基于知识图谱的韭菜连作障碍诊断方法及系统与流程

本发明涉及知识图谱数据处理与推理，更具体地说，本发明涉及基于知识图谱的韭菜连作障碍诊断方法及系统。

背景技术：

1、知识图谱作为一种以实体和关系为核心的结构化语义网络，可以在农业病害诊断与土壤障碍分析领域得到应用。针对韭菜连作障碍，现有做法通常是将障碍因子、症状类型、土壤环境要素等作为节点，将彼此间的因果或相关联系作为边构建知识图谱，并通过对图结构的查询与路径匹配来获得可能的诊断结果，主要面向定性化、符号化的知识关联，能够在一定程度上实现知识的组织与语义检索，对处理较为明确的实体关系具有一定适应性。

2、但在韭菜连作障碍的诊断过程中，部分关键因子对障碍形成的影响并非简单的存在或不存在，而是随指标数值所处区间不同而发生方向和程度的变化，表现为阈值性、非线性特点；现有知识图谱在表示与推理时，主要依赖离散的语义关系，难以刻画连续数值条件下关系有效性的动态变化，导致推理过程无法准确反映指标实际数值对障碍发生的贡献程度，使得诊断在区分主控障碍因子和评估障碍严重程度时容易产生偏差，影响了诊断结论的准确性与可信度。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供基于知识图谱的韭菜连作障碍诊断方法及系统以解决上述背景技术中提出的问题。

2、基于知识图谱的韭菜连作障碍诊断方法，包括：

3、s1、构建包含韭菜症状实体、障碍因子实体、土壤环境实体及数值属性区间的知识图谱；

4、s2、获取韭菜田块的检测数值，将检测数值与数值属性区间匹配，确定各检测数值所处数值属性区间；

5、s3、从各检测数值所处数值属性区间对应的土壤环境实体出发，沿知识图谱中指向障碍因子实体的关系遍历，得到各土壤环境实体对应的关系激活方向；根据各关系激活方向之间的一致性及共同连接的障碍因子实体数量，得到组合判断结果；

6、s4、根据各检测数值所处数值属性区间和组合判断结果调整知识图谱中土壤环境实体与障碍因子实体间关系的激活权重；

7、s5、以韭菜症状实体为起点，按照调整激活权重后的知识图谱中各关系激活权重进行带重启随机游走，获得各障碍因子实体对应的稳态到达概率，作为候选障碍因子实体的路径权重；

8、s6、根据路径权重对候选障碍因子实体排序，输出韭菜连作障碍诊断结果。

9、进一步地，s1包括：

10、从韭菜种植历史记录中提取土壤环境实体及其数值属性区间，从韭菜症状观察记录中提取韭菜症状实体，从连作障碍研究资料中提取障碍因子实体；

11、根据土壤环境实体与障碍因子实体之间的影响关系，建立土壤环境实体与障碍因子实体间的关系，并为各关系赋予初始激活方向和初始激活权重；

12、将数值属性区间与对应土壤环境实体关联，得到包含关系激活方向及初始激活权重的知识图谱。

13、进一步地，s2包括：

14、根据知识图谱中土壤环境实体与障碍因子实体间关系的初始激活方向，从土壤环境实体中筛选出具有初始激活方向的土壤环境实体作为待检测土壤环境实体；

15、获取韭菜田块中与待检测土壤环境实体对应的检测数值；

16、将获取的检测数值与对应土壤环境实体的数值属性区间进行匹配，确定各检测数值所处数值属性区间。

17、进一步地，s3包括：

18、从各检测数值所处数值属性区间对应的土壤环境实体出发，沿知识图谱中指向障碍因子实体的关系遍历，获取各土壤环境实体与障碍因子实体之间关系的初始激活方向，作为各土壤环境实体对应的关系激活方向；

19、统计各土壤环境实体共同指向的障碍因子实体数量，并比较各关系激活方向是否一致；

20、若各关系激活方向一致且共同指向的障碍因子实体数量满足预设条件，则判定各检测数值所处数值属性区间组合为协同区间组合；

21、若各关系激活方向不一致且共同指向的障碍因子实体数量满足预设条件，则判定各检测数值所处数值属性区间组合为拮抗区间组合；

22、若共同指向的障碍因子实体数量不满足预设条件，则判定各检测数值所处数值属性区间组合既不属于协同区间组合也不属于拮抗区间组合；

23、得到组合判断结果。

24、进一步地，共同指向的障碍因子实体数量满足预设条件是指：共同指向的障碍因子实体数量大于各土壤环境实体在知识图谱中分别指向的障碍因子实体数量的平均值。

25、进一步地，s4包括：

26、从知识图谱中获取各检测数值所处数值属性区间对应的土壤环境实体与障碍因子实体之间关系的初始激活权重；

27、若组合判断结果为协同区间组合，则提高对应土壤环境实体与障碍因子实体之间关系的初始激活权重，得到调整后的激活权重；

28、若组合判断结果为拮抗区间组合，则降低对应土壤环境实体与障碍因子实体之间关系的初始激活权重，得到调整后的激活权重；

29、若组合判断结果既不是协同区间组合也不是拮抗区间组合，则保持对应土壤环境实体与障碍因子实体之间关系的初始激活权重不变。

30、进一步地，s5包括：

31、从调整激活权重后的知识图谱中获取各关系激活权重，将各关系激活权重作为沿对应关系转移的转移权重；

32、以韭菜症状实体为起点，按照转移权重执行带重启随机游走，每次游走以预设重启概率返回韭菜症状实体；

33、持续迭代带重启随机游走，直至各障碍因子实体的到达概率稳定，得到各障碍因子实体对应的稳态到达概率；

34、将各障碍因子实体对应的稳态到达概率作为候选障碍因子实体的路径权重。

35、进一步地，s6包括：

36、获取各候选障碍因子实体的路径权重；

37、将各候选障碍因子实体按照路径权重由大到小进行排序；

38、判断排序首位的候选障碍因子实体的路径权重与排序第二位的候选障碍因子实体的路径权重之间的差值是否满足预设差值条件；

39、若满足预设差值条件，则输出排序首位的候选障碍因子实体作为韭菜连作障碍诊断结果；若不满足预设差值条件，则输出无明确主控障碍因子的韭菜连作障碍诊断结果。

40、进一步地，判断排序首位的候选障碍因子实体的路径权重与排序第二位的候选障碍因子实体的路径权重之间的差值是否满足预设差值条件是指：排序首位的候选障碍因子实体的路径权重与排序第二位的候选障碍因子实体的路径权重之间的差值大于排序第二位的候选障碍因子实体的路径权重与排序第三位的候选障碍因子实体的路径权重之间的差值。

41、另一方面，本发明提供基于知识图谱的韭菜连作障碍诊断系统，包括：

42、图谱构建模块，用于构建包含韭菜症状实体、障碍因子实体、土壤环境实体及数值属性区间的知识图谱；

43、数值匹配模块，用于获取韭菜田块的检测数值，将检测数值与数值属性区间匹配，确定各检测数值所处数值属性区间；

44、组合判断模块，用于从各检测数值所处数值属性区间对应的土壤环境实体出发，沿知识图谱中指向障碍因子实体的关系遍历，得到各土壤环境实体对应的关系激活方向；根据各关系激活方向之间的一致性及共同连接的障碍因子实体数量，得到组合判断结果；

45、权重调整模块，用于根据各检测数值所处数值属性区间和组合判断结果调整知识图谱中土壤环境实体与障碍因子实体间关系的激活权重；

46、游走推理模块，用于以韭菜症状实体为起点，按照调整激活权重后的知识图谱中各关系激活权重进行带重启随机游走，获得各障碍因子实体对应的稳态到达概率，作为候选障碍因子实体的路径权重；

47、结果输出模块，用于根据路径权重对候选障碍因子实体排序，输出韭菜连作障碍诊断结果。

48、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

49、1.将数值属性区间直接融入知识图谱的实体属性中，使土壤环境实体与障碍因子实体之间的关系不再停留在存在或不存在的定性层面，而是能够依据检测数值落入的区间判断关系激活方向；通过统计多个土壤环境实体共同指向的障碍因子实体数量并比较关系激活方向的一致性，可以识别出当前检测数值所处各数值属性区间组合属于协同区间组合还是拮抗区间组合，并据此调整知识图谱中对应关系的激活权重，使知识图谱中的关系强度随韭菜田块的实际检测数值发生动态变化，使推理建立在多因子共同作用的基础上，更贴近韭菜连作障碍中指标阈值性、非线性的表现特点，减少了仅凭单一指标或固定语义关系进行判断时容易出现的偏差。

50、2.在完成激活权重调整后的知识图谱上，以韭菜症状实体为起点进行带重启随机游走，并将收敛得到的稳态到达概率作为候选障碍因子实体的路径权重；由于随机游走能够沿知识图谱中的多条关系路径传播并综合各路径的贡献，路径权重不仅反映单一路径的强弱，也反映了从症状实体出发到达各障碍因子实体的整体难易程度；排序后通过比较相邻候选障碍因子实体路径权重之间的差值决定输出明确主控障碍因子还是无明确主控障碍因子，避免在多个障碍因子贡献接近时强行输出单一结论；依托知识图谱的实体、关系及权重完成，未引入外部模型，诊断结果具有可解释性，有助于提升韭菜连作障碍诊断结论的准确性与可信度。