陳子歡 李金剛 鐘越 李丹

摘 要：云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)與環(huán)境監(jiān)測(cè)和畜牧疾病診斷技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套基于阿里云與MongoDB的養(yǎng)殖業(yè)智能服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)患豬遠(yuǎn)程診療、圖片影像診斷、疾控信息發(fā)布、生豬產(chǎn)品追溯等功能。這一方面解決了傳統(tǒng)畜牧業(yè)診療時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，降低了實(shí)際養(yǎng)殖過(guò)程中的病死豬率；另一方面結(jié)合在線影像與預(yù)約人工診斷兩重方式，降低了誤診率。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖業(yè)；云平臺(tái)；在線診療；環(huán)境監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：GTP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2018）05-0082-01

作為農(nóng)牧業(yè)大國(guó)，我國(guó)中小型及個(gè)體養(yǎng)殖業(yè)者數(shù)量多且分布廣泛。由于該類養(yǎng)殖戶較少配備專業(yè)獸醫(yī)，其產(chǎn)品遭受各類畜牧疾病危害的可能性較高，經(jīng)濟(jì)收益難以保持穩(wěn)定。目前業(yè)界常見(jiàn)畜牧平臺(tái)多為單機(jī)版，即便為Web版，也普遍存在擴(kuò)展能力弱，功能單一等問(wèn)題。本文所研究系統(tǒng)是專為大型肉類收購(gòu)生產(chǎn)加工企業(yè)定制的智能服務(wù)平臺(tái)，可對(duì)貨源地養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)有效發(fā)布疾控信息，對(duì)生豬疫情在線遠(yuǎn)程診療，給出用藥建議，預(yù)約上門(mén)定點(diǎn)服務(wù)并集成食品溯源等智能服務(wù)。

一、平臺(tái)總體描述

（1）系統(tǒng)技術(shù)路線。平臺(tái)表現(xiàn)層使用Spring MVC，業(yè)務(wù)層使用Spring IoC，以完成業(yè)務(wù)邏輯解耦。采集端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間基于LoRa WAN，網(wǎng)關(guān)和云平臺(tái)處理程序通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以完成數(shù)據(jù)與應(yīng)用解耦。持久層應(yīng)用spring-data- mongodb，以完成業(yè)務(wù)與存儲(chǔ)解耦。系統(tǒng)實(shí)際工作過(guò)程中，傳感器采集數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)關(guān)上傳到阿里云中的服務(wù)平臺(tái)。養(yǎng)殖環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、患豬圖像視頻診療和食品溯源等功能生成的數(shù)據(jù)量較大，傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展能力有限，很難完成大數(shù)據(jù)快速查詢操作，采用MongoDB分布式文件存儲(chǔ)方案，解決了擴(kuò)展與高效查詢等性能瓶頸。Spring MVC實(shí)現(xiàn)的交互系統(tǒng)接收用戶請(qǐng)求，IoC容器完成業(yè)務(wù)流程，持久層獲取業(yè)務(wù)層傳遞數(shù)據(jù)庫(kù)操作申請(qǐng)，用于訪問(wèn)阿里云中的MongoDB云數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程。用戶登陸成功后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶角色，包括養(yǎng)殖戶、獸醫(yī)、企業(yè)用戶和系統(tǒng)管理員提供不同功能。養(yǎng)殖戶可以傳患豬癥狀資料，或利用攝像頭進(jìn)行在線影像上傳。根據(jù)需要選擇由大型肉類收購(gòu)生產(chǎn)加工企業(yè)提供的在線獸醫(yī)服務(wù)或預(yù)約登門(mén)服務(wù)，查收治療建議或預(yù)約結(jié)果。獸醫(yī)可查閱最新診斷請(qǐng)求及患豬癥狀資料，提供診療建議或根據(jù)預(yù)約實(shí)地治療。系統(tǒng)管理員可進(jìn)行系統(tǒng)用戶角色維護(hù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊配置參數(shù)。企業(yè)用戶和養(yǎng)殖戶均能使用生豬產(chǎn)品追溯模塊，根據(jù)權(quán)限采集、發(fā)布和管理食品溯源二維碼。

二、平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）功能模塊設(shè)計(jì)。平臺(tái)包括業(yè)界資訊、疫情診斷、養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)和生豬產(chǎn)品追溯管理等模塊。業(yè)界資訊管理模塊使用UEditor客戶端編輯發(fā)布信息，包括行業(yè)動(dòng)態(tài)、養(yǎng)殖技巧、疫控信息及獸藥常識(shí)。養(yǎng)殖戶與獸醫(yī)使用疫情診斷模塊完成患豬遠(yuǎn)程診斷和用藥指導(dǎo)，彼此可在線溝通與交流。養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)采集、管理和圖表顯示功能，養(yǎng)殖戶可查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)。生豬產(chǎn)品追溯管理模塊提供的溯源二維碼包含生豬養(yǎng)殖至銷售各階段及全生命周期內(nèi)的診療與用藥信息，消費(fèi)者可據(jù)此實(shí)現(xiàn)追溯可依。

（2）用戶界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。平臺(tái)界面基于HTML5，采用響應(yīng)式開(kāi)發(fā)以提高用戶體驗(yàn)，使用meta標(biāo)簽便于頁(yè)面寬度對(duì)移動(dòng)設(shè)備的適應(yīng)。為解決因各設(shè)備對(duì)該標(biāo)簽解釋方式迥異而造成的瀏覽器兼容問(wèn)題，頁(yè)面實(shí)現(xiàn)采用百分比法，提高網(wǎng)頁(yè)各類元素尺寸適配性。數(shù)據(jù)圖表化采用了ECharts及AJAX，動(dòng)態(tài)生成柱狀圖和折線圖。用戶申請(qǐng)查看各類信息時(shí)，平臺(tái)會(huì)將獲取到的數(shù)據(jù)封裝成JSON格式并進(jìn)行流輸出。

（3）事務(wù)處理設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。環(huán)境監(jiān)測(cè)和疫情診斷模塊工作一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，需要每隔一段時(shí)間進(jìn)行后臺(tái)任務(wù)處理，包括匯總和統(tǒng)計(jì)。這時(shí)，要完成全表掃描和更新等事務(wù)處理。Spring框架提供了一種實(shí)現(xiàn)方式，但在大數(shù)據(jù)場(chǎng)景下使用該注解會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫(kù)鎖超時(shí)等待異常。因?yàn)槎〞r(shí)任務(wù)在等待其他客戶端釋放鎖的過(guò)程中出現(xiàn)超時(shí)；或者其他客戶端在操作時(shí)，由于等待被該定時(shí)任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間占有的鎖而導(dǎo)致超時(shí)。因此，可以將大事務(wù)拆分為主事務(wù)與若干小事務(wù)。

三、平臺(tái)測(cè)試

除開(kāi)發(fā)過(guò)程中的單元測(cè)試與白盒測(cè)試外，系統(tǒng)針對(duì)各頁(yè)面還采用了黑盒測(cè)試，用以評(píng)估診斷及監(jiān)測(cè)等模塊的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。經(jīng)由多種終端測(cè)試，頁(yè)面顯示合理，溯源碼功能準(zhǔn)確可用，能夠正確進(jìn)行在線診療及養(yǎng)殖環(huán)境信息監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)智能服務(wù)平臺(tái)的研發(fā)過(guò)程，其服務(wù)端部署在阿里云中，較目前業(yè)界常見(jiàn)畜牧平臺(tái)擁有更高的擴(kuò)展能力，功能齊全，集養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)、疫情預(yù)防與診療、食品溯源等智能服務(wù)于一體，提供了多種終端的響應(yīng)式訪問(wèn)方式，具有較高的靈活性。它可以最大限度地減少養(yǎng)殖戶因疫情而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，并為企業(yè)吸引更多合作方，為廣大消費(fèi)者提供保障，帶有三重效益。

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