鄭家三，魯明福，徐闖，張洪友，夏成

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319；2.大慶市紅崗區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所）

奶牛主要群發(fā)性生產(chǎn)疾病早期預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭家三1，魯明福2，徐闖1，張洪友1，夏成1

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319；2.大慶市紅崗區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所）

為了實(shí)現(xiàn)奶牛主要群發(fā)性生產(chǎn)疾病的早期預(yù)警，降低養(yǎng)殖成本，以Asp.net和SQL Server2008為開(kāi)發(fā)工具，采用SOA基礎(chǔ)架構(gòu)和三層分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，采用UML進(jìn)行可視化建模，運(yùn)用迭代式開(kāi)發(fā)方法設(shè)置階段控制點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程，對(duì)奶牛主要群發(fā)性疾病，如酮病、鈣磷代謝障礙等進(jìn)行早期監(jiān)測(cè)，為早期預(yù)報(bào)奶牛主要群發(fā)性生產(chǎn)疾病提供科學(xué)的依據(jù)。

奶牛；群發(fā)性疾?。活A(yù)警；系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

利用群體健康觀念進(jìn)行奶牛群發(fā)性生產(chǎn)疾病的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著信息化技術(shù)在畜牧領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，各種管理軟件、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件、專家診斷軟件、服務(wù)軟件相繼出現(xiàn)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了顯著效果，成為推進(jìn)畜牧產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展的重要手段之一，也符合國(guó)家大力提倡的節(jié)能減排的指導(dǎo)思想。

通過(guò)調(diào)查黑龍江地區(qū)集約化牛場(chǎng)的飼養(yǎng)管理情況及主要生產(chǎn)性疾病的發(fā)病情況，建立黑龍江省地區(qū)圍產(chǎn)期奶牛群體代謝健康評(píng)估體系，確定奶牛群體圍產(chǎn)期酮病、乳熱、硒缺乏、真胃變位等疾病的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警指標(biāo)，開(kāi)發(fā)早期預(yù)警系統(tǒng)，為早期預(yù)報(bào)奶牛主要群發(fā)性生產(chǎn)疾病、提高奶牛養(yǎng)殖效率提供科學(xué)保障。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（1）采用標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)放的架構(gòu)，使系統(tǒng)具有高擴(kuò)展性和兼容性。

（2）采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)按照平臺(tái)化的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)系統(tǒng)界面化配置，即可應(yīng)對(duì)系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的變動(dòng)。

（3）先進(jìn)性和實(shí)用性，系統(tǒng)從開(kāi)發(fā)工具選擇、框架搭建、開(kāi)發(fā)方法、技術(shù)路線等各方面都保證了系統(tǒng)的先進(jìn)性，同時(shí)界面設(shè)計(jì)快捷、實(shí)用。

（4）安全性原則。系統(tǒng)采用SOA基礎(chǔ)架構(gòu)和多種安全防范措施，極大地提升了系統(tǒng)在應(yīng)用、數(shù)據(jù)等方面的安全性。

（5）標(biāo)準(zhǔn)化原則。系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)既要符合畜牧行業(yè)內(nèi)部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，又要基于信息行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，系統(tǒng)在軟件工程方面則要滿足ISO90001軟件工程國(guó)際質(zhì)量體系要求，支持中文國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第二級(jí)（GB2312-80）的中文字符的存儲(chǔ)處理，支持UNICODE通用編碼格式。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用目前主流的B/S/D結(jié)構(gòu)（即：WEB瀏覽器/WEB服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)），這種結(jié)構(gòu)基于分布式技術(shù)，將系統(tǒng)客戶層和應(yīng)用層分離，并按功能劃分為客戶層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層，分別放置在相同或不同的硬件平臺(tái)上。運(yùn)用此構(gòu)造方法，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的B/S網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用，并提高了系統(tǒng)的向后兼容性，符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)，大大降低了系統(tǒng)更新所需的工作量。在研發(fā)過(guò)程中，通過(guò)采用ASP/XML技術(shù)，自定義模型及指標(biāo)等辦法，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)充性，降低了系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜性[1]。系統(tǒng)的三層分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)的三層分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Three layers distributed network architecture of the system

（1）客戶端。系統(tǒng)客戶端為系統(tǒng)界面，它的作用是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)蛻舳说母鞣N訪問(wèn)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)輸出的可用信息展現(xiàn)給操作用戶，同時(shí)完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入。系統(tǒng)界面由.NET Web窗體和代碼隱藏文件組成，系統(tǒng)操作用戶利用HTML完成對(duì)系統(tǒng)的操作，而代碼隱藏文件則是對(duì)系統(tǒng)的各種控件的事件進(jìn)行處理。

（2）服務(wù)層。系統(tǒng)的服務(wù)層包括業(yè)務(wù)服務(wù)層和數(shù)據(jù)邏輯層。業(yè)務(wù)服務(wù)層負(fù)責(zé)解釋用戶輸入信息的邏輯。包括數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)規(guī)則、數(shù)據(jù)驗(yàn)證和數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容；數(shù)據(jù)邏輯層是在業(yè)務(wù)服務(wù)層和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的一個(gè)接口[2]。

（3）數(shù)據(jù)層。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層和公共組件實(shí)體層。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層為系統(tǒng)臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)集間的存儲(chǔ)系統(tǒng)。公共組件實(shí)體層用來(lái)存放系統(tǒng)所有的組件實(shí)體。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù)路線

在選擇課題的開(kāi)發(fā)方法時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)和課題周期，課題組選用迭代式開(kāi)發(fā)方法，將整個(gè)開(kāi)發(fā)周期分成多個(gè)階段周期，可迭代開(kāi)發(fā)。每個(gè)階段周期具有相同的開(kāi)發(fā)過(guò)程，并設(shè)立階段控制點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)進(jìn)度和質(zhì)量控制。在實(shí)施過(guò)程中，采用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并充分利用面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)工具以及代碼復(fù)用技術(shù)，來(lái)提高原型的實(shí)用程度和可靠性，加快了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)進(jìn)度[3]。系統(tǒng)的技術(shù)路線設(shè)計(jì)如圖2。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)路線示意圖Fig.2 The diagram of the system technical route

（1）預(yù)備階段：此階段我們所做的主要工作是獲取奶?；?cái)?shù)據(jù)信息，結(jié)合研究成果，進(jìn)行系統(tǒng)模型建立和驗(yàn)證工作。

（2）需求分析：進(jìn)行需求獲取和分析，調(diào)研、記錄、細(xì)化、整合業(yè)務(wù)需求，明確業(yè)務(wù)處理目標(biāo)和基本處理流程，分析用戶當(dāng)前數(shù)據(jù)信息。

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：采用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ訳ML作為建模工具，根據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)象、屬性、方法及流程，確定人機(jī)交互、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信等具體實(shí)現(xiàn)對(duì)象，進(jìn)行功能模塊、數(shù)據(jù)流邏輯和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[4]。同時(shí)，編制系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理流程圖。

（4）程序?qū)崿F(xiàn)：此階段主要是根據(jù)設(shè)計(jì)文檔，進(jìn)行程序代碼實(shí)現(xiàn)。

（5）系統(tǒng)測(cè)試：依據(jù)需求和設(shè)計(jì)，利用測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)程序功能和性能進(jìn)行驗(yàn)證，出具測(cè)試記錄和測(cè)試報(bào)告。

4 系統(tǒng)可視化建模

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用UML為系統(tǒng)建模。首先利用UML的案例圖對(duì)用戶需求進(jìn)行描述，并以此作為系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的依據(jù)。經(jīng)評(píng)審確認(rèn)后，再使用Use－Case框圖完成對(duì)案例圖的流程標(biāo)注，之后再分別用Collaboration和Sequence框圖構(gòu)建案例對(duì)象與對(duì)象之間的數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，從而完成對(duì)系統(tǒng)功能的可視化建模[5]?？梢暬Ｊ窍到y(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，也是開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的重要依據(jù)[6-7]。系統(tǒng)牛群結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)如圖3。

圖3 系統(tǒng)牛群結(jié)構(gòu)功能的原型設(shè)計(jì)Fig.3 The prototype design of the structure function of the dairy cattle system

5 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)主要功能包括系統(tǒng)管理、牛場(chǎng)管理、業(yè)務(wù)功能和查詢分析四個(gè)部分，首先實(shí)現(xiàn)了奶牛場(chǎng)基本信息建立，如牛場(chǎng)信息、人員信息、牛舍信息等；然后通過(guò)奶?；拘畔⒌慕ⅲ缒膛n案、繁育、診斷、生產(chǎn)、淘汰等信息，實(shí)現(xiàn)奶牛從進(jìn)場(chǎng)、生產(chǎn)、繁育、泌乳和疾病等環(huán)節(jié)的信息化管理；第三，自動(dòng)生成牛群結(jié)構(gòu)分析模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)其圖形化數(shù)據(jù)分析；第四，自定義牛群群體性指標(biāo)預(yù)警模型，如：酮病、鈣磷代謝障礙、微量元素硒缺乏、奶牛乏情和瘤胃酸中毒等疾病，實(shí)現(xiàn)三級(jí)不同顏色預(yù)警；第五，實(shí)現(xiàn)對(duì)牛群群發(fā)性發(fā)病情況、發(fā)病指標(biāo)的分析；第六，實(shí)現(xiàn)對(duì)牛場(chǎng)奶牛情況、疾病情況、指標(biāo)情況等數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì)功能；最后是系統(tǒng)設(shè)置功能，能夠設(shè)置操作人員、使用權(quán)限、登陸管理、模型建立、指標(biāo)參數(shù)等內(nèi)容，系統(tǒng)的主要功能及預(yù)警界面如圖4、圖5。

圖4 系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)圖Fig.4 System main functional structure diagram

圖5 疾病預(yù)警窗口Fig.5 The window of the disease warning system

6 結(jié)論

從軟件工程的角度闡述了奶牛群發(fā)性疾病早期預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。開(kāi)發(fā)了奶牛主要群發(fā)性生產(chǎn)疾病的早期預(yù)警系統(tǒng)，可以利用該系統(tǒng)對(duì)奶牛主要生產(chǎn)性疾病進(jìn)行早期預(yù)警。用戶可以在系統(tǒng)的幫助下，通過(guò)輸入某一個(gè)疾病的預(yù)警指標(biāo)數(shù)值，再通過(guò)系統(tǒng)對(duì)這些數(shù)據(jù)匹配及數(shù)據(jù)的處理，經(jīng)過(guò)一系列規(guī)則的運(yùn)算，最終得出牛群發(fā)病幾率的高低。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果表明，專家系統(tǒng)具有科學(xué)性強(qiáng)、可信度大、準(zhǔn)確率高等優(yōu)點(diǎn)，可以更好的為奶牛場(chǎng)開(kāi)展群發(fā)性疾病早期預(yù)防提供技術(shù)支撐，為奶牛業(yè)的健康發(fā)展提供有利的醫(yī)療技術(shù)保障。

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Design and Realization of Early Warning System for the Main Mass Production Disease of Dairy Cattle

Zheng Jiasan1，Lu Mingfu2，Xu Chuang1，Zhang Hongyou1，Xia Cheng1
（1.College of Animal Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；
2.Animal Health Supervision Institute of Daqing Honggang District）

In order to realize the early warning system of the main mass production disease of dairy cattle and reduce breeding cost，the stage control point for realizing the development process of the system by the iterative development method，which was based on the development tools of Asp.net and SQL Server2008，SOA infrastructure and three layer distributed network architecture was used to realize the system，and visual modeling was carried out by UML.The system could provide scientific basis for early warning of the main mass production of dairy cattle by monitoring earlier the main mass production disease of dairy cattle，such as ketone disease，calcium and phosphorus metabolism disorders.

dairy cattle；mass production disease；warning system；design and realization of early warning system

S857.22

A

1002-2090（2016）06-0034-05

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.06.007

投稿日期：2016-11-11

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD21B01）。

鄭家三（1978-），男，講師，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事獸醫(yī)外科學(xué)方面的教學(xué)與研究工作。

夏成，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，E-mail：xcwlxyf@aliyun.com。