基于Django的馬匹信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

郭斌, 張?zhí)t*, 孟軍, 李海, 翟少華,朱讓東, 艾柯代·努爾買買堤, 張澤宇

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) a.計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院; b.動(dòng)物科學(xué)學(xué)院; c.動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830052; 2.昭蘇縣西域馬業(yè)有限責(zé)任公司， 新疆 伊梨 835602)

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，馬從僅作為駕車和主要畜力之一的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向體育競(jìng)技、旅游休閑和健康營(yíng)養(yǎng)食品開發(fā)等多用途產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。國際上許多國家積極地發(fā)展馬產(chǎn)業(yè)，如美國發(fā)展休閑騎乘馬產(chǎn)業(yè)，馬匹存欄數(shù)量有較快的增長(zhǎng)；日本則以賽馬為主，目前年生產(chǎn)純血馬約8 000匹；俄羅斯則以馬奶生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)豐富的飲品[1]；中國自古以來就是養(yǎng)馬大國，截止到2018年，中國馬匹存欄數(shù)量為374.3萬匹[2]。目前我國也在大力發(fā)展馬產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)馬產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。因此，使用信息化手段能夠更加合理地、科學(xué)地養(yǎng)馬、管馬，從而對(duì)進(jìn)一步發(fā)展馬產(chǎn)業(yè)和促進(jìn)馬產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要意義。

1 研究現(xiàn)狀

在互聯(lián)網(wǎng)和人工智能快速發(fā)展的環(huán)境下，許多研究人員已經(jīng)開始致力于家畜的管理系統(tǒng)研發(fā)。加拿大圭爾夫大學(xué)的W.G.Etherington于1987年開始研究牛群管理系統(tǒng)[3]，探討了在奶牛繁殖管理中應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);西班牙的Melgarejo. I于2000年設(shè)計(jì)了馬匹譜系記錄管理軟件[4];馬來西亞彭亨大學(xué)的Mohd Hisyam于2013年研發(fā)了基于Android智能手機(jī)的家畜信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了家畜健康數(shù)據(jù)的連續(xù)存取[5],2014年為了幫助農(nóng)民和牲畜獸醫(yī)共享信息，又研發(fā)了基于RFID的畜禽健康管理系統(tǒng)[6]。印度尼西亞的Faruq研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的奶牛智能疾病檢測(cè)系統(tǒng)，使用傳感器對(duì)奶牛的體溫和心率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)奶牛的健康程度的觀測(cè)[7]。

國內(nèi)研究人員也開發(fā)了大量的家畜管理系統(tǒng)，例如：1987年黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)的孫德林按照“自頂向下的方法學(xué)”的思想，從奶牛的飼養(yǎng)、管理和遺傳繁育角度論述了奶牛計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)[8];1994年安徽省保健公牛站的謝瑞寶開發(fā)了公牛冷凍精液計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)[9]。近幾年，研究者還對(duì)家畜管理系統(tǒng)進(jìn)行深入地研究,2013年新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)馬產(chǎn)業(yè)研究院的穆行夫?qū)︸R匹管理系統(tǒng)的建設(shè)研究進(jìn)行了探討，為之后的馬匹管理系統(tǒng)的開發(fā)提供了思路[10];2014年南昌大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院的王宇開發(fā)了基于B/S模式的純血馬登記管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了馬匹在線登記的基本功能[11];2014年東北農(nóng)業(yè)大學(xué)王超設(shè)計(jì)了馬場(chǎng)病歷信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了馬匹病歷的登記與記錄[12];2018年沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的沈秋采開發(fā)了馬場(chǎng)信息綜合管理系統(tǒng)[13]，為馬場(chǎng)的綜合信息化管理提供了思路;2020年江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院的任玲設(shè)計(jì)了基于Android 的畜禽舍環(huán)境無線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境溫濕度、光照度和室內(nèi)有害氣體濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[14]。

為了畜牧產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，許多研究者結(jié)合信息技術(shù)對(duì)家畜管理系統(tǒng)做了大量的研究。本系統(tǒng)在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合部分馬場(chǎng)的實(shí)際情況開發(fā)了適合現(xiàn)代馬場(chǎng)且操作簡(jiǎn)單的基于Django框架的馬匹信息管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)為綜合各馬場(chǎng)管理的大平臺(tái)，每個(gè)馬場(chǎng)都有單獨(dú)的管理員，以完成本馬場(chǎng)的各項(xiàng)記錄管理。在本系統(tǒng)中，每個(gè)馬場(chǎng)之間信息互相是不可見的，充分保證了各場(chǎng)之間的獨(dú)立性與保密性。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

馬匹信息管理系統(tǒng)主要由硬件層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和服務(wù)層組成。硬件層包括RFID和傳感器等硬件，主要完成數(shù)據(jù)的采集服務(wù);數(shù)據(jù)層主要提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù);應(yīng)用層通過數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)支持完成應(yīng)用服務(wù);最終用戶通過服務(wù)層獲取本系統(tǒng)的服務(wù)。系統(tǒng)構(gòu)架,如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)架圖

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

新疆是國內(nèi)大型養(yǎng)馬基地之一[15-16]，故針對(duì)新疆伊犁州昭蘇馬場(chǎng)、伊犁種馬場(chǎng)、新疆西域馬業(yè)伊犁馬研究繁殖中心等馬場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)研。根據(jù)調(diào)研情況將系統(tǒng)分為馬匹檔案功能模塊、飼養(yǎng)管理功能模塊、電子病歷管理功能模塊、種公馬管理功能模塊、繁殖管理功能模塊和人員管理功能模塊。系統(tǒng)功能模塊圖,如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

3.1 馬匹檔案功能

馬匹檔案功能包括馬匹的基本信息錄入、馬匹信息的補(bǔ)充、馬匹信息統(tǒng)計(jì)和馬匹體重的估測(cè)。馬匹的基本信息錄入包括馬的RFID芯片號(hào)、烙號(hào)、中文名、英文名、所屬馬場(chǎng)、性別、品種、出生日期、出生地、是否進(jìn)口馬、是否為雙胞胎、胎次和父母情況等信息，馬的個(gè)體識(shí)別是通過使用掃描植入馬體內(nèi)的RFID芯片完成的，用戶通過使用RFID掃描槍掃描，即可將馬的身份信息掃描至系統(tǒng)中，芯片號(hào)一般為唯一的15位數(shù)字；馬匹信息的補(bǔ)充包括馬的前視圖、右視圖、后視圖和左視圖的圖像采集，還有馬匹外貌特征的標(biāo)注、馬匹體尺信息的采集、馬匹信息譜系圖的生成和馬匹狀態(tài)(死亡、丟失、售賣、正常)情況等內(nèi)容;馬匹信息的統(tǒng)計(jì)包括統(tǒng)計(jì)馬匹各品種的數(shù)量，統(tǒng)計(jì)公馬、母馬和閹馬各自的數(shù)量等;馬匹體重估測(cè)功能主要通過體尺參數(shù)利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型估測(cè)體重。馬匹檔案錄入界面,如圖3所示。

圖3 馬匹檔案錄入界面

馬匹注冊(cè)首先需要用戶通過登錄授權(quán)后進(jìn)入馬匹檔案界面填寫馬匹相關(guān)信息;數(shù)據(jù)填寫完成提交后還需要在補(bǔ)充頁面中進(jìn)行馬匹外貌特征和馬匹照片等信息的補(bǔ)充;信息補(bǔ)充完成后，點(diǎn)擊提交即可進(jìn)入等待管理員審核狀態(tài)。進(jìn)入管理員審核狀態(tài)后就不可以再修改馬匹檔案信息，管理員通過在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)馬匹信息核實(shí)無誤后即可讓該馬匹注冊(cè)信息通過。一旦審核通過，只能對(duì)補(bǔ)充信息中的部分內(nèi)容進(jìn)行修改，其它基本信息則再不能修改。補(bǔ)充信息再次修改的內(nèi)容必須通過管理員審核后才能生效。操作流程圖,如圖4所示。

圖4 馬匹注冊(cè)信息流程圖

3.2 飼養(yǎng)管理功能

飼養(yǎng)管理功能主要包括原料的信息管理、飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的信息管理和營(yíng)養(yǎng)配方的推薦功能。原料信息管理主要實(shí)現(xiàn)的是對(duì)原料、營(yíng)養(yǎng)成分和價(jià)格等信息的管理；飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要完成對(duì)原料、營(yíng)養(yǎng)成分的登記、設(shè)置和調(diào)整；營(yíng)養(yǎng)配方的推薦功能是綜合考慮馬的日均營(yíng)養(yǎng)量與原料中的營(yíng)養(yǎng)成分等因素，利用目標(biāo)規(guī)劃算法估算出來的飼料原料的使用量，最后再結(jié)合馬的體重、用途和身體狀態(tài)等信息來形成推薦的營(yíng)養(yǎng)配方[17-18]。飼養(yǎng)管理最優(yōu)營(yíng)養(yǎng)配方界面，如圖5所示。

圖5 飼養(yǎng)管理最優(yōu)營(yíng)養(yǎng)配方界面

3.3 電子病歷管理功能

電子病歷管理功能主要分為兩部分，一部分是馬的防疫記錄，一部分是馬匹治療診斷記錄。馬的防疫記錄是通過掃描馬匹的RFID芯片號(hào)和選擇相應(yīng)的疫苗即可完成錄入;馬匹的治療診斷記錄包括病歷記錄、病歷補(bǔ)充、病歷查詢和復(fù)查提醒。病歷記錄的錄入也是通過掃描馬的RFID芯片號(hào)，然后輸入癥狀、治療方案，并上傳病灶圖片完成所有信息的錄入。如果馬匹還需要再次診斷，可以在系統(tǒng)頁面內(nèi)填寫復(fù)查時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)復(fù)查時(shí)間進(jìn)行提醒。電子病歷錄入界面,如圖6所示。

2010級(jí)的醫(yī)學(xué)生久太加從曼巴扎倉畢業(yè)后在西寧藏醫(yī)院工作了三個(gè)月，還是放棄了大城市的工作，回到曼巴扎倉做實(shí)習(xí)曼巴，負(fù)責(zé)住院部的工作。他是一個(gè)喜歡唱歌、注重發(fā)型的小伙子。我們見到他時(shí)，他正在用三輪車給住院部運(yùn)水，病人和家屬紛紛拿出水桶排隊(duì)接水。久太加的褲子、鞋子都被水打濕了，發(fā)型也遭到破壞，然而在大家的目光和語氣中久太加是好樣的。久太加每天下午五點(diǎn)去住院部查房，噓寒問暖，了解病情，有時(shí)候還為病人唱上一曲。這就是曼巴扎倉的醫(yī)患關(guān)系，親和得讓人覺得不真實(shí)。

圖6 電子病歷錄入界面

3.4 種公馬管理功能

種公馬管理功能主要完成精液的管理、精液使用查詢和公馬生殖性能的評(píng)價(jià)。每匹馬采集精液后會(huì)在相應(yīng)的精液管上粘上一維條形碼，每次錄入精液信息時(shí)，同時(shí)根據(jù)公馬的RFID號(hào)和精液管上的一維條形碼共同錄入。每次使用精液時(shí)先掃一維條形碼，再掃母馬的RFID號(hào)共同錄入，以保證精液可追溯性。再根據(jù)在繁殖管理功能里的母馬繁殖情況對(duì)公馬的生產(chǎn)性能做綜合評(píng)價(jià)。精液一維條形碼記錄界面,如圖7所示。

圖7 精液一維條形碼記錄界面

3.5 繁殖管理功能

繁殖管理功能包括母馬狀態(tài)查詢、母馬配種檢查記錄、馬駒記錄和母馬繁殖情況統(tǒng)計(jì)功能。其中,母馬狀態(tài)查詢主要顯示母馬是否為發(fā)情或懷孕;母馬配種檢查記錄主要完成除了記錄母馬每次孕檢結(jié)果外，還會(huì)自動(dòng)提醒下次檢查時(shí)間與項(xiàng)目;馬駒記錄主要記錄母馬生下的小駒情況，以構(gòu)建馬匹的譜系圖;母馬繁殖情況統(tǒng)計(jì)功能主要統(tǒng)計(jì)母馬的懷孕與繁殖情況，通過對(duì)比數(shù)據(jù)對(duì)母馬的繁殖能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。配種后檢查錄入界面,如圖8所示。

圖8 配種后檢查錄入界面

3.6 人員管理功能

各馬場(chǎng)子系統(tǒng)中的角色有管理員、檔案員、飼養(yǎng)員、獸醫(yī)和配種員等。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)角色分配不同的操作界面，每個(gè)角色只能在自己所負(fù)責(zé)的操作界面中進(jìn)行操作。人員管理功能主要是維護(hù)該馬場(chǎng)人員情況，保證所有記錄的連續(xù)性和完整性。人員管理功能包括審核用戶、離職用戶、查看角色和變更馬匹負(fù)責(zé)人等功能。審核用戶功能,如圖9所示。

圖9 審核用戶功能

4 總結(jié)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了馬場(chǎng)的信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了馬匹檔案、飼養(yǎng)管理、電子病歷管理、種公馬管理、繁殖管理和人員管理等功能。系統(tǒng)中每次填寫都會(huì)自動(dòng)記錄填寫者信息，極大程度上保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可追溯性。本系統(tǒng)還在滿足馬場(chǎng)管理的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了操作流程，有利于系統(tǒng)的推廣與使用。