基于规则推理的奶牛群发普通病远程智能诊疗系统研究

摘要 随着我国奶牛集约化养殖程度的不断加大，奶牛普通病发病率逐年增加，已对我国奶牛业的健康发展产生巨大影响。为了实现奶牛群发普通病监测标准化、诊疗智能化、预防控制系统化的理念，解决我国奶牛产业发展过程中兽医专家缺乏的问题，本文在系统地挖掘奶牛疾病专家临床经验与诊断思维的基础上，将计算机技术、专家系统理论及管理学方法应用到奶牛普通病信息管理和诊疗中，阐述了基于规则诊断推理技术的奶牛群发普通病远程智能诊疗系统的结构与功能、诊断系统的知识表示与推理机制。该系统整合了数据库技术、人工智能技术及奶牛群发普通病诊断技术，为实现奶牛群发普通病的智能诊断提供了一定的研究价值。系统的结构主要由知识库、推理机制、人机交互界面和解释器等组成，将对奶牛群发普通病进行及时诊疗及预防，从而有效地控制普通病的发生，为我国奶牛群发普通病的群防群控提供科技支撑。

关键词 奶牛；普通病；远程诊疗；智能化； 规则推理

中图分类号 S858.23；TP311.52 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）16-0227-02

Remote Intelligent Diagnosis and Treatment System on Dairy Cows Common Diseases Based on Rule Reasoning

DONG Jing WEN Ji-yu CHEN Yu-ting XU Yun-ze XING Qi-ming LI Lin *

（College of Animal Science and Veterinary Medicine，Shenyang Agricultural University，Shenyang Liaoning 110161）

Abstract With the continuous enhancement of intensive dairy farming in China，the incidence of common diseases of dairy cows increases year by year，which has exerted a great influence on the healthy development of dairy industry in China.In order to realize the concept of standardized surveillance，intelligent diagnosis and treatment，and systematic prevention and control of common diseases in cows，solve the experts shortages of dairy industry development process，based on the systematic mining on the basis of clinical experience and diagnosis thinking of cow disease experts，the computer technique，expert system theory，and management method were applied to the cow attended in information management and diagnosis and treatment.The rule-based diagnosis reasoning technology of cow group attended the remote intelligent diagnosis system structure and function，diagnosis system of knowledge representation and reasoning mechanism were expounded.The system integrated database technology，artificial intelligence technology and common disease diagnosis technology of cows，which provided certain research value for the intelligent diagnosis of common diseases of cows.The structure of the system consisted of knowledge base，reasoning mechanism，man-machine interaction interface and interpreter，so as to effectively control the occurrence of common diseases，and provide scientific and technological support for the prevention and control of common diseases in cows in China.

Key words dairy cow；common disease；remote diagnosis；intelligentialize；rule reasoning

近年來，奶牛普通病（如奶牛营养代谢病、乳房炎、肢蹄病、不孕症等疾病）发病率随着我国奶牛集约化养殖程度的不断加强而逐年增加，已严重影响我国奶牛业的健康发展，造成巨大经济损失[1]。而解决奶牛群发普通病诊断困难、准确率低等问题的有效途径——应用专家系统理论及计算机技术是近年的研究热点[2]。本文对奶牛群发普通病远程智能诊疗系统进行研究，系统地挖掘奶牛疾病专家临床经验与诊断思维，阐述了基于规则诊断推理技术的奶牛群发普通病远程智能诊疗系统的结构与功能、诊断系统的知识表示与推理机制。将计算机技术、专家系统理论及管理学方法应用到奶牛普通病信息管理和诊疗中，以期有针对性地采取预防措施，减少防控工作的被动性与盲目性，为我国奶牛群发普通病的群防群控提供科技支撑。

1 推理方法

基于规则推理是指以规则的形式表示获取的知识，通过对规则知识的匹配和推断获得问题的求解方案，包括3 种推理方式：正向推理、反向推理和正反向混合推理[3]。

1.1 正向推理

正向推理是按照由条件推出结论的方向进行的推理方式，其从一组事实出发，使用一定的推理规则，来证明目标事实或命题的成立[4]，其过程如图1所示。

1.2 反向推理

反向推理又称逆向推理，其推理方式和正向推理相反，由结论出发，逐级验证该结论的正确性，直至已知条件[5]，其过程如如图2所示。

1.3 正反向混合推理

由正向推理诊断和反向推理诊断结合而形成的诊断推理方式称为正反向混合推理。正反向混合推理充分结合2种推理方式的优势，互相弥补不足[6]。

2 结构设计

基于规则推理的奶牛群发普通病远程智能诊疗系统的结构如图3所示，主要由知识库、解释器、人机交互界面、推理机制等组成。

3 诊断过程

根据临床兽医工作者的习惯和为了体现平台使用的智能化，奶牛群发普通病远程智能诊疗系统采用正反向混合推理。正反向混合推理时系统提供若干症状组，如体温监测，营养发育、体表检查、头颈部检查、口腔检查、腹部检查、乳房检查、循环系统检查、神经系统检查、生殖器官检查、生殖功能检查、消化器官检查、消化功能检查、运动器官检查、运动行为检查、呼吸功能检查、呼吸器官检查、泌尿功能检查、泌尿器官检查、实验室检查等，每个症状组内还包括若干症状亚组。提供多个症状的目的是为了减少由于症状量不足引起诊断错误，从而提高诊断的准确性。同时，所提供的实验室检查方法也可以为疾病的确诊提供进一步的依据，使平台更具实用性和可操作性。

以奶牛发生行动异常为例说明该系统的诊断过程。某奶牛养殖户发现饲养的奶牛运动有些异常表现，但由于受专业知识不足所限，不能确切地表述奶牛所发生的症状，如果使用该系统可进行如下操作。由于是运动异常，怀疑发病部位应属于运动器官，选择“运动器官检查”症状组，在其症状亚组界面将出现4个供选症状，即关节、后肢、四肢和髁。点击“关节”，在页面的主体部分出现多个“关节相关的症状”，也就是供使用者所选的症状陈述语句。如在此选择了几个供选症状：关节触诊疼痛敏感、关节僵硬、关节肿大。此时如果用户对于症状不清楚，还可以查看该症状所对应的图片信息，或查看所对应的影音资料。点击“诊断”后，此时系统将根据用户提供的症状进行诊断，诊断后，可能不会直接得出诊断结果，而提示“奶牛是否还存在以下症状”，提示根据用户所提供的症状，系统已经怀疑是某种疾病。如果患这种疾病，病牛也许还存在其他的某些症状，但这些症状可能因为用户知识所限，或观察不仔细没有被发现。因此，对于这些相关症状，使用者应该进一步检查，如果存在，则进一步选择相应的诊断。例如如果出现“跛行”症状则选择该症状；如果没有跛行的症状，则选择“无上述症状”，系统最终将给出此次诊断的结果。将正向推理和反向推理相结合对奶牛疾病进行诊断，不但可以提高对奶牛诊断的准确性和可信性，而且还可以将使用者认为不必要或者遗漏的信息重新纳入疾病诊断过程中，更有利于提高系统平台的运行效率，同时也符合一般专家诊断思维过程。

诊断结束后如果用户认为可能性较大，并准备对其进行治疗，可以选择该病后，选择“治疗”按钮， 就会进入治疗页面，其将展示3个方面内容，即治疗原则、治疗方法、治疗处方。

4 结论

奶牛群发普通病诊断是奶牛产业的发展亟待解决的问题，本研究在规则有效表达的基础上融合设计了奶牛群发普通病辅助诊断系统，为中国奶牛产业养殖者提供了疾病診断的解决方案。该系统将对奶牛群发普通病进行及时诊疗及预防，从而有效地控制普通病的发生，为我国奶牛群发普通病的群防群控提供科技支撑。

5 参考文献

[1] 严作廷，陈炅然，王东升，等.我国奶牛普通病的危害特点与防治对策[J].黑龙江畜牧兽医杂志，2012，48（7）：16-20.

[2] 耿琦，姜胜，李晶晶，等.基于.NET技术的动物疾病管理与追溯信息系统开发[J].中国兽医杂志，2014，50（6）：95-97.

[3] 刘博.CBR-RBR模式在地铁施工安全事故案例库中的应用[D].武汉：华中科技大学，2011.

[4] 欧阳志峰.基于GIS的铁路绿色选线决策支持系统（GRASDSS）的知识库研究[D].长沙：中南大学，2008.

[5] JACOBO V H，ORTIZ A，CERRUD Y，et al.Hybrid expert system for the failure analysis of mechanical elements[J].Engineering Failure Analysis，2007，14（8）：1435-1443.

[6] 何波，刘全利，王越，等.基于混合推理机制的故障诊断专家系统[J].微计算机信息，2006，22（25）：192-194.