湖南省奶牛生產性能測定DHI大數據信息管理平臺建設初探

浣成 羅陽 何芳

摘要 為了加強并完善湖南省奶牛生產性能測定（DHI）檢測工作的管理，提高DHI在牛場健康計劃中的應用，普及DHI并提高奶牛育種水平，分析了湖南省DHI工作中存在的數據繁多分散、相關部門系統信息得不到充分應用等問題，探討了云技術平臺在當前大數據環境下對牛場DHI檢測的重要性，運用DHI大數據信息管理平臺將大數據與奶牛生產性能測定工作相結合，整合多系統分析數據，利用DHI檢測結果對奶牛的繁殖育種、疫病流行、營養配方、市場趨勢等進行系統分析。分析結果表明：DHI大數據信息管理平臺能有效解決目前牛場管理工作中出現的諸多問題，對牛場的規模化系統管理具有極其重要的意義。

關鍵詞 奶牛生產性能測定；大數據；云技術；系統整合；數據接口；信息管理平臺

中圖分類號 S818 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）23-0192-05

Abstract In order to strengthen and improve the management of DHI （dairy herd improvement） detection work in Hunan Province， improve the application of DHI in the health plan of farm cattle， popularize DHI and improve the breeding level of dairy cattle， the problems existed in Hunan DHI， such as data multiplicity， diversification and not fully applied system information of relevant departments were analyzed. It was also discussed about the importance of cloud technology platform to cattle farm DHI in the current big data environment， combination of big data and DHI by applying DHI big data information management platform， integrating multisystem analysis data， system analysis of breeding and reproduction of dairy cattle， prevalent pestilence， nutrition formula， market trends， etc. by applying DHI detection results. The results showed that the platform could effectively solve many problems in the management of cattle farm. It was of great significance to the system management of largescale cattle farms.

Key words DHI；Big data；Cloud technology；System integration；Data interface；Information management platform

奶牛生產性能測定（dairy herd improvement，DHI）是一套完整的生產記錄和管理體系，DHI與遺傳評定緊密聯系。DHI的實施是公牛后裔測定工作的主要內容，測定結果為種公牛育種值評估提供了所需的基礎數據。DHI檢測報告有助于在奶牛選配時，選擇適合的種公牛來改良能繁母牛的生產性能[1-2]。因此，建設DHI大數據信息管理平臺有助于科學、有效、快速地開展奶牛遺傳改良工作。DHI因能顯著提高奶牛場牛群品質及其經濟效益，而被世界各國廣泛采用。世界上奶牛業發達國家如荷蘭、美國、加拿大、瑞典、日本等都是較早開展DHI的國家。由于美國、加拿大、荷蘭采用先進的自動化擠奶設備及計算機管理系統，牛群發情遠程實時監控、奶牛繁殖信息化管理應用普遍，實現了牛群資料數字化管理，因此參測牛場基礎數據收集自動化程度高，而且有效性、可靠性、準確性很高。我國大規模開展DHI工作是從2008年開始，中國奶牛數據中心全面負責全國DHI數據的收集處理和分析工作。湖南DHI檢測中心在數據收集處理和分析工作中遇到諸多困難和難以克服的現狀，比如大部分牧場提供的牛只基礎數據資料散亂無序、不完善、數據缺失和重復率高等，嚴重影響后期檢測報告的準確性，從而導致報告對牛場的指導性降低，直接導致牧場經濟效益降低。因此，為了提高湖南省奶牛生產水平，增加奶農收入，建立一套完整的信息化管理平臺系統對數據收集處理和分析是十分必要的。

1 平臺建設概述

為加強對湖南省DHI檢測工作的管理，解決湖南省DHI工作中存在的數據冗雜、部門信息共享不充分的現狀，進一步加快奶牛遺傳改良，提高奶牛育種水平，合理指導牛場健康計劃，保證奶牛健康，應從源頭上控制乳制品安全，科學制定管理計劃，健全湖南省原料奶質量第三方檢測體系[3]，建立合理的原料奶定價機制，并為科研提供可靠準確的數據來源。在當前物聯網、大數據和云技術等新技術不斷推進的背景下，湖南省DHI大數據信息管理平臺的規劃和建設顯得極為迫切。

湖南省DHI大數據信息管理平臺的建立應根據《中國奶牛群體遺傳改良計劃（2008—2020年）》《奶牛生產性能測定工作辦法（試行）》等法律法規要求，充分汲取國內其他省市的先進經驗，并結合湖南省的實際情況建立具有地方特色的行業信息化管理體系。通過信息平臺的建設與推廣應用，規范湖南省DHI信息管理，全面歸集全省規模化奶牛場的關鍵數據，逐步實現在線數字化審查和電子化交付，行業管理水平和工作效率不斷提高。

2 關鍵技術

充分利用云技術、數據挖掘和計算機網絡技術等現代技術，結合DHI檢測監管，通過對全省業務數據的歸集和整理，建立湖南省DHI行業的大數據中心和業務智能平臺（BI），輔助主管部門進行科學決策，可有效強化行業監管力度、豐富監管手段。平臺的應用可產生積極的社會效益和經濟效益。

3 系統主要內容

平臺以湖南省規模化奶牛場監管平臺為應用主線，通過采集產奶量及乳成分數據、采食結構數據、繁殖育種數據、疫病流行數據、病原微生物數據、飼料資源數據、市場趨勢數據、投入品數據、人員管理數據、財務狀況數據等，形成湖南省DHI大數據平臺，并對數據進行加工、分發，為行業管理和主管部門決策提供數據支持（圖1）。

全省各地通過統一的網絡平臺，采用統一、規范的數據歸集方式，及時、準確、完整地填報或推送DHI基礎數據和奶牛場管理數據，解決管理數據多口徑重復填報、數據內容不一致等問題，平臺對全省數據進行整理和匯總，形成多維度的統計分析圖表，有利于全省規模化奶牛場全面掌握屬地的牛場動態。

對平臺的應用外延進行擴展，并整合相關的行業信息化管理系統[4]，實現與“奶牛生產性能測定信息平臺”“豐頓奶牛生產性能測定分析系統軟件”“奶牛信息管理系統”“奶牛生產性能測定數據處理系統”和“奶牛育種數據平臺”等系統的數據對接，全面打通DHI各環節的數據鏈路，完善整個行業信息化管理體系。

4 系統架構

湖南省DHI大數據信息管理平臺架構見圖2。

5 系統主要功能

“湖南省DHI大數據信息管理平臺”是湖南省DHI大數據信息管理工作基礎信息化平臺，系統功能主要包括三大方面的內容：①為全省各地奶牛場提供日常監督的業務管理功能；②建立與全省各地相關業務管理系統的數據接口，歸集全省管理數據，并進行統計分析；③整合現行的有關信息化系統，進行集成化管理。系統的主要功能模塊見圖3。

5.1 繁殖育種管理

繁殖育種工作是奶牛場飼養管理中的核心，是關乎奶牛場經濟效益的重要指標。繁殖育種管理的重點目標就是提高配種效率，優化牛群結構，使奶牛場獲得最大的經濟效益。在奶牛場育種繁殖管理中，需要將產后一定時間內的空懷奶牛盡快變成懷孕牛，而這一目標的順利實現需要合理化的量化指標。

繁殖育種管理實現對奶牛繁殖育種全過程的量化指標信息化管理，重點包括以下內容：①奶牛基礎信息注冊管理，直接在平臺上進行網上注冊，并跟蹤管理每一頭奶牛基本信息（表1）；②繁殖育種基礎數據庫建立，主要包括良種登記數據庫、生產性能數據庫、體型外貌鑒定庫、種公牛育種值數據庫；③日常繁殖育種指標管理，主要包括情期受胎率、21 d妊娠率、空懷天數、每次妊娠的輸精次數、產犢間隔等，建立和管理泌乳天數巡查記錄，全面掌握監督奶牛育種工作的進展情況和監督動態，合理安排牛場管理人員的工作（表2）；④育種管理相關影響因素，主要包括飼養管理、牛群健康和配種人員的技術水平等。

5.2 營養調控

奶牛飼料配方較其他動物更為精細化，需結合牧場實際情況（牧草、青貯、牛群DHI信息）進行精準調配。奶牛飼料配方的優化是以飼料原料成分和營養指標為基礎，利用數學模型，計算出為達到某一營養要求所需的各種原料的配比[5]。由于實際生產中，配方師了解的信息有限，導致飼料配方精粗比不合理，營養不平衡，使牛只健康及生產性能受到不同程度的影響，給牧場帶來經濟損失。而DHI大數據信息管理可以指導配方師及時掌握信息，優化奶牛日糧配方，保障營養配比科學、安全，科學指導奶牛生產，提高牧場管理水平和經濟效益。營養調控模塊主要包括飼料原料數據庫、飼料配方數據庫。

5.3 疫病防控

奶牛機體任何部位發生病變或生理不適首先會以產奶量和乳品質下降的形式表現出來[6-7]。系統建立湖南規模化牛場流行病數據庫、病原微生物數據庫，對流行病進行快速診斷，對牛只流行病及病原微生物等的有效監督和防治，可以顯著提高奶牛場的生產管理水平、提高獸醫工作效率和質量（表3）。

5.4 經營管理

經營管理主要包含牛場財務管理、生產管理、技術管理和人力資源管理等，能夠及時發布信息資源，節約管理成本，提高牛場經濟效益。

5.5 數據接口

系統的應用涉及全省的奶牛場、種公牛育種場、DHI實驗中心（第三方檢測、營養分析、分子育種、疾病診斷、遺傳評估）和各級相關單位，為實現動態數據的歸集和管理，實時反映全省各地奶牛場監管情況，系統建立了統一的數據接口，以實現與全省各地奶牛場自有業務管理系統的數據對接。

5.6 數據統計匯總分析

通過“湖南省DHI大數據信息管理平臺”系統，可實現對擠奶及乳成分數據、采食結構數據、繁殖育種數據、疫病流行數據、病原微生物數據、飼料資源數據、市場趨勢數據、投入品、人員管理、財務狀況及其他相關數據的全面統計、分析和管理，系統可按多種條件、多種模式靈活進行查詢、統計、匯總和分析，直觀地反映所有涉及DHI相關部門的真實情況、管理人員的工作情況等，生成多種圖表，為領導決策提供有力的參考[8-9]。

5.7 系統賬戶與維護管理

系統的賬戶管理主要包括系統的用戶管理、角色管理、權限設置、個人信息維護和系統的其他有關配置管理等功能。系統的維護管理主要包括系統的運行安全管理和數據備份、恢復管理等：①建立系統的安全管理機制，保障系統服務器的穩定、安全，避免非法攻擊；②配置系統數據庫自動備份策略，所有數據備份到本地和異地的服務器、磁帶庫或硬盤中；③建立系統的數據安全存取機制，防止數據的非法讀取和寫入，保障系統數據的合法性、完整性和一致性。

5.8 系統整合與對接

“湖南省DHI大數據信息管理平臺”實現與“奶牛生產性能測定信息平臺”“豐頓奶牛生產性能測定分析系統軟件”“奶牛信息管理系統”“奶牛生產性能測定數據處理系統”和“奶牛育種數據平臺”等相關信息系統的有效整合。

5.8.1

與奶牛生產性能測定信息平臺的整合。“湖南省DHI大數據信息管理平臺”系統實現了與“奶牛生產性能測定信息平臺”的無縫連接，可在“湖南省DHI大數據信息管理平臺”中直接對管理的奶牛生產性能測定項目實施相關的數據共享與信息管理。

全省各地奶牛場及湖南省DHI中心可通過DHI大數據信息管理平臺對可實行安全動態扣分；可按年份、地區對安全動態扣分情況進行分類統計，形成各種分析圖表。

5.8.2 與豐頓奶牛生產性能測定分析系統軟件的整合。在“湖南省DHI大數據信息管理平臺”中可直接調用“豐頓奶牛生產性能測定分析系統軟件”的業務管理數據，實時查看DHI測定分析相關的基礎數據信息、數據分析備案信息等數據，并可生成各種統計報表。

5.8.3 與奶牛信息管理系統的整合。“湖南省DHI大數據信息管理平臺”系統實現了與“奶牛信息管理系統”的數據共享，可查詢、調用該系統中建立的全省奶牛場主要負責人和專職管理人員的信息，可有效實現對相關管理人員的項目鎖定功能。

5.8.4 與奶牛生產性能測定數據處理系統的整合。奶牛生產性能測定數據處理系統主要實現奶牛生產性能測定數據的填寫、上報和統計分析，生成各類統計報表。該系統的建立可加強和完善湖南省奶牛生產性能測定項目的建設，方便主管部門及時掌握奶牛生產性能測定的基礎數據，全面了解行業運行動態，為行業發展和經濟決策提供重要參考。該系統建設后，可實現奶牛生產性能測定基礎數據、測樣進度情況、樣品檢測數據和資金來源等數據統一的上報、采集、抽取、轉換和挖掘，實現統計報表的自動生成，并運用數據智能分析工具，形成各類直觀的統計圖表，自由地挖掘和查詢等。

5.8.5 與奶牛育種數據平臺的對接。“奶牛育種數據平臺”建立了湖南省奶牛育種機構基本信息資料、從業人員信息、驗證對比試驗信息資料數據庫，可接收各規模化牛場育種繁殖系統上報的配種不合格數據、各類月報、季報、年報等檢測數據臺帳、檢測備案等信息。“湖南省DHI大數據信息管理平臺”實現了與該系統的數據共享，可在DHI大數據信息管理過程中隨時調用DHI的所有相關檢測數據。

6 系統的深化應用

在“湖南省DHI大數據信息管理平臺”系統的建設與應用工作目標基本達成之后，逐步開展系統的深化應用工作，系統的深化應用主要從以下方面開展：①擴展 “湖南省DHI大數據信息管理平臺”歸集數據的范圍和內容，提升系統的功能和性能；②加強和突出對DHI工作重點環節的管理功能，如在系統整合與對接中，重點加強對DHI信息資源數據的跟蹤管理，包括采集擠奶及乳成分數據、采食結構數據、繁殖育種數據、疫病流行數據、病原微生物數據、飼料資源數據、市場趨勢數據、投入品數據、人員管理數據、財務狀況數據等，實現對DHI大數據的動態跟蹤、閉合管理；③拓展系統的應用外延，建立與農業部相關信息化系統的對接。

7 結語

目前，利用云計算開展對DHI大數據信息管理平臺的研究特別少，更沒有針對大數據與各個相關系統數據對接的專業系統，尤其是利用云計算的DHI大數據信息管理平臺。據有關文獻報道，DHI大數據信息管理平臺在國外已經被成熟應用，國內有關多系統數據對接的DHI大數據信息管理平臺幾乎沒有。也有文獻報道，DHI信息管理平臺在我國剛剛起步，在實際應用中存在諸多問題[10-11]，如整體參測規模小、信息管理體系不夠完善、硬件設施落后、大數據平臺尚未形成、系統數據對接有待進一步開發和提高、政府支持不夠等，因此一直制約著DHI大數據信息管理工作的穩步推進。

目前湖南省規模化奶牛場還沒充分了解DHI大數據與各個相關系統數據對接所帶來的牛場智能化管理以及牛場經濟效益，導致目前湖南DHI大數據信息管理平臺推廣應用不夠完善。

該研究提出的DHI大數據信息管理平臺是將云計算、大數據多系統對接相結合的智能管理信息平臺，其從繁殖育種管理、營養調控、疫病防控、經營管理、數據接口、數據統計匯總分析、系統賬戶與維護管理、系統整合與對接等方面，將DHI大數據與各個相關系統緊密結合，解決各系統數據單一、重復錄入數據的困境，為面向奶牛場科學智能化管理，利用DHI大數據信息管理提出了新的思路。

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