農(nóng)技推廣論文：農(nóng)技服務(wù)系統(tǒng)建構(gòu)思考

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本文作者：張華千、滕桂法、劉小利 單位：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)

隨著短信平臺使用人數(shù)的增加，短信量呈幾何數(shù)量增長，傳統(tǒng)的工作模式在面對海量信息以及處理重復(fù)或冗余信息方面顯的力不從心。專家要花去大量時間處理重復(fù)性的問題，系統(tǒng)的工作效率將為變得很低，專家資源得不到合理配置。因此，規(guī)范短信息服務(wù)，在整個智能應(yīng)答短信平臺的構(gòu)建當(dāng)中是極其重要的［2］。短信技術(shù)的低門檻性、短信平臺的快捷性和高效性是值得肯定的。本文借鑒了垃圾短信過濾方面的經(jīng)驗，在原有農(nóng)技推廣短信平臺的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種具備智能應(yīng)答功能的農(nóng)技推廣短信平臺。

智能應(yīng)答短信平臺

智能應(yīng)答短信平臺自上而下主要分為應(yīng)用層和實現(xiàn)層(包含業(yè)務(wù)單元與管理單元)、數(shù)據(jù)層和接入層。其中，應(yīng)用層與實現(xiàn)層主要通過HTTP與WebService服務(wù)接口實現(xiàn)無縫接入;數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)管理短信平臺相關(guān)數(shù)據(jù)庫，將短信過濾和分類形成目標(biāo)短信，并預(yù)留接口對接專家數(shù)據(jù)庫以實現(xiàn)智能應(yīng)答等擴(kuò)展應(yīng)用。三大通信運(yùn)營商短信網(wǎng)關(guān)通過接入層與短信平臺對接。體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。應(yīng)用層分布主要包括農(nóng)技推廣單位在信息化進(jìn)程中建立起來的各種B/S和C/S結(jié)構(gòu)的信息管理系統(tǒng)以及各類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都有點(diǎn)對點(diǎn)或者點(diǎn)對多點(diǎn)的信息的需求，系統(tǒng)架構(gòu)和編程語言不盡同，因此宜采用WebService技術(shù)實現(xiàn)這些異構(gòu)系統(tǒng)到短信平臺的統(tǒng)一接入。實現(xiàn)層根據(jù)業(yè)務(wù)與管理的聯(lián)系將短信平臺劃分為諸多模塊，做到了業(yè)務(wù)與管理形式上分離、邏輯上緊密聯(lián)系。實現(xiàn)層不同功能模塊通過不同的協(xié)議或算法實現(xiàn)其具體功能，如通過SMS(ShortMessagingService)協(xié)議處理短消息文本，MMS(MultimediaMes-sagingService)處理相關(guān)文本或圖片請求，通過數(shù)據(jù)路由控制算法控制數(shù)據(jù)與運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)對接過程中具體的路由跳轉(zhuǎn)方法，通過調(diào)度算法來協(xié)調(diào)各功能模塊間業(yè)務(wù)邏輯。數(shù)據(jù)層為短信平臺系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐與應(yīng)用擴(kuò)展。本文的關(guān)鍵即在數(shù)據(jù)層中進(jìn)行改造，從而實現(xiàn)自動應(yīng)答功能。數(shù)據(jù)層的核心是數(shù)據(jù)庫接口模塊。短信平臺數(shù)據(jù)庫及擴(kuò)展應(yīng)用服務(wù)(本文擴(kuò)展了專家數(shù)據(jù)庫)通過數(shù)據(jù)庫接口模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信和共享。短信分類器具備將海量短信分類并轉(zhuǎn)化成可以與專家數(shù)據(jù)庫進(jìn)行完全或模糊匹配的標(biāo)準(zhǔn)短信的功能。接入層通過SMPP(ShortMessagePeertoPeer，短信息點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議)與移動通信運(yùn)營商的短信網(wǎng)關(guān)通信。由于國內(nèi)的三大電信運(yùn)營商在互聯(lián)網(wǎng)短信網(wǎng)關(guān)的通信上制定了不同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，如中國移動的CMPP協(xié)議、中國聯(lián)通的SGIP協(xié)議和中國電信的SMGP協(xié)議。因此，在接入層相應(yīng)地將接入模塊分為中國移動接入模塊、中國聯(lián)通接入模塊和中國電信接入模塊，以保障不同手機(jī)號段的短信都能接入到相應(yīng)的運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)中［3］。

傳統(tǒng)的短信平臺在農(nóng)技推廣中一般是以農(nóng)戶、短信平臺和專家隊伍“三點(diǎn)一線”的模式進(jìn)行工作的。優(yōu)點(diǎn)是業(yè)務(wù)模式簡單、技術(shù)門檻低和易于操作;缺點(diǎn)是忽視了農(nóng)戶與專家知識水平上的巨大差距，沒有全面地考慮到農(nóng)戶田間作業(yè)的季節(jié)性特點(diǎn)，最終往往形成農(nóng)戶對反饋短信的含義一知半解;專家對一個重復(fù)問題多次做出相同解釋，浪費(fèi)服務(wù)資源;農(nóng)閑時專家工作較為輕松，農(nóng)忙時問題量龐大，反饋結(jié)果難以實時反饋，農(nóng)戶長時間得不到專家的建議，造成經(jīng)濟(jì)損失。智能應(yīng)答短信平臺綜合考慮了傳統(tǒng)短信平臺的優(yōu)缺點(diǎn)，引入了短信分類與自動應(yīng)答功能。傳統(tǒng)短信平臺工作統(tǒng)程如圖2所示，智能應(yīng)答短信平臺工作流程如圖3所示。對比圖2和圖3，不難看出傳統(tǒng)短信平臺與智能應(yīng)答短信平臺在工作流程上的不同之處。傳統(tǒng)的短信平臺中沒有對于短信內(nèi)容的判斷，只是機(jī)械地接收。智能應(yīng)答短信平臺在海量短信到達(dá)短信平臺之后首先進(jìn)行短信內(nèi)容的分類與過濾，之后通過掃描專家數(shù)據(jù)庫進(jìn)行自動應(yīng)答工作，這樣的工作模式更有針對性，也更加合理。

智能應(yīng)答短信平臺具有傳統(tǒng)短信平臺的基本功能，同時具備自動應(yīng)答功能，因此在農(nóng)技推廣中有更加廣闊的應(yīng)用前景。提供的主要服務(wù)有:面向農(nóng)戶的自助和實時咨詢服務(wù);個性化訂制;群發(fā)信息服務(wù);定時發(fā)送提醒服務(wù);與農(nóng)技推廣應(yīng)用系統(tǒng)集成(如氣象系統(tǒng)、病蟲害防治系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)系統(tǒng)等)。

關(guān)鍵技術(shù)解決方案

智能應(yīng)答短信平臺需解決的關(guān)鍵技術(shù)包括專家數(shù)據(jù)庫的建立［4］和短信分類器的設(shè)計。

短信分類器借鑒了文本數(shù)據(jù)挖掘［5－6］、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［7］、垃圾短信過濾相關(guān)方面的經(jīng)驗。短信分類是指根據(jù)一個己經(jīng)被標(biāo)注的訓(xùn)練短信集合，找到內(nèi)容屬性(特征)和短信類別之間的關(guān)系模型(分類器)，然后利用這種學(xué)習(xí)得到的關(guān)系模型對新的短信進(jìn)行類別判斷。從數(shù)學(xué)的角度來看，短信分類是一個映射過程。映射規(guī)則f是系統(tǒng)根據(jù)已經(jīng)掌握的每類若干樣本的數(shù)據(jù)信息，總結(jié)出分類的規(guī)律性而建立的判別公式和判別規(guī)則，隨著類別集合Y的不斷擴(kuò)充，映射規(guī)則f也相應(yīng)隨之改變。短信分類器的工作流程包括兩大步，即分類規(guī)則建立和短信分類。首先，分類規(guī)則建立，給定訓(xùn)練短信集合;然后，把訓(xùn)練集的文本統(tǒng)一表示，常用的是向量空間模型(VectorSpaceModel，VSM)表示法，再通過特征提取降維;最后，通過各種分類模型建立起一個分類規(guī)則;接著是短信分類過程，給定一條新短信，經(jīng)過向量表示、特征提取后送入分類規(guī)則進(jìn)行判斷，輸出該文本所屬類別(一個或多個)。對于分類結(jié)果不太明確的結(jié)果在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行第2次競爭，對結(jié)果進(jìn)行排序，篩選出最優(yōu)分類結(jié)果。特征提取主要分4個步驟:短信預(yù)處理、分詞、去噪和短信文本特征表示。短信預(yù)處理指根據(jù)短信內(nèi)容處理一些亂碼、符號等。一般通過編寫正則表達(dá)式，根據(jù)實際需要進(jìn)行貪婪或非貪婪的匹配，祛除一些諸如“#%*”之類的符號。分詞的過程類似于驗證碼識別技術(shù)當(dāng)中的分割技術(shù)，根據(jù)短信內(nèi)容將短信文本切分為一些有意義關(guān)鍵詞(如農(nóng)技推廣、果樹、出現(xiàn)和病蟲害)，目的是方便與專家數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配。去噪處理指祛除或統(tǒng)一短信中含有“噪聲的”數(shù)據(jù)，即刪掉與短信真正要表達(dá)的含義相差比較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)。例如，祛除中文語氣詞“哎、啊、撒”和英文中的“hi，hello”，中文近義詞“果子，水果”統(tǒng)一表示成水果。短信文本特征表示是將短信內(nèi)容在特征空間中量化，方便后續(xù)的特征提取降維，篩選出真正可以傳達(dá)農(nóng)戶意圖的向量屬性，進(jìn)行分類。

智能應(yīng)答短信平臺中的專家數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)庫接口模塊與短信平臺的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，是短信平臺自身數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)展。專家數(shù)據(jù)庫的建立主要分為數(shù)據(jù)表的設(shè)計和觸發(fā)器設(shè)計兩個部分。專家數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表字段主要分為待匹配問題、解決方案、查詢率和優(yōu)先級。

首先，應(yīng)建立待匹配問題與相應(yīng)解決方案對照數(shù)據(jù)表。待匹配問題字段的數(shù)據(jù)源來自短信平臺，通過群發(fā)功能向廣大農(nóng)戶征集的短信意見，通過短信分類器處理后存儲在短信平臺自身數(shù)據(jù)庫中的記錄以及資深專家在相關(guān)研究領(lǐng)域遇到的新問題或成果。待匹配問題字段只記錄問題分類，通過分類索引與描述問題特征的數(shù)據(jù)表進(jìn)行匹配。描述問題特征的數(shù)據(jù)表可以參考漢語行文習(xí)慣，采用主謂賓的方式插入數(shù)據(jù)。例如，某農(nóng)戶發(fā)送短信是“我家的棗樹不知道為什么打了農(nóng)藥以后還是生蟲子”，數(shù)據(jù)表中對應(yīng)的3個字段為“棗樹”、“生”和“蟲子”。專家根據(jù)自身的時間安排，抽出集中時間登錄短信平臺進(jìn)行統(tǒng)一作答，建立一個稍具規(guī)模的專家數(shù)據(jù)庫。

查詢率是為了記錄同一個或同一類問題最近一段時間被提問的次數(shù)與相同時間被提問總次數(shù)的比值百分化，通過設(shè)定一個閾值來衡量查詢率。查詢率高于閾值的被標(biāo)記為熱點(diǎn)問題，不等農(nóng)戶再頻繁地詢問，采用定時群發(fā)的方案，提醒廣大農(nóng)民引起注意;而查詢率遠(yuǎn)低于閾值的被標(biāo)記為冷門問題，在系統(tǒng)負(fù)荷量加重的時候，通過降低其優(yōu)先級，暫不處理，使負(fù)載恢復(fù)平衡。

優(yōu)先級可根據(jù)實際需要建立和查詢率之間的算法，編寫業(yè)務(wù)邏輯來實現(xiàn)控制優(yōu)先級的大小，從而達(dá)到優(yōu)化專家數(shù)據(jù)處理、相應(yīng)的速率的目的。專家數(shù)據(jù)庫中的觸發(fā)器主要觸發(fā)輪詢時間控制器對短信平臺自身數(shù)據(jù)庫的掃描和短信平臺代碼模塊中負(fù)責(zé)發(fā)送短信息的SendMessage()函數(shù)。輪詢時間控制著專家數(shù)據(jù)庫與短信平臺自身數(shù)據(jù)庫訪問的頻率。默認(rèn)情況下，在農(nóng)閑時可以將時鐘周期設(shè)置較為長一些，在農(nóng)忙的時候設(shè)置短一些，并以標(biāo)志位flag標(biāo)志激活狀態(tài)。flag為0時，時間控制器處于休眠期;為1時，開始工作。當(dāng)觸發(fā)器滿足輪詢時間控制器的時鐘周期時，自動將flag標(biāo)志位置1，觸發(fā)輪詢時間控制器。輪詢時間控制器掃描并讀入短信平臺自身數(shù)據(jù)庫中記錄送與短信分類器分類后，通過專家數(shù)據(jù)庫給出解決建議，同時將該短信置為已讀，下個時鐘周期到來時不予處理。智能應(yīng)答短信平臺的自動應(yīng)答功能是由專家數(shù)據(jù)庫中的觸發(fā)器觸根據(jù)條件發(fā)SendMessage()函數(shù)后進(jìn)行發(fā)送的，按優(yōu)先級排列好的反饋結(jié)果被送入發(fā)送隊列等候，根據(jù)觸發(fā)器的觸發(fā)條件通過SendMessage()函數(shù)發(fā)送至運(yùn)營商網(wǎng)關(guān)進(jìn)行后續(xù)處理。

結(jié)束語

強(qiáng)化農(nóng)技服務(wù)體系建設(shè)，提升農(nóng)技推廣與農(nóng)業(yè)信息服務(wù)能力，是當(dāng)前各級農(nóng)技推廣部門都在思考的問題。智能應(yīng)答短信平臺有其極為廣闊的應(yīng)用前景。本文主要針對農(nóng)戶海量短信分類進(jìn)而自動應(yīng)答的解決方案，沒有涉及到彩信方面的自動應(yīng)答，對于影響短信息傳遞、引起短信服務(wù)中心網(wǎng)絡(luò)阻塞的原因研究的還不夠透徹。盡管如此，相信隨著3G技術(shù)的普及，國家在農(nóng)業(yè)信息化方面的資金投入逐步加大，SP服務(wù)商開發(fā)更多應(yīng)用服務(wù)來開發(fā)自己的用戶，智能應(yīng)答短信平臺必將在農(nóng)技推廣方面為廣大農(nóng)民提供更加豐富的服務(wù)［8］。因此，就農(nóng)業(yè)信息短信服務(wù)平臺的合理性與準(zhǔn)確性考慮，將物聯(lián)網(wǎng)和云計算等新興信息技術(shù)思想與短信平臺相結(jié)合，是今后的一個研究方向。