魏曉莉，戚國強，沈維政，秦續(xù)言

（東北農(nóng)業(yè)大學工程學院，哈爾濱 150030）

目前，奶牛生產(chǎn)管理軟件對于大多數(shù)奶牛場來說還是一個新事物，或者還僅僅處于嘗試階段[1]。并且?guī)缀跛械墓芾碥浖蛯＜蚁到y(tǒng)基本上都是基于PC機，不方便帶到牧場進行現(xiàn)場指導與管理，而我國許多農(nóng)村還不富裕，奶農(nóng)難以承受PC機和筆記本電腦的價格，所以基于PC平臺的各種系統(tǒng)在農(nóng)村很難進行推廣；其次，由于我國廣大農(nóng)村嚴重缺乏高層次奶業(yè)領域專家和科技人員，奶農(nóng)文化程度低，且通訊手段不完善，飼養(yǎng)環(huán)境與管理技術差異性比較大。本研究的目的是設計出一種適合于現(xiàn)場移動辦公使用的基于PDA便攜式奶牛管理信息服務平臺，將奶牛管理信息系統(tǒng)與嵌入式PDA技術相結合，充分彌補基于PC機平臺下的奶牛管理系統(tǒng)只局限于室內和筆記本價格昂貴攜帶不便的弊端，本系統(tǒng)攜帶方便、價格低廉、觸摸操作、尤其對信息采集、檢索備份采用一鍵式服務模式，滿足我國農(nóng)業(yè)技術推廣簡單實用的要求，有利于解決我國信息化“最后一公里”問題[2]。

1 系統(tǒng)分析與設計

1.1 系統(tǒng)結構設計

考慮以往基于PDA的各種專家系統(tǒng)的設計，本系統(tǒng)開發(fā)采用優(yōu)化的C/S（Client/Server）模式開發(fā)，即“瘦客戶機/胖服務器”模式。在這種模式中，客戶端只提供GUI顯示，以及生成SQL命令；服務器端把處理邏輯以普通的存儲過程和觸發(fā)器的形式綁定到服務器上的數(shù)據(jù)庫中[3]。從而大大簡化了客戶端的負荷，提高了運行效率。系統(tǒng)結構設計如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)功能模塊設計

基于PDA的奶牛管理信息服務平臺的功能大體可分為四部分：數(shù)據(jù)管理、信息檢索、信息決策、信息咨詢四部分。

數(shù)據(jù)管理部分實現(xiàn)了基于PDA的奶牛管理信息服務平臺所有信息的管理，包括用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理、知識庫管理、模型庫管理、奶農(nóng)咨詢信息管理，并能夠實現(xiàn)網(wǎng)絡連接設置和系統(tǒng)服務設置，保證系統(tǒng)平臺的網(wǎng)絡通暢。信息檢索、信息決策、信息咨詢三大功能是本系統(tǒng)的主要功能，實現(xiàn)了飼養(yǎng)管理、生產(chǎn)性能管理、育種管理和品種改良等功能。系統(tǒng)總體功能如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)結構設計Fig.1 System structure design

圖2 系統(tǒng)功能模塊設計Fig.2 System function chart

2 系統(tǒng)主要模塊的實現(xiàn)

2.1 SQL Compact遠程數(shù)據(jù)存取模塊

終端PDA與后臺服務器通過數(shù)據(jù)同步通信來完成奶牛基本信息存儲和處理數(shù)據(jù)提取。本系統(tǒng)用到的數(shù)據(jù)同步通信技術為合并復制與RDA遠程數(shù)據(jù)訪問。

①合并復制

合并復制的基本工作機制是：在服務器端創(chuàng)建發(fā)布，由SQL Server快照代理為發(fā)布的表格及其他數(shù)據(jù)庫對象創(chuàng)建快照；客戶端創(chuàng)建訂閱；之后SQL Server合并代理就會將快照中的內容應用到客戶端，并在以后自動檢測服務器端和客戶端的數(shù)據(jù)變化，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步更新。

②RDA遠程數(shù)據(jù)訪問

RDA（Remote Data Access）遠程數(shù)據(jù)訪問是在SQL Compact數(shù)據(jù)庫與SQL Server之間交換數(shù)據(jù)的另一種選擇，這也是本系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的主要方法。RDA編程的核心是SqlCeRemoteDataAccess對象。和SqlCeReplication對象類似，該對象也必須連接SQL Compact Server agent之后才能工作[4]。下面給出初始化和設置SqlCeRemoteDataAcess對象的示例代碼：

2.2 近交系數(shù)模塊的實現(xiàn)

有親緣的公、母牛之間進行交配，在奶牛育種中會出現(xiàn)近交退化現(xiàn)象：即生活方式下降、體質變弱、對環(huán)境的適應性和抗病力降低、體型偏細和發(fā)育不良，容易發(fā)生死胎、流產(chǎn)或胎兒畸形，泌乳量下降以及飼料利用率降低等。所以在奶牛育種中應避免無目的近親交配。

近交系數(shù)，表示由近親交配而個體基因純合程度的數(shù)量指標，其定義是個體的等位基因來自共同的祖先基因的概率。根據(jù)通徑分析理論，近交系數(shù)表示為Fx，

其計算公式表示為：

其中，F(xiàn)A為共同祖先A的近交系數(shù)；N為兩個親本分別到共同祖先A的世代數(shù)之和。

但是此式不適合復雜系譜的運算。于是1949年Emik等提出親緣協(xié)方差法計算近交系數(shù)簡化算法[5]：

其中，COVXX為個體x的自身親緣協(xié)方差。至此，我們可以根據(jù)上述公式來對奶牛的近交系數(shù)進行計算，并根據(jù)近交系數(shù)從小到大對奶牛編號進行排列，為育種選配提供條件。

毫無疑問，好教師是好學校的堅強柱石。馮耀堂老師在番禺沙灣鎮(zhèn)中心小學任教已經(jīng)17年了，他主導創(chuàng)辦了蒲公英版畫社，并主動擔任專業(yè)技能扎實但缺乏教學經(jīng)驗的新教師賴國華的師傅，一當便是9年。

假設一頭奶牛的通徑系譜如圖3所示，計算其近交系數(shù)。

圖3 11個個體的牛群通徑系譜Fig.3 Herd latus rectum genealogical record

可以看出，共同祖先21號的通徑只有11-21-30一條，共同祖先60號的通徑有三條：

各類近交所生女子的近交洗漱分別為親子0.25、全同胞0.25、半同胞0.125，祖孫0.125，叔侄0.125，堂兄妹0.0625，半叔侄0.0625，曾祖孫0.0625。其中21號為半同胞交配所生的后代，各類近交所生子女的近交系數(shù)分別為親子0.25，全同胞0.25， 半同胞0.125，祖孫0.125，叔侄0.125，堂兄妹0.0625，半叔侄0.0625，曾祖孫0.0625，其近交系數(shù)為：0.125。

因此，12號的近交系數(shù)為：

程序實況計算結果如圖4所示。

實踐證明，把近交系數(shù)控制在12.5%～6.25%之間進行合理的選配，選種所取得的效果比較好。因此12號奶牛符合實際選配范圍。

2.3 奶牛生產(chǎn)性能管理模塊

奶牛生產(chǎn)性能記錄是奶牛場最重要的管理工具。奶牛性能最主要的目的就是為奶農(nóng)提供每頭母牛詳細的資料。根據(jù)這些資料制定日常管理計劃，指導奶牛的飼養(yǎng)、配種、干奶和淘汰，必要時進行獸醫(yī)治療。生產(chǎn)性能記錄對評估一個奶牛

圖4 近交系數(shù)計算模塊Fig.4 Inbreeding coefficient computation

2.4 遺傳改良模塊的實現(xiàn)

圖5 生產(chǎn)性能記錄運行界面Fig.5 Performance record interface

圖6 奶牛選種選育的處理流程設計Fig.6 Flow of breed selection

選出近交系數(shù)最小，預增奶量最高的部分種公牛，即在乳脂率為0.3，乳蛋白為0.1的條件下根據(jù)如下公式對選配結果進行預測：

女兒凈增產(chǎn)奶量＝（[奶?；A值]+PTAM+[與配母牛產(chǎn)奶量]）/2-[與配母牛產(chǎn)奶量]

其中，PTAM為公牛產(chǎn)奶量育種值。

由此我們可以根據(jù)女兒凈增產(chǎn)奶量得到最佳個體選配種公牛，來進行育種的智能選配，防止近交，達到加快主要性狀改良的遺傳進展。

3 系統(tǒng)運行結果

系統(tǒng)客戶端現(xiàn)場實際運行界面如下見圖7。

圖7 系統(tǒng)部分界面Fig.7 System partial interface

4 結論與展望

本文介紹了基于PDA奶牛管理信息服務平臺的設計與實現(xiàn)過程，功能開發(fā)相對比較完整，通過實現(xiàn)終端PDA與PC機服務器之間的數(shù)據(jù)同步通信，達到基本奶牛信息管理功能。雖然我們已研發(fā)出了PDA奶牛信息管理設備，開發(fā)了基于PDA多用戶交流平臺，但系統(tǒng)尚處于產(chǎn)品中試階段，仍然存在一些不夠完善的地方，如在WinCE環(huán)境下系統(tǒng)運行不夠穩(wěn)定，當數(shù)據(jù)量龐大時系統(tǒng)運行與傳輸速度比較緩慢等問題。當然，隨著終端技術的發(fā)展，這些問題在未來都可以完善。

本研究目前針對射頻技術即電子標簽遠程識別技術和接入Internet實現(xiàn)廣域網(wǎng)絡化正著手研究，但考慮到國內目前技術水平與價格等因素都不近理想，實際應用還有待時機成熟時才能對此功能進行擴展和改良。

[1]付海涵.奶牛生產(chǎn)管理軟件的研究與開發(fā)[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學,2007.

[2]黃東.基于PDA寒地大豆綜合信息服務模式的研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學,2009.

[3]鄭宇軍,杜家興.SQL Server+visual C#專業(yè)開發(fā)精解[M].北京:清華大學出版社,2007.

[4]盛志廉,陳瑤生.數(shù)量遺傳學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2002.

[5]張沅,張勤.家畜育種學[M].北京:北京農(nóng)業(yè)大學出版社,1993.

[6]魏曉莉.黑龍江省奶牛良種登記、選種選配智能系統(tǒng)[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學,2005.

[7]閆坤倫,張永根.PDA設備在奶牛個體選配中的作用、實現(xiàn)方法和具體措施[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學,2008.