農業語音專家系統實現路徑

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以計算機、多媒體、光纖和衛星通信等技術為主要特征的信息技術，特別是基于Internet的應用技術正向農業領域滲透，為世界農業科技革命和農業飛躍發展帶來了契機，使農村信息化建設逐步提上日程，逐步改變農民傳統的思維方式、生產方式和交流方式。專家系統、模型系統、智能信息系統的開發為農業生產決策帶來深刻變化。美國正通過Internet網絡來加速農業信息技術傳輸。日本依靠計算機為主的信息處理技術和通信技術，增加農村地區的活力，發展農業、農村信息化。我國從20世紀90年代就開始建設農業信息相關的信息網絡，現在已經覆蓋全國，浙江、吉林、福建“農技110”、江蘇的“農迅通（一線通）”也相繼開通，形成了中國農村科技信息服務雛形。

1農民熱線建設的必要性和意義

在傳統農村科技服務實踐中，“科技大蓬車”雖為農村帶去專家和技術，但成本高昂，相關技術資料不及時。雖然我國目前的農業信息網已經基本建設完成，但農村基礎設施條件差，計算機的成本逐步降低，農村的購買力有限，農村廣大農業生產者特別是農民的計算機技術水平較低、信息獲取能力差，使得目前高端的農業信息技術沒有很好的推廣使用。農產品生產和產品市場銷售之間相對滯后，農業生產技術特別是在病蟲自然災害方面信息不及時，還沒有形成科學有效的農村信息化技術建設的“長效機制”，農村信息化建設“最后一公里”問題依然存在。如何建立一個精確、快速、可靠的農村信息化技術體系，滿足新農村建設的需要，是當前黨中央、國務院為切實解決“三農”問題、著力推進農村信息化建設、促進農村經濟社會發展做出的重大決策，黨和國家領導把“建設農村科技信息服務體系”作為新農村建設的主要內容。為貫徹落實黨的十七大精神和《2006-2020年國家信息化發展戰略》總體部署，農業部組織制定了《全國農業和農村信息化建設總體框架（2007-2015）》，提出按照新農村建設的總體要求，發揮信息技術在應對金融危機、促進經濟平穩較快發展的支撐作用。因此，如何利用農村現有的如電話、傳真、手機、電視等通訊設備構建能夠簡單操作的統一服務信息平臺，是目前農村科技信息化建設和研究的主要任務之一。目前，以“高校+政府+企業+農民”的產學研合作與經營模式是解決我國“三農”問題有效途徑，也是我國現代農業發展的主要模式。多年來的實踐表明，研究基于該模式現代農村信息化技術，能夠促進我國農村實現擴內需、保增長、促就業、重民生、上水平的目標，有助于形成促進農村信息化建設的“長效機制”，更加有效地突破農村信息化建設“最后一公里”瓶頸，探索出一條科技引領和支持生態經濟可持續發展的社會主義新農村信息化建設模式，因此以“高校+政府+企業+農民”為模式的現代農村信息化技術市場將十分廣闊。本研究依據中央近幾年提出的把農村科技信息服務示范作為新農村建設的核心內容的精神和要求，并按照江蘇省農村科技信息服務示范立項要求設計，以“高校+政府+企業+農民”為模式，利用現代信息技術和通訊手段建立農民信息服務體系，幫助廣大農民群眾快速、便捷地獲取農業科技、生產、市場和黨的方針政策、國家法律法規，為農民和農業生產經營者提供信息聲訊咨詢、專家在線解答、遠程教育服務，實現區域農業信息服務體系與農技服務體系互聯，架起一道政府和廣大企業、農民溝通互動的信息通道，建立農村科技部門管理窗口的延伸和對農民進行電子化服務的門戶。這是新時期創新農業服務工作的一項緊迫而重要的工作，也大大增強示范區對成果的輻射功能，對農民增收、農業增效、全面建設小康社會具有十分重要的意義。本項目是開辟“新農村”信息服務和促進農村經濟發展的新窗口和新渠道，將成為“星火計劃”工程的技術支撐因而平臺的建立對服務“三農”具有深遠重大的時代意義。

2研究方法

2.1“農民熱線”建設的基本思路

本研究在技術構架上利用工作流（Workflow）、WebService、中間件等技術，將電腦、電話、手機等統一集成到智能終端，能夠對農業生產過程進行組裝，以B/S模式建立相應的應用程序平臺。本項目按照“集中、統一、規范、效能”的信息體系建設方針，遵循決策支持技術體系（DSS）進行研究和設計?？傮w方案分為五個層次：第一個層次是數據庫操作系統服務（如Web服務）框架；第二個層次是決策支持系統框架；第三個層次是生產應用層次；第四個層次是自動控制和業務辦公框架；第五個層次是信息交換和框架。五個層次的技術根據需要應用于與引種、栽培、田間管理、采摘、等相關業務，即農產品交易服務平臺和服務手段，實現電腦、電話、傳真、手機等“多網合一”?！稗r民熱線”信息服務體系建設基本思路見圖1。

2.2基于WebService的“農民熱線”

XMLWebServices是一個應用程序，為其他應用程序提供數據和服務的邏輯單元，以Web協議和數據格式(如HTTP、XML和SOAP)訪問XMLWebSer-vices，而無需考慮XMLWebServices的實現細節。XMLWebServices將基于組件開發的最佳方面和Web結合在一起，使得整個的應用程序開發技術從以操作系統為中心的應用程序組織模式擴展到以網絡為中心的組織模式。建立WebService的“農民熱線”，只要在服務器群上建立相應WebService提供數據處理與分析服務，并建立通用的訪問接口，其他相關應用通過HTTP、圖1農民熱線的系統構架XML和SOAP訪問WebServices，實現“農民熱線”相關功能。研究目的在于方便維護、更新系統功能以及滿足支持用戶友好操作，同時能夠形成許多農業信息服務產品。

3基本功能

“農民熱線”信息服務體系包括網絡信息服務體系、語音信息服務體系和短信信息服務體系。其中，網絡信息服務體系服務對象是網絡用戶，語音信息服務體系服務對象是電話用戶或收音廣播用戶，短信信息服務體系服務對象是手機用戶。

3.1網絡信息服務體系

網絡信息服務體系以農業生產專家信息網站為核心，構建海安農業生產技術服務平臺和農產品交易網絡服務平臺在功能實現立體查詢，如蠶桑相關立體查詢。系統上與全國主要農業信息專業網站、農業信息“一站通”、省市農業信息網、鏈接，中與市農業局內部各部門信息站、各鄉鎮農業服務中心信息站、農民經濟合作組織信息站互聯，下與互聯網農民用戶、龍頭企業、專業大戶互通，為互聯網用戶提供信息、信息咨詢、信息查詢、信息采集、視頻教學、信息分析、科技咨詢、網上交易等功能，可與產品交易廳服務平臺實時互聯和監控。

3.2語音信息服務體系

以專家知識庫為核心，構建海安農業生產技術服務平臺和農產品交易電話語音、電話傳真服務平臺，最后集成為農村科技信息服務呼叫中心。語音信息服務體系以電信為依托，一邊與信息網站的服務器相連，另一邊與電信用戶的電話相連，實現農業信息資源的共享和服務聯動。語音信息服務體系包括自動咨詢（遠程診斷）系統、人工咨詢系統和“農業科技110”三部分。用戶撥通專號電話后，系統將在服務器中讀取相應的咨詢欄目，通過文字、語音轉換軟件，將網站中的文字轉換為語音并輸出到用戶的電話耳機，從而實現農業生產技術、農村醫療衛生和法律政策等不同的信息電話咨詢、電話查詢與遠程診斷。

3.3短信信息服務體系

以專家知識庫為核心，構建海安農業生產技術服務平臺和農產品交易手機短信服務平臺。利用系統拓展的短信平臺群發功能，進行市場調查和滿意度調查，用戶通過手機獲得最新農業生產相關信息，如栽培技術、病蟲防治、價格信息等。

4基本內容

“農民熱線”是由科技農業部門牽頭、通過“農民熱線”有關技術支撐搭建的農業科技信息服務平臺。服務熱線提供聲訊特服號160-851-80、短信特服號6201790452(移動)、70222200452（聯通）、889981（小靈通）、農村科技廣播節目，實現全天侯的電話語音專家咨詢功能，為農民和農業生產經營者提供聲訊咨詢、短信咨詢、網上咨詢、專家在線解答、遠程教育等服務，旨在服務“三農”，促進農業增效、農民增收。

4.1“農民熱線”———農業專家知識庫

農業專家知識庫是本項目研究的核心內容之一，也是其他系統功能實現的數據基礎。本項目將專家咨詢系統的技術資料按查詢要求分門別類，用代碼印制成手冊。農業專家知識庫包含農業生產與經營管理的相關內容：品種、栽培技術、養殖技術、病蟲害和疫情的防治、加工技術以及市場交易信息、政策法規等內容，聘請具有豐富實踐經驗的相關農業專家，根據當地實際生產研究以及計算機信息化處理的要求編寫技術資料。初步建立的知識庫生產技術內容1萬余條、20萬字，市場信息5千余條、10萬字，政策法規百余條。根據農業專家知識庫的內容，根據用戶收聽電話、廣播的或查詢信息的心理接受程度，將每條知識編輯為150-300字左右。為使農業專家知識庫更具有適用性和易管理和方便維護，本項目建立基于B/S結構的農業專家知識庫管理系統，通過B/S結構建立的農業專家知識庫管理系統實現農業知識單元的增加、修改、刪除以及備份等數據庫遠程維護工作，數據庫服務器為微軟SQLServer2000。農業專家知識庫的設計規則：根據農產品生產流通過程的全程管理與控制要求，綜合考慮和集成農產品的農業科技創新體系，針對農產品品種、栽培（養殖）、肥料、農藥、生長發育、生產管理管理、病蟲害和疫情控制、采收、倉儲、包裝、物流、出口（市場）等環節的知識與技術咨詢要求，建立相應知識表達與設計規則，如針對“蠶桑養殖”的知識庫結構和內容。

4.2基于WebService的文字語音合成系統

本研究集成“科大訊飛”與IBM的TTS技術，研發了基于WebService的文字語音動態合成軟件LvSoftTTSV1.0(LVTTS)。用戶自由控制發音的性別、語速、音調等，合成的聲音能夠達到順暢、表達清楚、無回音等要求，建立語音知識單元文件庫（.tu文件）,并自動轉化為語音卡識別的語音知識單元文件（.au文件）。LVTTS的成功研發為呼叫中心（CTS）、市場信息智能解答、語音專家系統智能航、農業點播系統等奠定了基礎，是本項目研究的關鍵技術，LVTTS系統構架見圖2。根據圖2可知，LVTTS的原理為：Web用戶將需要轉化的文字（一般為100-200字）及轉化的年音頻參數（性別、語速、音調）以WebService的方式提交到LVTTS，LVTTS將Web用戶請求信息提交“科大訊飛”的Activexdll（COM組件）完成文字到語音的合成（一般需要5-10秒）為原始音頻文件，返回給LVTTS；LVTTS在將原始音頻文件提交LVTTSConvert-er轉化(ActivexdllCOM組件）完成語音卡識別的.au文件，返回給LVTTS；最后LVTTS以WebService的方式將.au文件返回給WEB用戶。主要程序代碼為：‘*********Web用戶提交信息***********SubTxtToVioce(Txt,VioceFile,Viocepram)‘*****Txt:轉化的文字;VioceFile:本地語音文件‘******Viocepram:音頻參數（性別、語速、音調）DimxmlDocAsNewMSXML2.DOMDocumentxmlDoc.loadXML("")SetnoteVioce=xmlDoc.createElement("Vioce")noteVioc.Text=TxtSetnewNode=noteVioc.createElement("Vio-cepram")newNode.Text=ViocepramDimGetXmlHttpAsNewMSXML.XMLHTTPDimstrURLAsstringstrURL=“/webVioce/webser-vice”語音服務GetXmlHttp.open"post",strURL,True,"",""GetXmlHttp.sendxmlDoc.xml‘等待LVTTSWebService成功轉化Setrs=server.CreateObject("ADODB.Recordset")Rs.datatype=2Rs.loadGetXmlHttp.bodyRs.saveVioceFile‘保存文件EndSub。

4.3“農民熱線”-農業語音專家系統的建立

本系統采用兩種方式：一是逐級導航方式，二是直接進入方式，見圖3。（1）逐級導航方式。就是每一級按鍵選擇都按導航提示操作：撥通電話后，電話里傳出“歡迎訪問農民熱線服務熱線，作物信息請按1，蔬菜信息請按2，花卉信息請按3，苗木信息請按4，茶葉信息請按5，水產養殖請按6，畜禽信息請按7，桑蠶信息請按8，科技110請按9”等導航提示音，用戶在導航提示播放完后或在音播放過程中，按電話鍵進行選擇。在用戶每一次按鍵選擇后，電話都要播放下一級導航提示，用戶只要按照導航提示進行操作即可，直至聽到最后的具體內容。（2）直接進入方式。就是按照《農民熱線使用手冊》提供的電話按鍵號碼直接按鍵操作，以節約電話使用時間。用戶在收聽專家系統內容的過程中，可隨時按*鍵返回；專家系統內容播放完畢后，系統會提示用戶下一步的操作：按1鍵重新播放，按2鍵接收傳真，按3鍵發送短信，按*鍵返回上一層。如果用戶還有其他具體內容需要咨詢，可以播0鍵進入專家座席系統，直接向專家進行咨詢（見圖3）。

4.4建立基于WebService的呼叫中心（lvTeasV1.0）

系統設計按照服務“一號通、一站式、多方式”的理念，開放、安全、可擴展、實用性的原則和面向對象的方法，采用具體業務和硬件分離的思想，將系統功能模塊分為接入模塊、業務控制模塊、業務支撐模塊、系統管理模塊等四大模塊。系統采用基于開放標準的信息技術及符合國際工業標準的軟、硬件產品，如語音程控交換機（智能型可編程交換機）、CTI服務器、IVR(交互式語音應答)/IFR(交互式傳真應答)服務器、業務坐席(邏輯上分為普通坐席、專家坐席、Web坐席等)、管理坐席、統計維護管理工作站、Web服務器、Email服務器、數據庫/應用服務器、錄音留言工作站、領導查詢工作站、業務網關、通信網關、網絡系統及應用軟件等，具有良好的擴展性，可通過設置接入處理流程以適應業務的不斷發展，還具備健壯的開發接口和豐富的開發工具，以滿足未來業務需求。系統將采用多種信令方式和PSTN網接入方式，如ISDN(nB+D)、中國一號信令、七號信令等，利用語音交換機的話路自動分配(ACD)技術及CTI模塊的智能呼叫路由技術，在IVR自動語音設備、人工坐席中進行來話的自動話路分配，當坐席收到來電時，CTI服務器啟動業務功能模塊，利用Web服務(或邏輯應用服務)將Web服務器、語音服務器、數據庫服務器與整個系統的業務數據系統有機結合起來；同時，系統還能利用坐席的完備電話功能及CTI服務器可控制排隊交換機（或帶語音板卡的工控機），實現呼叫轉移、來話保留、多方通話，以及自動語音間相互轉接等功能。系統采用統一的用戶界面，具有多通道接入能力和從單點呼叫中心到多點呼叫中心的平滑擴展能力。用戶友好界面和實時監控能力簡化了管理員操作過程，智能化路由選擇、電話外撥、呼叫和客戶數據以及操作界面同步轉移、因特網服務等功能實現系統遠程維護。同時，系統還具有客戶信息集中管理監控功能，通過業務統計和呼叫統計分析，實現對客戶的個性化服務，并在客戶關系管理（CRM）基礎上，通過全面的用戶數據、業務數據、業內信息等統計分析和數據挖掘，提高決策科學程度(見圖4)。系統具有信息的儲存、匯總、自動統計功能，實現了對熱點和難點問題的量化分析，可及時發現工作中存在的問題。系統還具有舉報自動受理和處理功能，以便改善工作。

5應用情況與后續研究

知識庫和專家系統在江蘇海安、四川彭州江蘇常州、實施2年多來，推廣應用取得了很好的效果。服務網站訪問23萬人次，服務熱線訪問10萬人次，人工咨詢1000多人次。通過該平臺，實現企業與南京農業大學、揚州大學、江蘇農科院等涉農科研院所進行產、學、研項目20余項，相關農業專家咨詢200人次，成功指導農業生產者解決生產問題約1萬次。本項目構建了一個標準化專家知識庫及其管理系統、建立了一個農業語音專家系統、集成研發了一個農業科技呼叫中心（點播系統），開通了一部“農民熱線”和農村科技信息服務外站，最終集成了一個農村信息化科技服務平臺。形成知識庫為核心、以“農民熱線”為服務方式的一系列基礎研究成果。本項目課題組基于以上研究基礎，將開展后續研究，擴大項目研究與應用成果，并使相關研究成果市場化。