絨山羊疾病診斷專家系統的構建與應用

田知鑫 張麗君

（1，錦州醫科大學畜牧獸醫學院 121001；2，錦州醫科大學公共基礎學院 121001）

我國是羊絨生產大國，絨山羊產業已成為廣大農牧民脫貧致富的重要途徑。隨著國家對絨山羊產業投入力度不斷增加，絨山羊的飼養規模越來越大，但絨山羊的發病率也在逐步提高，給農牧民帶來巨大的經濟損失。如果能對疾病進行及時準確的診斷防治，將對絨山羊產業發展起到重要作用。專家系統是運用特定領域的專業知識來模擬人類專家解決各種問題，以達到與專家具有同等解決問題能力的計算機智能系統[1]。本研究通過收集專家在絨山羊疾病診治中獲取的大量經驗數據基礎上，采用機器學習技術開發了絨山羊疾病診斷專家系統。實踐證明，該系統使養殖戶可以及時診斷絨山羊的常見疾病，也能實現與行業專家之間的無縫交流，深受廣大農牧民的推崇與喜愛。

1 系統功能介紹

本系統為用戶提供3 方面功能： 絨山羊疾病的診斷功能、絨山羊疾病的預防與治療措施功能及用戶與專家的交流互動功能。

1.1 絨山羊疾病的診斷功能

根據絨山羊的具體表現，從流行病學、臨床癥狀及剖檢病變特征等方面進行綜合數據分析挖掘，對絨山羊的發病體征實時做出診斷，給出不同疾病的可能概率。

1.2 絨山羊疾病的預防與治療措施功能

使用診斷功能診斷出對應疾病后，該功能會給出比較詳細的資料，如致病原因、流行病學、臨床癥狀、治療方法、預防措施等，使基層飼養人員可以及時采取相應的治療和防治措施，做到有病治病，無病防病[2]。

1.3 用戶與專家的互動交流功能

利用該功能，養殖戶可以針對自己遇到的問題及時向專家在線提問，專家給予在線解答。養殖戶之間也可以在線相互討論，交流自己的飼養經驗，養殖戶能及時方便獲得自己需要的信息。

2 系統構建與實現

2.1 系統技術架構

本系統采用B/S 架構，系統前臺采用PHP 語言實現，后臺采用SQL SERVER 進數據存儲，以充分滿足農牧民通過瀏覽器進行疾病診斷、信息查詢及交流互動的需要。

2.2 基于機器學習的疾病診斷方法設計

機器學習可通過機器獲取新知識和新技能，從大數據中發現有價值的知識，多年來，專家在絨山羊疾病診治中獲取了大量數據和經驗，將專家診斷經驗作為先驗知識，對數據集進行關聯規則挖掘，從眾多病癥中找到與某一疾病密切相關的子項為準確診斷提供基礎。其中數據集中包含絨山羊消化系統、呼吸系統、神經系統、循環系統、運動系統、被皮系統和泌尿生殖7 種系統疾病的相關數據。數據分為示病癥狀、消化功能、發病特點和剖檢變化等多個屬性，每個屬性中又涵蓋了一種或多種子屬性。如消化功能的子屬性集合為（粥便、水便、帶血便、黃白節片便、不排便、反芻、噯氣，…）；發病特點中的子屬性集合為（日齡、季節、體溫、飲食、運動情況、死亡時間…）[3]；由于每個屬性中的子屬性間均可有關聯，所以把所有的子屬性均作為關聯規則挖掘中的一項。

本研究采用Apriori 算法實現關聯規則挖掘，即首先產生頻繁項集，然后再依據頻繁項集產生規則，接下來在每種疾病的頻繁項集中對各個指標建立決策樹，根據關聯規則與決策樹的結果來實現對絨山羊疾病的診斷。

2.3 疾病的防治

當用戶通過系統診斷出具體疾病后，會顯示“治療方案查看” 鏈接，鏈接到該疾病的治療措施詳細信息頁面，或者用戶在搜索框中直接輸入要查找的疾病名稱，也能跳轉到該疾病的治療措施頁面，該頁面包括疾病癥狀、診斷、預防措施等詳細內容。

3 應用效果

近兩年該系統在多個絨山羊產區進行了應用推廣，從現場走訪和問卷調查結果可以看出，農牧民通過該系統來診斷的病例達到12335 例，其中診斷正確達到9893 例，不正確2442例，診斷正確率達到80.2%，該系統的使用提高了絨山羊疾病診斷率和治愈率，為防治絨山羊疾病提供強有力的技術保障，減少養殖場不必要的損失，提高羊場經濟效益，幫助農牧民解除后顧之憂，使絨山羊產業得到快速穩定發展，為農村廣大農牧民脫貧致富發揮作用。