湖南省奶牛生产性能测定DHI大数据信息管理平台建设初探

浣成 罗阳 何芳

摘要 为了加强并完善湖南省奶牛生产性能测定（DHI）检测工作的管理，提高DHI在牛场健康计划中的应用，普及DHI并提高奶牛育种水平，分析了湖南省DHI工作中存在的数据繁多分散、相关部门系统信息得不到充分应用等问题，探讨了云技术平台在当前大数据环境下对牛场DHI检测的重要性，运用DHI大数据信息管理平台将大数据与奶牛生产性能测定工作相结合，整合多系统分析数据，利用DHI检测结果对奶牛的繁殖育种、疫病流行、营养配方、市场趋势等进行系统分析。分析结果表明：DHI大数据信息管理平台能有效解决目前牛场管理工作中出现的诸多问题，对牛场的规模化系统管理具有极其重要的意义。

关键词 奶牛生产性能测定；大数据；云技术；系统整合；数据接口；信息管理平台

中图分类号 S818 文献标识码 A 文章编号 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

奶牛生产性能测定（dairy herd improvement，DHI）是一套完整的生产记录和管理体系，DHI与遗传评定紧密联系。DHI的实施是公牛后裔测定工作的主要内容，测定结果为种公牛育种值评估提供了所需的基础数据。DHI检测报告有助于在奶牛选配时，选择适合的种公牛来改良能繁母牛的生产性能[1-2]。因此，建设DHI大数据信息管理平台有助于科学、有效、快速地开展奶牛遗传改良工作。DHI因能显著提高奶牛场牛群品质及其经济效益，而被世界各国广泛采用。世界上奶牛业发达国家如荷兰、美国、加拿大、瑞典、日本等都是较早开展DHI的国家。由于美国、加拿大、荷兰采用先进的自动化挤奶设备及计算机管理系统，牛群发情远程实时监控、奶牛繁殖信息化管理应用普遍，实现了牛群资料数字化管理，因此参测牛场基础数据收集自动化程度高，而且有效性、可靠性、准确性很高。我国大规模开展DHI工作是从2008年开始，中国奶牛数据中心全面负责全国DHI数据的收集处理和分析工作。湖南DHI检测中心在数据收集处理和分析工作中遇到诸多困难和难以克服的现状，比如大部分牧场提供的牛只基础数据资料散乱无序、不完善、数据缺失和重复率高等，严重影响后期检测报告的准确性，从而导致报告对牛场的指导性降低，直接导致牧场经济效益降低。因此，为了提高湖南省奶牛生产水平，增加奶农收入，建立一套完整的信息化管理平台系统对数据收集处理和分析是十分必要的。

1 平台建设概述

为加强对湖南省DHI检测工作的管理，解决湖南省DHI工作中存在的数据冗杂、部门信息共享不充分的现状，进一步加快奶牛遗传改良，提高奶牛育种水平，合理指导牛场健康计划，保证奶牛健康，应从源头上控制乳制品安全，科学制定管理计划，健全湖南省原料奶质量第三方检测体系[3]，建立合理的原料奶定价机制，并为科研提供可靠准确的数据来源。在当前物联网、大数据和云技术等新技术不断推进的背景下，湖南省DHI大数据信息管理平台的规划和建设显得极为迫切。

湖南省DHI大数据信息管理平台的建立应根据《中国奶牛群体遗传改良计划（2008—2020年）》《奶牛生产性能测定工作办法（试行）》等法律法规要求，充分汲取国内其他省市的先进经验，并结合湖南省的实际情况建立具有地方特色的行业信息化管理体系。通过信息平台的建设与推广应用，规范湖南省DHI信息管理，全面归集全省规模化奶牛场的关键数据，逐步实现在线数字化审查和电子化交付，行业管理水平和工作效率不斷提高。

2 关键技术

充分利用云技术、数据挖掘和计算机网络技术等现代技术，结合DHI检测监管，通过对全省业务数据的归集和整理，建立湖南省DHI行业的大数据中心和业务智能平台（BI），辅助主管部门进行科学决策，可有效强化行业监管力度、丰富监管手段。平台的应用可产生积极的社会效益和经济效益。

3 系统主要内容

平台以湖南省规模化奶牛场监管平台为应用主线，通过采集产奶量及乳成分数据、采食结构数据、繁殖育种数据、疫病流行数据、病原微生物数据、饲料资源数据、市场趋势数据、投入品数据、人员管理数据、财务状况数据等，形成湖南省DHI大数据平台，并对数据进行加工、分发，为行业管理和主管部门决策提供数据支持（图1）。

全省各地通过统一的网络平台，采用统一、规范的数据归集方式，及时、准确、完整地填报或推送DHI基础数据和奶牛场管理数据，解决管理数据多口径重复填报、数据内容不一致等问题，平台对全省数据进行整理和汇总，形成多维度的统计分析图表，有利于全省规模化奶牛场全面掌握属地的牛场动态。

对平台的应用外延进行扩展，并整合相关的行业信息化管理系统[4]，实现与“奶牛生产性能测定信息平台”“丰顿奶牛生产性能测定分析系统软件”“奶牛信息管理系统”“奶牛生产性能测定数据处理系统”和“奶牛育种数据平台”等系统的数据对接，全面打通DHI各环节的数据链路，完善整个行业信息化管理体系。

4 系统架构

湖南省DHI大数据信息管理平台架构见图2。

5 系统主要功能

“湖南省DHI大数据信息管理平台”是湖南省DHI大数据信息管理工作基础信息化平台，系统功能主要包括三大方面的内容：①为全省各地奶牛场提供日常监督的业务管理功能；②建立与全省各地相关业务管理系统的数据接口，归集全省管理数据，并进行统计分析；③整合现行的有关信息化系统，进行集成化管理。系统的主要功能模块见图3。

5.1 繁殖育种管理

繁殖育种工作是奶牛场饲养管理中的核心，是关乎奶牛场经济效益的重要指标。繁殖育种管理的重点目标就是提高配种效率，优化牛群结构，使奶牛场获得最大的经济效益。在奶牛场育种繁殖管理中，需要将产后一定时间内的空怀奶牛尽快变成怀孕牛，而这一目标的顺利实现需要合理化的量化指标。

繁殖育种管理实现对奶牛繁殖育种全过程的量化指标信息化管理，重点包括以下内容：①奶牛基础信息注册管理，直接在平台上进行网上注册，并跟踪管理每一头奶牛基本信息（表1）；②繁殖育种基础数据库建立，主要包括良种登记数据库、生产性能数据库、体型外貌鉴定库、种公牛育种值数据库；③日常繁殖育种指标管理，主要包括情期受胎率、21 d妊娠率、空怀天数、每次妊娠的输精次数、产犊间隔等，建立和管理泌乳天数巡查记录，全面掌握监督奶牛育种工作的进展情况和监督动态，合理安排牛场管理人员的工作（表2）；④育种管理相关影响因素，主要包括饲养管理、牛群健康和配种人员的技术水平等。

5.2 营养调控

奶牛饲料配方较其他动物更为精细化，需结合牧场实际情况（牧草、青贮、牛群DHI信息）进行精准调配。奶牛饲料配方的优化是以饲料原料成分和营养指标为基础，利用数学模型，计算出为达到某一营养要求所需的各种原料的配比[5]。由于实际生产中，配方师了解的信息有限，导致饲料配方精粗比不合理，营养不平衡，使牛只健康及生产性能受到不同程度的影响，给牧场带来经济损失。而DHI大数据信息管理可以指导配方师及时掌握信息，优化奶牛日粮配方，保障营养配比科学、安全，科学指导奶牛生产，提高牧场管理水平和经济效益。营养调控模块主要包括饲料原料数据库、饲料配方数据库。

5.3 疫病防控

奶牛机体任何部位发生病变或生理不适首先会以产奶量和乳品质下降的形式表现出来[6-7]。系统建立湖南规模化牛场流行病数据库、病原微生物数据库，对流行病进行快速诊断，对牛只流行病及病原微生物等的有效监督和防治，可以显著提高奶牛场的生产管理水平、提高兽医工作效率和质量（表3）。

5.4 经营管理

经营管理主要包含牛场财务管理、生产管理、技术管理和人力资源管理等，能够及时发布信息资源，节约管理成本，提高牛场经济效益。

5.5 數据接口

系统的应用涉及全省的奶牛场、种公牛育种场、DHI实验中心（第三方检测、营养分析、分子育种、疾病诊断、遗传评估）和各级相关单位，为实现动态数据的归集和管理，实时反映全省各地奶牛场监管情况，系统建立了统一的数据接口，以实现与全省各地奶牛场自有业务管理系统的数据对接。

5.6 数据统计汇总分析

通过“湖南省DHI大数据信息管理平台”系统，可实现对挤奶及乳成分数据、采食结构数据、繁殖育种数据、疫病流行数据、病原微生物数据、饲料资源数据、市场趋势数据、投入品、人员管理、财务状况及其他相关数据的全面统计、分析和管理，系统可按多种条件、多种模式灵活进行查询、统计、汇总和分析，直观地反映所有涉及DHI相关部门的真实情况、管理人员的工作情况等，生成多种图表，为领导决策提供有力的参考[8-9]。

5.7 系统账户与维护管理

系统的账户管理主要包括系统的用户管理、角色管理、权限设置、个人信息维护和系统的其他有关配置管理等功能。系统的维护管理主要包括系统的运行安全管理和数据备份、恢复管理等：①建立系统的安全管理机制，保障系统服务器的稳定、安全，避免非法攻击；②配置系统数据库自动备份策略，所有数据备份到本地和异地的服务器、磁带库或硬盘中；③建立系统的数据安全存取机制，防止数据的非法读取和写入，保障系统数据的合法性、完整性和一致性。

5.8 系统整合与对接

“湖南省DHI大数据信息管理平台”实现与“奶牛生产性能测定信息平台”“丰顿奶牛生产性能测定分析系统软件”“奶牛信息管理系统”“奶牛生产性能测定数据处理系统”和“奶牛育种数据平台”等相关信息系统的有效整合。

5.8.1

与奶牛生产性能测定信息平台的整合。“湖南省DHI大数据信息管理平台”系统实现了与“奶牛生产性能测定信息平台”的无缝连接，可在“湖南省DHI大数据信息管理平台”中直接对管理的奶牛生产性能测定项目实施相关的数据共享与信息管理。

全省各地奶牛场及湖南省DHI中心可通过DHI大数据信息管理平台对可实行安全动态扣分；可按年份、地区对安全动态扣分情况进行分类统计，形成各种分析图表。

5.8.2 与丰顿奶牛生产性能测定分析系统软件的整合。在“湖南省DHI大数据信息管理平台”中可直接调用“丰顿奶牛生产性能测定分析系统软件”的业务管理数据，实时查看DHI测定分析相关的基础数据信息、数据分析备案信息等数据，并可生成各种统计报表。

5.8.3 与奶牛信息管理系统的整合。“湖南省DHI大数据信息管理平台”系统实现了与“奶牛信息管理系统”的数据共享，可查询、调用该系统中建立的全省奶牛场主要负责人和专职管理人员的信息，可有效实现对相关管理人员的项目锁定功能。

5.8.4 与奶牛生产性能测定数据处理系统的整合。奶牛生产性能测定数据处理系统主要实现奶牛生产性能测定数据的填写、上报和统计分析，生成各类统计报表。该系统的建立可加强和完善湖南省奶牛生产性能测定项目的建设，方便主管部门及时掌握奶牛生产性能测定的基础数据，全面了解行业运行动态，为行业发展和经济决策提供重要参考。该系统建设后，可实现奶牛生产性能测定基础数据、测样进度情况、样品检测数据和资金来源等数据统一的上报、采集、抽取、转换和挖掘，实现统计报表的自动生成，并运用数据智能分析工具，形成各类直观的统计图表，自由地挖掘和查询等。

5.8.5 与奶牛育种数据平台的对接。“奶牛育种数据平台”建立了湖南省奶牛育种机构基本信息资料、从业人员信息、验证对比试验信息资料数据库，可接收各规模化牛场育种繁殖系统上报的配种不合格数据、各类月报、季报、年报等检测数据台帐、检测备案等信息。“湖南省DHI大数据信息管理平台”实现了与该系统的数据共享，可在DHI大数据信息管理过程中随时调用DHI的所有相关检测数据。

6 系统的深化应用

在“湖南省DHI大数据信息管理平台”系统的建设与应用工作目标基本达成之后，逐步开展系统的深化应用工作，系统的深化应用主要从以下方面开展：①扩展 “湖南省DHI大数据信息管理平台”归集数据的范围和内容，提升系统的功能和性能；②加强和突出对DHI工作重点环节的管理功能，如在系统整合与对接中，重点加强对DHI信息资源数据的跟踪管理，包括采集挤奶及乳成分数据、采食结构数据、繁殖育种数据、疫病流行数据、病原微生物数据、饲料资源数据、市场趋势数据、投入品数据、人员管理数据、财务状况数据等，实现对DHI大数据的动态跟踪、闭合管理；③拓展系统的应用外延，建立与农业部相关信息化系统的对接。

7 结语

目前，利用云计算开展对DHI大数据信息管理平台的研究特别少，更没有针对大数据与各个相关系统数据对接的专业系统，尤其是利用云计算的DHI大数据信息管理平台。据有关文献报道，DHI大数据信息管理平台在国外已经被成熟应用，国内有关多系统数据对接的DHI大数据信息管理平台几乎没有。也有文献报道，DHI信息管理平台在我国刚刚起步，在实际应用中存在诸多问题[10-11]，如整体参测规模小、信息管理体系不够完善、硬件设施落后、大数据平台尚未形成、系统数据对接有待进一步开发和提高、政府支持不够等，因此一直制约着DHI大数据信息管理工作的稳步推进。

目前湖南省规模化奶牛场还没充分了解DHI大数据与各个相关系统数据对接所带来的牛场智能化管理以及牛场经济效益，导致目前湖南DHI大数据信息管理平台推广应用不够完善。

该研究提出的DHI大数据信息管理平台是将云计算、大数据多系统对接相结合的智能管理信息平台，其从繁殖育种管理、营养调控、疫病防控、经营管理、数据接口、数据统计汇总分析、系统账户与维护管理、系统整合与对接等方面，将DHI大数据与各个相关系统紧密结合，解决各系统数据单一、重复录入数据的困境，为面向奶牛场科学智能化管理，利用DHI大数据信息管理提出了新的思路。

参考文献

[1] 吕俊.应用DHI数据为牧场繁殖管理工作服务[C]//中国奶业協会.第四届中国奶业大会论文集.北京：《中国奶牛》编辑部，2013：2.

[2] 李晓滨.现代奶牛育种及DHI测定技术[J].当代畜禽养殖业，2015（2）：25-26.

[3] 白飞英.DHI关键预警指标在奶牛生产中的实际应用[C]//“第四届京津冀一体化畜牧兽医科技创新研讨会暨“瑞普杯”新思想、新方法、新观点论坛”论文集.石家庄：河北省畜牧兽医学会，2014.

[4] 蒋爱德，潘立武，武书彦.奶牛DHI测定系统的设计与实现[J].黑龙江畜牧兽医，2017（22）：72-75.

[5] 刘军彪，刘光磊，董文超，等.奶牛饲料配方软件概述[J].中国奶牛，2014（8）：54-57.

[6] 李春香.利用DHI体细胞数据对奶牛隐性乳房炎防控初探[J].畜禽业，2017，28（8）：118，122.

[7] 郭靓.DHI数据对奶牛生产的指导意义[J].青海畜牧兽医杂志，2016，46（1）：36-37.

[8] 王新燕，温万，脱征军，等.DHI报告解读及应用[J].畜牧与饲料科学，2016，37（5）：75-78.

[9] 王德香，李红宇，王树茂，等.利用DHI体细胞数指标管控规模化奶牛场乳房炎[J].现代畜牧科技，2017（9）：8，10.

[10] 严康.奶牛生产性能测定技术及其在生产中的应用[J].中国畜牧兽医文摘，2017，33（9）：92-93.

[11] 林波，李玲，唐艳，等.中国奶水牛生产性能测定（DHI）推广现状及面临的问题与对策分析[J].中国畜牧兽医，2014，41（11）：120-124.