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  ［摘要］本文在分析了食用菌工廠化栽培環(huán)境下研發(fā)管理信息化建設相關技術的基礎上，設計并實現(xiàn)了一個食用菌研發(fā)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用信息技術的手段將食用菌研發(fā)過程中的試驗方案、發(fā)菌管理、出菇管理等一般研發(fā)過程和HACCP控制體系整合應用，實現(xiàn)了食用菌工廠化生產信息管理的目標。該設計目前已得到實現(xiàn)，并在實踐中加以應用。

［關鍵詞］食用菌研發(fā) 工廠化栽培 研發(fā)管理

1. 引言

隨著食用菌栽培方式的轉變，具有現(xiàn)代農業(yè)特征的工廠化生產方式逐漸興起。食用菌工廠化生產是指利用工業(yè)技術控制光、溫、濕、氣等環(huán)境要素，使食用菌菌絲體和子實體生長于人工環(huán)境，從而實現(xiàn)食用菌生產周年化的食用菌生產模式。因此廣義上來講，食用菌工廠化生產應當包括食用菌菌種選育與生產、食用菌新品種開發(fā)等研發(fā)過程的管理。

食用菌研發(fā)管理系統(tǒng)以食用菌研發(fā)過程中的實驗數(shù)據為核心，基于net技術框架，采用ASP技術、SqlService和WEB組件技術，同時利用數(shù)據倉庫和數(shù)據挖掘技術對海量研發(fā)數(shù)據進行抽取、清洗、存儲和分析。通過對工廠化研發(fā)食用菌產品的各項關鍵技術、風險評估、比較執(zhí)行度等參數(shù)進行管理和監(jiān)控，實現(xiàn)了食用菌產品研發(fā)流程管理目標。

2. 相關技術介紹

2.1 ADO.NET數(shù)據庫訪問技術

ADO.NET體系結構中有兩個核心組件：DataSet和.NET數(shù)據提供程序。Dataset是ADO.NET非連接模式的核心組件，它實現(xiàn)獨立于任何數(shù)據源的數(shù)據訪問。NET數(shù)據提供程序是連接模式的核心組件，它實現(xiàn)數(shù)據操作和對數(shù)據的快速、只讀訪問。ADO.NET主要提供了兩種數(shù)據提供者，分別是SQLServer.NETProvider和OLEDB.NETProvider。

2.2 GoogleAPI

WebAPI是通過開放的Internet傳輸協(xié)議，以標準方式定義并提供可被其他應用調用的服務內容，它通過API調用將內容進行整合。目前架構在Web平臺上，以HTTP為基礎的WebAPI的普及，也降低了應用服務整合的門坎。GoogleWeatherAPI是Google為開發(fā)者提供的氣象API。它支持三種使用方式：郵政編碼法、經緯度坐標作法以及城市名稱法。經緯度坐標可以通過GoogleAPI提供的國家代碼列表及相應的城市經緯度坐標列表查詢得到。

2.3 性能優(yōu)化

客戶通過瀏覽器請求web服務器查詢數(shù)據時，利用ASP.NET的緩存功能，結合性能良好的存儲過程，一次性地緩存數(shù)據庫數(shù)頁數(shù)據，以供用戶分頁查詢。用戶在瀏覽相鄰頁面數(shù)據時僅需提取Web應用服務器緩存的數(shù)據即可，從而減少了對數(shù)據庫的SQL查詢執(zhí)行操作，優(yōu)化Web數(shù)據庫查詢性能。

2.4 數(shù)據倉庫技術

利用數(shù)據倉庫和數(shù)據挖掘技術實現(xiàn)農業(yè)專家系統(tǒng)已經成為農作物研發(fā)實驗數(shù)據分析領域的發(fā)展趨勢。一般的信息系統(tǒng)僅提供咨詢和信息查詢服務，不具備數(shù)據分析功能。數(shù)據倉庫技術的應用，能夠幫助發(fā)現(xiàn)食用菌研發(fā)數(shù)據內部的規(guī)律性聯(lián)系，解決研發(fā)過程管理和決策輔助優(yōu)化問題。

數(shù)據倉庫的典型技術包括：數(shù)據ETL，數(shù)據存儲和管理，數(shù)據挖掘和呈現(xiàn)等等。異構多規(guī)則的海量原始數(shù)據庫存在信息重復和不完整等問題，為滿足數(shù)據挖掘的需求，利用ETL過程完成數(shù)據的抽取轉換清洗等預處理。 數(shù)據呈現(xiàn)技術體現(xiàn)在多維分析和數(shù)理統(tǒng)計方面。食用菌分析應用中一個很重要的任務就是找出食用菌培育各因素之間可能存在的相關性，利用分類決策樹、關聯(lián)規(guī)則、時間序列算法來創(chuàng)建分析模型。通過前臺分析工具，將查詢報表、統(tǒng)計分析、多維分析的結論展現(xiàn)在用戶面前。

3. 系統(tǒng)設計

3.1 技術架構設計

食用菌研發(fā)管理系統(tǒng)從技術架構上可以劃分五個層次：基礎框架層、核心引擎層、實體層、控件層和應用層，如圖1所示。

基礎框架層由兩個部份組成：數(shù)據訪問組件和微軟框架擴展層。前者使用MicrosoftEnterpriseLibrary實現(xiàn)，后者主要目的在于對微軟的框架按照業(yè)務需要進行擴展。

核心引擎層則由4個部分組成，包括實體連接組件，用于實體層的基類處理、 通用方法、接口定義；性能優(yōu)化組件，用于頁面壓縮、角本壓縮的基礎組件；安全處理組件是實現(xiàn)身份模擬、權限校驗等的基礎組件；而緩存處理組件則是用于頁面、角本媒體的緩存的公用處理。

實體層由食用菌業(yè)務的特定實體組件構成，包括菌菇實體、方案實體、引種實體、引種記錄實體等等。

控件層由三個部分組成，分別是通用控件層、業(yè)務控件層和報表平臺。通用控件層實現(xiàn)相對獨立、與業(yè)務無關的框架。業(yè)務控件層用以實現(xiàn)與食用菌研發(fā)業(yè)務相關的組件，如排程組件、二維表組件等。

應用層則是按照功能切分目錄，每個主功能為一個目錄。

3.2功能設計及模塊詳述

研發(fā)管理系統(tǒng)的使用貫穿于整個食用菌的全部研發(fā)過程，我們在對研發(fā)管理工作流程進行詳細了解和分析后，將其分解為以下幾個模塊，包括菌種生產、引種與保種、育種、環(huán)境監(jiān)測、實驗方案管理、研發(fā)過程管理、日志審計、基本信息管理等模塊。如圖2所示。

現(xiàn)針對上述結構圖，分別對功能模塊作詳細描述。

（1）菌種生產模塊：該模塊用于各級菌種生產計劃的排程和生產過程的記錄，實現(xiàn)菌種管理的追根溯源，達到菌種規(guī)范化、標準化生產目標，有效提高菌種質量。主要包括試管種、三角瓶種、一級種、二級種、三級種等五種生產計劃。該模塊的設計要求是能夠自動進行各級菌種生產計劃的查看和維護。其中各級菌種生產間的記錄數(shù)據通過上一級菌種批次流轉。

（2）引種與保種模塊：該模塊用于制定引種、試管種活化以及三角瓶種活化等計劃。除記錄引種等計劃的基本信息外，同時記錄下引種和保種階段多次觀察的實驗挑選數(shù)據，例如污染數(shù)量、萌發(fā)數(shù)量、雜菌類型、菌絲覆蓋情況等等。一旦有污染超標的記錄，在后一期選擇種源批次時，這一計劃會被自動排除。

（3）育種模塊：根據育種批號和菌株制定育種計劃，需要設定的計劃項有母本選擇、孢子采集、單核菌絲獲取、雜交計劃、雜合子獲取、初篩、菌齡實驗、中試和大試。

（4）實驗方案管理：本模塊包括品種管理、裝瓶方案、發(fā)菌方案、出菇方案，以及方案創(chuàng)建、修改、刪除、編號定義等子模塊，同時支持方案標簽式模糊搜索、原料采購成本采集和匯總分析等功能。使用自動分配的方案標志號作為實驗標志，具體數(shù)據項可為其他模塊提供原始數(shù)據來源。

（5）研發(fā)過程管理：該模塊整合應用HACCP系統(tǒng)，采集分析各栽培特性值，達到綜合檢測的目標。其中數(shù)據采集功能是根據食用菌研發(fā)過程的不同階段，系統(tǒng)接受用戶各項環(huán)境數(shù)據及其他技術數(shù)據的輸入，實現(xiàn)前臺的常規(guī)邏輯控制。曲線圖表則是以具體數(shù)值、曲線圖表顯示不同階段的各項特性值。歷史查詢功能滿足用戶歷史數(shù)據查詢和歷史曲線的繪制需求。報警監(jiān)視則是根據食用菌研發(fā)過程的測量值變化，出現(xiàn)技術參數(shù)偏離時及時進行報警，顏色和聲音報警等，如圖3所示。

4.結語

本項目在研究分析工廠化栽培食用菌環(huán)境下研發(fā)管理工作的基礎上，意在解決研發(fā)過程信息化管理、智能化監(jiān)控以及決策優(yōu)化問題。將食用菌研發(fā)試驗流程全部納入到系統(tǒng)層面集中管理。通過有效整合應用HACCP系統(tǒng)，實現(xiàn)研發(fā)過程實時監(jiān)控。系統(tǒng)具備食用菌研發(fā)試驗方案電子檔案管理功能，方便檢索查詢的同時保證研發(fā)執(zhí)行情況與原始方案實時同步。平臺采用自行研發(fā)的報表統(tǒng)計分析系統(tǒng)，引入數(shù)學預測決策模型，為管理層提供最優(yōu)解，實際使用情況說明，系統(tǒng)的實施實現(xiàn)了企業(yè)各項研發(fā)資源的智能調配，提高了企業(yè)運作效率。（上海豐科生物科技股份有限公司 陳傳喜 藺 釗）