養(yǎng)殖技術(shù)裝備的牛場信息管理系統(tǒng)研究

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摘要：為更好的實(shí)現(xiàn)對奶牛精飼料的精確飼喂，與牛場現(xiàn)有信息系統(tǒng)進(jìn)行銜接，本文提出一種用于原型法進(jìn)行設(shè)計(jì)、使用VB．NET2008語言進(jìn)行程序開發(fā)、以Access2007數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫、以無線傳輸方式完成數(shù)據(jù)傳送的牛場信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在完成數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳輸?shù)耐瑫r(shí)，兼顧牛場、職工、牛只、生產(chǎn)等信息的集成管理功能，通過對牛場信息進(jìn)行有效、快速的管理，提高信息處理的效率和管理水平，降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，為實(shí)施奶牛精確飼喂奠定了良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：個(gè)體奶牛；精確飼喂；信息管理；原型法

0引言

奶業(yè)是我國農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是一個(gè)國家發(fā)達(dá)程度和畜牧業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志［1］。奶業(yè)的發(fā)展對促進(jìn)畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)牧民收入、提高國民身體素質(zhì)都具有重要意義，因此，發(fā)展奶業(yè)成為新時(shí)期我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。隨著我國奶牛業(yè)的不斷發(fā)展，養(yǎng)牛業(yè)正在由傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理方式向現(xiàn)代化的管理方式轉(zhuǎn)變，牛群的管理逐步由傳統(tǒng)的粗放型、松散化管理向精養(yǎng)型、集約化管理方向發(fā)展［2］。經(jīng)分析，目前我國奶牛養(yǎng)殖存在的單產(chǎn)水平低、增長率不高等問題，其主要原因是奶牛飼養(yǎng)管理水平問題［3］。在飼養(yǎng)管理中飼料條件對提高奶牛的產(chǎn)量和牛奶品質(zhì)起著決定性的作用［4］。因此，以個(gè)體體況信息為基礎(chǔ)的精細(xì)養(yǎng)殖已成為現(xiàn)代奶?？茖W(xué)飼養(yǎng)的主要研究方向［5－8］，可使得奶牛場的整體生產(chǎn)水平較傳統(tǒng)的管理模式提高30％以上［9］。針對我國奶牛精飼料精確飼喂現(xiàn)狀［10］，在實(shí)現(xiàn)了精飼料精確飼喂機(jī)的設(shè)計(jì)和配套精飼料精確飼喂工藝的研究前提下［11－13］，本文重點(diǎn)研究開發(fā)了牛場信息管理系統(tǒng)，用以對牛場相關(guān)信息進(jìn)行集成統(tǒng)一管理，并為奶牛的精確飼喂提供數(shù)據(jù)，與牛場現(xiàn)有信息系統(tǒng)很好的銜接，實(shí)現(xiàn)信息的批量導(dǎo)入，以及對奶牛相關(guān)信息的處理，將處理后的數(shù)據(jù)作為奶牛的飼喂依據(jù)，通過無線傳輸裝置傳送數(shù)據(jù)到裝備下位機(jī)，根據(jù)個(gè)體奶牛的“生理與生產(chǎn)”相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算個(gè)體奶牛所需的精飼料量，然后完成精飼料的精確投喂，以提高奶牛產(chǎn)奶量，降低生產(chǎn)成本。本系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)對奶牛的精確飼喂功能的同時(shí)，兼顧對牛場信息的存儲(chǔ)和管理，以及牛群預(yù)警、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等。

1牛場信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了更好地實(shí)現(xiàn)對奶牛精飼料的精確飼喂，并與牛場現(xiàn)有信息系統(tǒng)很好的銜接，本研究開發(fā)了牛場信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)奶牛信息的批量導(dǎo)入，以及對奶牛泌乳周期、胎次、日產(chǎn)奶量、最大產(chǎn)奶量、體質(zhì)量等相關(guān)信息的處理，將處理后的數(shù)據(jù)作為奶牛的飼喂依據(jù)，通過無線傳輸裝置傳送數(shù)據(jù)到裝備下位機(jī)。在實(shí)現(xiàn)對奶牛的精確飼喂功能的同時(shí)，兼顧了對牛場、職工、牛只、生產(chǎn)等信息的集成管理等功能。牛場信息管理系統(tǒng)主要由系統(tǒng)管理、信息管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、信息預(yù)警、奶牛飼喂等功能模塊組成。

1．1系統(tǒng)的開發(fā)

1．1．1系統(tǒng)的開發(fā)方法

該系統(tǒng)開發(fā)采用原型法進(jìn)行設(shè)計(jì)。原型法［14］（PrototypingApproach）是在對用戶需求進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)造一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的原型，并讓用戶檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)原型，開發(fā)者與用戶反復(fù)交流、修改原型，直到用戶滿意，然后根據(jù)修改后的原型進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)。

1．1．2系統(tǒng)開發(fā)流程

結(jié)合牛場實(shí)際情況，從系統(tǒng)全局的角度出發(fā)，在對用戶需求和信息流進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)直接抽象和功能分解的方式，先組織好數(shù)據(jù)庫，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，同時(shí)將系統(tǒng)劃分為多個(gè)功能模塊，用原型法進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

1．1．3系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)

牛場信息管理系統(tǒng)開發(fā)的目的是實(shí)現(xiàn)對奶牛的精確飼喂以及統(tǒng)一管理牛場的相關(guān)資料，對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，為管理人員管理數(shù)據(jù)、查找信息、打印報(bào)表等提供方便、良好的用戶界面。

1．2數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是綜合信息管理系統(tǒng)研究和開發(fā)的核心。具體來說，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模型，使之能夠有效地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。由于數(shù)據(jù)庫文件建立之后需要大量的數(shù)據(jù)錄入工作，為使錄入工作更直觀，數(shù)據(jù)庫表中的設(shè)計(jì)遵循“滿足用戶需求”的原則進(jìn)行表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本數(shù)據(jù)庫使用Access2007進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立Cow．mdb庫文件。用戶表主要存儲(chǔ)登陸用戶的基本信息，用戶類別按照用戶權(quán)限分為系統(tǒng)管理員、操作員和普通用戶，由管理員分配操作員和普通用戶。牛場信息表用于存儲(chǔ)該牛場的主要信息，從此表可了解該場的大致情況，包括牛場基本信息、牛只組成分布和牛場生產(chǎn)情況，部分信息禁止人工輸入，由系統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。職工信息表主要存儲(chǔ)職工的相關(guān)基本信息，職工信息表便于對職工的管理和信息的存儲(chǔ)，簡化了工作流程，提高工作效率。牛只信息表主要存儲(chǔ)牛只的相關(guān)基本信息。牛只日產(chǎn)奶信息表用于存儲(chǔ)每天奶牛各班的產(chǎn)奶的信息，是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的重要對象之一，也是實(shí)現(xiàn)奶牛精確飼喂的重要數(shù)據(jù)。對牛奶支出信息進(jìn)行詳細(xì)的記錄，實(shí)現(xiàn)牛奶支出的規(guī)范化管理，以備后期查詢和對校。

2功能的實(shí)現(xiàn)

2．1系統(tǒng)登錄

系統(tǒng)登錄流程如圖4所示，系統(tǒng)登錄窗口界面。用戶要實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的操作，首先必須進(jìn)入該系統(tǒng)，系統(tǒng)的登錄需要用戶名與密碼正確匹配，通過驗(yàn)證后才能對該系統(tǒng)進(jìn)行操作。用戶根據(jù)角色的不同具有不同的權(quán)限，根據(jù)權(quán)限可分為系統(tǒng)管理員、操作員和普通用戶，不同的角色具有不同的職責(zé)和權(quán)力。系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限，可以對系統(tǒng)用戶進(jìn)行管理、新用戶注冊和權(quán)限分配，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改等。操作員可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行添加和修改，無刪除和用戶管理權(quán)限。普通用戶只能對數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽和查詢，對個(gè)人賬戶進(jìn)行管理。本系統(tǒng)不支持用戶注冊，所有的用戶信息都由系統(tǒng)管理員建立。只有正式登錄的用戶才能夠分別使用本系統(tǒng)介紹的功能，進(jìn)入系統(tǒng)主界面。

2．2用戶管理

進(jìn)入系統(tǒng)后對應(yīng)權(quán)限的用戶可以對系統(tǒng)進(jìn)行管理和操作，首先系統(tǒng)管理人員需要完成對用戶信息的管理，為新的用戶注冊賬戶、分配除“系統(tǒng)管理員”以外的角色，用戶管理界面。

2．3信息處理

信息管理系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能是實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、添加、修改和刪除等功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對牛場信息、職工信息、牛只信息、奶牛生產(chǎn)信息以及牛奶支出等信息的操作，職工信息管理界面如圖7所示，牛只信息管理界面。

2．4數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)的查詢是信息系統(tǒng)的重要功能之一，可以通過查詢功能高效地得到有用的信息，降低信息查詢時(shí)間。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的單條件查詢和組合查詢，為完成高效查詢提供了保證，而且可實(shí)現(xiàn)對查詢數(shù)據(jù)信息的“一鍵”導(dǎo)出，方便了對數(shù)據(jù)的操作和管理。查詢界面。

3奶牛飼喂模塊

在奶牛精細(xì)化飼喂中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化飼喂是其重要內(nèi)容，“奶牛飼喂”模塊是開發(fā)該系統(tǒng)的重要目的之一，通過該模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理加工，成為奶牛飼喂所需要的信息。鑒于對奶牛飼喂的使用頻率較高，所以作為一個(gè)單獨(dú)的功能模塊獨(dú)立出來，奶牛飼喂功能模塊也是該系統(tǒng)的重要組成部分。

3．1數(shù)據(jù)的處理

在奶牛的精確飼喂中使用的奶牛信息為奶牛ID、牛只體質(zhì)量、胎次、產(chǎn)奶量、最大產(chǎn)奶量和所處的泌乳期相關(guān)信息，所需信息經(jīng)過處理為控制系統(tǒng)控制投料系統(tǒng)投料提供數(shù)據(jù)。首先需經(jīng)過奶牛飼喂模型處理，得到本次該頭奶牛飼喂所需的精飼料量。然后將得到的數(shù)據(jù)代入已擬合的投料模型中計(jì)算出完成該次投料所需的脈沖數(shù)，并轉(zhuǎn)化為整數(shù)，由無線發(fā)送裝置將飼喂數(shù)據(jù)傳送到裝備下位機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)控制器控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，完成投料。奶牛飼喂數(shù)據(jù)界面。

3．2數(shù)據(jù)的校驗(yàn)

該系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)的校驗(yàn)采用Checksum校驗(yàn)，主要做法是將雙通過無線傳輸裝置傳送數(shù)據(jù)到裝備下位機(jī)。本系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)對奶牛的精確飼喂功能時(shí)，兼顧對牛場信息的存儲(chǔ)和管理，以及牛群預(yù)警、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表打印等功能。

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作者：李亞萍 蒙賀偉 高振江 李輝 坎雜 單位：石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院