大菱鲆全人工繁育模擬系統研究

常志東

摘 要： 大菱鲆人工繁育在國內已經擁有了較好的技術基礎和產業優勢，大菱鲆養殖產業也成為中國北方海水養殖的支柱產業。高等職業院校在進行大菱鲆人工繁育技術傳授時，受場地、時間、人數等條件限制，難以開展有效的實踐教學。大菱鲆全人工繁育模擬系統，是借助計算機技術、軟件技術和計算機網絡技術，將復雜的過程進行分解，并將分解后的任務通過軟件進行模擬，通過完成任務，重現整個繁育過程，讓學生系統地掌握技術要點。系統開發采用了ASP.NET+SQL Server技術，這兩項技術成熟、穩定，在許多應用系統的開發中使用。

關鍵詞： 大菱鲆； 人工繁育； 實踐教學； 計算機軟件模擬； 過程模擬； 影響因素模擬

中圖分類號：TP319 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）03-04-04

Study on total artificial breeding simulation system of turbot

Chang Zhidong

（Dept of information engineering WeiHai Ocean Vocational College，RongCheng City， Weihai， Shandong 265300， China）

Abstract： The artificial breeding of turbot has a good technological base and industrial advantage in China and the turbot farming industry has become a pillar industry of sea aquaculture in the north China. When imparting the artificial breeding technology of turbot in Higher Vocational Colleges， it is difficult to carry out effective practical teaching because of the limits of site， time and number of people. The total artificial breeding simulation system of turbot is the use of computer technology， software technology and computer network technology， decomposing the complicated process， and simulating the decomposed task with software， by completing the tasks， to reproduces the entire breeding process， let the students master the main technical points systematically. ASP.NET and SQL Server are used in the system development. These two technologies are mature and stable， and are used in the development of many application systems.

Key words： turbot； artificial breeding； practical teaching； computer software simulation； process simulation； influence factor simulation

0 引言

中國自從引進大菱鲆良種后，經過20多年的科技攻關和產業推廣，在國內已經擁有了較好的技術基礎和產業優勢，中國現已成為世界大菱鲆人工養殖大國，大菱鲆養殖產業也成為中國北方海水養殖的支柱產業[1]。大菱鲆養殖產業的壯大刺激了前端產業-大菱鲆人工繁育產業的發展，而大菱鲆人工繁育相比于人工養殖有更高的技術要求。為了應對大菱鲆人工繁育產業發展需求，并保持產業的良性持續發展，各高等職業院校水產養殖專業紛紛開設相應課程傳授相關知識和技能。作為一門實踐性很強的課程，單純的理論教學遠不能滿足生產的需要。但大菱鲆人工繁育受周期、場地、人力、物力等影響，很難在學校的實踐教學中去開展。

學生實踐能力培養是高等職業院校人才培養的目標，需要進行實踐教學的課程無法正常開展，會讓人才培養效果大打折扣。突破實踐教學瓶頸，解決大菱鲆人工繁育過程校園實踐問題，可以考慮使用計算機系統模擬的方式進行。借助于強大的計算機軟件和網絡技術，依據大菱鲆人工繁育成熟的理論基礎，使用計算機軟件模擬整個過程，就可以很好的解決因受周期、場地、人力、物力等影響而無法開展的實踐教學問題。

要開發大菱鲆全人工繁育模擬系統，首先需要分析大菱鲆全人工繁育的整個過程，詳細了解過程中的每個階段；其次在實際生產中，繁育過程受環境、水質、水溫、光照等因素的影響較大，在模擬過程中的不同階段隨機加入一些偏離正常條件的影響因素，從而讓模擬過程更接近于實際生產；最后為了提高學生的學習興趣，可以參照游戲方式使用積分消耗和獎勵的方式激發學生的參與興趣。

大菱鲆全人工繁育模擬可以分過程模擬和影響因素模擬兩部分[3]。過程模擬是以熟悉大菱鲆全人工繁育的全過程為目標，按照繁育過程各個階段的先后順序依次推演，從而按順序完成過程模擬部分。影響因素模擬是以應對繁育過程中出現的偏離正常條件的環境、水質、水溫、光照等影響為目標，通過設定若干偏離正常條件的元素，按照概率隨機拋出不同元素以模擬實際生產條件[4]。

1 大菱鲆全人工繁育過程分析

大菱鲆人工繁育過程一般分為親魚選購、親魚培育、成熟與產卵、受精卵孵化、苗種培育等5個階段[2]。整個系統按照每個階段的操作流程進行模擬，實際生產中的每一項都需要在模擬系統中體現出來。另外在每個階段中，使用設備和材料需要消耗一定積分（金幣），完成工作會獲取相應積分（金幣）。通過積分（金幣）的獲取與消耗，增強系統的趣味性。

大菱鲆全人工繁育模擬系統流程圖如圖1所示。

圖1 大菱鲆全人工繁殖模擬系統流程圖

⑴ 親魚選購階段

選購親魚過程又可以分解為搭配雌雄親魚比例、包裝、運輸等三個步驟。在這三個步驟中：雌雄親魚比例、包裝方式、運輸工具等是該階段工作的影響因素。

⑵ 親魚培育階段

親魚培育要在培育車間中完成，培育車間的布置工作包括選擇培育池的材料、容積，進出水口設計，光照設備安裝等；布置完培育車間后，需要進行培育準備工作，包括計算選用合適的親魚培育密度，選擇飼料類型、水質檢測等。正式開始親魚培育工作后，需要持續監控和調整光照時間、水質、水溫、日投飼量，防治病害等。

親魚培育階段系統結構及數據流程圖如圖2所示。

⑶ 成熟與產卵階段

雌雄親魚達到性成熟后，即可進行人工受精。在人工培育情況下，雌雄親魚的精卵很難實現自然受精，因此就需要進行人工干預。要完成人工受精首先要按照標準判斷親魚是否達到性成熟；對于已經性成熟的親魚，就可以進行人工受精，步驟如下：將雌雄親魚的卵子和精液擠壓至干凈的器皿中，加入適量水進行混合，控制三者的比例，精、卵、水三者有嚴格的比例標準。

⑷ 受精卵孵化階段

受精卵要在器皿中進行孵化，在孵化過程中要持續分離上浮卵和沉淀卵。上浮卵為受精成功的卵子，可用于孵化，這時需要記錄上浮卵的數量。這個階段，除了要進行記錄和觀察受精卵發育情況外，還要監控和調整進水質、水溫、光照等，并注意防治病害。

⑸ 苗種培育階段

受精卵成功孵化后，需要進行布池操作，布池時有兩種方法：一種是將發眼卵收集、沖洗、計數后直接布池；另一種是將破膜后的初孵仔魚用光滑器皿小心移入飼育槽中，調整水量和氣量，以保證溶氧充足，同時清除死苗，保持清潔衛生。

在進行苗種培育時，需要完成選擇合適位置的育苗場、計算放養密度、進行水質監測、仔稚魚后期培養等工作。水質、水溫、光照等仍然是該階段需要持續監控和調整的因素。

2 模擬繁育過程影響因素及影響因子設置分析

影響因素模擬是大菱鲆全人工繁育模擬系統的重要組成部分。影響因素主要包括以下。

⑴ 親魚培育階段：光照時間，水溫，水質，培育密度，飼料類型及日投飼量，病害。

⑵ 成熟與產卵階段：親魚成熟度，雌魚擠卵時機，人工受精時精液、卵子、水的體積比，病害。

⑶ 受精卵孵化階段：水質，受精卵密度，孵化時的溫度，病害。

⑷ 苗種培育階段：a.育苗場選址時水質（其中水質中的重金屬含量、鹽度等是重要關注點）；b.仔魚育苗時換水量和放養密度、水溫、飼料類型及投飼量；c.仔稚魚培育時水溫、溶氧量、飼料類型、投飼量、投飼時間。

影響因素決定了人工繁育過程能否順利進行以及成功率大小。將這些影響因素合理的運用到模擬系統中，有利于增強模擬過程的真實感，有助于學生在生產環境中預防問題、發現問題、解決問題。

準確設置影響因子是影響因素模擬的重要環節。每一個影響因子的設置不是一個獨立事件，而是要綜合各方面的關聯因素。比如：水溫這個影響因素，在設置標準因子時，不同的階段的標準溫度是有區別的：親魚培育和成熟與產卵階段水溫在從8℃逐漸升至14℃，最后穩定在14℃左右；苗種培育階段初孵仔魚時，溫度要從16℃逐漸升至20℃，最后穩定在20℃左右。所以水溫標準因子要有兩個。另外，在設置水溫偏差因子時，要考慮環境、季節等制約條件，不能在夏季在無人工干預情況下，將偏差溫度設置為6℃，這有悖自然規律，不利于學生的實際生產中的判斷。

在對繁育過程及各階段之間的關系全面分析的基礎上，設置影響因素的影響因子，形成影響因素數據，然后在模擬過程中適時適地的拋出，是保證影響因素模擬成功實施的關鍵。

3 大菱鲆全人工繁育模擬系統數據分析

⑴ 用戶數據

用戶數據包括用戶基礎數據和用戶操作記錄數據。用戶基礎數據是用戶基本信息數據；用戶操作記錄數據是用戶在模擬實踐時操作步驟及操作結果記錄數據。

⑵ 專業知識庫數據

專業知識庫是一個題庫，題庫中保存一些選擇題目和判斷題目，這些題目按照繁育階段進行分類，用于在模擬繁育過程中的每個階段進行專業知識測試，也可以用于《大菱鲆全人工繁育》課程的客觀題目測試。

⑶ 積分（金幣）數據

積分數據包括用戶積分數據和基礎積分數據。用戶積分數據是用戶在模擬過程中消耗和獲取的積分情況統計數據；基礎積分數據是每一項操作消耗或獲取積分的標準數據。

⑷ 繁育過程操作數據

繁育過程需要進行的每一步操作需要以基礎庫數據方式保存。經嚴格分析與整理，將過程中的每一操作按階段分類以基礎數據方式保存下來，在使用時，按照先后順序進行讀取。這部分數據是整個模擬系統的主要數據部分。

⑸ 影響因素數據

水質、水溫、比例搭配、光照、鹽度、成熟度、病害等是影響繁育過程順利進行的因素，需要在模擬過程中加入其中，以貼近真實生產場景。這些影響因素的影響因子按照標準因子和偏差因子以基礎數據形式保存，在模擬過程中分階段進行隨機拋出，供學生進行解決，從而增強模擬真實感。

⑹ 互動交流數據

在模擬系統中，學生之間、師生之間可以進行在線互動，互相交流問題、交流感想，交流內容以數據保存下來。在交流問題時，學生還可以通過回答問題來賺取積分（金幣）以用于下一階段的工作開展。

以上數據使用SQL Server數據庫進行管理，SQL Server數據庫是一種大中型關系型數據庫管理系統，在該類型的數據庫中以表的形式對數據進行存儲。對數據的增、刪、改、查等管理操作在數據表之間進行，安全、便利、快捷。

4 系統開發技術分析

本系統采用B/S架構，使用ASP.NET+SQL Server技術開發。

B/S架構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），是Web興起后的一種網絡應用結構模式。這種模式淡化了客戶端系統環境要求，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統的開發、維護和使用。客戶機上只需要安裝一個瀏覽器（Browser），瀏覽器也無需特別要求，Netscape Navigator、Internet Explorer、360瀏覽器等通用瀏覽器都能夠滿足要求。服務器安裝SQL Server、Oracle、MYSQL等數據庫管理系統，瀏覽器通過Web Server同數據庫進行數據交互[5]。

ASP.NET是微軟公司提供的動態網頁開發技術，具備了開發網站應用程序的一切解決方案，包括驗證、緩存、狀態管理、調試和部署等全部功能。在代碼編寫方面，將頁面邏輯和業務邏輯分開，即分離程序代碼與顯示內容，讓豐富多彩的網頁更容易設計與實現，同時使程序代碼看起來更簡潔[5]。

ASP.NET的優點如下。

⑴ 可管理性：ASP.NET使用基于文本的分級的配置系統，簡化了將設置應用于服務器環境和Web應用程序的工作。因為配置信息是存儲為純文本的，因此可以在沒有本地管理工具的幫助下應用新的設置。配置文件的任何變化都可以自動檢測到并應用于應用程序。

⑵ 安全性：ASP.NET為Web應用程序提供了默認的授權和身份驗證方案。開發人員可以根據應用程序的需要很容易地添加、刪除或替換這些方案。

⑶ 易于部署：通過簡單地將必要的文件復制到服務器上，ASP.NET應用程序即可以部署到該服務器上。不需要重新啟動服務器，甚至在部署或替換運行的已編譯代碼時也不需要重新啟動。

⑷ 增強的性能：ASP.NET是運行在服務器上的已編譯代碼。與傳統的Active Server Pages（ASP）不同，ASP.NET能利用早期綁定、實時（JIT）編譯、本機優化和全新的緩存服務來提高性能。

⑸ 靈活的輸出緩存：根據應用程序的需要，ASP.NET 可以緩存頁數據、頁的一部分或整個頁。緩存的項目可以依賴于緩存中的文件或其他項目，或者可以根據過期策略進行刷新。

MS SQL Server是一個關系數據庫管理系統。它最初是由Microsoft、Sybase和Ashton-Tate三家公司共同開發的，于1988年推出了第一個OS/2版本[6]。

MS SQL Server主要面向中小企業。其最大的優勢在于，集成了Microsoft公司的各類產品及資源，提供了強大的可視化界面、高度集成的管理開發工具，在快速構建商業智能（BI）方面頗有建樹。MS SQL Server是Microsoft公司在軟件集成方案中的重要一環，也為WIN系統在企業級應用中的普及做出了很大貢獻[6]。

SQL Server的優點如下。

⑴ 真正的客戶機/服務器體系結構。

⑵ 圖形化的用戶界面，使系統管理和數據庫管理更加直觀、簡單。

⑶ 豐富的編程接口工具，為用戶進行程序設計提供了更大的選擇余地。

⑷ 與WinNT完全集成，利用了NT的許多功能，如發送和接受消息，管理登錄安全性等，SQL Server也可以很好地與Microsoft BackOffice產品集成。

⑸ 有很好的伸縮性，可以跨平臺使用。

⑹ 提供數據倉庫功能，這個功能只在Oracle和其他昂貴的DBMS中才有。

5 總結

將大菱鲆的人工繁育過程進行任務分解后，任務結構清晰，流程清楚，適合使用計算機軟件進行模擬。另外計算機及網絡技術的普及，使學生可以隨時隨地地完成任務，讓模擬系統的使用不受限制。模擬系統的引入可以讓學生在學校內無法進行實際操作的情況下，對大菱鲆的人工繁育過程有一個系統的了解，儲備知識，掌握技術，為今后在工作崗位中的實踐工作打下基礎。

參考文獻（References）：

[1] 劉桂友，劉宗豹，袁金紅.大菱鲆養殖技術[J].中國水產，

2002.5：53-54

[2] 孫玉華，丁軍.大菱鲆人工育苗關鍵技術要點[J].河北漁業，

2016.9：34-34

[3] 劉曉娟，黨建武，陳志廣.通用列車運行模擬軟件研究[J].城市

軌道交通研究，2009.10：37-40

[4] 俞歡軍，許寧，杜占玲. 基于ASP.Net技術的實驗室信息管理

系統的實現[J].計算機工程與設計，2005.26（11）：3034-3036

[5] 陳萱華.基于ASP.NET的試題庫系統[J].計算機應用，

2003.23（1）：95-96

[6] 鄭誠.SQL Server數據庫管理、開發與實踐[M].人民郵電出

版社，2012.