部服務和內部服務兩大類。外部服務主要是指為決策者提供所需要的信息，也可以作為其他系統的信息資源；內部服務是為了其他功能的實現提供基礎數據。

<2)科學計算。信息服務要為科學計算提供支持，一般認為具有科學計算功能的DSS等級要高一些。在DSS中的科學計算并不是優化計算，也不是其它模型計算的軟件包，而是指在輔助決策時進行的必要計算，這種計算模型不追求復雜性，而注意用戶的參與和選擇，因此在實現計算功能時，人機對話地位非常重要。

(3)決策咨詢。在科學計算的基礎上，增加知識和推理的功能后，就可以對決策起進一步的支持作用。為了強化決策咨詢的功能，有時可為DSS開發一個準專家系統[徐偉，2003]o

(4)人工智能。具有人工智能的支持功能是最理想的DSS,它追求的目標主要是人和機器充分的交互，達到共同協作完成決策任務。具有智能的DSS可以認為達到了較高的支持水平。

正因為DSS技術具有這些功能，因此它的應用范圍比較廣泛，企業管理、石油煉廠生產經營、農田數據采集等領域都使用DSS系統。

2.2.3 DSS技術在農機裝備系統中的應用

DSS技術廣泛應用在各個領域，其中在農業領域中應用也非常廣泛[張仰洪，2003]O它指導著農業生產，并產生了巨大的經濟效率和社會效率，其主要應用在以下幾個方面：

(1)農機發展需求預測

.對各個省、市、縣的農機裝備信息進行輔助決策和農機發展需求預測。具體實現方法：將系統分折、預測和輔助決策與數據庫技術有機地結合起來，實現了數據庫和模型庫的互聯，在Internet環境下開發農機裝備決策支持系統 [鮑一丹，2001] o

(2)農機裝備選擇

根據實際情況，從動態農機裝備信息庫中有條件的選擇出適合農戶的農機具。

2.3 EC技術與農機裝備系統

2.3.1EC概念和分類

電子商務，簡稱EC (Electronic-Commerce),是指顧客與服務提供者或商家(包括我們熟悉的商店、商場等)之間的商務關系，如顧客在網絡上購買電子商店的商品，用戶在網絡上享受服務提供者提供的服務等[施紹裘，2000]o

電子商務可以按參與電子商務交易涉及的對象可以分為以下四類：

(1)企業與消費者之間的電子商務(Business to Customer即BTOC)。這是消費者利用因特網直接參與經濟活動的形式，類同于商業電子化的零售商務。通過網上商店買賣的商品可以是實體化的，如書籍、鮮花、服裝、食品、汽車、電視等；也可以是數字化的，如新聞、音樂、電影、數據庫、軟件及各類基于知識的商品；還有提供的各類服務，有安排旅游、在線醫療診斷和遠程教育等。

(2)企業與企業之間的電子商務(Business to Business即BTOB)。BTOB 方式是電子商務應用最重要的、最受企業重視的形式。企業可以使用Internet 或其他網絡對每筆交易尋找最佳合作伙伴，完成從定購到結算的全部交易行為。此種模式的交易額占整個電子商務的90%以上，是電子商務發展的主力方向，是互聯網和信息化對現代經濟的重要貢獻。

(3)消費者之間的電子商務(Customer to Customer即CTOC)。CTOC主要指個人與個人之間，通過互聯網進行的交易，現在主要的形式是拍賣和競標。

(4)企業與政府方面的電子商務(Business to Government即BTOG)。這種商務活動覆蓋企業與政府組織之間的各項事務。例如企業與政府之間進行的各種手續的報批；政府通過因特網發布采購清單、企業以電子化方式響應；政府在網上以電子交換方式來完成對企業和電子交易的征稅等，這成為政府機關政務公開的手段和方法。

2.3.2EC組成和功能

2.3.2.1 EC的組成

一般的EC系統有電子商務實體、(虛擬)電子市場、物資流、資金流、信息流、商流、認證中心等基本要素構成[王刊良，2002]o

電子商務的具體流程如圖2-5,其中的四個“流”貫穿了電子商務的整個環節。電子商務流程中速度最慢的環節將決定整個系統能達到的效率。

圖2-5電子商務的具體流程

因特網(Internet)是電子商務的基礎，是商務、業務信息傳送的載體；內聯網是企業內'部商務活動的場所；外聯網是企業與企業以及企業與個人進行商務活動的紐帶。

認證中心(Certificate Authority, CA),是受法律承認的權威機構，負責發放和管理電子證書，使網上交易的各方能互相確認身份。電子證書是一個包含證書持有人、個人信息、公開密鑰、證書序號、有效期、發證單位的電子簽名等內容的數字文件。

物流公司接受商家的送貨要求，組織運送無法從網上直接得到的商品，跟蹤商品流向，將商品送到消費者手中。

網上銀行指在因持網上實現傳統銀行的業務，為用戶提供24小時實時服務；與信用卡公司合作，提供網上電子錢包，提供網上支付手段，為電子商務交易中的用戶和商家服務。

2.3.2.2 EC的功能

電子商務是一個以Intemet/Intranet為網絡架構，以交易雙方為主體，以銀行支付和結算為手段，以客戶數據庫為依托，以證書認證體制為安全交易機制的全新商業模式[聶秀英，2003]o目前，利用網絡進行商務活動包括三方面的內容：

(1)網上信息服務

在網上發布電子廣告、商情，進行產品宣傳、客戶問題解答，使用指導等; 通過市場營銷和廣告的方式吸引新客戶；通過客戶服務及支持為觀有客戶提供服務；現有產品開辟新市場及銷售渠道。

（2）電子購物與貿易

進行詢價、報價、訂單、簽約、電子支付和商品交付。

（3）電子銀行與金融服務

在網上開設銀行與保險業務，為企業商務活動和個人理財提供金勵保險服務。

（4）加快信息交流

加快組織內部的信息交流，協調內部的經營活動，通過在線的事務處理簡化復雜的運作管理和通過在線分析處理輔助管理決策。

2.3.3 EC技術與農機裝備系統

電子商務最重要的意義在于其快速、高效、節約成本，避免重復勞動等。現代計算機網絡拉近了人與人之間的距離，因此使以前由客戶業務員輸入或傳達的信息，改變為由有能力的客戶直接輸入和瀏覽。如果客戶通過網絡自行提交訂貨單，查看訂貨情況，則可以減少中間環節，降低差錯，提高效率，節省人力。實際上是將業務信息系統延伸到客戶端，使客戶也能夠加入到業務工作流的操作中來，降低了傳統交易過程中所需要的信息、契約、控制和人員交通費用等方面的成本，改變了信息成本的結構。

基于Internet的農業機械裝備電子商務具有明顯的直接性、低成本、廣泛性等特點，系統示意圖如圖2-6所示[王德成，2002]o

圖2-6農機裝備系統電子商務示意圖

電子商務技術在農機裝備系統中應用主要體現在以下幾個方面：

(1)市場信息管理

通過Internet,收集農業機械裝備的生產企業或者經銷商信息和具體的農機裝備信息，為農戶提供農機設備購置的網絡平臺。通過該平臺，企業可以將本企業最新農業機械裝備信息及時添加到農業機械裝備動態信息系統中，政府相關部門對信息的審核，這樣就完成了該信息的發布。

(2)為農機企業提供市場需求信息

通過農機用戶及時反饋的需求信息，可以彌補政府宏觀指導的不足，解決了以往農機企業收集市場信息不完全和不及時的難題，有助于企業做出決策，調整生產，滿足市場需求。

(3)為農戶提供最新農機具信息

這是因為信息在網上流通速度快于其在傳統市場的流通速度，信息在網上的流通覆蓋面大于其在傳統市場的流通覆蓋面。通過該平臺用戶可以及時了解最新產品，并聯系生產企業或者經銷商購置所需的農機裝備。

(4)降低商品成本

農機裝備企業所面對的消費群體主要是農業的經濟實體，對外宣傳難度。而信息在網上流通成本低于其在傳統市場的流通成本，信息成為首要資源并滲透到業務的各個環節，從而改變企業業務流程，為企業節約不少成本。

(5)實現電子商務最初級的功能

在網上發布電子廣告、商情，進行產品宣傳和客戶問題解答、使用指導等。通過市場營銷和廣告的方式吸引新客戶，并為現有客戶提供服務，為現有產品開辟新市場及銷售渠道。

2.4系統技術集成

隨著科學技術和精細農業的發展，MIS技術、DSS技術與EC技術在農業工程領域中應用越來越廣泛，而且已指導著社會實踐和經濟的發展[彭璧玉， 2001；郭建強，2001]o下面我們分析MIS、DSS與EC在農機裝備系統中的相互聯系和具體應用，其聯系結構圖如下：

圖2-7系統技術集成示意圖

總之，MIS技術、DSS技術與EC技術的結合是將政府部門、農機裝備用戶與農機制造企業聯系起來，解決我國在農機裝備管理和信息采集方面主要存在不能及時形成全面、有效的農機化管理信息的弊端，指導政府部門的宏觀決策，減少農機戶盲目投入，協助農機企業收集農機市場需求信息用于決策。

這一切都將有利于我國農機制造企業事業的發展，有利于廣大農戶的發展致富，更有利于我國農業的現代化進程。

參考文獻:

［1］雷光復.信息系統與計算機輔助管理［M］.清華大學出版社，1996.6

［2］劉魯.信息系統設計原理與應用［M］.北京航空航天大學岀版社，1996.5

［3］黎連業.管理信息系統設計與實施［M］.清華大學出版社，199&10

［4］薛華清.管理信息系統(第三版).北京：清華大學出版，1999.

［5］石熠炯.農業機械多媒體管理信息系統研究.浙江大學碩士學位論文，1999

［6］馬本學.基于網絡的農業機械多媒體管理信息系統的研究.浙江大學碩士學位論文，2003

［7］羅蕓、張長青、趙偉、龔傳勝等.農業科技管理信息系統數據檢索技巧［幾

安徽農業科學.2003,31(2)： 335-336. '

［8］姜立新、帥向華、張建福、李志強.地震應急指揮管理信息系統的探討［J］. 地震.2003,23(2)： 115-120.

叨曼國生.計算機在農機化管理中的應用［M］.北京：清華大學出版，1998.

［10］余有泰.農業機械化工程［M］.北京：中國展望出版社，1987.

［11］黃梯云.智能決策支持系統.北京：電子工業出版社，2001. 1.

［12］李昭智，李昭勇.決策支持與數據倉庫系統.北京：電子工業出版社,2001.3.

［13］王萬森.人工智能原理及其應用.北京：電子工業出版社，2001. 5.

［14］朱巖，肖永波.21世紀的決策支持系統.北京：清華大學出版社，2002.

［15］徐偉.決策支持系統在決策中的作用［J］.統計與決策.2003(1)： 36-37.

［16］張仰洪、楊星衛等.精準農業管理決策支持系統的設計與實現［J］.遙感技術與應甩 2003,18(1)； 10-13

［17］鮑一丹、何勇.農業機械多媒體決策支持系統的研究卩］.浙江大學學報:農業與生命科學版.2001,27(2)： 187-190.

［18］施紹裘.EC:概念與特征，障礙與對策［J］.寧波大學學報(理工版). 2000,13(2)： 83-86.

［19］龔建文.電子商務與網絡技術貿易的發展卩］.廣東科技.2003(5)： 22-24.

［20］吳昌林•淺談21世紀電子商務的現狀和發展［J］.江西農業大學學報：社會科學版.2003,2(1)： 55-57.

［21］聶秀英.發展中的電子商務卩」.中國數據通信.2003,5(4)： 11-14.

［22］向欣.美國電子商務的特點［J］.信息系統工程，2000, (1)： 13—15.

［23］王刊良、萬映紅.網絡經濟中的電子商務模式創新卩］.決策借鑒. 2002,15(4)： 48-53.

［24］郭建強、趙清華.農業電子商務概述［幾計算機與農業.2001(2)： 18-20.

［25］王德成、馬國玉等.農業裝備電子商務的模式選擇卩］?農業機械學報. 2002,33(5)： 83-85.

{26］彭璧玉.我國農業電子商務的模式分析［幾南方農村• 2001(6)： 37-39,44.

［27］郭建強、趙清華等.美國農業電子商務發展及對我國的啟示［J］.科技潮. 2001(9)： 29-29.

［28］ YOFFIE, Strategic Management in Information Technology, Havard business School, 1994.

［2刃 Paul Gray, Decision Support and Executive Information Systems, Prentice hall,1994.

第三章農機裝備管理信息系統的構建

3.1系統的架構原則

網絡系統如何架構是農業機械裝備管理信息系統實現的關鍵，而網絡系統的設計有兩方面需要著重考慮的問題。一方面，要根據農業機械裝備信息系統的實際應用情況，在農業機械裝備信息系統網絡建設的過程中，不是盲目追求新技術、新產品，而是從農業機械裝備信息系統的實際需要出發，建立一套既能真正適合當前實際應用需要，又能保證今后順利升級的網絡系統；另一方面, 又要跟上計算機行業的發展潮流，但就目前的國情而言，并不是把世界上最先進的產品堆到一起，就是好網絡、好系統，即使是在美國這樣的一個先進IT 的大國，七十年代的終端、八十年代的PC仍是物盡其用。科學技術的發展從來沒有象今天的計算機技術這樣迅速，計算機技術發展之快，以致于10年以后計算機、網絡技術發展成什么樣，誰都無法預測。

因此，在網絡系統選擇設計中，需要綜合考慮系統的可靠性、安全性、先進性、可擴展性、開放性和經濟性等諸方面因素，使它們之間平衡協調，以獲得合理的設計方案。綜合考慮我國的實際情況，農業機械裝備信息系統依據以下具體原則構建［朱仲英，2000］：

1.系統的可靠性(reliab訂ity)

在任何情況下，確保網絡信息系統可靠、穩定地協調運行，確保系統數據的完整性、正確性和易恢復性(recoverab訂ity)。如果系統出現故障，也應確保能迅速恢復正常工作。因此，必須考慮系統整體的容錯能力(fault tolerance),對硬件設備均應考慮適當的冗余，以及數據的多種自動備份［Stephen Haag, 1997. 7］。

2.系統的安全性(Security)

網絡信息系統必須不間斷地面向廣大用戶，提供交互式的服務。同時，還要防止黑客和病毒的侵入，致使信息和網絡的安全性面臨嚴峻的挑戰。設計時, 必須采取強有力的安保措施，確保系統資源的安全。如果發生意外情況，也應保證及時予以消除［UylessBlack, 1998］。

3.系統的先進性(Recoverab訂ity)

當前，計算機技術的發展日新月異，設計時，應在經濟條件許可范圍內，盡可能采用當前先進而成熟的技術、設備和軟件，以保證系統高效、可靠安全地運行。同時，也要防止忽略實際應用，盲目追求新產品、新技術，不顧條件地追求“一步到位”的傾向。

4.系統的可擴展性(Scalabi.lity)

設計網絡信息系統時，應貫徹“整體規劃，逐步實施”的原則。根據信息量增加和應用系統的擴充，模塊式地逐步擴展系統的軟件、硬件設備，要充分考慮部件級、系統級、應用級的模塊化的擴充性，以確保系統升級換代的適應能力。

5.系統的開放性(Open)

隨著網絡系統信息量的擴充，所選的機型、操作平臺、網絡組成也將會相應擴展和變化，有必要考慮網絡系統能否滿足系統不斷發展的需要，能否具有較長的生命周期、能否跟別的網絡簡易地集成、聯接等問題。因此，系統必須設計成支持開放性、標準性的系統，以便支持與其它開放型系統協調工作，并保證它們應用系統的兼容性。

6.系統的經濟性(Economy)

選擇優良的系統性能價格比，也是設計網絡信息系統的重要指標之一。特別是目前國家在農業信息化建設上資金投入不足，政策、人力和組織機構也存在巨大空缺，在設計時，應注重于系統的整體性價比和可持續擴展性，力求避免由于系統的后期擴展而推翻前期系統的失誤。

7.系統的易使用性(Usability)

目前我國農機政府部門特別是從業人員文化素質普遍不高,在開發網絡信息系統是必須考慮到系統的易使用性，其中包括易理解性 (understandab訂ity)、易學習性(learnability)和易操作性(operability), 使用戶快速掌握使用方法，及時獲取所需信息［王春森，2001.8］。

8.其它(Others)

除以上諸因素外，還必須結合實際需求綜合設計網絡信息系統，充分滿足系統用戶的個性需要。另外，系統用戶對信息技術的投資得以回報等等，也應作為設計時遵循的基本原則。

3.2系統開發環境配置

針對前面所提出的系統架構原則，本農業機械裝備管理信息系統選擇了 Linux操作系統，以Apache為網絡服務器，利用Mysql建立系統數據庫，采用 PHP網絡服務器語言架構系統開發環境(如圖3-1)。

圖3-1系統開發環境

3.2.1操作系統選擇

選擇合適的操作系統對任何程序的應用均起著決定性作用。對于各種各樣的應用，如電子銷售點系統、多介質用戶服務站、多用戶醫療系統或手持數據釆集設備等，都有滿足它們需要的操作系統，每一操作系統都有它自己獨特的優點。

系統構建者應操作系統的各種特征進行評價，并且確定它們對于特定的應用重要性。這些都將有助于提高系統的穩定性和安全性，降低系統成本。針對前面所提出的系統架構原則，本網絡信息系統選擇了 Linux操作系統。

Linux除了具備一般操作系統所具有的特點外，還有以下優點［中國教育信息網］:

1.供了豐富的網絡功能

完善的內置網絡是Linux的一大特點。Linux在通信和網絡功能方面優于其他操作系統。其他操作系統不包含如此緊密地和內核結合在一起的連接網絡的能力，也沒有內置這些聯網特性的靈活性。而Linux為用戶提供了完善的、強大的網絡功能。Linux免費提供了大量支持Internet的軟件，Internet是在 Unix領域中建立并繁榮起來的，在這方面使用Linux是相當方便的，用戶能用 Linux與世界上的其他人通過Internet網絡進行通信。

2.可靠的系統安全

Linux采取了許多安全技術措施，包括對讀、寫進行權限控制、帶保護的子系統、審計跟蹤、核心授權等，這為網絡多用戶環境中的用戶提供了必要的安全保障。

3.良好的可移植性

可移植性是指將操作系統從一個平臺轉移到另一個平臺使它仍然能按其自身的方式運行的能力。可移植性為運行Linux的不同計算機平臺與其他任何機器進行準確而有效的通信提供了手段，不需要另外增加特殊的和昂貴的通信接口。

4.免費和源代碼開放

Linux作為一種新型的、源代碼開放的操作系統，任何人都可以從網絡上免費獲得Linux的源代碼，并可以根據自己的要求對源代碼做岀大量的修改，不斷擴充其功能，目前正被廣泛應用。

此外，Linux適用于強調性能指標，對用戶界面要求不大的的應用上。然而WindowsNT操作系統以圖形界面為代價，使系統的效率降低了許多。

Linux屬于UNIX家族的一員，它有許多特性是與UNIX相同的。Linux是自由軟件，免費、公開源代碼的，并可運行在多種硬件平臺上，而UNIX系統是商業軟件，大多是與硬件配套安裝的。

安裝Linux對硬件要求很低，可以運行在386以上CPU, 8M以上內存的IBM PC機上。

3.2.2 WEB服務器選擇

操作系統的確定，使得更加容易選擇Web服務器，在符合前面所提出的系統架構原則的基礎上，本網絡信息系統選擇了 Apache Web服務器。

根據對Apache的應用研究總結，認為它至少有以下幾個方面的優越性［孟林，2003］：

1.免費和源代碼開放

任何人都可以從網絡上免費獲得Apache的源代碼，并可以根據自己的網絡要求對源代碼做出大量的修改，不斷擴充或者改變Apache的功能。另外,Apache 已經吸引了全世界很多的技術人員，他們為Apache編寫了很多功能模塊，并在不斷完善Apache<>

2.極好的穩定性

Apache把穩定性放在第一位，能適應于高負荷’大吞吐量的互聯網工作。它發生崩潰的幾率小于HS, Apache在本系統中使用已經綽綽有余，是最佳的選擇。

3.優越的性能

Apache服務器源自美國國家超級技術計算應用中心（NCSA）的Web服務器項目中。目前Apache是最流行的Web服務器端軟件之一，已在互聯網中占據了

領導地位。經過正確仔細配置的Apache,其靜態頁面速度能與IIS持平，甚至高于IISo

3.2.3系統實現的關鍵技術選擇

目前，基于Brows / Server模式建立的WEB信息系統常用的動態信息技術主要有三種（即ASP、PHP、JSP）,通過三者之間的性能比較（表3-1）［應宏， 2003；渠芳，2002；陳定權，2002］,并最終選擇了 PHP。

表3-1 ASP、PHP、JSP的性能比較

語言類執行效穩定網頁擴展支持開發修改改版

型率性結合性 XML 時間時間速度

ASP 快中等好好不支持短快快

PHP 快好好不好支持短短快

JSP 最快好好很好支持較長短慢

此外，PHP具有以下特點：

1.PHP是完全免費的，可以不受限制的獲得源碼。

2.PHP是一種能快速學習，跨平臺，有良好數據庫交互能力的開發語言。

3.具有良好的安全性。代碼可以通過Zend的編譯器將其代碼加密處理，以隱藏源代碼。

4.PHP可以和Apache及MySQL的接口以靜態編譯方式結合，有效利用 Apache高性能的吞吐能力，響應速度快。

3.2.4 WEB數據庫選擇

網絡數據庫選擇MySQL,其主要特點如下［李芳，2002］：

1.MySQL是免費的，可從因持網上下載，并且還能得到許多與其相配的第三方軟件或工具。

2.具備完全多線程、多平臺、多數據類型和靈活安全的特點。

3.MySQL的主要優勢是速度和魯棒性，是一套在較高要求的運行環境下可運行多年的應用程序，并不斷向更穩定和快速的方向發展。

4.MySQL是基于SQL語言的中小型數據庫，完全適用于網絡環境，可以使用多種語言編寫訪問MySQL數據庫的程序。

3.3系統設計模式和開發工具

3.3.1系統設計模式

模型一視圖-'控制器（Mode-View-Controller,簡稱 MVC）是 Xerox PARC 在八十年代為編程語言Smalltalk-80發明的一種軟件設計模式，是一種目前廣泛流行的軟件設計模式[Erich Gamma等，2000] o

它強制性地使應用程序的輸入、處理和輸出分開，使用MVC應用程序被分成三個核心部件：模型（表示企業數據和業務規則）、視圖（用戶看到并與之交互的界面）、控制器（接受用戶的輸入并調用模型和視圖去完成用戶的需求），它們各自處理自己的任務。使用MVC具有以下特點：

（1）增加代碼的重用率，減少數據表達、數據描述和應用操作的耦合度。

（2）提高軟件的可維護性、可修復性、可擴展性、靈活性以及封裝性。

3.3.2系統開發工具

系統開發工具如下：表3-2系統開發工具

開發工具特點及用途

Zend Studio 3.0 IDE 該PHP應用程序集成開發環境支持Linux、

Windows 98/2000 以及 NT 4.0,主要用于 PHP

PHPMyAdmin 2.5.4 的類、函數的開發和調試。

一個用PHP編寫的，可以通過互聯網方便地挫制和操作MySQL數據庫，如建立、復制、刪除

Macromedia Dreamweaver 數據等等。

具有“所見即所得”的特點，極其方便地完成

MX 2004 靜態網頁編輯

Macromedia Flash MX 開發高級的Flash應用內容、應用程序以及視

2004 頻應用。

Adobe Photoshop 7.0 最專業的美工設計工具，用于設計、優化及編輯整合網絡應用圖形的處理工具。

3.4系統數據庫模式

3.4.1 C/S結構模式

傳統的數據庫模式是釆用C/S （Client/server,客戶/服務器）結構模式, 實際上是兩層數據庫模式（Two-tiered Datase Model）,應用軟件主要放置在客戶端，每一個客戶都向數據庫服務器請求或發送信息，一個數據庫服務器同時響應多個客戶（如圖3-2所示）［余彤鷹，1999；易金聰，2003］。

多個客戶應用程序?——?數據庫服務器

圖3-2兩層數據庫模式

這種模式往往表現為單數據庫服務器、多客戶的形式，隨著系統管理的數據量增加，以及客戶（應用）的增多，數據庫服務器的性能、網絡的負荷都將影響到整個系統的效率，一般適用于局域網。

在這種模式中，客戶端應用往往需要一個數據庫連接軟件（如ODBC）以及針對不同類型的數據庫服務器的驅動程序，才能訪問數據庫服務器。因此，除了應用軟件本身外，還存在數據庫連接軟件的安裝、配置等問題，這往往是一般用戶所難以實現的。而增加新的數據庫服務器必然涉及到對客戶端應用軟件的修改等一系列問題，從而極大地限制了系統的靈活性和可伸縮性。

3.4.2 B/S結構模式

三層數據庫模式（Three-tiered Database Model）把數據庫應用分割為幾個邏輯塊，對兩層數據庫模式在很大程度上作了改進，從而進一步提高了系統的性能和效率［陳軍霞，2003；程曉宇，1999］。三層B/S （Brower/Server,瀏覽器/服務器）體系結構模式的采用，能實現較理想的實現基于Internet的農業機械裝備管理信息系統，其結構如圖3-3。

圖3-3三層B/S體系結構模式

三層B/S體系結構模式具有以下優點［馬群利，2003］：

1.可擴充性

由于數據訪問是通過中間層進行的，因此客戶端不再與數據庫直接建立數據連接。也就是說，建立在數據庫服務器上的連接數量將大大減少。同時，中間層與數據庫服務器之間的數據連接通過“連接池”進行連接數量的控制，動態分配與釋放數據連接，因此數據連接的數量將遠遠少于客戶端數量。

2.可維護性

因為業務規則、合法性校驗存在于中間層，因此當業務規則發生改變時，只需更改中間層服務器上的某個組件，而客戶端應用程序不需做任何處理，有些時候甚至不必修改中間層組件，只需要修改數據庫中的某個存儲過程就可以 To

3.可重用性

同樣，如果需要開發B/S應用，則不必要重新進行數據訪問、業務規則等的開發，可以直接在WEB服務器端調用現有的中間層，并且中間件可以被木同平臺的客戶訪問，因此具有很好的可移植性，在很大程度上節省了開發時間和資金投入。

4.安全性

針對傳統的兩層C/S結構中的安全性問題，由于三層B/S將用戶層和數據層分離開來，使得用戶不是直接面對數據，而相應地只要在中間的事務層提供相應的加密技術和安全控制就能夠很好地克服兩層客戶/服務器的安全性問題。

3.5系統的信息集成和網絡結構

3.5.1系統的組成信息

基于Internet的農業機械裝備管理信息系統有效運行的關鍵之一就是將信息的有效集成。釆用電子商務、網絡MIS和DSS技術，為農業機械裝備生產或者經營的企業與農戶、政府有關管理部門構筑一個統一的信息交互平臺，將傳統的信息交流朝網絡化信息管理轉變，實現農業機械裝備的全球資源信屈網絡，降低農業機械裝備的價格，加速農業新型機械裝備的市場化。 ’

農業機械裝備，指在農業生產過程中，由非勞力、畜力對所涉及的農業對象和全過程，進行生產、作業、控制、管理等的一切現代化機械裝備。

在本系統中，我們將農業機械裝備劃分為十一大類，詳見下表：

表3-3農業機械裝備分類表

序號名稱

1 設施農業機械及設備

2 果蔬加工保鮮機械及設備

3 茶葉加工機械及設備

4 畜禽養殖機械及設備

5 水產養殖機械及設備

6 糧食與飼料加工機械及設備

7 植保與土肥機械及設備

8 園林機械及設備

9 稻麥生產機械及設備

10 農業運輸機械及設備

11 其他機械及設備

本網絡信息系統主要包括以下信息集成：

1.農業機械裝備生產或者經營企業的基本信息，包括企業規模、主營業務、地址、聯系方式等。

2.農業機械裝備生產或者經營企業的產品（產品型號、產品性能、使用范圍、價格等）和企業最新動態，形成對外信息發布、產品宣傳。

3.農機需求者的詳細需求信息。

4.政府有關管理部門對農機化發展需求和趨勢預測與決策等。

5.農機科技資料，具體內容包括全國農機科研和推廣項目立項、審批、實施情況，全國農機科技的新產品、新成果、新專利情況，國際農機科技信息，科技推廣應用，新產品試驗鑒定，農機科研開發情況，農機標準化情況，科技規劃和計劃等。

6.其他農機相關信息，如農業政策、法規、措施等。

以上信息將根據需要，分別設置不同的權限，為不同的系統用戶提供不同的服務。

3.5.2系統的信息集成

就我國實際情況來說，一般的農業機械裝備生產或者經營的企業和政府有關管理部門都可以很方便地連接到Internet網中，并及時交流信息。隨著網絡化的普及，越來越多的農戶朋友也開始有條件使用網絡提供的各種信息服務。

而先進的系統信息處理技術將更有助于實現本系統，具體結構見圖3-4o 當客戶用瀏覽器瀏覽頁面時，通過主頁頁面上的表單（FORM）,進行錄入、修改、刪除、查詢相關數據，然后傳遞給WEB應用服務器（PHP、CGI腳本），并形成標準的SQL語句，轉向數據庫服務器，對數據庫服務器中的相關數據庫進行操作，數據庫服務器將處理的結果返回給應用程序服務器，并以HTML格式返回到客戶端瀏覽器。

數據庫

1 k

數據庫服務器

SQL語句 L y ,結果

WEB服務器

Request k

1 r Response

客戶端瀏覽器

圖3-4系統信息處理模式

從系統集成的信息上看，農業機械裝備管理信息系統可以分為：

(1)農機裝備市場信息集成

通過Internet, 一方面可以實現農業機械裝備信息的實時交流，使農業機械裝備用戶及時了解最新產品，同時讓生產企業或者經銷商及時發現市場需求, 為農民用戶提供低價優質服務；另一方面完成生產企業與在不同地域的農機裝備經銷商、合作伙伴的信息溝通，實現農業機械裝備的順暢流通,具體網絡信息集成結構見圖3-5。

圖3-5農業機械裝備市場信息結構

(2)農業機械裝備信息集成

管理信息系統的核心是信息數據。現代管理信息系統要求既能提供給用戶快速高效的一般事務處理功能，又能提供給高級用戶高質量的輔助決策支持功能。信息處理系統主要完成數據處理、狀態統計、趨勢分析等任務。

農業機械裝備信息集成模式(圖3-6)主要包括兩大功能，一方面通過管理信息系統對整個系統的數據庫實現統一管理，如數據添加、刪除、修改等。另一方面通過決策支持系統對整個系統的數據庫中重要信息進行輔助決策，為有關政府部門提供輔助決策。

3.5.3系統的網絡結構

本章前面兩節介紹了系統的信息組成和集成方式，下面從系統的網絡結構角度出發概述整個系統網絡結構（圖3-7）0

本系統以農業機械裝備管理信息系統為中心，由農業機械裝備生產或者經營的企業、政府管理部門和一般農機用戶構成主要應用對象，以方便農機用戶為最終目標。

圖3-7農機裝備管理信息系統的網絡結構

參考文獻：

[1 ]朱仲英、劉寧.中小型Internet網站的設計與實現[J]. Microcomputer Applications. 2000,16 (7) : 8-10, 14.

⑵UylessBlack著，良友翻譯組譯，TCP / IP及相關協議[MJ.機械工業出版社. 199&

[3]王春森.系統設計師(高級程序員)教程[M].清華大學出版社.2001.

[4]中國教育信息網. http://www.chinaedu.edu.cn/zwpx/isii/c0mDuter_centerZlinux/tedian.htm

[5]孟林，黃東.Apache在校園網絡中的應用研究[J].西南民族學院學報(自然科學版)，2003, 29 (2) : 207-213.

[6]渠芳，曹志梅.ASP、PHP和JSP技術的比較研究卩].現代情報.2002.7： 50-52

[7]應宏，鄢沛.基于B/S模式建立信息系統方法的比較分析[J].重慶三峽學院學報.2003, 18 (3) : 112-116.

[8]陳定權，顧梅.實現動態Web網頁的4種技術比較研究[J].信息系統.2002, 25 (1) : 68-70.

[9]李芳，吳建軍.PHP與MySQL在電子商務中的應用[幾中州大學學報. 2002,3:78-79,87.

[10]Erich Gamma等.設計模式[M].機械工業出版社2000.9.

[11]余彤鷹.為什么采用 C/S 體系結構.http://www.ee-fbrum.org/whycs.html

[12]易金聰、張秀萍、寧正元.基于C/S與B/C模式的管理信息系統的設計與實現[幾微型電腦應用.2003,19(4)： 46-48,56.

[13]陳軍霞.基于網絡數據庫的B/S模式的管理信息系統的研究[J]•河北工業科技.2003,20(2)： 7-10.

[14]程曉宇.多層數據庫模式在Intranet中的應用.桂林工學院學報,19(3),1999.

[15]馬群利.三層體系結構與組件技術卩]?重慶工商大學學報(自然科學版). 2003,20 (2) : 37-39.

[16]Stephen Haag. Management Information System for the Information Age[M].

機械工程出版社，1999,7. '

第四章系統的數學方法與建模

4.1灰色——馬爾柯夫聯合預測方法及其應用

4.1.1建模背景

所謂預測，就是根據過去和現在的數據資料，去探索人們所關心的事物今后可能的發展趨勢。而很多農機化指標都是時間數據序列，它常常呈現趨勢性和較大的波動性，利用常見的預測方法，例如：灰色預測法，移動平均法和指數平滑法等進行預測，都有一定的局限。

灰色預測是指以GM(1,1)模型為基礎所進行的預測，它主要用于時間短、數據資料少、波動不大的預測問題，其預測的幾何圖形是一條較為平滑的曲線, 要么單調遞增，要么單調遞減，進行長期預測時，預測值常偏高或偏低，因而對隨機波動性較大的數據序列擬合較差，預測精度較低［羅慶成，1993］。

馬爾柯夫概率矩陣預測的理論基礎是馬爾柯夫過程。由過程的某一種狀態 AI轉移到另一種狀態AJ的概率(對AJ來說是初始狀態)PI, J是已知的。因此，可由這初始的轉移概率推算出下一個狀態的轉移概率，同樣，可由下一個狀態的轉移概率再推算出下一個狀態的轉移概率，一直到第N個(最后)的轉移概率。它是根據狀態之間的轉移概率來預測未來系統的發展方向。馬爾柯夫鏈適合于隨機波動性較大的預測問題，在這一點上恰好可以彌補灰色預測的局限［何勇，1993；劉思峰，2000］ □但是馬爾柯夫鏈預測對象還要求具有平穩過程等均值的特點，然而實際的預測問題是隨時間變化而呈現某種變化趨勢的非平穩隨機過程。采用灰色GM (1, 1)模型對實際的時序數據進行擬合，找出其變化趨勢，則可以彌補馬爾柯夫鏈預測的局限。

灰色一馬爾柯夫預測法的基本原理是：用灰色GM(1,1)模型揭示預測數列的發展變化總趨勢，用馬爾柯夫概率矩陣預測來確定狀態的轉移規律，兩者結合起來而形成的聯合預測方法能充分地利用歷史數據給于的信息，進行較準確的預測。

4.4.2建模機理與過程

(1)建立灰色預測GM (1, 1)模型

灰色動態模型(Grey Dynamic Model,簡稱GM)是以灰色生成函數概念為基礎，以微分擬合為核心的建模方法。

設原始數據列丹)=(X(°)(1), (2),…,X(°)(”))

其累加生成數列0)= (Xw (1), Z(,)⑵，…,X⑴(”))

其中，刑)(7) = £卅)⑹ i = \,2,-,n

k=\

建立的GM(h, n)模型，是微分方程的時間連續函數模型，括號中的h表示微分方程的階數，n表示變量的個數，即

(4-1)

=方西⑴+方2/⑴+••• + ◎_/⑴

常用GM(h, 1)模型，即只有一個變量的GM模型。由于h越大，計算越復雜, 且精度也不一定就高，因此h—般在3階以下，最常用的h=l,計算簡單，適用面廣，記為GM (1, 1),稱為單序列一階線性動態模型。

GM (1, 1)模型相應的微分方程為：

dXm

記系數向量：a =[a,“]T (4-3)

通稱a為參數列，B為數據矩陣，Y、為數拯向量，且Q滿足下列關系

a = (BTB)',BTYN

其中

解得

伙 +1)=(劉(1) - “ / a)e-M + “ / Q

而 X(a)(k + l) = X(t)(k + l)-X(0> (k )

令 Y(k) = X(0)(k + l)

Y(k)為k時刻按GM (1, 1)模型求得的原始數據的趨勢預測值，Y(k)曲線反映了原始數據變化的總趨勢。

(2)馬爾柯夫鏈的概率矩陣

p (k) P 伙) P (*)

廠1,1 ，廠,2

p 仗)p (k) P 伙)

廠2,1 ，廠2,2 ，…，廠2/

p (女)p p 依)

rn,l J rn,2 ，…，G*

其中由這些概率元素P., j所組成的I個行向量中，各行的概率元素總和等于1。即EP「j=l,而要計算具體數值，就需要引出本預測方法的關鍵一步, 也就是將GM (1, 1)和馬爾柯夫鏈結合在一起的一步狀態的劃分。

(3)劃分狀態

灰色——馬爾柯夫預測方法的狀態劃分是以y(k)曲線為基準的，劃分成若干條行區域，每一條形區域構成一個狀態(如圖4-1)„

對于一個符合馬爾柯夫鏈特點的非平穩隨機序列y(k)[ y(k)= x®(k+l)], 可根據具體情況劃分為N個狀態，其任一狀態®可表達為：

◎"=『(£) +4 C4T1)

G)2/ = V ⑹ + B]

(1=1, 2,…，n)

由于y(k)是時間K的函數，因而灰元也隨著時間的變化，即狀態叭具有動態性。關于釦的含義、狀態劃分數目N和灰元(Dm的確定，可根據研究對象和原始數目來確定。一般來說，歷史數據較少的狀態劃分宜少一些，歷史數據較多的，狀態劃分宜多一些，但樣本點一定要全部落在條形區域內。如下圖：

▲ ©41 ® JI ® 21 ® II

圖4-1灰色——馬爾柯夫預測的狀態劃分

(4)計算狀態轉移的概率

Pu = M/ j IM； (1=1, 2,…，n) (4-13)

式中：為狀態釦經過M步轉移到狀態和的原始數據樣本數；M「為處于狀態叭的原始樣本數。

計算完狀態轉移概率，再回到第二步，代入概率矩陣。設預測對象處于叭, 就考察矩陣的第I行，選擇這一行中最大的轉移概率P「，則認為，下一時刻的系統最有可能的狀態是®j。

(5)確定預測值的灰區間

考察矩陣后，我們確定了系統未來的狀態，也就確定了預測值的變動灰區間為O2,lo最有可能的預測值為該區間的中點，那么最有可能的預測值 y(k),由下列公式計算：

y(k)=l/2 (On+O2I) (4-14)

即

y(k)= y(k)+l/2 (Ai+BJ (4-15)

4.1.3應用難點

灰色一一馬爾柯夫預測在農業信息的預測上是可行的,具有實用推廣價值，是現代應用數學和農業預測一個很好的結合。但是，也必須看到，灰色馬爾柯夫預測的預測精度跟狀態的劃分很有關系。關于狀態的劃分和狀態數目的確定無統一標準。一般歷史數據較少時，狀態數亦少一些，使各個狀態具有較多的樣本點；歷史數據較多時，落入各狀態區域的樣本點較多，則可把狀態數適當增加一些。在實際應用中，使用者可以很方便的進行比較，到底是劃分為幾個狀態時精度更高。

4.2基于模糊聚類的人工神經網絡預測方法及其應用

4.2.1人工神經網絡基本理論

近年來，國際上掀起了一股人工神經網絡一ANN(Artificial Neural Network)的研究熱潮。人工神經網絡技術是以生物神經網絡為基礎，模擬人腦行為的一種信息處理方法。它是由大量簡單的處理單元(即神經元)廣泛的互相連接而形成的具有學習記憶和歸納功能的復雜網絡，是對人腦神經系統的數學模擬，以實現學習和模仿人腦的信號處理方式的目的［楊建剛，2001；聞新， 2001；何勇，1998］。人工神經網絡獨特的結構和處理信息的方法，使其在許多實際應用領域中取得了顯著的成效，能夠解決一些傳統計算機極難求解的問題。

從本質上講，人工神經網絡是一種大規模并行的非線性動力系統。它具有許多引人注目的特點：大規模的復雜系統，有大量可供調節的參數；高度并行的處理機制，具有高速運算的能力；高度分散的存儲方式，具有全息聯想的特征；網絡的全局觀念、大規模的并行分布處理及高度的魯棒性；高度靈活可變的拓撲結構，具有很強的適應能力：高度冗余的組織方式，具有很好的堅韌性；髙度的非線性運算，具有自組織、自學習的潛力；高度的集體協同計算，模擬處理與數字處理并存。

神經網絡有很廣泛的應用前景。在圖像處理、自動控制方面、信號處理、故障診斷、人工智能、運輸與通信等方面都有廣泛的應用。但在本系統，作者最關心的還是神經網絡在預測處理方面的應用。神經網絡具有全息的聯想學習能力及很強的容錯能力，對于農機方面的預測問題將會有特別的意義。

4.2.2 BP神經網絡的結構模型

人們提出了許多種神經網絡結構模型（如自適應共振（ART）、雙向聯想存儲器（BAM）、BSB模型、CPN模型、反向傳遞（BP）模型等），但在預測領域中用得最多的也是最有效的是反向傳遞神經網絡。標準的BP模型由三個神經元層次組成，其最下層稱為輸入層，中間層稱為隱含層，最上層稱為輸岀層（如下圖4-2所示）。

圖4-2 BP網絡結構圖

BP網絡的學習過程包括：正向傳播和反向傳播。當正向傳播時，輸入信息從輸入層經隱單元處理，后傳向輸出層，每一層神經元的狀態只影響下一層的神經元的狀態。如果在輸出層得不到希望的輸出，則轉入反向傳播，將誤差信號沿原來的神經元連接通路返回。返回過程中，逐一修改各層神經元連接的權值。這種過程不斷迭代，最后使得信號誤差達到允許的誤差范圍之內。

關于BP網的映射能力，有下面的完全性定理：

假定BP網絡中隱單元可以根據需要自由設定，那么一個三層網絡，可以實現以任意精度近似任意連續函數。

BP網絡通過多層誤差修正梯度下降法離線學習，按離散方式進行。誤差逆傳播學習僅僅實現了代價函數曲面上的梯度下降。由于BP網絡中的非線性隱含單元的存在，代價函數存在多個極小點，因此梯度下降不能保證求出全局最小。可以證明，在隱含層節點可以根據需要自由設置的情況下，那么用三層BP網絡可以實現以任意精度逼近任意連續函數。

4.2.3 BP網絡神經的算法設計

由于前向神經網絡具有很好的非線性映射能力，一個三層網絡可以以任意精度逼近任何連續函數，因此該模型的學習算法釆用帶有沖量項的BP算法 [Lacher R C, 1992； Rodriguez C, 1996] □

網絡的訓練過程如下：

(1)置各權值和閾值的初始值3ij(0), 9 j(0)為小的非零隨機數。

(2)輸入學習樣本：

oPj = fj.or6} (4-⑹

輸入向量 Xp (p=l, 2, P)和目標輸出 Tp (p=l,2, ...,P)。

(3)計算網絡的實際輸出及隱含單元的狀態

式中：激發函數f為Sigmoid函數，即f(x)=l/(l+EXP(-x))。

(4)計算訓練誤差

輸出層：

8 pj = Opj(l - Opj)(tpj - Opj) (4-17)

隱含層：

§ pj = Opj(l-Opj)2§ pkCDjk 3-18)

式中：切丿是表示各輸出節點的期望輸出值;k是j節點所在層的上面一層的節點號。

(5)修改權值和閾值

式中：為學習步長，本模型取0.5; a為勢態項，本模型取0.5。

& / + 1) = 8 j(t) + rj6 j + ag j(t) — & ”一 1)) (4-19)

(Op(t + 1)= (Dji(t) + “ §jOp. + a((J).. (t)- g (t-1)) (4-20)

(6)當q經歷1?P后,判斷指標是否滿足精度要求E,這里& £。其中：E=EEp, Ep=E (tpj-opj) "2/2, £ 為精度，本文取 e =0. 0001

若滿足要求則轉到(7),否則轉到(3)。

(7)停止,結束。

4.2.4基于模糊聚類的BP神經網絡模型研究

作者在BP網絡的實際應用中，遇到了許多問題，比較突出的是訓練時間長，收斂速度慢的問題。對于這個問題，以往已有很多研究，但這些研究大多著眼于對BP算法本身的改進［Alexander GParlos, 1994］ „筆者發現，對實際應用中經常遇到的樣本很多問題，以往人們總是隨機選取其中幾個作為學習樣本，但這樣很可能會使學習樣本集本身沒有包含全部樣本的特性，預測的結果當然會有很大的誤差。樣本中的選擇多少以及選擇哪些作為學習樣本成為人們急需解決的問題。眾所周知，樣本之間往往存在著一定的相似性，在這里考慮到用聚類的方法來選擇學習樣本，達到以較少的學習樣本取得較好學習效果的目的，并對結果進行回歸分析和相關性分析。

4.2.4.1模糊聚類

模糊聚類［楊松林，1996］是依據一定的聚類原則和模糊評判標準，將具有相似性質的對象劃分為一組。

設有N個事物的總體以X表示：X = {X„X2,--,Xi，-,Xn}

每個事物抽取S個特征：底={俎,兀,…，兀，…，兀}(7 = 1,2,…，”)

其中，九/表示第i個事物的第j個特征值。所有的特征值的全體構成論域矩陣X。

對論域X中任意兩個事物標定其相似系數，即給其中的元素兩兩之間都賦以［0,1］內的一個數，它的大小表示兩個事物彼此接近或相似的程度，將具有相似性質的若干個事物劃分為一組。具體步驟如下：

(1) ［X］的標準化

將［X］中各列元素的標準差進行標準化，對k列元素的表達式如下：

兀=蟲吟呂(心1，2,…，”)

式中兒一［X］中第k列元素的平均值， n “

Si一一［X］中第k列元素的標準差， '

其余各列算法相同，最后得到矩陣k'Lo

將［x’L”中各列元素的極值進行標準化，對k列元素表達式如下:

式中兀min——Ln中第k列元素中最小的元素

兀max ［無b■中第k列元素中最大的元素

其余各列算法相同，最后得到矩陣優

(2)標定

標定就是分析,求出兩兩節點依的相似程度系數從而得到模糊相似矩陣儀L”。由XL”計算［兒X”的方法很多，這里采用歐氏距離法分析兩兩節點的模糊關系.其表達式如下：

(4-23)

式中G一事物i和事物j的歐氏距離

X；, © — 中第i, j行各元素。

(3)聚類

由于聚類的類數取決于閥值的確定，一般不宜太多，在下面的實例中聚成五類。

4.2.4.2模型結果的回歸分析和相關性分析

在本文中，我們要對樣本聚類后的BP神經網絡的訓練質量作出評估。最理想的情況就是網絡輸出與訓練目標完全一樣。在實際運用中，這一精度是很難達到的。所以，人們通過給出一定的誤差范圍，當在這個給定誤差范圍內時，我們就認為訓練質量是合格的。在實踐中發現，可以采用一元回歸方法對神經網絡的訓練質量作出直觀地評價［陳小前，2002］。

對于多輸入多輸出的大量樣本問題，假設t,為第i個訓練樣本目標向量，為第i個樣本的訓練結果向量，若以匕值為橫坐標，以6值為縱坐標的平面坐標系上，應該得到一條通過原點且斜率為1的直線，記為尸x,即5等于匕。

用最小二乘法一元線性回歸方法［胡關長，1994］對匚和6構成的數據進行線性回歸分析,、將得到一條新的直線，記為y' = kx' + ba在坐標系上，可以非常直觀地得到兩條直線，如果兩條直線差別不是很大，則認為訓練質量較好。

此外，還可以對口和5構成的數據進行相關性分析。通過大量的實驗發現，當相關系數大于0.8時就可以認為訓練質量較好，模型結構較好；當相關系數小于0.8時，訓練質量較差，應該考慮模型結構是否合適。

4.2.5實例應用

農用運輸車自20世紀70年代末80年代初誕生以來，由于適應了農村生產生活的需要，適應了廣大農村居民的購買力水平和農村的使用條件而迅速起步。農用運輸車產業先后經歷了從1979—1986年的起步階段，1987—1995年的高速發展階段和1996年至今的相對穩定發展階段。

農用運輸車提高了農村勞動效率和生活節奏，改變了農民傳統意識和觀念，為用戶帶來了巨大效益。因此，對農用車的發動機(主要是柴油機)的功率和油耗影響因數的研究具有重要現實意義的。

我們將杭州市蕭山區的50臺有完整檢測記錄的S195型柴油機的測試數據，作為分析樣本，定義輸入輸出符號如下：以功率Yl(Kw)、耗油率Y2(g/Kw?h)

作為輸岀，以油泵最大壓力XI (MPa)、噴油壓力X2(MPa)、供油提前角X3(° )、氣缸壓力X4(MPa)、進氣遲閉角X5(° )、進氣持續角X6(° )、排氣提前角X7(° )、排氣持續角X8(° )等八個狀態參數作為輸入，構成8個輸入神經元，6個隱含神經元，2個輸出神經元的神經網絡模型。

(1)學習樣本選擇

我們用DPS統計分析軟件對250個樣本進行聚類分析，選取其中50個作為新的學習樣本集(部分訓練樣本見表4-1)。

表4-1訓練樣本

樣本 XI X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 Y1 Y2

1 44. 1 200 13 18 39 232 35 230 7. 35 338.6

2 44. 1 160 17 16 39 229 34 229 7. 94 278.8

3 39.2 ,135 17 19 45 243 46 237 9. 56 327.0

4 44. r 160 11 18 54 262 46 237 9. 04 327.7

5 39.2 180 12 20 33 218 31 219 7.65 300.5

6 44. 1 200 13 18 39 232 35 230 8. 09 338.6

7 39.2 70 20 14 47 247 58 259 & 53 292.4

8 39.2 100 18 15 45 240 26 213 8.31 300.5

9 41.2 140 17 19 35 232 40 237 7. 57 303.2

10 49.0 105 16 15 39 235 39 235 & 24 270.6

11 a r\ rx

伽.0 CL yo 17 20 27 234 43 242 9. 56 300. 5

12 44. 1 90 14 20 40 232 37 232 7. 79 329. 1

13 39.2 125 17 18 50 254 37 229 8.82 323.6

14 49.0 170 20 20 33 224 34 219 8. 75 277.4

15 44. 1 230 18 20 55 270 65 277 7. 94 353.5

16 39.2 160 15 20 39 231 35 225 7.94 268.7

17 49.0 95 19 20 37 228 31 217 8. 68 274.7

18 58.8 135 17 20 27 211 32 220 • 8. 38 356.3

19 44. 1 180 15 20 36 231 35 231 8. 24 301.9

20 44. 1 160 17 28 43 239 40 235 8.82 338.6

(2)神經網絡訓練

利用試驗所得的樣本數據對模型進行學習，經過79000多次的學習后，誤差值下降至0. 0001以下(結果見表4-2,表4-3)。

表4-2網絡訓練結束時隱含單元到輸出單元的權值和閾值

、隱含層 3 4 5 6 閾值

輸出倉、 1 2

1 -1. 708 0. 850 -1.325 7.041 2.417 -0.264 0. 190

2 0.318 1.389 -0. 461 -0. 089 -2. 197 -0.672 -0. 107

表4-3網絡訓練結束時輸入單元到隱含單元的權值和閾值

層 1 2 3 4 5 6

1 -0. 071 1.098 -1. 509 -0.422 -1.408 -0.719

2 1.620 -0. 384 0. 145 0. 415 -0.655 -0.700

3 -0.680 -0.176 -0. 518 -0. 525 1.452 -0. 900

4 -1.087 -0.711 -0.692 1.827 -1.474 -0. 389

5 -0. 245 -6. 382 -0. 452 8. 241 -1. 390 -0.824

6 -1.600 -0.653 -0.353 8.072 0. 351 -0.609

7 -0.311 -0.531 -0. 408 -0.980 0. 228 0. 504

8 1.000 0. 112 1.062 -0. 427 -0.831 -7. 530

閾值 -0. 307 -1. 198 -8. 755 -0.319 0.369 -0.760

(3)模型的檢驗

對所建立的模型進行驗證，選擇10臺未學習的發動機8項參數輸入，經仿真，得到相應功率與油耗的輸出，與實測數據比較結果見表4-4,并進行回歸分析，所得結果如圖4-3所示。同時，對結果作相關性分析，功率相關系數 R=0. 97,油耗相關系數R=0. 99,都大于0.80。這說明模型能夠較好的完成對發動機功率和油耗的預測，具有較好的外延性。

預測油耗

285.5 288.7 334.7 354. 1 349.8 290.3 324.8 295.8 307.2 331.2

g/ (Kw. h)

圖4-3實測值與預測值的一元線性回歸分析

(4)結論

基于模糊聚類的BP神經網絡模型將模糊聚類、神經網絡以及回歸分析和相關性分析三者有機結合起來，實例表明該模型具有較好實用性。

①利用模糊聚類作為神經網絡應用的樣本預處理過程，可以在包含全部樣本特性的前提下減少網絡的輸入樣本個數，同時簡化網絡結構，大大提高神經網絡模型訓練速度。

②采用回歸分析和相關性分析對模型訓練結果作出評估，保證模型的準確性。

③在未知領域和復雜系統中，特別在農業工程復雜系統中，當人們處理大量數據并發掘其中的聯系時，該方法的優勢尤為明顯。

4.3粗糙集因子分析方法及應用

我們對事物進行評價的時候，希望獲得充分的信息，往往選擇多個指標。多重指標的選取增加了問題的復雜度，單憑主觀分析，無法作出合理的判斷。于是，人們常常選擇一個認為是最重要的指標作為單一評價標準，而將其他指標給予忽略，這樣雖然簡便卻有失科學性。另外一種常用方法就是主成分分析法，將原來的指標“濃縮”成幾個綜合性指標，并且這些綜合指標能夠反映原指標的信息，彼此之間又互不相關。但是，這樣仍然需要采集全部指標的信息。

最完美的解決方案是指標數目少而包含的信息多。因此，我們希望利用粗糙集因子分析（Rough Principal Factor Analysis,簡稱PgPFA）來解決這類問題。

4.3.1粗糙集理論的基本概念

粗糙集（Rough Set,簡稱RS）理論是波蘭數學家乙Pawlak ［Pawlak乙 1991, 1994］提出的一種分析數據的數學工具，該理論從新的視角對知識進行了定義，把知識看作是關于論域的劃分。目前，已被廣泛應用于人工智能、模式識別和知識數據庫挖掘等領域。知識約簡在粗糙集理論中是一個非常重要的概念，它能夠反映一個決策表的本質信息。眾所周知，知識庫中的知識（屬性）并不是同等重要的，甚至有些屬性是冗余的。我們不需要提供待處理數據以外的任何先驗信息，在保持知識數據庫的分類和決策能力不變的條件下，刪除其中不相關或不重要的知識，可大大簡化數據分析及快速地科學決策。

（1）信息系統的表達

為了對數據進行智能化處理，需要將知識以符號表達。信息系統的基本成分是研究對象的集合，而對象的信息可以通過指定對象的基本特征（屬性）和它們的特征值（屬性值）來描述。因此，一個信息系統（簡稱為KRS） S［曾黃麟，1996］可以表達為：

S=< U,C,D,V,f>

這里U是對象的集合,Cu D =廈是屬性集合，不相關的子集C和D分別稱為條件屬性和決策屬性，v = ua SA人是屬性值的集合，Va表示了屬性a^A 的范圍，f-UxA~^v是一個信息函數，它指定U中每一個對象x的屬性值。

信息系統可以方便地用數據表格的形式來表示。在信息系統數據表中，列表示屬性，行表示對象(如狀態、過程等)，并且每一行表示該對象的一條信息。因此，信息系統也稱為信息表或決策表。信息表中的一個屬性對應一個等價關系，一個信息表可以看作是定義的一族等價關系。

(2)集合的上下近似

設U是感興趣的對象組成的非空有限集合，稱U為論域(Universe), R是 U上的等價關系(Equivalence Relation),則K= (U, R)稱為一個知識庫。若 pqR,且ph。，則RP(P中全部等價關系的交集)，并且稱為p上的一個不可區分關系，記為IND(P)：

=n[x]r (4-24)

因此，U/IND(P)表示等價關系IND(P)的所有等價類族，即等價關系IND(P) 在U上導出的劃分。假設給定知識庫K= (U, R),對于任何子集XwU和一個等價關系ReiND(K),可以根據R的基本集合描述來劃分集合X：

X 的 R—上近似(Upper approximation)集為：

R-(X) = (4-25)

X 的 R—下近似(Lowerapproximation)集為：

RJX)^{YeU/R-.Y^X] (4-26)

表示在現有知識r下，U中可能歸入X的元素集合；R~W表示 U中一定能歸入X的元素集合。

(3)知識的依賴度

設P^C , £為由決策屬性D所決定的U的劃分憶’5…，«},則對劃分£的卩一逼近精度為：

rP (£) = V card(P_ Yt)/card©)

m (4-27)

其中為X的下逼近。

設P、RcCt且RcPt當0(£)=i時，我們稱Q是P的全可導；當 Q<rp(£)<\時，稱Q是P的粗可導；當。(£丿=0時，稱Q是P的全不可導。這樣，系數。(°)可以看作Q和P之間的依賴度。

若「』£) = □(£),且不存在R'uRuP,使得g(£) = rp(£),則稱r為 P的一個屬性約簡，記為RED(P，£)。由此定義可以看出，約簡后保持劃分£的精度不變。所有肚2"75, £丿的交為核(core)。在實際計算中，可以通過確定關鍵屬性來得到核，而無需求得所有的屬性約簡。

4.3.2約簡算法

設信息系統中條件屬性集合C有m個屬性：Ci，C2，?「Cm,其值域為有限離散集合。決策屬性D有k個屬性，其等價類構成U的劃分£為：憶’呂人}。根據知識的依賴度和分類的近似，可作出定義：

定義屬性ci的重要性為Sc^rc(£)-rCc(£) <

我們得到如下的約簡算法步驟［葉東毅，2000］-

①計算下逼近P_Yit / = k,由此可得rc(£)；分別對每個條件的屬

性 q, ) = 1,2,…，加，計算「,(£)；令P =匕：Sc嚴 0, 1 = 1,2,…,D = C\P □

②如果P滿足rP(£) = rc(£),則停止，P為一個RED{P, £)；否則，轉步驟 ③。

③計算(£) = max(rc：(£): c, eD),如果％(£丿是唯一的最大值，則置 P=P U {cg} , D^D\{cg},轉回步驟②繼續執行；否則，記Q={Ci G D:rc(£) = rCg(£)},計算 rPUfcJ(£) = max(rPU!cJ(£) : eQ) ($0 果有多個最大值，則取屬性取值個數最少的那個屬性)，置P=PU{cq}, D=D\{Cg},轉回步驟 ②繼續執行。

4.3.3實例應用

無論是發達國家還是發展中國家都把農業視為國民經濟的基礎，而農業的中心問題——糧食問題將促使人們給予更多關注［張淑娟，2001］。在農業生產中，影響糧食生產的因素包括可控因素與不可控因素。可控因素是指對糧食生產有影響，且控制主體可以主動把握和控制的因素，如肥料，農藥，種子，勞動力，水利，耕作，土壤和農作物播種面積等。不可控因素是指對糧食生產有影響，且控制主體不能完全把握和控制的因素，如國家政策，市場狀況，自然災害等。由此可見，影響糧食產量的因素很多，也很復雜。利用粗糙集因子分析方法對影響糧食產量的因素進行約簡，從而找到主要的影響因素，以便進行糧食生產的科學管理。

在1990-1999年期間，浙江省糧食總產量年際變化平均約為69萬t,最高達151萬t,產量年際間較大的變化影響了全省經濟的持續發展。近幾年全省糧食缺口約達250萬t,浙江省成了調入糧食的大省。無疑，分析和弄清浙江省糧食產量影響因素，對把浙江糧食生產搞上去是有現實意義的。

考慮到文章篇幅，現取浙江省6個指標（鄉村勞動力xl萬人，農業機械總動力x2萬kw,農業化肥施用量（折純量）x3萬t,農藥使用量x4萬t,農村用電量x5億kwh）及糧食總產量的數據［浙江省統計局，1990-1999］（表4-5）, 先加以分析。很顯然，糧食作物播種面積和自然災害使糧食作物受災面積對浙江省的糧食總產量的影響是很直接的，這里不作分析。

表4-5浙江省糧食總產量及5個影響的指標

年份鄉村勞動力/萬人農業機械總動力/萬 kw 農業化肥施用量（折純量）/萬t 農藥使用量/萬t 農村用電量/億kwh 糧食總產量/萬t

1990 2034.80 1215. 73 94. 75 5.53 69. 44 1586.10

1991 2072.12 1265. 46 97. 28 5. 87 83.97 1640. 00

1992 2099. 38 1352.03 96. 25 5. 75 98. 01 1553. 50

1993 2105.64 1417.88 84.89 4.81 115.40 1436. 18

1994 2101.31 1497. 34 87. 34 5. 42 147. 02 1404.00

1995 2097. 02 1639. 80 97. 52 5. 89 169. 17 1430. 90

1996 2096. 03 1707.59 9& 30 6. 34 181.20 1516.77

1997 2099.61 1733.33 98. 98 6. 52 190.12 1493. 53

1998 2096. 50 1798. 84 90. 78 6. 59 200. 91 1435. 20

1999 2090.10 1912.53 92. 78 6. 70 219. 76 1393.00

為了對這些數據進行分析，得到隱含信息，首先必須對原始數據進行處理, 計算每個指標的兩年相對增量比，通過離散編碼的方式得到布爾表（表4-6）。

表4-6指標布爾表

年份鄉村勞動力農業機械總動力農業化肥施用量(折純量) 農藥使用量農村用電量糧食總產

量

1991 1 1 1 1 1 1

1992 1 1 0 0 1 0

1993 1 1 0 0 1 0

1994 0 1 1 1 1 0

1995 0 1 1 1 1 1

1996 0 1 1 1 1 1

1997 1 1 1 1 1 0

1998 0 1 0 1 1 0

1999 0 1 1 1 1 0

應用本文提到的算法，經過第①步和第②步計算可以得到：rc(£)=3/9, Sc, =0 (z=l,2,3,4,5)□因此，必須通過第③步逐個計算rCi(£)=0, rj£)=\, rCj(£)=3/9, rc/£)=2/9, rc/£)=i,經計算，最小屬性約簡 P={x2,x„ x5} =

很顯然，從以上數據可以得出，浙江省的糧食總產量主要受農業機械總動力、農業化肥施用量(折純量)和農村用電量的影響較大，而鄉村勞動力和農藥使用量影響都較小。

這里只是粗糙集理論在糧食產量影響因素分析中的應用，它還可以應用到農業生產的其他方面或其他領域，具有廣泛的應用前景。當然與其它計算方法 (如人工神經網絡、模糊集、遺傳算法等)相結合，進行各種方法的探討，將可以找到更佳的分析方法。

4.4效用決策理論及應用

決策是在調查研究的基礎上，充分利用現有的信息、資料、數據，根據實際與可能，確定行動目標，擬定出多個可行的被選方案，運用決策者所采納的決策準則，選擇出決策者認為最佳方案的過程。簡而言之，決策即根據預定的目標做某種行動方案選擇的過程。目前，人們常用的決策方法有決策樹決策、效用理論(EU)決策等等。這里主要介紹效用理論的數學機理。

4.4.1效用理論的概念

效用的概念首先是由貝努利(D. Berneulli)提出的。他認為人們對其錢財的真實價值的考慮與他的錢財擁有量之間有對數關系。經濟管理學家將效用作為指標，用它來衡量人們對某些事物的主觀價值、態度、偏愛、傾向等［高洪深, 1990］o

“效用”是指決策者根據自己的性格特點，決策時的處境，對未來的展望，以及依據決策對象的性質等因素，對某項活動的損失和利益所持有的其獨特的感覺和反應。效用代表了決策者對風險的態度和對某事物的偏好，是決策者的價值觀念在評價方案時的反應。用效用這個概念，去衡量人們對同一貨幣值在主觀上的價值，就叫效用值。效用值僅是相對值，其大小只表示決策者主觀因素的強弱，故最大的效用值用1來表示，最小的效用值用0來表示。但效用無量綱指標。通過效用這指標可將某些難于量化、有質的差別的事物(事件)給予量化。用效用值的大小來表示人們對風險的態度，對某事物的偏好等主觀因素是比較合理的評價指標。用效用這指標來量化決策者對待風險的態度，可以給每個決策者測定他的對待風險的態度的效用曲線(即效用函數)。

4.4.2效用理論的數學原理

4.4.2.1效用函數及其類型

一般來講，復雜系統的影響因素非常多，因此就同一問題進行決策，不同的決策者也會給予不同的答案，這就能得到不同形狀的效用曲線，也即表示了不同的決策者對待風險的態度不同。我們將其分為：“回避風險型”、"風險中性型”和“傾向風險型”三種［張根明，1993］。于是，屬性與效用的關系就構成了效用函數(UTILITY FUNCTION),其對應的直角坐標曲線如圖4-4表示：

其中，橫坐標代表了事件的屬性

縱坐標代表了效用值

圖4-4屬性和效用值關系圖

甲代表“回避風險型”。這一條曲線代表穩妥型決策者的效用觀點，這種決策者經常對收益反映遲鈍，對損失反映敏感，怕擔風險，不求大利，謹慎小心, 而不愿意冒一定風險選擇可獲得更大的收益的方案。

乙代表“風險中性型”。這條線代表中間型的決策者的效用觀點。這類決策者認為效用值大小與期望值的大小成正比。這一類的決策者愿冒一定的風險去爭取最好效益。

丙代表“傾向風險型”。這條曲線代表逬取型的決策者，這類決策者對損失反映遲鈍，對獲利非常敏感，追求大利，不怕風險，大膽決策。他們的效用觀點是：寧愿選擇有一定風險的，但可獲得較大的收益的方案。

4.4.2.2效用曲線的確定

效用曲線是他人運用心理測定法向決策者提問，了解決策者的心理傾向，根據決策者的反應，測出不同益損值對應的效用值，而繪制出來的［李曉平， 1997］。確定效用函數的基本方法有兩種：一種是直接提問法，另一種是對比提問法。

直接提問法是向決策者提岀一系列問題，要求決策者進行主觀衡量并作出回答。這樣不斷提問與回答，可繪制出這決策者對某一問題的效用曲線。顯然這種提問與回答是十分含糊的，很難確切，所以應用較少。

對比提問法是通過與決策者的對話，了解他對確定性等價量的估計，再確定效用函數。如對〈因，0.5, X）系統，決策者認為確定性等價量為Xo.5，在以X和U （X）為坐標的圖上得到A點。同理，再對〈Xo.5, 0.5, X）系統評估，決策者認為確定性等價量為Xo.25,于是得到點B,再對〈岡，0.5, Xo.5）系統評估，決策者認為確定性等價量Xo.75,于是得到C點。用上述方法再求一些點，將它們連接起來，就得到一條反映決策者偏好的效用函數曲線（如圖 4-5）o

圖4-5效用函數曲線

4.4.3應用實例

某農機廠有一筆開發資金，正在考慮開發新產品A和B,有關數據見表4-7, 表中益損值的單位為萬元。

表4-7新產品益損值表

產品鐺幽；IS率產品銷路一般

P=0. 5 產品銷路差

P=0. 2

益損值為汀產品銷路好

P=0. 3

方案A 20 10 -4

方案B 14 8 4

已知該廠決策者的效用觀念的資料如下:

1.肯定得到14萬元等效于：以0. 9的概率得到20萬元和以0. 1的概率損失4萬元。

2.肯定得到10萬元等效于：以0. 8的概率得到20萬元和以0. 2的概率損失4萬。

3.肯定得到8萬元等效于：以0.6的概率得到20萬元和以0.4的概率損失4 萬元。

試用最大期望效用值準則進疔決策。

令U（20萬元）=100, U（-4萬元）=0

則：

U（14萬元）=U（20萬元）X0.9+UC4萬元）X0. 1=90

U（10萬元）=U（20萬元）X0. 8+U（-4萬元）X0. 2=80

U（4萬元）=U（20萬元）X0. 6+U（-4萬元）X0. 4=60

因此，方案A的期望效用值為：100X0.3+80X0.5+0X0.2 = 70

方案B的期望效用值為：90X0. 3+80X0. 5+60X0. 2 = 69

由上述分析可知，按最大期望效用值準則決策的結果是：選擇改革方案A 最好。

參考文獻：

［1］羅慶成，何勇，王清印等.灰色系統新方法［M］.北京：農業出版社，1993,

61 ?84.

⑵何勇.GM（1,1）模型解法及精度檢驗問題探討［JJ.系統工程，1993, 11（3）:67-70. 卩］劉思峰，郭天榜，黨要國等箸.灰色系統理論極其應用［M］.科學出版社，2000.

［4］楊建剛.人工神經網絡實用教程.杭州：浙江大學出版社［M］, 2001.

［5］聞新，周露，王丹力等.MATLAB神經網絡應用設計.北京：科學出版社［M］, 2001.19（2）.

［6］何勇•糧食產后系統的分析、評估與優化［博士學位論文］•杭州：浙江大學， 199&

［7］西廣成.神經網絡系統學習過程初探［幾自動化學報,1991,17（3）： 311-316.

［8］楊松林工程模糊論方法及其應用國防工業出版社,1996.

［9］陳小前，羅世彬，王振國,陶玉靜.BP神經網絡應用中的前后處理過程研究［J］.

系統工程理論與實踐，2002, 1 (1)： 65?70.

[10]胡關長.概率論與數理統計[M].中國農業科技出版社，1994.

[11]張淑娟，何勇.基于趨勢一狀態預測方法的糧食產量預測[J].浙江大學學報 (農業與生命科學版).2001,27(6):673-675.

[12]曾黃麟.粗糙集理論及其應用[M].重慶：重慶大學出版社,1996.

[13]葉東毅，陳昭炯.一個改進的粗糙集屬性約簡算法[幾福州大學學報(自然科學版),2000,28(5)912.

[14]浙江省統計局.浙江省統計年鑒[Z].北京：中國統計出版社,1990-2002.

[15]高洪深.效用理論在高校評估中的應用卩]?系統工程理論與實踐. 1990,10(1)： 51-56.

[16]張根明.效用理論與投保決策初探[J].管理現代化.1993(6)： 27-29.

[17]李曉平.關于邊際效用理論的思考[J].財貿研究.1997(4):13-16.

[18]Alexander G Parlos. An accelerated learning algorithm for multiplayer perceptron networks[J]. IEEE Trans on Neural Networks, 1994,5(3),493 ?497.

[19]Rodriguez C. A Modular Neural Network Approach to Fault Diagnosis [J], IEEE Trans On Nns, 1996,7(2)： 326-340.

[20]Lacher R C. Back-Propagation Learning in Expert Networks [J]. IEEE Transaction on Neural Networks, 1992,1(3)： 62~72.

[21]Pawlak 乙 Rough Set. Theoretical Aspects of Reasoning about Data [MJ. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1991.

[22]Pawlak Z, Slowinski R. Rough Set Approach to Multi-attribute Decision

Analysis [J]. European Journal of Operational Research, 1994,72: 443-459.

第五章系統的分析與設計

5.1系統概述

5.1.1系統總體結構

基于網絡的農業機械裝備管理信息系統是一個比較復雜的系統工程，在 1. 2. 3節中我們詳細分析了我國農機化信息管理現狀及當前使用的各類系統存在的缺陷。本章提出了新的“基于網絡的農業機械裝備管理信息系統”的模式（如圖5-1）,解決目前農機化管理系統中存在的缺陷，滿足農業生產、科研、

教學、管理和技術推廣的需求。

本系統主要有農機裝備市場信息、農機裝備預測決策和農機裝備綜合信息等三個子系統構成（圖5-2）［鄭人杰，1997； Pressman R S, 2000］。

基于網絡的農業機械裝備管理信息系統］

農機裝備1 農機裝備 1 農機裝備

市場信息子系統］預測決策子系統］綜合信息子系統

圖5-2基于網絡的農業機械裝備管理信息系統

5.1.2系統組織結構

組織是人類社會細胞和特殊標志，人們為了改造自然，治理社會，管理自身，必須有意識地結合起來，以便憑借群體的力量來完成共同認可的、單個無法實現的目標。這種結合便是組織。組織是指在一定環境中，人們為達成共同目標，按一定結構形式，活動規律所結合起來的具有特定功能的開放性群體。因此，組織是一個群體系統，具有整體性、目的性、適應性、體系性和開放性的特點［周之英，1999；萬齊鳴，1992］。

基于網絡的農業機械裝備管理信息系統組織是組織的一種。完善而有效的組織不僅為資源和要素的運行提供最合適的空間，而且可以部分地彌補或緩解資源要素方面的缺陷。另外，系統結構越合理，系統各部分之間的活動與作用就越協調。本系統的人員組織結構見表5-1。

表5-1系統人員組織結構

序號使用者

1 農機裝備企業信息管理人員

2 農機裝備市場信息子系統管理員

3 農機裝備預測決策子系統管理員

4 農機裝備綜合信息子系統管理員

5 農業部農業機械化管理司

6 省級農業機械化管理局

7 市級農業機械化管理局

8 農機裝備用戶

5.1.3系統特點

傳統的農機化管理信息系統通常存在信息滯后、缺乏完整性和信息量小等缺點。針對這些不足，本文將MIS技術、DSS技術與EC技術三者有機結合，并運用于農業機械裝備管理信息系統中，主要特點如下：

(1)信息完整性

農機管理部門為了解當前市場上的農機產品型號及主要技術參數，以便于科技宣傳和產品推廣，每年都要花費大量的人力、物力和精力，進行資料收集、整理，是一項使基層農機管理部門頗感頭痛的煩瑣工作。而本系統提出由農機

生產企業或者農機經營商自己來發布信息，保證產品信息的完整性。

此外，農機裝備預測決策子系統中的數據采用縣、市、省，由地方到中央，層層報表統計的方式，有效保證了信息的正確性和完整性。

(2)信息及時性

近些年，國家對農機化科研和推廣的經費嚴重不足，致使許多新技術成果沒有機會產業化。當前糧田適度規模經營實體和種糧大戶迫切要求購買新機具時，農機部門卻無法及時提供適用可靠的機具，嚴重阻礙了我國農業信息化步伐。

舊農機管理系統由本系統人員從報刊，雜志等渠道獲取農機產品和技術信息，并添加到農機管理信息系統中，而這些信息往往是嚴重滯后的，信息的有用價值不高。

通過為農機生產企業或者農機經營商提供平臺，由他們來發布信息，改變以往信息滯后的不足，有效保證信息及時性。

(3)信息規模性

以往的農機信息管理系統不論是獨立單機系統還是網絡化系統，從本質上看，這些系統的信息來源還是依賴于農機管理部門的少許幾個信息采集人員。然而，本系統采用農機裝備生產企業或者經營者和農機管理部門共同來充實系統信息，使系統的信息量成倍提高。

5.2農機裝備市場信息子系統

農機裝備市場信息子系統分為四大模塊，即系統管理模塊、企業服務模塊、客戶服務模塊和技術支持與服務模塊。其中系統管理下設用戶管理、系統日志管理兩個子模塊；企業服務模塊下設企業信息維護、產品信息管理、訂單管理和市場需求信息管理四個子模塊；客戶服務模塊下設客戶信息維護、產品査詢和訂單發布三個子模塊；技術支持模塊下設郵件服務系統、技術咨詢服務、系統在線幫助三個子模塊，具體如圖5-3所示。

圖5-3農機裝備市場信息子系統模塊

5.2.1系統管理模塊

(1)用戶管理

用戶管理這里主要介紹農機企業方面，由用戶注冊、用戶基本信息查詢和用戶基本信息維護等模塊組成。用戶注冊包括用戶基本信息提交、系統審核、用戶權限分配、身份驗證等；用戶信息維護：包括用戶權限管理、用戶注銷等[馬國玉，2002]-

農機企業通過填寫注冊登記單，提交用戶基本信息(包括能證明身份的文件，如個人身份證復印件和企業執照等)，系統在接收到提交的表單后，管理中心的內部管理人員對表單的內容和用戶身份證明文件進行合法性驗證，經確認無誤后存入系統數據庫中，然后系統把注冊信息反饋給用戶，表示注冊是成功還是失敗，同時系統把注冊相關信息寫入系統日志中，以備查詢和信息跟蹤。管理中心根據用戶請求和基本信息，分配相應的用戶權限和級別給用戶。用戶注冊流程圖整個過程詳見下圖5-40

用戶信息生效

審核不能通過

圖5-4用戶注冊流程圖

(2)系統日志管理

主要記錄當前用戶操作信息和對用戶進行跟蹤，把用戶操作信息及用戶信息記入系統日志中，并能夠進行查詢、修改和刪除。

5.2.2企業服務模塊

(1)企業信息維護

用戶在進入農機裝備市場信息子系統時，必須先進行登錄，進行身份驗證, 驗證通過后系統根據用戶登錄信息，獲取用戶的權限和級別，判斷用戶能進行哪些功能的操作，這樣用戶可以登錄到企業自己的管理中心[陳彩虹，2002]o

當然用戶的基本信息實際上也是經常在變化的，用戶可以對其基本信息進行維護，如刪除、修改等。企業信息維護流程如圖5-5所示，農機企業信息表結構見表5-2。

圖5-5企業信息維護流程圖

表5-2農機企業信息表結構

字段名類型長度/bit 含義

comp_id int 11 ID

logname varchar 20 登錄名

logpsw varchar 20 密碼

truename varchar 20 聯系人姓名

comp_name varchar 100 公司名稱

introduce text 300 公司簡介

address varchar 100 公司地址

zipcode varchar 16 郵政編碼

email varchar 30 電子郵件

emailbak varchar 30 備用電子郵件

website varchar 80 公司網址

regioncode char 3 所在國家代碼

provincecode char 3 所在省份代碼

city varchar 20 所在城市

tel varchar 30 聯系電話

fax varchar 30 傳真

logtime datetime 8 注冊時間

tradecode char 3 企業所屬行業代碼

vip char 3 會員類別

credit char 3 企業信譽等級

commend char 2 系統審核標志

notes varchar 100 備注

與農機企業信息表結構相關的還有國家代碼表（表5-3）,省份代碼表（表

5-4）,企業所屬行業代碼表（表5-5）0

表5-3國家代碼表結構

字段名類型長度/bit 含義

region_id int 11 ID

regioncode varchar 5 國家代碼

regionname varchar 20 國家名稱

表&4省份代碼表結構

字段名類型長度/bit 含義

province_id int 11 ID

provincecode varchar 5 省份代碼

provincename varchar 20 省份名稱

表5-5 企業所屬行業代碼表結構

字段名類型長度/bit 含義

trade_id int 11 ID

tradecode varchar 5 類別代碼

tradename varchar 30 類別名稱

(2)產品信息管理

用戶登錄農機裝備市場信息子系統后，填寫產品入庫表單，進入系統審核, 驗證通過后寫入產品數據庫；如果審核不能通過，返回給用戶，請再次確認產品信息。此外，當用戶發現產品信息填寫有誤或者需要更新時，可以對該信息進行修改，但修改后必須從新通過系統審核。農機企業產品數據結構見表5-6, 產品信息表關聯圖如圖5-6,產品信息管理流程如圖5-7所示。

表5-6農機企業產品信息表結構

字段名類型長度/bit 含義

id int 11 ID

comp_id int 11 企業代碼

prodname varchar 200 產品名稱

trade char 3 所屬類別

piepath varchar 50 產品圖片位置

price float 默認參考價格

range text 默認適用范圍

prodfunction text 默認功能特點

technology text 默認技術指標

time date 8 入庫時間

hits int 11 點擊率

flag char 2 系統審核

圖5-6產品信息表關聯圖

圖5-7產品信息管理流程

(3)訂單管理和市場需求信息管理

訂單管理模塊包括客戶訂單目錄、訂單詳情、訂單完成狀態瀏覽等。

市場需求信息管理模塊主要作好產品的信息跟蹤，對客戶意見進行管理，同時要作好各類信息的分類歸檔工作，便于系統管理。需求信息包括客戶對產品質量、服務質量方面的投訴，對產品性能、功能、外觀等方面的新要求等。系統可通過建立網上留言簿的形式實現，使企業可以隨時和客戶溝通聯系。

5.2.3客戶服務模塊

(1)客戶信息維護

客戶信息維護子模塊同前面介紹的企業服務模塊中企業信息維護子模塊基本(詳見5.2.2)相同，這里不再重復介紹。

(2)信息査詢

信息查詢可以分為農機企業信息查詢和農機裝備產品信息查詢。注冊并通過系統審核的企業和提交并通過系統審核的產品信息才可以發布，并被用戶搜索查找，這個過程實現比較簡單。

信息查詢子模塊實現共分六步：①進入數據查詢模塊；②選擇要查詢的數據源；③選擇查詢模式；④定義查詢條件；⑤將查詢條件提交給數據庫；⑥得到查詢結果集，并在頁面上以一定的風格顯示。信息查詢流程如圖5-8所示。

圖5-8信息査詢流程圖

(3)用戶訂單管理 *

用戶訂單管理可以實現詢價、報價，訂單簽定功能，訂單修改和撤消等功能。整個功能實現過程如圖5-9所示[段建華，2002]o

圖5-9用戶訂單管理流程圖

5.2.4技術支持與服務模塊

技術支持模塊下設郵件服務系統、技術咨詢服務、系統在線幫助三個子模塊。

技術咨詢服務模塊主要對各種技術信息的管理，實現技術問題的專家式咨詢，以討論組方式實現。通過管理中心的電子郵件服務器，郵件服務系統實現用戶郵件服務申請和注冊、郵件的發送、接收及管理。系統在線幫助供給使用系統的各種幫助信息。

5.3農機裝備預測決策子系統

農機裝備預測決策子系統分為四大模塊，即系統管理模塊、數據管理模塊、分析處理模塊和系統服務模塊。系統管理模塊下設部門維護、用戶維護、數據備份和系統日志四個子模塊；數據管理模塊下設數據采集和報表統計兩個子模塊；分析處理模塊下設數據預測、網上調查和數據決策三個子模塊；系統服務模塊下設更改資料、系統幫助和退出系統三個子模塊，具體如圖5-10所示、。

圖5-10農機裝備市場信息子系統模塊

5.3.1系統管理模塊

系統管理模塊由部門維護、用戶維護、數據備份和系統日志四個子模塊構成。系統管理由政府農機管理部門組成，如農業部農業機械化管理司、省級農業機械化管理局和市級農業機械化管理局等，具體設計方面參考5. 2. 1節介紹，這里不再展開討論。

數據備份'就是制作數據庫結構，對象和數據的拷貝，以便在數據庫遭到破壞的時候能夠修復數據庫。數據庫備份是一項重要的系統管理工作，是系統管理員的日常工作。備份的內容應包括用戶的數據庫內容和系統數據庫的內容。執行備份的時候，允許其他用戶繼續對數據庫進行操作。

5.3.2數據管理模塊

數據管理模塊下設數據釆集和報表統計兩個子模塊［梁斌，2002］ o

數據采集子模塊實現主要由以下幾步組成［楊俊生，2002］。①全面調查分析，明確需要采集的哪些數據，并設計數據庫結構；②根據數據表結構，設計上報表單，在檢驗用戶合法性和數據完整性的前提下實現數據釆集功能；③按用戶權限不同，實現相應的數據査找、修改和刪除功能。

對于設計復雜綜合性的報表，其關鍵是報表中的數據。如果能引用參數化設計的原理，利用結構化設計語言的功能，將數據庫中需要的數據挖掘出來，并生成新的數據報表。本系統釆用柔性報表系統(FRS)設計思想，它是指為軟件系統的直接用戶提供報表生成平臺，用戶利用這個平臺提供的直觀的、透明的、交互的和可視化的方法，結合本單位、本部門的實際自行設計報表的格式、報表的數據來源、計算和處理的方法，然后系統根據用戶的定義自動生成用戶想要的報表。這就實現了用戶報表界面的柔性化［申利民，2002］。這里需要考慮到兩個因素：第一，考慮登錄用戶的用戶權限，有選擇的開放數據庫的數據給用戶；第二，考慮其他報表參數，以滿足每個用戶本身特定的需要，如制表單位、制表日期、制表人員等信息。報表統計流程如圖5-11所示。

圖5-11報表統計流程

5.3.3分析處理模塊

分析處理模塊下設數據預測、網上調查和數據決策三個子模塊。

(1)預測決策分析

預測決策分析是農機化管理系統中的一個重要部分。利用數據倉庫中存儲的統計信息，通過基于模糊聚類的人工神經網絡預測方法和灰色馬爾柯夫聯合預測方法對農機化各種數據信息進行合理的組織和預測計算，供決策者參考。用粗糙集因子分析方法分析農機化影響因素，由效用理論提供決策方法。

首先確定數據源，從數據庫中選擇需要預測的數據，接著選擇預測模型，然后由系統根據測模型和以前的歷史數據來預測未來信息[彭曉東，2003；袁林，2001]»根據文中第四章介紹的預測數學方法，完成農機化信息預測系統的整體結構設計(見圖5-12)。

圖5-12農機化信息預測系統的整體結構設計

(2)網上調査

市場調查是對商品及服務市場相關問題的全部信息進行系統的收集、記錄、分析的過程…市場調查為農機管理決策者提供盡可能充分、可靠的信息，幫助他們發現并解決營銷問題，減少決策的不準確性和錯誤，是管理部門了解農民需求的真正有效手段。

本網上調查系統主要分為管理模塊和用戶調査模塊[葉青，1998；趙鵬， 2002] o管理模塊具有瀏覽某個調查項目、調查細項的反饋結果，并擁有刪除、修改、添加某個調査項目或刪除、修改、添加該項目下的某些調查細項等動能。用戶調查模塊提供給調查用戶一個友好的使用界面，并將調査表展現給用戶，同時根據用戶設定調查結果查看權限。

5.3.4系統服務模塊

系統服務模塊下設更改資料、系統幫助和退出系統三個子模塊。

通過更改資料子模塊，用戶可以隨時修個人資料、聯系方式等；系統幫助提供本子系統的各種使用說明，輔助用戶使用更加方便；基于系統安全性的要求，退出子模塊實現用戶信息安全保護。

5.4農機裝備綜合信息子系統

農機裝備綜合信息子系統主要包括農機科技信息模塊、農業政策法規模塊、農機裝備期刊和農機裝備論壇（見圖5-13）»

農機裝備綜合信息子系統

農機科技信息模塊I 農業政策法規模I 農機裝備期刊| 農機裝備論壇

圖5-13農機裝備綜合信息子系統模塊圖

5.4.1子系統流程

農機裝備綜合信息子系統包含各方面的信息，種類繁多，這些信息在整個子系統運行過程中是在不斷的變化著的，因而對這些信息的管理（包括增加、修改和刪除）是必不可少的。各種信息在進行增加、修改、刪除操作時須進行信息審核，信息審核主要檢查用戶的權限是否有此權利對數據庫進行操作，有此權限才給予通過，否則不能賦予信息的增加、刪除和修改的權利，在審核通過之后才把數據寫入數據庫中或從數據庫中刪除。同時系統把用戶的操作過程信息寫入系統日志中。整個信息維護流程如圖5-14所示。

圖5-14信息維護流程圖

5.4.2子系統模塊

(1)農機科技信息模塊

主要包括全國農機科研和推廣項目立項、審批、實施情況，全國農機科技的新產品、新成果、新專利情況，國際農機科技信息，科技推廣應用，新產品試驗鑒定，農機科研開發情況，農機標準化情況，農機化科技發展需求和趨勢預測、信息，科技規劃和計劃等[丁永官，2003；陳良正，2001] o

(2)農業政策法規模塊

市場經濟體制下，法律對社會活動的影響愈來愈明顯，對經濟活動和利益關系的規范和調整作用也愈來愈重要，從某種意義上說，市場經濟就是法制經濟，市場農業就是法制農業。加入WT0以后，如何加強農業法制建設，依法支持和保護農業，促進農業發展、農民增收和農村穩定，是涉農部門的一個重要課題[黎明成，2000] o

農業政策法規模塊重點推出有關農業科技投資及其管理、知識產權保護、人才培養和引進及使用、農業科技企業及其產品的減免稅、農業資源管理和保護、農業科技的國際合作等政策法規的收集、存儲和發布。

(3)農機裝備期刊

①農機裝備產品及零配件質量、農機更新和農機裝備修理等信息收集、存儲、發布；②農機事故、安全檢驗、駕駛培訓和考核等情況收集、存儲、分析、發布；③農機服務體系發展、農業機械化生產、農業工程開發等信息收集、存儲、分析、發布；④農機有關政策、措施執行情況、農機化重大政務活動及技術經濟活動等。

(4)農機裝備論壇

BBS (Bulletin Board System,中譯為電子公告牌或電子公告欄)，是用計算機及軟件建立的一種電子數據庫，可以讓人們登錄，并在上面留下各種各樣的信息，以便相互交流和討論。

農機裝備論壇的設立有利于農機裝備產品信息的傳播，有利于農機裝備用戶的經驗交流，有利于我國農業事業的發展。

5.4.3農機裝備論壇設計

(1)網上論壇的結構設計

整個論壇有用戶管理、論壇管理和留言管理等三個模塊組成［王春蕊， 2001］。用戶管理主要實現用戶的登錄、注冊、注銷、修改個人資料和在線用戶的列表。論壇管理實現添加新論壇和子論壇，刪除現有論壇和子論壇，發表新文章，回復別人的文章，檢索文章并且設置當有人回復文章時的郵件通知。留言管理主要用于顯示和查詢留言并且可以給已注冊的合法用戶留言。在留言模塊中，則系統會隨時提示用戶新的留言回復。網上論壇系統結構如圖5-15所示。

圖5-15網上論壇系統結構圖

(2)網上論壇數據庫設計

網上論壇中共建立了用戶表(User)、在線用戶表(UserOnline)、論壇信息表(BoardRoot)、子論壇信息表(Board)、文章信息表(Announce)和留言信息表(Message)等六個數據表。

用戶表記錄了在本論壇注冊的所有用戶的相關信息；在線用戶表記錄了當前論壇上所有在線用戶的信息；論壇信息表和子論壇信息表存儲了論壇和子論壇的相應信息，通過代碼建立論壇、子論壇以及相關主體的關聯；文章信息表記錄了所有發表過的文章信息；留言新息表記錄了本論壇的所有留言的信息。

(3)網上論壇流程設計與實現

網上論壇流程主要通過用戶注冊與登錄、帖子標題的顯示、帖子內容的顯示、提交新帖子和回復他人提交的帖子等五個重要模塊展開，具體流程見圖 5-16[張圣，2001] o

圖5-16網上論壇流程圖

參考文獻：

［1］鄭人杰.實用軟件工程［M］.北京：清華大學出版，1997.

［2］周之英.現代軟件工程［M］.工北京：科學出版社，1999.

⑶Pressman R S.軟件工程實踐者的研究方法［M］?北京：機械工業岀版社， 2000.

［4］萬齊鳴.企業情報系統組織結構探討卩］.情報理論與實踐.1992(2)： 13-16.

［5］馬國玉、王德成等.農業裝備企業電子商務系統的設計研究［J］.中國農業大學學報.2002,7(4)： 85-90.

［6］陳彩虹、趙達淼.湖南省林產品電子商務系統的研制［J］.經濟林研究. 2002,20(4)： 57-59.

［7］段建華、王新莊.基于商業企業的電子商務系統的研究［J］.計算機應用研究. 2002,19(8)： 13-14.

［8］梁斌、趙慶展等.農機報表管理系統的設計與實現［J］.石河子大學學報. 2002,6(2)： 157-159.

叨申利民、何麗.柔性報表系統的設計與實現卩］.微型電腦應用.2002,18(2)： 51-52.

［10］楊俊生.數據大集中后電子報表系統的設計和實現［J］.中國金融電腦. 2002(7)： 57-60.

［11］彭曉東、莫東松、劉勇等.基于數據倉庫的綜合決策支持系統的設計研究［J］. 計算機工程與設計.2003,24(5)： 15-18.

［12］袁林.基于數據倉庫的輔助決策系統設計與實現［J］.電力系統自動化. 2001,25(21)： 25-27.

［13］葉青、劉向民.在線調查系統的建立與應用［J］.現代計算機.1998(4)： 18-20.

［14］趙鵬.一個WEB調査系統的設計與實現卩］.交通與計算機.2000,18(4)： 34-3 &

［15JT永官、龔傳勝、郭高等.農業科技管理信息系統的研制與應用卩］.農業科技管理.2003,22(3)： 28-30.

［16］陳良正、游承俐等.云南農業科技信息網絡建設探討［幾農業圖書情報學刊. 2001(2)： 20-23.

［17］黎明成.完善農機法規宣傳教育機制［幾廣西農業機械化.2000(4)： 24-25.

［18］張圣、王鳳瑛.用ASP技術開發互聯網論壇［J］?濟南交通高等專科學校學報.2001,9⑵：11-14.

［1刃王春蕊、楊壽保.基于PHP技術的網上論壇的設計卩】?計算機工程. 2002,28(4)： 202-203,239.

第六章系統的實現與安全性

6.1系統的實現

基于網絡的農業機械裝備管理信息系統運行界面（如圖6-1）按功能劃分為農機裝備市場信息、農機裝備預測決策和農機裝備綜合信息等三個子系統。

用戶在進入主頁后，根據自己的身份和菜單進行操作。

在主頁界面上，由行業快訊、商業機會和企業名錄等組成農機裝備市場信息子系統（見圖6-1中“①”）；農機裝備預測決策子系統（見圖6-1中“②”）由統計管理做為入口；由農機科技、政策法規、農機論壇和農機期刊等組成農

圖6-1系統運行主頁界面

6.1.1農機裝備市場信息子系統

“農機裝備市場信息子系統”主要是以客戶使用方便和安全為第一目標。下面就“信息查詢”和“需求信息”操作進行說明。

用戶點擊“供應信息”的具體條目（由圖6-2中①步實現），彈岀的新頁面顯示該農業機械裝備產品的詳細信息，如公司名稱、產品名稱、所屬類別、參考價格、適用范圍、功能特點、技術指標、發布時間和點擊率等，此外最重要的是提供該產品的圖片。如果用戶對該產品感興趣，就可以通過點擊'公司名稱'（由圖6-2中③步實現）進一步了解該公司的所有信息和相關產品。

當然，農機制造企業或者服務商也可以查看“采購信息”的具體條目（由圖6-2中②步實現），由彈出的新頁面顯示用戶的詳細需求信息。“采購信息” 由主題、產品名稱、數量、參考價格、詳細信息、發布時間、點擊率和聯系信息（包括姓名、電子郵件、電話、傳真、公司名稱、地址、郵政編碼）組成。如果農機制造企業或者服務商有該產品，那么他們就可以同農戶直接聯系。

圖6-2 “信息査詢”和“需求信息”部分界面

“企業服務模塊”下設身份認證、公司信息維護、產品維護、新聞維護、

客戶訂單、需求信息和客戶服務等，用戶點擊相應的菜單項可執行相應的操作。

當企業用戶進入該系統主頁時，用戶首先要首先要進行登錄（由圖6-3中 ①步實現），進行身份認證，方可對相應的功能項進行操作；對于沒有注冊為成員的企業想加入到該系統中來，必須通過申請（或注冊）來完成。

企業用戶可以點擊'產品維護'實現新產品添加（由圖6-3中②步實現）、刪除、修改（由圖6-3中③步實現）等功能。為保證產品信息的有效性，系統采用'確認'形式實現，即公司新產品的發布不是馬上被公布出來，而需要有系統維護人員的認可才可以發布。當然，當公司對進行產品信息進行修改后，同樣也需要重新'確認

此外，為減少客戶誤操作，在進行重要操作的時候，都有二次提示，如進

行產品刪除操作。

圖6-3 “企業服務模塊"部分界面

“系統管理模塊”下設身份認證、客戶信息維護、產品維護、新聞維護和

系統日志管理等，用戶點擊相應的菜單項可執行相應的操作。

當管理員進入該系統維護主頁時，用戶首先要首先要進行登錄（由圖6-4 中①步實現），進行身份認證，方可對相應的功能項進行操作。通過“搜索功能” （由圖6-4中②步實現）準確定位到具體公司，方便管理員查找。同時，對“企業服務模塊”的'確認'功能在這里也得到實現（由圖6-4中③步實現）。

此外，為減少管理員的誤操作，在進行重要操作的時候，都有二次提示，如進行'審核確認'操作。

圖6-4 “系統管理模塊”部分界面

6.1.2農機裝備預測決策子系統

農機裝備預測決策子系統使用人員從主系統界面上（見圖6-5中①）登錄, 進行身份認證，方可對相應的功能項進行操作。該子系統在整體界面上（見圖 6-5中②）分為數據管理、分析處理、系統管理和系統服務四個主欄目。

圖6-5農機裝備預測決策子系統登錄界面

下面介紹其中幾個主要模塊：農機化數據分析處理的'數據預測'模塊和 '網上調査'模塊。

從子系統的主菜單中點擊進入'數據預測'界面（見圖6-6中①），其中預測模型和預測指標分別從系統模型庫和統計數據庫中動態讀取。使用人員可以選擇相應的模型和數據進行預測，最后得到預測結果圖（見圖6-6中②，該圖是浙江省農業機械總動力預測圖）。

圖6-6農機化數據預測部分界面

而'網上調査'模塊界面（見圖6-7中①），顯示具體調查項目名稱，并可以對該項目下的具體指標進行添加和修改（見圖6-7中②），同時也可以查看其

調查統計結果圖（見圖6-7中③）。

圖6-7網上調查模塊部分界面

6.1.3農機裝備綜合信息子系統

“農機裝備綜合信息子系統”由功能上完全獨立的四個模塊組成：農機科技、政策法規、農機期刊和農機論壇，其主要的服務對象為農戶、農機制造企業或者服務商。

'農機科技'模塊主要有科技教育、技術推廣、質量鑒定等信息構成，包括松土機械、耕作機械、播種機械、除草機械、施肥機械、噴灌機械、運輸機械、儲藏設備、加工設備等方面的現狀及未來發展方向的材料（部分界面見圖 6-8中①）。

'政策法規'分為國外和國內兩類介紹。目前，用戶可以通過本網絡查詢到與農業有關的政策、法規、條例100多個，還可以查詢到農業產前、產中、產后科技政策材料（部分界面見圖6-8中②）。

'農機期刊’從政府職能角度岀發，定期刊登重要會議精神、科技獎勵、科技條件與保障等政策性文件（部分界面見圖6-8中③）。

'農機論壇'為農業機械裝備信息提供者和需求者創造一個自由的交流平臺（部分界面見圖6-9）o

圖6-9農機論壇部分界面

6.2系統安全性

網絡安全是指網絡系統的硬件、軟件及其系統中的數據受到保護，不受偶然的或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露，系統連續可靠正常地運行，網絡服務不中斷［王健，2003］o網絡安全指涉及到網絡上信息的保密性、完整性、可用性、真實性和可控性等相關技術和理論，包括以下四個方面的安全：①運行系統的安全；②網絡上系統信息的安全；③網絡上信息傳播安全；④網絡上信息內容的安全［公安部計算機管理監察司，1998］。

6.2.1攻擊網絡安全性的類型

對互聯網絡的攻擊包括對靜態數據的攻擊和對動態數據的攻擊[樂光學， 2002；劉斌，1999],

（1）對靜態數據的攻擊主要有：

猜測：通過窮舉方式搜索口令空間，逐一測試，得到口令，進而非法入侵系統。

IP地址欺騙:攻擊者偽裝成源自一臺內部主機的一個外部地點傳送信息包, 這些信息包中包含有內部系統的源IP地址，冒名他人，竊取信息。

指定路由：發送方指定一信息包到達目的站點的路由，而這條路由是經過精心設計的、繞過沒有安全控制的路由。

（2）對動態數據的攻擊主要有：

被動攻擊主要是指攻擊者監聽網絡上傳遞的信息流，從而獲取信息的內容（interception）,或僅僅希望得到信息流的長度、傳輸頻率等數據，稱為流量分析（traffic analysis）。

主動攻擊是指攻擊者通過有選擇的修改、刪除、延遲、亂序、復制、插入數據流或數據流的一部分以達到其非法目的。主動攻擊可以歸納為中斷、篡改、偽造三種（圖6-10）«

圖6-10三種主動攻擊和特性

中斷是指阻斷由發送方到接收方的信息流，使接收方無法得到該信息，這是針對信息可用性的攻擊（見圖6-ll）o

篡改是指攻擊者修改、破壞由發送方到接收方的信息流，使接收方得到錯誤的信息，從而破壞信息的完整性（見團6-11）。

偽造是針對信息的冀實性的攻擊，攻擊者或者是首先記錄一段發送方與接收方之間的信息流，然后在適當時間向接收方或發送方重放（playback）這段信息，或者是完全偽造一段信息流，冒充接收方可信任的第三方，向接收方發

送(見圖6-11)。

用戶1 用戶2

1 用戶1 用戶2 用戶1 用戶2

3-4-*O O~q r-O O-f p-KD

J非法者 C j非法者

中斷示意圖篡改示意圖偽造示意圖

圖6-11中斷、篡改和偽造示意圖

6.2.2系統安全性基本要求

(1)抵抗外來攻擊

網絡系統應該保證未經授權的用戶無法進入系統，如果能保證所有進入網絡系統的用戶都是合法用戶則不存在侵入系統的危害。黑客侵入會給系統帶來一定的安全隱患，但管理人員應該考慮到黑客的侵入會給系統帶來多大的危害性，給特定用戶或用戶組，設置口令或者密碼，限制訪問，以避免黑客的侵入[陳樹平，2002],

(2).數據保密性

數據的保密性(Privacy)是指數據在雙方傳輸的過程中，確保一些私有的、重要的信息不會被泄漏，即任何未經授權的第三方都不能獲取數據[黃偉峰， 2003]o

例如，在信息傳遞過程中，保證諸如訂單數量、供貨價格等商業機密保證不會被第三方獲取。

(3)數據完整性

數據完整性(Integrity)主要是指存儲器中的數據必須和它被輸入時或最后一次被修改時一模一樣，用于建立信息的計算機外圍設備或配件必須正確地工作，數據不能被其他人非法利用[謝永紅，2002]o

數據信息早期主要應用于商業領域，這些數據是有價值的，這不但表現在它被共享的時候，也表現在對它的保護，使其他人不能使用上。擁有數據信息的機構將數據作為機密進行保存，因為這些數據信息使這些機構在競爭中處于有利的地位。

(4)用戶合法性

身份的驗證是指對通信雙方身份的確認,不讓冒名頂替者獲取雙方的數據。而身份的驗證又包括了對用戶身份的授權、身份的管理以及身份的審查，即需要知道用戶是誰，這些用戶在系統中的權限等等[黃偉峰，2003],用戶權限控制和級別管理防數據的非法操作，保證沒有此操作權限的用戶隨意修改數據。

例如，當生產廠商收到某一個“客戶”一筆訂單，廠商一定要能驗證該訂單一定來自那個客戶，而不是一偽造的訂單，不然就會蒙受巨大的損失。檢測，防止非法用戶進入系統。

6.2.3系統安全性的解決方案

基于Web的管理信息系統的安全管理包括三層：網絡操作系統的安全性、數據庫的安全性和應用程序的安全性[田星，2001] o圖6-12為網絡管理系統的安全示意圖。網絡操作系統的安全管理決定誰能登錄到服務器上，誰能取得網絡上的哪些資源，這是第一層安全性。基于數據庫的安全管理決定誰能登錄到數據庫服務器上，每個用戶可以執行的管理任務，每個用戶可以訪問的數據庫、數據庫對象和數據。

圖6-12網絡管理系統的安全示意圖

根據系統安全性要求，系統采用以下安全性方案：

(1)用戶身份驗證

身份識別是指用戶向系統出示自己的身份證明過程，身份認證是系統查核用戶身份證明的過程，這兩項工作統稱為身份驗證(或身份鑒別)，它是判明和確認通信雙方真實身份的兩個重要環節[肖連華，2001]0用戶身份驗證可以確保訪問資源主體的合法性。

(2)數據加密技術

加密是用來將數據信息進行編碼變成不易被侵入者閱讀或理解的形式保護數據和信息。當文件中包含敏感或關系重大的數據時應該采用加密技術，特別是口令文件需要用加密進行進一步的保護。如果服務器上的口令文件處于未加密的狀況，可能會有人用口令探針和其他形式的偷聽、竊聽設備讀取被傳輸的數據，偷盜被傳輸的口令。高度敏感信息的電子郵件可以用口令進行保護并限制接收者的閱讀。即使網絡入侵者接入你的系統，偷竊了數據也無法讀取。系統加密采用DES/RSA算法加密［練慧萍，1999；翟明玉，1998］。

(3)電子簽名

在系統的權限設置中，我們已經為每一個操作員設定了自己的用戶名和口令，在電子簽名過程中我們即利用這對用戶的唯一標識來實現。在數據錄入完成和修改后，計劃員或值班員通過輸入自己的口令與登錄用戶名所屬口令進行比較，如果一致即將操作員用戶名自動寫入表相應欄目，確認該操作員所錄數據；如果口令不一致，提示出錯，并且確認［施衛峰，2003］o

(4)監視跟蹤

日志系統具有綜合性數據記錄功能和自動分類檢索能力。完整的日志不僅要包括用戶的各項操作，而且還要包括網絡中數據接收的正確性、有效性及合法性的檢查結果，為日后網絡安全分析提供可靠的依據。許多應用程序的日志記錄只用于事后監督，其實對日志的分析還可用于預防入侵，提高網絡安全。在數據庫應用系統中，日志將記錄自用戶登錄開始起，直到退出系統為止，在這段時間中所執行的所有操作，包括登錄失敗操作、對數據庫的操作及系統功能的使用等。因此、必須建立完善的日忘記錄功能。另外，還可利用現有的網絡監視軟件進行日忘記錄和信息跟蹤。例如，用日志監視跟蹤可進行潛在“黑客“攻擊檢查、單賬號多用戶檢査和非工作時間操作檢查等［羅明宇，2000］o

(5)審計

審計主要是確保可査性。審計作為一項安全技術，對信息系統的安全有著很重要的作用。通過設置完善的審計機制，能及時提供與系統運行過程中的各種可疑現象有關的信息，供有關人員分析、判斷用戶的身份和使用服務的一■些情況，以便工作人員能及時發現隱患。審計功能可以記錄主體訪問客體的軌跡。記錄的內容包括：站點使用情況、服務器工作情況、鏈接狀態、頁面使用情況、用戶情況、訪問時間、用戶、操作類型及是否成功等。為提高審計功能，必要時還需設置審計安全事件發生積累機制。當超過一定閾值時，能立刻發出報警，以提示應采取措施［王惠琴，2002］-

參考文獻：

［1］王健、龐淑杰、王曉梅.網絡安全分析［J］.情報科學.2003,21(5):536-539.

［2］公安部計算機管理監察司.計算機信息系統安全技術［M］.北京：群眾出版社， 1998.

卩］樂光學.Internet / Intranet網絡安全技術及安全機制的建設［J］.佳木斯大學學報(自然科學版).2002,20(1):84-89,120.

［4］劉斌，嚴望連.黑客分析與防范技術［M］.北京：清華大學出版社，19995

［5］陳樹平.計算機網絡的安全性［J］•河南科學.2002,20(1):89-92.

⑹謝永紅.網絡數據的完整性與安全［J］.哈爾濱金融高等專科學校學報.

2002,4:60-61.

［7］黃偉峰.Web Services的安全性卩］.計算機工程與設計.2003,24(6):52-54.

［8］田星、余諒•一種管理信息系統安全性研究［幾四川大學學報(工程科學版).

2001,23(2):110-112.

［9］肖連華、叢淑娟.Internet / Intranet系統的安全技術及安全性建設原則［J］.'哈爾濱師范大學自然科學學報.2001, 17(2)： 85-90.