基于云平臺(tái)的肉牛信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：農(nóng)業(yè)信息化是一個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。近年來(lái)云技術(shù)服務(wù)不斷普及，各大企業(yè)都在爭(zhēng)先恐后地搭建自己的云技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，云平臺(tái)將成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)的新動(dòng)力。結(jié)合當(dāng)前肉牛改良信息管理需求，提出一種利用云數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)改良肉牛信息化管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用MVC的設(shè)計(jì)模式，將肉牛改良的相關(guān)信息存入云數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，并對(duì)改良肉牛特征之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了肉牛相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化與數(shù)字化管理，有效地降低了人力成本，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為肉牛改良產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展提供有力的幫助。

關(guān)鍵詞：肉牛；云平臺(tái)；云數(shù)據(jù)庫(kù)；MVC

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）05-0009-03

Design and Implementation of Beef Cattle Information System

Based on Cloud Platform

FAN Ruiliang，LI Shuqin

（Northwest A F University，Xianyang 712100，China）

Abstract：Agricultural informatization is the only way for a country to achieve agricultural modernization. In recent years，cloud technology services have become increasingly popular. Major companies are scrambling to build their own cloud technology service platforms. The cloud platform will become a new driving force for the realization of agricultural informationization in China. Combining with the current beef cattle improvement information management requirements，this paper proposes an improved beef cattle information management system using cloud database technology. This system adopts the MVC design model to store the relevant information of beef cattle improvement in the cloud database，realize the standardized management of the data，and perform real-time analysis on the logic relationship between the improved beef cattle features to realize data visualization. The system realizes the automation and digital management of beef cattle information，effectively reduces the labor cost，ensures the accuracy of the data，and it will provide powerful help for beef cattle to improve its industry.

Keywords：beef cattle；cloud platform；cloud database；MVC

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，中國(guó)人民的飲食習(xí)慣正在從“吃飽飯”向“吃好飯”的方向發(fā)展。近年來(lái)，中國(guó)人民牛肉的消費(fèi)量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)牛肉供需缺口不斷擴(kuò)大，牛肉進(jìn)口量隨之快速增長(zhǎng)。與國(guó)際肉牛生產(chǎn)市場(chǎng)相比，我國(guó)肉牛生產(chǎn)在飼料資源、勞動(dòng)力成本、產(chǎn)品價(jià)格等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是，由于肉牛良種不多，影響了我國(guó)肉牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。為了提高我國(guó)牛肉的產(chǎn)量與質(zhì)量，必須通過(guò)引進(jìn)國(guó)際優(yōu)良的種公牛來(lái)改良肉牛的質(zhì)量，促進(jìn)改善我國(guó)人民的膳食結(jié)構(gòu)，縮小我國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家在攝入動(dòng)物性蛋白上的差距，提高國(guó)民身體素質(zhì)[2]。針對(duì)目前存在的問(wèn)題，本文使用云數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)改良肉牛的信息化管理系統(tǒng)，采用信息化技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工記錄、紙質(zhì)保存的方式，幫助工作人員高效地管理改良肉牛的外形與生理信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肉牛相關(guān)資料的信息化存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)友好的界面，方便工作人員分析某一時(shí)期改良肉牛的生長(zhǎng)性狀、體態(tài)等變化趨勢(shì)。本系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)獲取有關(guān)肉牛價(jià)格、國(guó)家政策、養(yǎng)殖技術(shù)等信息，幫助工作人員及時(shí)地了解肉牛行業(yè)的變化，并根據(jù)自身的狀況做出合理的調(diào)整，大大地提高了生產(chǎn)效益。

1 研究現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟帶領(lǐng)著全世界范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)向集約化、信息化、規(guī)?；墓芾矸绞桨l(fā)展。目前，我國(guó)在農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展方面取得了良好的成績(jī)，但是仍然存在一些問(wèn)題[3]：

（1）缺乏從事農(nóng)業(yè)的信息技術(shù)專業(yè)人才。導(dǎo)致開(kāi)發(fā)人員無(wú)法真正地體會(huì)農(nóng)業(yè)需求方的真正意圖，降低了信息化技術(shù)的可用性。

（2）農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施落后，大部分從事農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)的人員對(duì)互聯(lián)網(wǎng)了解不夠，降低了信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的效用。

2 阿里云數(shù)據(jù)庫(kù)

云數(shù)據(jù)庫(kù)（Cloud DataBase）是指一個(gè)部署到虛擬計(jì)算環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)對(duì)比多家云數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)將采用阿里云飛天系統(tǒng)提供的MySQL版的云數(shù)據(jù)庫(kù)，該云數(shù)據(jù)庫(kù)具有以下優(yōu)勢(shì)[4]。

（1）性能：數(shù)據(jù)庫(kù)覆蓋了Redis、MySQL等70%的數(shù)據(jù)庫(kù)在線引擎、基于阿里飛天操作系統(tǒng)以及全SSD高性能存儲(chǔ)，徹底解決運(yùn)維平臺(tái)弱、數(shù)據(jù)庫(kù)性能差的問(wèn)題。

（2）數(shù)據(jù)遷移：目前支持免費(fèi)全量數(shù)據(jù)遷移，在保證業(yè)務(wù)的條件下實(shí)現(xiàn)無(wú)縫平滑遷移，輕松開(kāi)發(fā)。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)專家服務(wù)：提供專屬個(gè)性化的應(yīng)用調(diào)優(yōu)服務(wù)和問(wèn)題診斷服務(wù)以及自動(dòng)化的運(yùn)維服務(wù)等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，保障業(yè)務(wù)在高風(fēng)險(xiǎn)期也可以平穩(wěn)地運(yùn)行。

（4）數(shù)據(jù)安全：是國(guó)內(nèi)首個(gè)通過(guò)國(guó)家“等保三級(jí)”安全標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，是具有10項(xiàng)國(guó)際安全認(rèn)證的產(chǎn)品。數(shù)據(jù)加密方面采用SSL、TDE雙重加密保險(xiǎn)，而且全面保證數(shù)據(jù)私密性不會(huì)被平臺(tái)挪用[5]。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)

本文所設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)采用三層架構(gòu)，自上而下分別為表示層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)持久層。系統(tǒng)詳細(xì)技術(shù)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 技術(shù)架構(gòu)圖

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方案

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)采用的是MySQL云數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)系統(tǒng)需求，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)包含有管理員信息表、肉?；拘畔⒈?、肉牛生長(zhǎng)記錄表、肉牛屠宰記錄表、肉牛基因信息表、種公牛采精記錄表。因?yàn)榘⒗镌茢?shù)據(jù)庫(kù)具有強(qiáng)大的運(yùn)維服務(wù)功能，有效地降低了開(kāi)發(fā)成本。

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的目的將肉牛信息化系統(tǒng)劃分為五個(gè)功能模塊，分別是用戶管理模塊、肉牛特征信息模塊、肉牛生長(zhǎng)性狀分析模塊、行業(yè)系譜關(guān)系模塊、行業(yè)資訊模塊。其中用戶管理與肉牛信息管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的增刪查改，系統(tǒng)與云數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)RDS提供的外網(wǎng)模式進(jìn)行訪問(wèn)，其他的訪問(wèn)配置與本地連接相似；肉牛生長(zhǎng)性狀分析與系譜關(guān)系模塊是應(yīng)用肉牛的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)通過(guò)已經(jīng)設(shè)定好的模型來(lái)分析肉牛的個(gè)體變化情況與肉質(zhì)情況，本系統(tǒng)采用的模型公式如公式（1）所示[6]。

Yijk=u+Gi+Aj+Eijk （1）

行業(yè)資訊屬于知識(shí)擴(kuò)展性功能。詳細(xì)功能示意圖如圖2所示。

3.4 系統(tǒng)各模塊實(shí)現(xiàn)

3.4.1 用戶管理模塊

用戶管理模塊實(shí)現(xiàn)用戶登錄、注冊(cè)、個(gè)人信息的修改功能，為保證系統(tǒng)安全，用戶必須登錄成功之后才可訪問(wèn)系統(tǒng)。系統(tǒng)使用Session來(lái)保存用戶的登錄狀態(tài)，當(dāng)用戶訪問(wèn)結(jié)束離開(kāi)瀏覽器后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)釋放Session數(shù)據(jù)，當(dāng)用戶再次訪問(wèn)系統(tǒng)時(shí)，必須重新在瀏覽器中通過(guò)登錄進(jìn)入系統(tǒng)。用戶的登錄密碼采用MD5加密算法進(jìn)行加密，通過(guò)在系統(tǒng)中引入jquery MD5.js實(shí)現(xiàn)該功能，在傳輸前進(jìn)行加密，保證存入數(shù)據(jù)庫(kù)的密碼是加密的[7]。

3.4.2 肉牛特征信息模塊

本模塊主要功能是采用列表的形式展現(xiàn)肉牛的基本特征，采用html中的li標(biāo)實(shí)現(xiàn)，用戶點(diǎn)擊肉牛信息按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入信息展示區(qū)，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的查詢按鈕即可查詢各類信息，如基本信息、外形特征等。由于信息較多，所以各類數(shù)據(jù)信息通過(guò)分頁(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分頁(yè)顯示，本系統(tǒng)采用服務(wù)器分頁(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分頁(yè)，服務(wù)器分頁(yè)技術(shù)采用實(shí)時(shí)查詢的方式，即點(diǎn)擊查詢某一頁(yè)后才向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，既保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的安全，又保證系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)。為了更方便地使用數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用Java平臺(tái)上支持的poi+Struts2技術(shù)將表格數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel文件并保存到本地，方便預(yù)覽。

3.4.3 肉牛生長(zhǎng)性狀分析模塊

肉牛生長(zhǎng)性狀分析模塊是本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，我們根據(jù)之前數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的表格中肉牛生長(zhǎng)信息記錄表、肉?；蛴涗洷硪约叭馀５幕拘畔⒈淼葦?shù)據(jù)，應(yīng)用Java平臺(tái)支持的JFreeChart技術(shù)來(lái)繪制肉牛在一個(gè)月或者一季度內(nèi)的生長(zhǎng)曲線圖，同時(shí)應(yīng)用JFreeChart技術(shù)中的pieChart以及系統(tǒng)設(shè)定好的生長(zhǎng)狀況等級(jí)繪制餅圖，可以有效地分析肉牛的健康狀況?；谌馀５男误w特征以及基因型的狀況，應(yīng)用系統(tǒng)預(yù)設(shè)的肉質(zhì)分析模型可以有效地分析肉牛的肉質(zhì)情況。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果圖下載保存到本地，方便交流。

3.4.4 肉牛系譜關(guān)系模塊

每一頭牛的基因與其所在家族有著密切的關(guān)系，所以我們有必要分析每一頭牛的系譜關(guān)系圖，確定其基因來(lái)源，并根據(jù)家族系譜牛的疾病狀況推算出肉牛的患病幾率，同時(shí)可以根據(jù)肉牛個(gè)體之間的差異分析基因變異的原因。本文采用Birdeye圖表繪制技術(shù)來(lái)繪制肉牛之間的關(guān)系拓?fù)鋱D，前臺(tái)頁(yè)面布局采用JQuery技術(shù)分模塊顯示。

3.4.5 行業(yè)資訊模塊

本模塊是系統(tǒng)衍生出來(lái)的模塊，主要是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)技術(shù)獲取國(guó)內(nèi)肉牛權(quán)威網(wǎng)站的信息，實(shí)現(xiàn)信息共享。本系統(tǒng)使用的爬蟲(chóng)框架是簡(jiǎn)單靈活的WebMagic框架，應(yīng)用Httpclient作為獲取網(wǎng)頁(yè)的工具、應(yīng)用Jsoup分析頁(yè)面、定位抓取內(nèi)容，應(yīng)用ExecutorService線程池實(shí)現(xiàn)定時(shí)抓取。用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊行業(yè)資訊按鈕來(lái)查詢?nèi)馀r(jià)格、政策法規(guī)、種公牛站、網(wǎng)站公告等信息。網(wǎng)頁(yè)前端界面采用DIV+CSS布局將頁(yè)面分成四個(gè)部分。

4 結(jié) 論

本系統(tǒng)針對(duì)肉牛改良過(guò)程中信息保存與分析的不足，設(shè)計(jì)出一款功能相對(duì)完善的肉牛信息化管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)既實(shí)現(xiàn)了工作人員對(duì)肉牛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)增刪查改，又應(yīng)用專家設(shè)計(jì)的肉牛分子標(biāo)記模型，有效地分析肉牛的形體變化以及肉質(zhì)情況，很大程度上節(jié)省了相關(guān)人員了解肉牛改良信息的時(shí)間與精力。肉牛改良過(guò)程是一個(gè)偉大的工程，只要我們不斷地努力，相信一定可以取得好的成果。

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作者簡(jiǎn)介：范瑞亮（1988-），男，陜西岐山人，碩士研究生。主要從事農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)研究；通訊作者：李書(shū)琴（1965-），女，陜西澄城人，教授，碩士。研究方向：智能信息系統(tǒng)。