基于PDA奶牛管理信息服务平台的研究与实现

魏晓莉，戚国强，沈维政，秦续言

（东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030）

目前，奶牛生产管理软件对于大多数奶牛场来说还是一个新事物，或者还仅仅处于尝试阶段[1]。并且几乎所有的管理软件和专家系统基本上都是基于PC机，不方便带到牧场进行现场指导与管理，而我国许多农村还不富裕，奶农难以承受PC机和笔记本电脑的价格，所以基于PC平台的各种系统在农村很难进行推广；其次，由于我国广大农村严重缺乏高层次奶业领域专家和科技人员，奶农文化程度低，且通讯手段不完善，饲养环境与管理技术差异性比较大。本研究的目的是设计出一种适合于现场移动办公使用的基于PDA便携式奶牛管理信息服务平台，将奶牛管理信息系统与嵌入式PDA技术相结合，充分弥补基于PC机平台下的奶牛管理系统只局限于室内和笔记本价格昂贵携带不便的弊端，本系统携带方便、价格低廉、触摸操作、尤其对信息采集、检索备份采用一键式服务模式，满足我国农业技术推广简单实用的要求，有利于解决我国信息化“最后一公里”问题[2]。

1 系统分析与设计

1.1 系统结构设计

考虑以往基于PDA的各种专家系统的设计，本系统开发采用优化的C/S（Client/Server）模式开发，即“瘦客户机/胖服务器”模式。在这种模式中，客户端只提供GUI显示，以及生成SQL命令；服务器端把处理逻辑以普通的存储过程和触发器的形式绑定到服务器上的数据库中[3]。从而大大简化了客户端的负荷，提高了运行效率。系统结构设计如图1所示。

1.2 系统功能模块设计

基于PDA的奶牛管理信息服务平台的功能大体可分为四部分：数据管理、信息检索、信息决策、信息咨询四部分。

数据管理部分实现了基于PDA的奶牛管理信息服务平台所有信息的管理，包括用户管理、数据库管理、知识库管理、模型库管理、奶农咨询信息管理，并能够实现网络连接设置和系统服务设置，保证系统平台的网络通畅。信息检索、信息决策、信息咨询三大功能是本系统的主要功能，实现了饲养管理、生产性能管理、育种管理和品种改良等功能。系统总体功能如图2所示。

图1 系统结构设计Fig.1 System structure design

图2 系统功能模块设计Fig.2 System function chart

2 系统主要模块的实现

2.1 SQL Compact远程数据存取模块

终端PDA与后台服务器通过数据同步通信来完成奶牛基本信息存储和处理数据提取。本系统用到的数据同步通信技术为合并复制与RDA远程数据访问。

①合并复制

合并复制的基本工作机制是：在服务器端创建发布，由SQL Server快照代理为发布的表格及其他数据库对象创建快照；客户端创建订阅；之后SQL Server合并代理就会将快照中的内容应用到客户端，并在以后自动检测服务器端和客户端的数据变化，进而实现数据的同步更新。

②RDA远程数据访问

RDA（Remote Data Access）远程数据访问是在SQL Compact数据库与SQL Server之间交换数据的另一种选择，这也是本系统进行数据交换的主要方法。RDA编程的核心是SqlCeRemoteDataAccess对象。和SqlCeReplication对象类似，该对象也必须连接SQL Compact Server agent之后才能工作[4]。下面给出初始化和设置SqlCeRemoteDataAcess对象的示例代码：

2.2 近交系数模块的实现

有亲缘的公、母牛之间进行交配，在奶牛育种中会出现近交退化现象：即生活方式下降、体质变弱、对环境的适应性和抗病力降低、体型偏细和发育不良，容易发生死胎、流产或胎儿畸形，泌乳量下降以及饲料利用率降低等。所以在奶牛育种中应避免无目的近亲交配。

近交系数，表示由近亲交配而个体基因纯合程度的数量指标，其定义是个体的等位基因来自共同的祖先基因的概率。根据通径分析理论，近交系数表示为Fx，

其计算公式表示为：

其中，FA为共同祖先A的近交系数；N为两个亲本分别到共同祖先A的世代数之和。

但是此式不适合复杂系谱的运算。于是1949年Emik等提出亲缘协方差法计算近交系数简化算法[5]：

其中，COVXX为个体x的自身亲缘协方差。至此，我们可以根据上述公式来对奶牛的近交系数进行计算，并根据近交系数从小到大对奶牛编号进行排列，为育种选配提供条件。

毫无疑问，好教师是好学校的坚强柱石。冯耀堂老师在番禺沙湾镇中心小学任教已经17年了，他主导创办了蒲公英版画社，并主动担任专业技能扎实但缺乏教学经验的新教师赖国华的师傅，一当便是9年。

假设一头奶牛的通径系谱如图3所示，计算其近交系数。

图3 11个个体的牛群通径系谱Fig.3 Herd latus rectum genealogical record

可以看出，共同祖先21号的通径只有11-21-30一条，共同祖先60号的通径有三条：

各类近交所生女子的近交洗漱分别为亲子0.25、全同胞0.25、半同胞0.125，祖孙0.125，叔侄0.125，堂兄妹0.0625，半叔侄0.0625，曾祖孙0.0625。其中21号为半同胞交配所生的后代，各类近交所生子女的近交系数分别为亲子0.25，全同胞0.25， 半同胞0.125，祖孙0.125，叔侄0.125，堂兄妹0.0625，半叔侄0.0625，曾祖孙0.0625，其近交系数为：0.125。

因此，12号的近交系数为：

程序实况计算结果如图4所示。

实践证明，把近交系数控制在12.5%～6.25%之间进行合理的选配，选种所取得的效果比较好。因此12号奶牛符合实际选配范围。

2.3 奶牛生产性能管理模块

奶牛生产性能记录是奶牛场最重要的管理工具。奶牛性能最主要的目的就是为奶农提供每头母牛详细的资料。根据这些资料制定日常管理计划，指导奶牛的饲养、配种、干奶和淘汰，必要时进行兽医治疗。生产性能记录对评估一个奶牛

图4 近交系数计算模块Fig.4 Inbreeding coefficient computation

2.4 遗传改良模块的实现

图5 生产性能记录运行界面Fig.5 Performance record interface

图6 奶牛选种选育的处理流程设计Fig.6 Flow of breed selection

选出近交系数最小，预增奶量最高的部分种公牛，即在乳脂率为0.3，乳蛋白为0.1的条件下根据如下公式对选配结果进行预测：

女儿净增产奶量＝（[奶牛基础值]+PTAM+[与配母牛产奶量]）/2-[与配母牛产奶量]

其中，PTAM为公牛产奶量育种值。

由此我们可以根据女儿净增产奶量得到最佳个体选配种公牛，来进行育种的智能选配，防止近交，达到加快主要性状改良的遗传进展。

3 系统运行结果

系统客户端现场实际运行界面如下见图7。

图7 系统部分界面Fig.7 System partial interface

4 结论与展望

本文介绍了基于PDA奶牛管理信息服务平台的设计与实现过程，功能开发相对比较完整，通过实现终端PDA与PC机服务器之间的数据同步通信，达到基本奶牛信息管理功能。虽然我们已研发出了PDA奶牛信息管理设备，开发了基于PDA多用户交流平台，但系统尚处于产品中试阶段，仍然存在一些不够完善的地方，如在WinCE环境下系统运行不够稳定，当数据量庞大时系统运行与传输速度比较缓慢等问题。当然，随着终端技术的发展，这些问题在未来都可以完善。

本研究目前针对射频技术即电子标签远程识别技术和接入Internet实现广域网络化正着手研究，但考虑到国内目前技术水平与价格等因素都不近理想，实际应用还有待时机成熟时才能对此功能进行扩展和改良。

[1]付海涵.奶牛生产管理软件的研究与开发[D].武汉:华中农业大学,2007.

[2]黄东.基于PDA寒地大豆综合信息服务模式的研究[D].哈尔滨:东北农业大学,2009.

[3]郑宇军,杜家兴.SQL Server+visual C#专业开发精解[M].北京:清华大学出版社,2007.

[4]盛志廉,陈瑶生.数量遗传学[M].北京:中国农业出版社,2002.

[5]张沅,张勤.家畜育种学[M].北京:北京农业大学出版社,1993.

[6]魏晓莉.黑龙江省奶牛良种登记、选种选配智能系统[D].哈尔滨:东北农业大学,2005.

[7]闫坤伦,张永根.PDA设备在奶牛个体选配中的作用、实现方法和具体措施[D].哈尔滨:东北农业大学,2008.