姜韶華,常星海,高云帆,南 風(fēng),馬 東,李書琴,陳玉林,張恩平*

(1. 西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院,陜西 楊凌 712100;2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 信息工程學(xué)院,陜西 楊凌 712100; 3.陜西省榆林市羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心,陜西 榆林 719000)

目前,集約化、規(guī)?；驁?chǎng)已然成為我國(guó)羊養(yǎng)殖業(yè)的主流模式[1]。然而,隨著這種模式的廣泛應(yīng)用,羊場(chǎng)管理中的問題和弊端也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。首先,生產(chǎn)管理過程中的記錄方式仍然沿用傳統(tǒng)的手工或Excel方式,這種方式不僅效率低下,且專業(yè)性也有待提高。此外,由于缺乏及時(shí)、精確的數(shù)據(jù)支持,管理人員很難全面準(zhǔn)確地掌握羊場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際情況,從而影響羊場(chǎng)的管理與決策。在科學(xué)育種方面,傳統(tǒng)的方式主要依據(jù)個(gè)體表型值進(jìn)行選種,但由于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)支撐,選種的可靠性有待提高。為了讓羊場(chǎng)更加科學(xué)、高效地運(yùn)轉(zhuǎn),需要采用現(xiàn)代化的技術(shù)和手段來(lái)對(duì)羊場(chǎng)進(jìn)行精細(xì)化管理,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程全程監(jiān)控和精準(zhǔn)育種。

隨著全球信息化的推進(jìn),計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在畜牧業(yè)的推廣與應(yīng)用中起到舉足輕重的作用。2005年,張德成[2]應(yīng)用Jsp等語(yǔ)言設(shè)計(jì)了集約化肉羊生產(chǎn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng);兩年后,張超峰[3]分別選擇VB6.0作為前端開發(fā)工具與SQL Server作為后端開發(fā)工具,開發(fā)了基于C/S的羊場(chǎng)信息管理系統(tǒng);2016年,李欣[4]采用Ext JS前端框架技術(shù)以及Struts2、Spring和Hibernate后端框架技術(shù)設(shè)計(jì)了肉羊養(yǎng)殖管理與溯源平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu);Hamadan等[5]構(gòu)建了基于人工智能和物聯(lián)網(wǎng)兼容的綿羊在線決策系統(tǒng)。雖然近年來(lái)我國(guó)羊場(chǎng)綜合管理系統(tǒng)取得了進(jìn)步,但與畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比,在規(guī)?；驁?chǎng)的運(yùn)用仍較為滯后。因此,需要繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)研究和應(yīng)用,提升羊場(chǎng)綜合管理水平。

鑒于此,本研究通過計(jì)算機(jī)技術(shù)與養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,采用Spring Boot+Vue框架.瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server,B/S)和客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server,C/S)混合結(jié)構(gòu)的羊場(chǎng)綜合管理系統(tǒng)軟件(以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”),重點(diǎn)研發(fā)了羊只的科學(xué)育種管理模塊,針對(duì)生產(chǎn)中出現(xiàn)的羊只生產(chǎn)資料管理混亂,飼料、藥品管理粗放,公母羊無(wú)科學(xué)化配種方案等問題提供了切實(shí)可行的解決方案,同時(shí)為后續(xù)研究提供了可用的原始數(shù)據(jù)支持和新的思路,使羊場(chǎng)管理更加規(guī)范化、科學(xué)化、智能化。

1 系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境

羊場(chǎng)管理系統(tǒng)軟件基于Windows10+jdk1.8和阿里云ECS開發(fā)并運(yùn)行,Microsoft Edge作為前端標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器,采用Java、R等編程語(yǔ)言和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行綜合開發(fā)。系統(tǒng)開發(fā)所用電腦的CPU為Intel(R)Core(TM)i7-4790,RAM容量為16 GB,Storage容量為512 GB,固態(tài)硬盤為KIOXIA。系統(tǒng)的搭建主要包括后端和前端兩個(gè)部分,兩個(gè)部分完成的主要功能不同,采用的方法和機(jī)制也不同。

1.2 系統(tǒng)前后端的搭建

本研究采用Spring Boot+Vue前后端分離快速開發(fā)框架,現(xiàn)階段,管理系統(tǒng)在各行各業(yè)取得較大發(fā)展,具有提高系統(tǒng)效率和優(yōu)化性能、提高可維護(hù)性和可拓展性、增強(qiáng)用戶體驗(yàn)、提高系統(tǒng)的易用性和適用性等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)降低了開發(fā)時(shí)間和復(fù)雜度[6-7]。

1.2.1 系統(tǒng)前端的搭建 采用Vue、Echarts、ElementUI、Nginx進(jìn)行前端開發(fā),Vue是一套用于構(gòu)建用戶界面的漸進(jìn)式框架,相比于其他框架更加輕量、靈活,采用Echarts繪制圖表,用ElementUI設(shè)置按鈕樣式[8]。采用Nginx作為web服務(wù)器,Nginx是一款輕量級(jí)的Web服務(wù)器/反向代理服務(wù)器及電子郵件(IMAP/POP3)代理服務(wù)器,其特點(diǎn)是占用內(nèi)存少,并發(fā)能力強(qiáng)。在linux服務(wù)器中通過Docker部署Nginx等容器,Docker能夠?qū)?yīng)用程序與基礎(chǔ)架構(gòu)分開,從而可以快速交付軟件[9]。

1.2.2 系統(tǒng)后端的搭建 采用Spring Boot為開發(fā)框架,優(yōu)勢(shì)在于可以依賴管理、自動(dòng)化配置和簡(jiǎn)化開發(fā)與部署。采用約定大于配置的方法,直接引入依賴,即可實(shí)現(xiàn)代碼的開發(fā)[6]。采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)軟件,持久層框架支持定制化SQL、存儲(chǔ)過程以及高級(jí)映射的MyBatis,將業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問邏輯分離,使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更清晰,更易維護(hù)和單元測(cè)試[10]。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

羊場(chǎng)綜合信息管理系統(tǒng)根據(jù)用戶需求采用B/S與C/S兩種結(jié)構(gòu)模式。其中以B/S結(jié)構(gòu)模式為主,在實(shí)際操作時(shí),某些養(yǎng)殖場(chǎng)存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)保密等情況,需部署C/S結(jié)構(gòu)模式。在羊場(chǎng)需求方面,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)肉用、奶用、絨毛用三套權(quán)限,滿足各用途羊場(chǎng)的使用。在科學(xué)育種方面,通過調(diào)用R語(yǔ)言的Sommer包和Ime4包以及通過表型賦值的平均表現(xiàn)型模型,實(shí)現(xiàn)羊場(chǎng)數(shù)據(jù)信息化管理以及羊只遺傳評(píng)估的功能。

1.3.1 系統(tǒng)需求分析 通過羊場(chǎng)實(shí)際調(diào)研與信息收集,深入了解到羊場(chǎng)的管理現(xiàn)狀。根據(jù)實(shí)際情況,將系統(tǒng)用戶分為以下四類:一是羊場(chǎng)管理者,其負(fù)責(zé)制定決策、下達(dá)生產(chǎn)指令和檢查落實(shí)情況,需數(shù)據(jù)匯總和分析結(jié)果,是生產(chǎn)信息的管理者;二是羊場(chǎng)工作人員,該部分人員負(fù)責(zé)羊場(chǎng)的生產(chǎn)技術(shù)問題,執(zhí)行上級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃,并上報(bào)落實(shí)情況,是生產(chǎn)信息的采集者和錄入者;三是系統(tǒng)管理員,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的正常維護(hù);四是政府相關(guān)部門,負(fù)責(zé)了解特定區(qū)域中羊場(chǎng)以及羊只數(shù)量。本研究根據(jù)行政劃分,縣級(jí)只能查看該縣的相關(guān)羊場(chǎng)信息報(bào)表數(shù)據(jù),而省級(jí)則可以查看全省的全部信息,包括市和縣級(jí)的數(shù)據(jù)。

1.3.2 總體框架設(shè)計(jì) 為了確保羊場(chǎng)信息管理系統(tǒng)的安全性,該系統(tǒng)采取了用戶權(quán)限和賬號(hào)密碼管理措施。在系統(tǒng)的登錄頁(yè)面上,用戶需要輸入規(guī)定的賬號(hào)、密碼以及驗(yàn)證碼。只有通過身份驗(yàn)證,用戶才能進(jìn)入系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)用戶的類型,展示不同的首頁(yè)和功能,并賦予不同的操作權(quán)限。詳細(xì)權(quán)限分配如圖1所示。這些權(quán)限管理措施有效地限制了用戶對(duì)系統(tǒng)的訪問和操作范圍,確保了羊場(chǎng)信息的安全性和保密性。

圖1 系統(tǒng)總體功能模塊圖Fig.1 Diagram of overall system functional module

1.3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能模塊提供了全面、高效、可視化的羊場(chǎng)信息管理技術(shù),它將現(xiàn)實(shí)中繁瑣的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行匯總、儲(chǔ)存,通過計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言來(lái)使用并分析數(shù)據(jù),為用戶提供有效的決策。因此,針對(duì)羊場(chǎng)管理的實(shí)際需求,本研究設(shè)計(jì)并開發(fā)一款集羊只管理信息、生產(chǎn)信息、疫病信息、繁殖信息、藥品管理、飼料管理、科學(xué)育種、統(tǒng)計(jì)報(bào)表及預(yù)警于一體的羊場(chǎng)綜合管理系統(tǒng),為羊場(chǎng)科學(xué)化管理提供可靠技術(shù)支持。系統(tǒng)共分8個(gè)模塊,36項(xiàng)功能,結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)各功能模塊設(shè)置了數(shù)據(jù)的增刪查改、導(dǎo)入、導(dǎo)出等功能。

圖2 系統(tǒng)應(yīng)用功能模塊設(shè)計(jì)Fig.2 Design of functional module of system application

在數(shù)據(jù)查詢方面,用戶可以通過羊只耳標(biāo)號(hào)進(jìn)行查詢,也可根據(jù)自身需求查詢,例如羊舍、時(shí)期、用途等。在數(shù)據(jù)添加方面,用戶可通過批量導(dǎo)入功能進(jìn)行上傳,點(diǎn)擊導(dǎo)入并選擇下載Excel模板,根據(jù)模板填入信息,若數(shù)據(jù)缺失可空出或用NA代替。在羊只轉(zhuǎn)圈情況下,不適用于批量導(dǎo)入,但系統(tǒng)中設(shè)置網(wǎng)頁(yè)批量操作,可以全圈選擇也可以選擇圈中的某些個(gè)體。在數(shù)據(jù)導(dǎo)出方面,本系統(tǒng)設(shè)置兩種方式,一是點(diǎn)擊導(dǎo)出鍵即可全部導(dǎo)出;二是數(shù)據(jù)經(jīng)過特定目標(biāo)查詢后,按照數(shù)據(jù)量進(jìn)行分頁(yè)設(shè)置,使需導(dǎo)出的數(shù)據(jù)集中在一頁(yè),點(diǎn)擊列表前的復(fù)選框,點(diǎn)擊“導(dǎo)出”鍵,數(shù)據(jù)以Excel文件或圖片的形式自動(dòng)保存在瀏覽器下載文件夾中。

1.3.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)選用MySQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理工具。MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)憑借其高速訪問和靈活操作的特性,能夠高效支撐數(shù)據(jù)分析工作[10]。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程中,實(shí)體-關(guān)系圖(Entity Relationship Diagram,E-R 模型)是一種被廣泛接受的模型,用于描述現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體類型、屬性和相互關(guān)系[17]。為了充分滿足羊場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求,本系統(tǒng)針對(duì)收集到的需求信息進(jìn)行深入分析,明確各實(shí)體間的關(guān)系,并據(jù)此構(gòu)建了相應(yīng)的E-R模型(圖3)。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R模型 注:圖中實(shí)體用矩形表示, 關(guān)系用菱形表示, 屬性用橢圓表示,“N”代表多個(gè)。Fig.3 E-R model of system database Note: In the figure, entities are represented by rectangles, relationships are represented by diamonds, attributes are represented by ellipses, and “N” stands for multiple.

2 科學(xué)育種模塊的建立

動(dòng)物育種的關(guān)鍵步驟是進(jìn)行選育,也就是根據(jù)預(yù)設(shè)的育種目標(biāo),系統(tǒng)地挑選具有優(yōu)良遺傳特性的個(gè)體進(jìn)行繁殖,以期提高后代群體的基因水平,并實(shí)現(xiàn)群體遺傳質(zhì)量的定向提升。在此過程中,能否精準(zhǔn)地識(shí)別出具有優(yōu)良遺傳特性的個(gè)體是決定育種工作成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.1 遺傳力

在羊生產(chǎn)中,種公畜數(shù)遠(yuǎn)少于母畜,因此同父異母的半同胞資料較普遍。若半同胞的數(shù)量多,處于相同的胎次和相同的年齡,環(huán)境差異小,得出的遺傳力精確程度較高。所以,本研究采用半同胞相關(guān)法計(jì)算遺傳力。公式如下:

h2=4r(HS)

2.2 近交系數(shù)

近交系數(shù)是指兩只公母羊之間存在的親緣關(guān)系,在其子代中形成相同等位基因的機(jī)會(huì),可用以估算純合基因來(lái)自共同祖先的百分比。在本系統(tǒng)中,用戶可以輸入兩只羊的編號(hào),系統(tǒng)會(huì)調(diào)用共同祖先(六代)的系譜圖,如圖4所示,計(jì)算并顯示出近交系數(shù)。計(jì)算近交系數(shù)的公式如下:

FX:個(gè)體X(兩只目標(biāo)交配個(gè)體后代)的近交系數(shù);

∑:表示求和,即把個(gè)體到其共同祖先的所有通徑鏈累加起來(lái);

1/2:常數(shù),表示兩世代配子間的通徑系數(shù);

圖4 近交系譜示意圖 注:圖中方形指公羊,圓形指母羊, 顏色深色指所選公母羊的共同祖先。Fig. 4 Schematic diagram of inbreeding genealogy Note: The squares in the figure stand for rams, the circles for ewes, and the dark shade for the common ancestry of the selected rams and ewes.

N:通過共同祖先把個(gè)體X的父親和母親連接起來(lái)的通徑鏈上的所有個(gè)體數(shù);

FA:共同祖先的近交系數(shù),計(jì)算方法與計(jì)算Fx相同,如果共同祖先不是近交個(gè)體,則等于0。

2.3 育種值評(píng)估模型

在本研究中,構(gòu)建三種模型來(lái)計(jì)算育種值,分別為R語(yǔ)言Sommer包的單性狀BLUP(best linear unbiased prediction)模型、R語(yǔ)言Ime4包的GLMM(generalized linear mixed models)模型和平均表現(xiàn)型模型。BLUP模型自上世紀(jì)80年代引入中國(guó),在動(dòng)植物育種中發(fā)展迅猛,吳飛等[11]通過BLUP模型計(jì)算肉羊的育種值。GLMM模型自2005年引入動(dòng)物離散性狀的遺傳分析及個(gè)體的遺傳評(píng)定,殷宗俊等[12]驗(yàn)證其在家畜的可行性,國(guó)外研究人員在R語(yǔ)言上優(yōu)化GLMM模型的應(yīng)用[13]。平均表現(xiàn)型模型根據(jù)遺傳力計(jì)算且自動(dòng)給各項(xiàng)特征賦值,適合遺傳信息不完善的羊場(chǎng)使用。本模塊可自動(dòng)計(jì)算近交系數(shù),在使用過程中得到用戶的認(rèn)可。

3 系統(tǒng)應(yīng)用的測(cè)試與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)為驗(yàn)證系統(tǒng)可行性,在陜西省榆林市某集約化肉羊場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用超過半年。測(cè)試數(shù)據(jù)分為由公司提供的數(shù)據(jù)和由課題研究人員測(cè)定的數(shù)據(jù),前者是三年內(nèi)羊只基礎(chǔ)信息、系譜信息、飼料原料、藥品信息等數(shù)據(jù),后者追蹤核心群體從新生羔羊到6月齡羊只,共計(jì)2 189只,包括產(chǎn)羔記錄表、斷奶淘汰表、6月齡體重體尺表等。

3.1 系統(tǒng)測(cè)試

測(cè)試是系統(tǒng)正式上線投入運(yùn)營(yíng)前的重要環(huán)節(jié),旨在驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足功能性需求以及性能方面的要求。通過軟件測(cè)試,能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中潛在的問題,及時(shí)修正,以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本次測(cè)試采用黑盒測(cè)試的方法進(jìn)行業(yè)務(wù)功能以及應(yīng)用功能測(cè)試。業(yè)務(wù)功能測(cè)試用例如表1所示。應(yīng)用功能測(cè)試用例如表2所示。此外,本研究性能測(cè)試主要測(cè)試接口的響應(yīng)時(shí)間,平均接口響應(yīng)時(shí)間在4 s以內(nèi),能夠滿足羊場(chǎng)對(duì)于信息管理系統(tǒng)的需求。

表1 業(yè)務(wù)功能測(cè)試用例Table 1 Cases for business functional test

表2 應(yīng)用功能測(cè)試用例Table 2 Cases for application functional test

3.2 羊只信息管理

羊只基本信息是羊場(chǎng)管理的基礎(chǔ),通過輸入對(duì)應(yīng)信息,本系統(tǒng)為確保信息的唯一性,自動(dòng)生成15位身份ID號(hào)(命名規(guī)則:行政編號(hào)6位+場(chǎng)號(hào)2位+出生年月4位+性別1位+流水號(hào)4位)。通過該身份ID號(hào)能查到羊只所有信息,方便檔案管理。

3.3 羊只育種管理

在本研究中,肉用羊采用羊只體重、體高、體長(zhǎng)等表型值選育[14],奶用羊選育還需產(chǎn)奶量、乳脂率、蛋白率等表型值[15];絨用羊采用絨細(xì)度、剪毛量、拉伸長(zhǎng)度等表型值為遺傳參數(shù)評(píng)估判斷依據(jù)[16],用戶先選擇育種值算法模型,再根據(jù)具體需求選擇不同表型值的比例。同時(shí),劃分多個(gè)時(shí)間段,用戶可以根據(jù)不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)進(jìn)行育種值計(jì)算,首先,系統(tǒng)將公羊進(jìn)行自動(dòng)排序。排序規(guī)則如下:在等級(jí)鑒定功能中,羊只評(píng)級(jí)為特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)及等外;育種值先根據(jù)等級(jí)排序,同一等級(jí)根據(jù)育種值排序,排序高的優(yōu)先配種,育種值排序結(jié)果。其次,選擇配種母羊群,確定與單只公羊配種的母羊數(shù),可自動(dòng)生成配種方案,配種方案中顯示近交系數(shù)、母羊發(fā)情次數(shù)、配種次數(shù)等。母羊同樣進(jìn)行育種值排序,排序規(guī)則同公羊。

本研究協(xié)助羊場(chǎng)需求幫其選擇公羊進(jìn)行留種。通過近期測(cè)定數(shù)據(jù)估測(cè)6月齡公羊群育種值,用平均表現(xiàn)型模型獲得育種值前50名的公羊,然后針對(duì)排名靠前的公羊逐一挑選,即長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)良,符合留種要求的公羊,結(jié)果顯示平均表現(xiàn)型模型符合實(shí)際需求。另外通過羊場(chǎng)提供系譜數(shù)據(jù)用BLUP模型與GLMM模型估測(cè)親本育種值,測(cè)定了羊場(chǎng)種公羊及母羊的性能優(yōu)劣,為羊場(chǎng)下一步育種提供可靠方案。

3.4 羊只飼養(yǎng)管理

飼養(yǎng)管理模塊會(huì)根據(jù)羊只的類型、生長(zhǎng)階段、體重和日增重等信息,提供相應(yīng)的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及常用飼料的營(yíng)養(yǎng)成分含量,有助于更加科學(xué)地進(jìn)行飼養(yǎng)。在選定飼料原料之后,該模塊可以構(gòu)建羊飼料配方并記錄羊只的飼喂量,從而更好地監(jiān)控飼料的用量。此外,根據(jù)飼喂量確定飼料費(fèi)用并對(duì)配方做出調(diào)整,有助于更好地控制飼養(yǎng)成本。

3.5 羊場(chǎng)報(bào)賬統(tǒng)計(jì)

本模塊的主要功能是對(duì)羊場(chǎng)生產(chǎn)信息的收集、整理和分析,包括三個(gè)方面:繁殖情況、生產(chǎn)情況及羊群情況。通過收集數(shù)據(jù),可自動(dòng)計(jì)算出選定時(shí)間段內(nèi)的發(fā)情率和產(chǎn)羔率等,并以可視化形式展示;還可以對(duì)飼料和藥品的使用情況進(jìn)行整理,得出一段時(shí)間內(nèi)飼料和藥品的消耗情況。這些信息對(duì)于評(píng)估羊場(chǎng)的生產(chǎn)效益和制定經(jīng)營(yíng)策略具有重要意義。

3.6 羊只預(yù)警

本研究中,模塊設(shè)計(jì)了產(chǎn)羔預(yù)警、轉(zhuǎn)圈預(yù)警及性能測(cè)定預(yù)警等功能。這些模塊依托配種日期、出生日期等相關(guān)時(shí)間信息,計(jì)算出相應(yīng)的時(shí)間間隔,并在間隔期屆滿前7 d開始發(fā)出預(yù)警提示。一旦預(yù)警觸發(fā),將通知羊場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行處理,并著手準(zhǔn)備相關(guān)作業(yè)。

4 討 論

近些年,羊產(chǎn)業(yè)的信息管理系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展。但現(xiàn)有的羊場(chǎng)管理系統(tǒng)大多只針對(duì)單一用途,采用傳統(tǒng)的育種算法。孟瑞強(qiáng)[18]開發(fā)了絨山羊育種信息管理系統(tǒng);吳鐵成[19]開發(fā)了絨山羊育種生產(chǎn)管理系統(tǒng);魯紹雄等[20]開發(fā)了肉羊信息管理與育種分析系統(tǒng);胡師金[21]設(shè)計(jì)完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的肉羊育種管理信息系統(tǒng)。為解決單一用途問題,本研究在實(shí)現(xiàn)三種傳統(tǒng)育種模型算法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步深度挖掘現(xiàn)代遺傳評(píng)估技術(shù),根據(jù)科研需求加入GBLUP法運(yùn)算功能,構(gòu)建適合羊產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展的繁育體系。通過使用本系統(tǒng),用戶可以更加方便地管理羊場(chǎng)信息,并更加準(zhǔn)確地評(píng)估育種模型算法的效果,從而有效指導(dǎo)羊場(chǎng)的生產(chǎn)和繁育工作。

在遺傳育種模型選擇方面,市面上ASReml、GBS、WOMBAT等育種軟件專業(yè)性強(qiáng),但由于缺少專業(yè)的飼養(yǎng)人員或培訓(xùn)人員,羊場(chǎng)實(shí)施難度較大,因此,本研究決定通過Java調(diào)用R語(yǔ)言的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。用戶只需在頁(yè)面上點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕,系統(tǒng)即可計(jì)算出所需結(jié)果。在模型使用性質(zhì)方面,由于R語(yǔ)言的Sommer包和Ime4包均為免費(fèi)軟件,本研究采用這兩種軟件包,并設(shè)計(jì)了一套平均表現(xiàn)型模型作補(bǔ)充,作為本系統(tǒng)的遺傳評(píng)估模型。在羊場(chǎng)繁殖信息統(tǒng)計(jì)方面,本研究采用了數(shù)據(jù)可視化技術(shù),通過表格和多種類型的圖片按時(shí)間段展示,包括羊場(chǎng)的產(chǎn)羔率、繁殖率、發(fā)情率等關(guān)鍵指標(biāo)。在飼料和藥品管理中,本研究利用表格按時(shí)間段展示飼料與藥品的使用情況,方便羊場(chǎng)管理人員進(jìn)行查看并做出科學(xué)決策。

隨著技術(shù)的不斷演進(jìn),本研究將持續(xù)關(guān)注人工智能、大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的發(fā)展,并積極探索如何將這些新技術(shù)應(yīng)用到軟件系統(tǒng)中,提升軟件系統(tǒng)的智能化水平。同時(shí),本研究將注重合理的API設(shè)計(jì)、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開放式的數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn),確保軟件系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性和集成能力。本系統(tǒng)接口使用標(biāo)準(zhǔn)的HTTP方法和數(shù)據(jù)格式,通過RESTful API系統(tǒng)擴(kuò)展和修改接口,使得軟件系統(tǒng)能夠與新技術(shù)、新業(yè)務(wù)需求有效對(duì)接。此外,不斷探索更靈活的更新機(jī)制,如增量式更新、容器化部署等,實(shí)現(xiàn)更快速、更可靠的軟件更新流程,積極探索應(yīng)用持續(xù)集成/持續(xù)交付(CI/CD)[22]等最新技術(shù),實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí)過程的自動(dòng)化和智能化管理。

5 結(jié) 論

本研究整合現(xiàn)有系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)操作,構(gòu)建基于Spring Boot+Vue羊場(chǎng)綜合管理系統(tǒng)軟件,實(shí)現(xiàn)全方位的羊只基本信息、性能信息、配方信息、育種信息、疫病信息、繁育信息等規(guī)范化管理。本系統(tǒng)提供定制化功能,有效解決羊場(chǎng)實(shí)際問題,提高工作效率;在維護(hù)方面運(yùn)用私有云技術(shù),在云端完成系統(tǒng)維護(hù)工作,確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,降低維護(hù)成本。同時(shí)研究人員歷經(jīng)半年的實(shí)際運(yùn)用,了解到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的瑕疵及潛在問題,及時(shí)分析原因并進(jìn)行優(yōu)化,使該系統(tǒng)更符合中國(guó)羊產(chǎn)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。在國(guó)家大力推動(dòng)智慧畜牧業(yè)的背景下,該系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)中國(guó)羊產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型具有重大意義。