基于C#的牛場管理Web APP設計與實現

李敏，韋健，曾志康，莫小香，申垚陽，鐘翠，覃冠霖

（廣西壯族自治區農業科學院農業科技信息研究所，廣西 南寧 530007）

廣西是我國農業大省，2018年廣西農林牧漁業總產值達到4909.24億元，在國民生產總值中占比較大[1~3]，其中畜禽牧業發展步伐迅猛，2017年牛肉產量達到11.71萬t[4]，牛肉占肉類比重提高到3.6%；2018年牧業產值占農林牧漁業產值的21.84%，較1978年提高了8.04個百分點[1]。

隨著5G新一代無線傳輸的商用，智能移動設備技術的成熟運用，設計基于移動智能終端的管理APP成為現代養殖業的新技術[5]。研究表明，近幾年農業生產管理的APP得到廣泛的應用[6，7]。新常態下，廣西畜牧養殖需要新的技術支持。原生APP在不同的應用系統需要獨立的開發語言，且開發和維護成本高、開發速度慢。Web APP可以通過HTML、CSS或者Java Script進行開發，開發成本低、速度快，并且維護相對簡單。因此，設計基于C#的牛場管理Web APP，可以對牛群進行實時管理，還可為飼養人員提供及時、準確的數據，便于及時采取相應的解決措施，如調整飼養方案，實現精飼料的精確飼喂，提高牛只生產能力等，實現牛場管理信息化。APP的應用為廣西牛場精細化養殖提供了一種信息化解決方案，對提高牛場的現代化管理水平具有重要意義。

1 肉牛養殖信息追溯管理與解決方案

1.1 肉牛養殖全過程信息追溯與管理分析

廣西牛場養殖已經實現規模化管理，特別是在大型牛場逐漸增多的環境下，牛場養殖全過程的信息追溯管理尤為重要。但廣西牛場養殖在信息管理應用方面偏弱，信息技術應用水平有限。牛場養殖信息追溯與管理根據用途可分為養殖場信息、牛群信息、用戶信息3個中心模塊，在整個追溯管理的過程中，牛群信息模塊是核心，主要實現牛群管理、育種管理、繁殖管理、疾病防控、育肥管理五大管理模塊的數據錄入和統計分析功能。APP作為牛場養殖信息管理工具，主要用于管理和分析肉牛生長發育的整個過程，具體內容包括育種信息記錄、繁殖信息記錄、飼料喂養信息記錄、防疫信息記錄、疫病檢索分析以及成牛出欄信息記錄等。通過建立肉牛養殖檔案、疾病檔案實現養殖全過程的溯源，并且為飼養人員提供及時、準確的數據支撐。

1.2 肉牛養殖全過程信息追溯與管理解決方案

根據APP功能設定牛群信息模塊，主要對牛群、育種、繁殖、疾病防控、育肥幾個階段進行管理與分析。通過考察、分析廣西武宣農業科技園區夏南牛養殖基地實際情況，最終確定采用二維碼耳標與RFID射頻技術相結合的溯源模式。在養殖過程中，不同發育時期的牛只需要進行更換牛欄，因此通過在牛欄安裝RFID標簽閱讀器，采集出入牛只電子耳標標簽信息，閱讀器讀取信息解碼傳送到APP服務器進行數據處理，通過無線通信存儲到本地數據庫，并在APP上呈現；在飼養管理過程中，為方便飼養員對飼養牛只信息進行記錄管理，在耳標增加二維碼信息，通過手機掃碼進行對應牛只的信息記錄，并通過手機APP傳送到服務器分析。牛群信息追溯管理解決方案（圖1）。

2 基于C#的Web APP設計

2.1 APP總體框架

牛場管理Web APP采用Visual Studio2017開發工具，用 Microsoft SQL Server2008數據庫實現空間數據與屬性數據的統一管理，運用面向對象開發C#語言。APP總體框架如圖2所示。

2.2 功能模塊設計

2.2.1 主要功能模塊

（1）牛群管理模塊功能主要涉及牛只牛舍管理、轉舍離場登記。采用RFID射頻技術實現牛群管理。在牛舍門安裝RFID閱讀器，牛群轉舍、離舍時，牛耳上電子標簽的射頻模塊通過天線以特定的頻率信號發送到RFID閱讀器，閱讀器接收電子標簽解碼數據并交互傳送到服務器，從而實現牛耳電子標簽和牛舍門上閱讀器的通信；為了方便飼養員在管理過程中能夠快速記錄牛只信息，APP上設計了二維碼標簽，飼養員可以通過手機APP掃描牛耳標二維碼進行信息記錄，實現牛只飼養信息化管理。

圖1 基于二維碼和RFID的牛信息管理解決方案Fig.1 Information management solutions of cattle based on QR code and RFID

圖2 牛場信息管理APP總體框架Fig.2 General framework of cattle farm information management APP

（2） 育種管理模塊主要涉及配種記錄、凍精管理、體型鑒定和體況評分功能。育種整個養殖過程中的重要環節，需要精細化的數據管理，通過手機APP記錄數據，并存儲在本地數據庫，不僅實現數據安全可追溯，還可以實現育種目標、親本選配、數據采集、數據分析、選種決策、育種資源管理、系代追溯、育種進度管理等工作，大大簡化了育種過程，節約人力物力資源，全面提高牛場育種的信息化管理水平。

（3）疾病防控模塊主要登記牛只疾病發病信息登記與免疫信息。飼養員在養殖管理過程中發現牛只病例情況，可以使用手機APP掃碼對病牛進行詳細的記錄，如發病日期、疾病類型、疾病名稱、疾病概述、嚴重程度、發現方式、獸醫、處方備注等，并根據歷史經驗對病牛做應急處理；飼養人員還可以在APP的病情檢索模塊上搜索疾病疫病信息，根據搜索結果與病牛實際情況，采取相應的救治措施。免疫信息的記錄為研究人員提供了很好的疾病防控樣例，并為牛場管理層制定疾病防控措施提供數據依據。

（4）統計分析模塊主要對牛群數據進行分析，具體內容為牛群概況和存欄分布。牛群概況展示牛群結構信息，即不同牛只類型占牛場牛只總數百分比情況。通過牛只類型百分比數據分析肉牛的育肥情況，為科學制定養殖決策與方案提供依據。存欄分布分析牛舍存欄信息，即不同牛舍牛只存欄量占牛場牛只總數百分比。通過分析存欄分布信息，可以了解養殖場各階段牛只的數量及比重，更好地掌握養殖場總體發展情況。

2.2.2 APP界面設計 根據APP用戶群體特征，以簡潔、清晰為原則，操作方便、減少選擇錯誤率、功能標識方便理解與使用為宗旨，設計系統模塊界面（圖 3）。

圖3 系統模塊界面Fig.3 System module interface

2.3 主要功能模塊實現流程

2.3.1 牛只數據存儲流程 牛只相關數據通過超高頻RFID技術實現交互，RFID閱讀器將相應牛只信息寫入牛耳標簽，通常包括溯源編碼、牛只編號和牛只類型等信息。牛只編號作為牛只唯一標識碼，由固定位數的數字組成，與溯源編碼相對應印制在標簽上。飼養員可通過APP讀取牛只信息實現在線管理。數據存儲流程如下：首先用傳統的UHF Reader Connect函數初始化信道頻率與端口連接RFID閱讀器，然后用UHF Read Data By EPC函數修改數據信息或存入數據，最后將數據存儲在數據庫中（圖4）。

圖4 數據存儲流程Fig.4 Data storage process

2.3.2 牛只數據讀取流程 在牛只管理界面可通過以下2種方式查看牛只信息，（1） 通過搜索牛只編號獲取牛號，然后點擊相應牛號查看牛只信息；（2）通過手機APP掃描牛耳標獲取牛號，然后點擊相應牛號查看牛只信息。具體數據實現流程如下：首先讀寫器的讀寫模塊對牛耳標數據讀取節點初始化，判斷是何種方式讀取數據；然后根據讀取方式獲取標簽信息，并將獲取數據發送至APP客戶端（圖5）。

圖5 牛只數據讀取流程Fig.5 Cattle data reading process

3 APP應用測試分析

3.1 牛群管理模塊測試

牛群管理模塊測試能夠快速響應，牛只在進行轉舍、離舍時，牛耳標簽和RFID閱讀器之間能夠快速、準確通信，牛欄上的RFID閱讀器能夠準確接收牛耳標簽頻率并完成解碼，相應數據存取響應時間合理；牛只管理和牛舍管理測試在單個或批量登記都能正確實現。功能模塊使用方便、簡單，測試人員容易掌握。

3.2 育種管理和繁殖管理模塊測試

育種和繁殖是牛生長過程的重要環節，在此過程產生的數據較為復雜龐大，且信息對于決策分析極其重要。模塊測試能夠將相應的屬性信息進行準確記錄，彈窗選擇、手動輸入等功能均能實現。

3.3 統計分析模塊測試

在廣西武宣農業科技園區對APP的主要功能進行現場示范與測試。以存欄分布和育肥分析作為測試對象舉例說明，通過統計牛舍信息、對應牛舍牛只數量等數據進行可視化，便于管理者查看各階段牛只存欄數量，及時對養殖過程進行合理科學的調整，確保養殖場協調發展。并對牛只的肥育情況進行記錄，通過折線圖分析牛只體重等生長情況，管理者可以通過分析結果及時調整牛只育肥方案（圖6）。

圖6 APP統計分析結果Fig.6 Statistical analysis results

4 結論

牛場管理Web APP采用C#設計并結合二維碼和RFID技術實現牛場養殖信息化管理，根據養殖場牛只和存欄等數據可視化，為養殖戶提供管理決策方案，根據疾病記錄信息及時進行疾病防控，并在廣西武宣農業科技園區夏南牛養殖基地進行了驗證，極大地滿足了牛場的實際需求，提高了牛場的管理水平。Web APP性能穩定、操作簡便，具有較強的推廣應用價值。下一步將在牛只養殖信息管理基礎上，從更深層次對牛只生長發育等進行研究，例如結合養殖場環境監測數據分析溫濕度對氨氮含量的影響，從氨氮數據中挖掘對牛只生長發育的潛在影響，并完善APP統計分析功能，為養殖人員提供更科學合理的決策。