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 a.計算機與信息工程學院; b.動物科學學院; c.動物醫(yī)學學院, 新疆 烏魯木齊 830052; 2.昭蘇縣西域馬業(yè)有限責任公司， 新疆 伊梨 835602)

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，馬從僅作為駕車和主要畜力之一的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向體育競技、旅游休閑和健康營養(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；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、科學地養(yǎng)馬、管馬，從而對進一步發(fā)展馬產(chǎn)業(yè)和促進馬產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。

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用的實踐經(jīng)驗;西班牙的Melgarejo. I于2000年設計了馬匹譜系記錄管理軟件[4];馬來西亞彭亨大學的Mohd Hisyam于2013年研發(fā)了基于Android智能手機的家畜信息系統(tǒng)，實現(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系統(tǒng)，使用傳感器對奶牛的體溫和心率進行監(jiān)測，從而實現(xiàn)對奶牛的健康程度的觀測[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)墾大學的孫德林按照“自頂向下的方法學”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算機管理系統(tǒng)的基本結構[8];1994年安徽省保健公牛站的謝瑞寶開發(fā)了公牛冷凍精液計算機管理系統(tǒng)[9]。近幾年，研究者還對家畜管理系統(tǒng)進行深入地研究,2013年新疆農(nóng)業(yè)大學馬產(chǎn)業(yè)研究院的穆行夫?qū)︸R匹管理系統(tǒng)的建設研究進行了探討，為之后的馬匹管理系統(tǒng)的開發(fā)提供了思路[10];2014年南昌大學科學技術學院的王宇開發(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)大學王超設計了馬場病歷信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了馬匹病歷的登記與記錄[12];2018年沈陽農(nóng)業(yè)大學的沈秋采開發(fā)了馬場信息綜合管理系統(tǒng)[13]，為馬場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)學院的任玲設計了基于Android 的畜禽舍環(huán)境無線監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對養(yǎng)殖場的環(huán)境溫濕度、光照度和室內(nèi)有害氣體濃度的實時監(jiān)測[14]。

為了畜牧產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，許多研究者結合信息技術對家畜管理系統(tǒng)做了大量的研究。本系統(tǒng)在總結前人經(jīng)驗的基礎上，結合部分馬場的實際情況開發(fā)了適合現(xiàn)代馬場且操作簡單的基于Django框架的馬匹信息管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)為綜合各馬場管理的大平臺，每個馬場都有單獨的管理員，以完成本馬場的各項記錄管理。在本系統(tǒng)中，每個馬場之間信息互相是不可見的，充分保證了各場之間的獨立性與保密性。

2 系統(tǒng)總體方案設計

馬匹信息管理系統(tǒng)主要由硬件層、數(shù)據(jù)層、應用層和服務層組成。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;數(shù)據(jù)層主要提供數(shù)據(jù)存儲服務;應用層通過數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)支持完成應用服務;最終用戶通過服務層獲取本系統(tǒng)的服務。系統(tǒng)構架,如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)構架圖

3 系統(tǒng)功能模塊設計

新疆是國內(nèi)大型養(yǎng)馬基地之一[15-16]，故針對新疆伊犁州昭蘇馬場、伊犁種馬場、新疆西域馬業(yè)伊犁馬研究繁殖中心等馬場進行了調(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、馬匹信息的補充、馬匹信息統(tǒng)計和馬匹體重的估測。馬匹的基本信息錄入包括馬的RFID芯片號、烙號、中文名、英文名、所屬馬場、性別、品種、出生日期、出生地、是否進口馬、是否為雙胞胎、胎次和父母情況等信息，馬的個體識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，芯片號一般為唯一的15位數(shù)字；馬匹信息的補充包括馬的前視圖、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)計包括統(tǒng)計馬匹各品種的數(shù)量，統(tǒng)計公馬、母馬和閹馬各自的數(shù)量等;馬匹體重估測功能主要通過體尺參數(shù)利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡模型估測體重。馬匹檔案錄入界面,如圖3所示。

圖3 馬匹檔案錄入界面

馬匹注冊首先需要用戶通過登錄授權后進入馬匹檔案界面填寫馬匹相關信息;數(shù)據(jù)填寫完成提交后還需要在補充頁面中進行馬匹外貌特征和馬匹照片等信息的補充;信息補充完成后，點擊提交即可進入等待管理員審核狀態(tài)。進入管理員審核狀態(tài)后就不可以再修改馬匹檔案信息，管理員通過在現(xiàn)場對馬匹信息核實無誤后即可讓該馬匹注冊信息通過。一旦審核通過，只能對補充信息中的部分內(nèi)容進行修改，其它基本信息則再不能修改。補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)標準的信息管理和營養(yǎng)配方的推薦功能。原料信息管理主要實現(xiàn)的是對原料、營養(yǎng)成分和價格等信息的管理；飼養(yǎng)標準主要完成對原料、營養(yǎng)成分的登記、設置和調(diào)整；營養(yǎng)配方的推薦功能是綜合考慮馬的日均營養(yǎng)量與原料中的營養(yǎng)成分等因素，利用目標規(guī)劃算法估算出來的飼料原料的使用量，最后再結合馬的體重、用途和身體狀態(tài)等信息來形成推薦的營養(yǎng)配方[17-18]。飼養(yǎng)管理最優(yōu)營養(yǎng)配方界面，如圖5所示。

圖5 飼養(yǎng)管理最優(yōu)營養(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芯片號和選擇相應的疫苗即可完成錄入;馬匹的治療診斷記錄包括病歷記錄、病歷補充、病歷查詢和復查提醒。病歷記錄的錄入也是通過掃描馬的RFID芯片號，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)填寫復查時間，系統(tǒng)會根據(jù)復查時間進行提醒。電子病歷錄入界面,如圖6所示。

2010級的醫(yī)學生久太加從曼巴扎倉畢業(yè)后在西寧藏醫(yī)院工作了三個月，還是放棄了大城市的工作，回到曼巴扎倉做實習曼巴，負責住院部的工作。他是一個喜歡唱歌、注重發(fā)型的小伙子。我們見到他時，他正在用三輪車給住院部運水，病人和家屬紛紛拿出水桶排隊接水。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去住院部查房，噓寒問暖，了解病情，有時候還為病人唱上一曲。這就是曼巴扎倉的醫(yī)患關系，親和得讓人覺得不真實。

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價。每匹馬采集精液后會在相應的精液管上粘上一維條形碼，每次錄入精液信息時，同時根據(jù)公馬的RFID號和精液管上的一維條形碼共同錄入。每次使用精液時先掃一維條形碼，再掃母馬的RFID號共同錄入，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公馬的生產(chǎn)性能做綜合評價。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果外，還會自動提醒下次檢查時間與項目;馬駒記錄主要記錄母馬生下的小駒情況，以構建馬匹的譜系圖;母馬繁殖情況統(tǒng)計功能主要統(tǒng)計母馬的懷孕與繁殖情況，通過對比數(shù)據(jù)對母馬的繁殖能力進行評價。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)會根據(jù)角色分配不同的操作界面，每個角色只能在自己所負責的操作界面中進行操作。人員管理功能主要是維護該馬場人員情況，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責人等功能。審核用戶功能,如圖9所示。

圖9 審核用戶功能

4 總結

系統(tǒng)設計了馬場的信息管理系統(tǒng)，實現(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)中每次填寫都會自動記錄填寫者信息，極大程度上保證了數(shù)據(jù)的真實性和可追溯性。本系統(tǒng)還在滿足馬場管理的基礎上簡化了操作流程，有利于系統(tǒng)的推廣與使用。