［摘要］本文在分析了食用菌工廠化栽培環境下研發管理信息化建設相關技術的基礎上，設計并實現了一個食用菌研發管理系統。該系統利用信息技術的手段將食用菌研發過程中的試驗方案、發菌管理、出菇管理等一般研發過程和HACCP控制體系整合應用，實現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，并在實踐中加以應用。
［關鍵詞］食用菌研發 工廠化栽培 研發管理
1. 引言
隨著食用菌栽培方式的轉變，具有現代農業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技術控制光、溫、濕、氣等環境要素，使食用菌菌絲體和子實體生長于人工環境，從而實現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、食用菌新品種開發等研發過程的管理。
食用菌研發管理系統以食用菌研發過程中的實驗數據為核心，基于net技術框架，采用ASP技術、SqlService和WEB組件技術，同時利用數據倉庫和數據挖掘技術對海量研發數據進行抽取、清洗、存儲和分析。通過對工廠化研發食用菌產品的各項關鍵技術、風險評估、比較執行度等參數進行管理和監控，實現了食用菌產品研發流程管理目標。
2. 相關技術介紹
2.1 ADO.NET數據庫訪問技術
ADO.NET體系結構中有兩個核心組件：DataSet和.NET數據提供程序。Dataset是ADO.NET非連接模式的核心組件，它實現獨立于任何數據源的數據訪問。NET數據提供程序是連接模式的核心組件，它實現數據操作和對數據的快速、只讀訪問。ADO.NET主要提供了兩種數據提供者，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 性能優化
客戶通過瀏覽器請求web服務器查詢數據時，利用ASP.NET的緩存功能，結合性能良好的存儲過程，一次性地緩存數據庫數頁數據，以供用戶分頁查詢。用戶在瀏覽相鄰頁面數據時僅需提取Web應用服務器緩存的數據即可，從而減少了對數據庫的SQL查詢執行操作，優化Web數據庫查詢性能。
2.4 數據倉庫技術
利用數據倉庫和數據挖掘技術實現農業專家系統已經成為農作物研發實驗數據分析領域的發展趨勢。一般的信息系統僅提供咨詢和信息查詢服務，不具備數據分析功能。數據倉庫技術的應用，能夠幫助發現食用菌研發數據內部的規律性聯系，解決研發過程管理和決策輔助優化問題。
數據倉庫的典型技術包括：數據ETL，數據存儲和管理，數據挖掘和呈現等等。異構多規則的海量原始數據庫存在信息重復和不完整等問題，為滿足數據挖掘的需求，利用ETL過程完成數據的抽取轉換清洗等預處理。 數據呈現技術體現在多維分析和數理統計方面。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、關聯規則、時間序列算法來創建分析模型。通過前臺分析工具，將查詢報表、統計分析、多維分析的結論展現在用戶面前。
3. 系統設計
3.1 技術架構設計
食用菌研發管理系統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：數據訪問組件和微軟框架擴展層。前者使用MicrosoftEnterpriseLibrary實現，后者主要目的在于對微軟的框架按照業務需要進行擴展。
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、業務控件層和報表平臺。通用控件層實現相對獨立、與業務無關的框架。業務控件層用以實現與食用菌研發業務相關的組件，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
研發管理系統的使用貫穿于整個食用菌的全部研發過程，我們在對研發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、環境監測、實驗方案管理、研發過程管理、日志審計、基本信息管理等模塊。如圖2所示。
現針對上述結構圖，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，實現菌種管理的追根溯源，達到菌種規范化、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據，例如污染數量、萌發數量、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、發菌方案、出菇方案，以及方案創建、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，具體數據項可為其他模塊提供原始數據來源。
（5）研發過程管理：該模塊整合應用HACCP系統，采集分析各栽培特性值，達到綜合檢測的目標。其中數據采集功能是根據食用菌研發過程的不同階段，系統接受用戶各項環境數據及其他技術數據的輸入，實現前臺的常規邏輯控制。曲線圖表則是以具體數值、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據查詢和歷史曲線的繪制需求。報警監視則是根據食用菌研發過程的測量值變化，出現技術參數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境下研發管理工作的基礎上，意在解決研發過程信息化管理、智能化監控以及決策優化問題。將食用菌研發試驗流程全部納入到系統層面集中管理。通過有效整合應用HACCP系統，實現研發過程實時監控。系統具備食用菌研發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執行情況與原始方案實時同步。平臺采用自行研發的報表統計分析系統，引入數學預測決策模型，為管理層提供最優解，實際使用情況說明，系統的實施實現了企業各項研發資源的智能調配，提高了企業運作效率。（上海豐科生物科技股份有限公司 陳傳喜 藺 釗）
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2018-02-09 08:02:00
