中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的開發(fā)

江緒文+韓輝+宋希云+李賀勤+李浩+袁楨+王璽+趙光武+王建華

摘 要：為促進中國主要農(nóng)作物市售種子質(zhì)量信息的共享與應(yīng)用，研發(fā)了基于B/S架構(gòu) + ASP.NET + Microsoft SQL Server的中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，其服務(wù)器端程序集和用戶端（瀏覽器端）分別應(yīng)用C#語言和XHTML + JavaScript開發(fā)，主要包括共性數(shù)據(jù)查詢、種子質(zhì)量評價鑒定核心數(shù)據(jù)查詢、種子及幼苗圖像查詢、種子質(zhì)量信息交流4種功能。利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了2012年以來我國玉米主產(chǎn)區(qū)各年度主要市售玉米品種樣品種子質(zhì)量信息的查詢與交流，有效解決了長期以來我國在市售玉米種子質(zhì)量數(shù)據(jù)信息收集、使用和管理上缺乏平臺、用戶對種子質(zhì)量信息了解不全面等系列問題。該系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用及完善將在保障我國種子質(zhì)量，促進現(xiàn)代種業(yè)快速發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：種子質(zhì)量；主要農(nóng)作物；玉米；信息系統(tǒng)；瀏覽器/服務(wù)器模式

中圖分類號：S126文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）12-0151-05

Abstract For promoting the application and sharing of seed quality information for main crops in China， a web-based Chinese main crops seed quality information system was developed by using B/S architecture + ASP.NET + Microsoft SQL Server. The C# and XHTML + JavaScript were used to program the server-side and client-side assemblies respectively. This system provide four kinds of functions including common data query， seed quality evaluation and identification index data query， seeds and seedlings image query， and seed quality information communication. Using this system， it was realized to query and communication of sample seeds of main saled maize varieties in the main production areas from 2012， and the problems were effectively solved such as the lack of platforms for maize seed quality information collection， utilization and management and the not all-inclusive information of seed quality known by user. The development， application and improvement of this system would be functional to guarantee the seed quality and promote the rapid development of modern seed industry.

Keywords Seed quality； Main crops； Maize； Information system； Browser/server model

種業(yè)是國家戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè)，種子質(zhì)量作為作物產(chǎn)量和品質(zhì)提升的關(guān)鍵因素已成為現(xiàn)代種業(yè)競爭的核心[1]。近年來，在世界種子市場份額激烈競爭中，我國種業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)和巨大壓力，種子質(zhì)量偏低是我國與國外種子企業(yè)相比處于劣勢的重要原因，也是現(xiàn)代種業(yè)快速健康發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵問題[1，2]。良種包括優(yōu)良的品種和優(yōu)質(zhì)的種子兩個方面[5]，現(xiàn)階段如何進一步將優(yōu)良品種轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)種子、充分發(fā)揮良種增產(chǎn)潛力，將成為現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的一項新突破。而開展中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量調(diào)研是現(xiàn)代種業(yè)一項長期持續(xù)的種子質(zhì)量保障重要措施。

玉米作為我國第一大糧食作物，種植面積已達到0.33億公頃，在糧食安全中具有重要地位[3，4]。在國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項“主要農(nóng)作物高活力種子生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”支持下，我們研究確定了多項種子質(zhì)量評價指標及其鑒定方法[6，7]，并自2012年以來連續(xù)4年對我國黃淮海、華北、西南、東北、西北5個玉米主產(chǎn)區(qū)的市售玉米品種種子樣品進行收集，并全面調(diào)研了其種子質(zhì)量情況，獲得了大量種子質(zhì)量信息[8，9]，迫切需要一個能夠存儲和管理日益增長的海量信息并滿足各類用戶信息查詢與交流需求的系統(tǒng)平臺，但目前國內(nèi)缺少此類平臺，限制了對種子質(zhì)量信息快速有效的查詢應(yīng)用和對現(xiàn)階段市售玉米種子質(zhì)量情況的充分了解。在此背景下，依托青島農(nóng)業(yè)大學青島市主要農(nóng)作物種質(zhì)創(chuàng)新與應(yīng)用重點實驗室，并參考現(xiàn)有的優(yōu)秀農(nóng)作物種質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設(shè)經(jīng)驗[10-13]，采用當前體系成熟、應(yīng)用廣泛的技術(shù)和方法，結(jié)合實際需要，我們開發(fā)了中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，為我國市售主要農(nóng)作物（本文以玉米為例）種子質(zhì)量數(shù)據(jù)信息的查詢及交流提供了平臺，為種子管理、種子生產(chǎn)加工技術(shù)提升、種子質(zhì)量保障關(guān)鍵技術(shù)研究等方面提供了數(shù)據(jù)支撐，促進了我國現(xiàn)代種業(yè)的快速健康發(fā)展。

1 系統(tǒng)設(shè)計、架構(gòu)和開發(fā)環(huán)境

1.1 系統(tǒng)設(shè)計

我們以Windows Server 2008 + ASP.NET+ Microsoft SQL Server為開發(fā)技術(shù)體系，基于browser/server 架構(gòu)開發(fā)了具有人性化技術(shù)特點的數(shù)據(jù)信息管理查詢網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可為用戶提供高效便捷的信息查詢服務(wù)。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)架構(gòu)采用了B/S（browser/server）模式，具備系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護、更新即時生效的優(yōu)勢，用戶利用Web頁面即可登陸本系統(tǒng)查詢界面進行數(shù)據(jù)訪問和查詢（圖1）。信息系統(tǒng)在業(yè)務(wù)應(yīng)用上采取了3層結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)訪問層、領(lǐng)域?qū)雍徒缑鎸樱缑鎸迂撠熡脩粜畔㈩A處理，基于Web實現(xiàn)與用戶交互；領(lǐng)域?qū)迂撠煍?shù)據(jù)信息查詢具體操作；數(shù)據(jù)訪問層負責對數(shù)據(jù)庫進行操作，執(zhí)行數(shù)據(jù)圖像信息查詢，并向領(lǐng)域?qū)臃祷夭樵兘Y(jié)果。這使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加明確，系統(tǒng)部署、維護和升級成本大幅降低、使用更加靈活、操作更為簡便。

1.3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

1.3.1 硬件環(huán)境 系統(tǒng)開發(fā)硬件環(huán)境基于X3650M5服務(wù)器及其附屬系統(tǒng)，主要參數(shù)為雙CPU：Intel Xeon E5-2603V3，六核；內(nèi)存：32 GB DDR3 1333 ECC；RAID 5存儲系統(tǒng)：3×1TB SAS硬盤；網(wǎng)卡：雙以太1 000 M。

1.3.2 軟件環(huán)境 Windows 7操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用Microsoft Visual Studio 2013、Macromedia DreamWeaver 8和Macromedia FireWoks 8作為開發(fā)平臺，應(yīng)用JavaScript和ASP.NET語言分別編寫瀏覽器和服務(wù)器端代碼，利用Adobe Photoshop CS3 軟件進行圖像處理，通過Web Development將.NET代碼編譯成MSIL（Microsoft Intermediate Language）程序集上傳至服務(wù)器完成軟件開發(fā)。在Windows Server 2008操作系統(tǒng)環(huán)境下，以IIS（Microsoft Internet Information Server）作為網(wǎng)站服務(wù)器，用戶可直接或通過Windows身份驗證訪問SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的查詢和發(fā)布。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 用戶權(quán)限管理

為了增強系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性和滿足不同用戶數(shù)據(jù)信息查詢需求，將用戶類型分為開放用戶、注冊用戶和超級用戶三種，開放用戶為默認用戶模式，可進行共性數(shù)據(jù)查詢；注冊用戶不僅具有開放用戶權(quán)限，密碼登陸后還可進行特性數(shù)據(jù)查詢，包括更加詳細的種子質(zhì)量評價鑒定數(shù)據(jù)、圖像等信息，該用戶類型主要面對種子管理部門、種子生產(chǎn)企業(yè)及相關(guān)科研單位等；超級用戶即計算機管理員身份，具備系統(tǒng)最高權(quán)限，如：系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新、維護等。

2.2 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

本系統(tǒng)以Microsoft SQL Server 2008 作為數(shù)據(jù)庫解決方案，構(gòu)建了共性和特性2個底層數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫字段設(shè)計和數(shù)據(jù)錄入方式根據(jù)系統(tǒng)相關(guān)規(guī)定進行。共性數(shù)據(jù)庫包含玉米樣品種子的基本描述信息及品種介紹，而特性數(shù)據(jù)庫包含較為全面的種子質(zhì)量評價鑒定指標數(shù)據(jù)、圖像等信息，兩者所包含的字段及其分類如表1所示。

2.3 系統(tǒng)功能劃分

中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量信息系統(tǒng)根據(jù)作物的不同可分成玉米、小麥、水稻等種子質(zhì)量信息子系統(tǒng)，本文以玉米為例介紹系統(tǒng)功能的分解情況。玉米種子質(zhì)量子系統(tǒng)在2個底層數(shù)據(jù)庫（共性數(shù)據(jù)庫和特性數(shù)據(jù)庫）基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶類型及需求，細化了應(yīng)用范圍，有針對性地設(shè)計了“共性數(shù)據(jù)查詢”、“種子質(zhì)量評價鑒定核心數(shù)據(jù)查詢”、“種子幼苗圖像查詢”、“種子質(zhì)量信息交流”4個模塊。其中，“種子質(zhì)量評價鑒定核心數(shù)據(jù)查詢” （是系統(tǒng)的核心功能）、“種子幼苗圖像查詢”模塊基于特性數(shù)據(jù)庫，面向注冊用戶。“種子幼苗圖像查詢”是對“種子質(zhì)量評價鑒定核心數(shù)據(jù)查詢”的優(yōu)化和擴展，以“數(shù)據(jù)+圖像”方式更好地反映樣品種子質(zhì)量情況。系統(tǒng)支持不同品種、生產(chǎn)年份、制種企業(yè)等樣品間種子質(zhì)量信息的比較分析。“共性數(shù)據(jù)查詢”基于共性數(shù)據(jù)庫，主要面向開放用戶，包括樣品品種名稱及品種介紹、樣品收集地、包裝樣式（按重量包裝、按粒包裝、散裝）等，查詢字段較少，多為基本信息。“種子質(zhì)量信息交流”能夠以在線的方式給用戶提供種子質(zhì)量相關(guān)信息，同時整理保存用戶反饋的種子質(zhì)量信息，最終實現(xiàn)玉米種子質(zhì)量信息網(wǎng)絡(luò)化共享模式。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護

超級用戶密碼登錄后通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息后臺管理界面（圖2）完成信息添加、修改、更新、刪除等操作，并定期對用戶反饋的種子質(zhì)量信息進行歸納整理、分析答復。在數(shù)據(jù)信息補充修改功能實現(xiàn)上，一方面可以直接在對話框中進行修改，另一方面對于大批量數(shù)據(jù)信息來說，則可按照系統(tǒng)提供的格式模版，借助Excel將目標數(shù)據(jù)、圖像等信息整理好后直接上傳、保存、發(fā)布。此外，為提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息安全性，系統(tǒng)具備定期自動數(shù)據(jù)備份功能。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

以玉米為例進行應(yīng)用說明。首先登錄中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量信息系統(tǒng)，直接登入或密碼登入，若需獲得注冊用戶權(quán)限，登入注冊后即可。密碼登錄后選擇作物類型——玉米，即可進入玉米種子質(zhì)量子系統(tǒng)查詢界面，然后根據(jù)需要選擇目標模塊。以核心模塊“種子質(zhì)量評價鑒定核心數(shù)據(jù)查詢”為例，Web界面上有“種子發(fā)芽性狀”、“幼苗生長指標”、“種子物理性狀”、“種子化學性狀”、“植株性狀”5個字段，根據(jù)查詢目標進行選擇，以“種子發(fā)芽性狀”為例，用戶通過下拉框選擇查詢字段，并在右側(cè)的文本框中輸入相應(yīng)內(nèi)容，在“生產(chǎn)年份”文本框中選擇或直接輸入年份后點擊查詢即可。在獲得種子發(fā)芽性狀指標數(shù)據(jù)同時點擊圖片按鈕即可獲得對應(yīng)的圖片信息。查詢結(jié)束后，點擊“導出”按鈕，系統(tǒng)自動將用戶在該模塊下查詢的目標數(shù)據(jù)及圖像信息以報告形式導出，供用戶保存打印，點擊“全部導出”系統(tǒng)自動將各模塊的目標數(shù)據(jù)信息全部導出供用戶保存打印。此外，系統(tǒng)還支持用戶進行種子質(zhì)量信息交流，特殊需求可通過電話、郵箱直接與我們聯(lián)系。圖3為中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量信息系統(tǒng)工作流程。

4 討論與結(jié)論

中國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量信息系統(tǒng)玉米子系統(tǒng)解決了長期以來我國市售玉米種子質(zhì)量信息不足、缺失、分散、難以集中查詢應(yīng)用的局面。該系統(tǒng)能夠?qū)⑽覈髂甓戎饕惺塾衩追N子質(zhì)量信息進行分類匯總，為種子管理、生產(chǎn)、種子質(zhì)量研究等方面提供了數(shù)據(jù)支撐，在保障和提升玉米種子質(zhì)量上具有良好的促進作用。

為方便用戶登入玉米種子質(zhì)量子系統(tǒng)中查詢信息，我們基于B/S架構(gòu) + ASP.NET + Microsoft SQL Server，在模塊建設(shè)、種子質(zhì)量評價鑒定字段設(shè)計、查詢頁面設(shè)計、功能實現(xiàn)等方面進行了研發(fā)與創(chuàng)新，特別是前期在種子質(zhì)量評價鑒定指標的篩選和最適鑒定方法的確定方面（如：抗冷測定、加速老化測定、抗鹽測定、抗旱測定等）開展了大量研究工作，建立了實用、合理、科學的種子質(zhì)量評價技術(shù)體系。另外，本系統(tǒng)在信息上傳、修改、導出規(guī)范等方面的設(shè)計與實現(xiàn)，大大提高了信息查詢和共享效率，降低了系統(tǒng)維護成本。

雖然系統(tǒng)開發(fā)中許多地方都具有一定的創(chuàng)新性，為其他相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)提供了參考，但隨著現(xiàn)代計算機、數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，該系統(tǒng)在綜合化、智能化、人性化方面還有待進一步完善，其他作物種子質(zhì)量子系統(tǒng)也還需繼續(xù)建設(shè)，今后還將在底層數(shù)據(jù)庫之上繼續(xù)開發(fā)種子質(zhì)量全程控制系統(tǒng)，涉及種子生產(chǎn)、加工、銷售和種植各個環(huán)節(jié)，充分、全面、詳盡、連續(xù)追蹤我國主要農(nóng)作物種子質(zhì)量信息，做好種子質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)庫的鏈接共享工作，共同為保障我國種子質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支撐和決策輔助。

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