2024年5月24日发(作者：城雅蕊)
第４３卷第２期
２０１２年２月
东北农业大学学报
４３（２）：５９－６３
Ｆｅｂ．２０１２
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
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）
摘要：利用嵌入式方法和人工智能技术设计实现基于ＰＤＡ的奶牛管理信息服务平台。该平台不仅能实现奶
牛生产性能管理、良种繁育等基本数据采集与信息检索，还可以根据通径理论对奶牛近交系数进行估算，对近交
系数最小、预增产奶量最高的种公牛进行评估预测，从而达到防止奶牛群体近交，实现优良繁育的目的。
关键词：数据采集；ＰＤＡ；近交系数；遗传改良
中图分类号：￥７６７．５；Ｘ１７２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５—９３６９（２０１２）０２—００５９—０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｃｏｗ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ
ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤＮｗＥＩ Ｘｉａｏｌｉ，ＱＩ Ｇｕｏｑｉａｎｇ，ＳＨＥＮ Ｗｅｉｚｈｅｎｇ，ＱＩＮ Ｘｕｙａｎ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒ－
ｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄａｉｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤＡ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ
ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ．Ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｃｈｉｅｖｅ ｄａｉｙ ｐｅｒｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｄａｉｙ ｆｅｅｄｉｒｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｂａｓｉｃ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｔｎｅｖａｌ，ｂｕｔ ａｌｓｏ
ｃａｎ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｔｈ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｄａｉｒｙ ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ
ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ Ｈｅｒｅｄｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ＰＤＡ；ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｏｅｆｃｉｆｃｉｅｎｔ；ｈｅｒｅｄｉｙ ｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ
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ｎＩ。
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
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
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Ｉ 。
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
ｌ 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；
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
收稿日期：２０１１－０３—１８
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 Ｉ。从而大大简化
基金项目：国家“８６３”项目（２０１ １ＡＡ１００７０４）
作者简介：魏晓莉（１９７一），女，讲师，硕士，研究方向为农业信息化。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｎｙ—ｗｘｌ１００＠１６３．ｃｏｎ
通讯作者：戚国强，教授，研究方向为智能农业。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｇｑ＠ｎｅａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
东北农业大学学报 第４３卷
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。
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
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 和品种改良等功能。系统总体功能如图２所示。
数据库管理
知识库管理
奶牛管理信息管理平台
数据管理模块 数据转换处理模块
数据传输 无线数据传输
中间件
模型库管理
奶牛管理信息服务平台
，祆＿商水父１白Ｌ模块
咨询信息管理
智能决策模块
ＰＤＡ ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｏｂｉｌｅ
饲养管理模块
ＰＣ机 ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ
图１系统结构设计
Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ
基于ＰＤＡ奶牛管理信息服务平台
数
据
管
理
信
息
检
索
信
息
决
策
信
息
咨
询
用
户
管
理
疾
病
防
治
模
块
育
种
管
理
模
块
品
种
改
良
模
块
短
信
定
制
模
块
囊Ｉｌ ｌ｛蓁【｛蓁ｌＩ蓁Ｉｌ蓁Ｉ霎
信
息
收
发
短
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
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
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
第２期 魏晓莉等：基于ＰＤＡ奶牛管理信息服务平台的研究与实现
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ＳｑｌＣｅ ｍ０ｔｅＤａｔａＡｃｃｅｓｓ
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 。
下面给出初始化和设置ＳｑｌＣｅＲｅｍｏｔｅＤａｔａＡｃｅｓｓ对象
的示例代码：
ＳｑｌＣｅＲｅｍ０ｔｅＤａｔａＡｃｃｅｓｓ Ｓｒｄａ＝ｎｅｗ ＳｑｌＣｅＲｅｍｏｔｅ
ＤａｔａＡｃｃｅｓｓ（）；
Ｓｒｄａ．Ｌ（）ｃａｌＣｏｎｎｅｃｔｊｏｎＳｔ—ｎｇ＝ｓｔ ｎｇ．Ｆｏｒｍａｔ（“Ｄａｔａ
Ｓｏｕｒｃｅ＝｛０｝＼＼Ｃｏｗ．ｓｄｆ；”，
．
ＩＯ．Ｐａｔｈ．ＧｅｔＤｉｒｅｃｔｏｒｙ Ｎａｍｅ（Ｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｆｌ￣ｆｉｏｎ．
Ａｓｓｅｍｂｌｙ．ＧｅｔＥｘｅｃｕｔｉｎｇＡｓｓｅｍｂｌｙ（）．ＧｅｔＮａ
ｍｅ（）．ＣｏｄｅＢａｓｅ））；
Ｓｒｄａ．ＩｎｔｅｒｎｅｔＵｒｌ＝“ｈｔｔｐ：／／ｌｏｃａｌｈｏｓｔ／Ｃｏｗ／ｓｑｌｃｅｓａ３０．
ｄｌｌ”；
之后调用ＳｑｌＣｅＲｅｍｏｔｅＤａｔａＡｃｅｓｓ．Ｐｕｌｌ方法即可
向服务器端请求数据：
Ｓｔｒｉｎｇ ｃｏｎｎ＝＇‘Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ＝ｌｏｃａｌｈｏｓｔ；Ｉｎｉｉｔａｌ Ｃａｔａｌｏｇ＝
Ｃｏｗ；
Ｓｒｄａ．Ｐｕｌｌ（ＣｏｗＩＵ’ ’ＳＥＬＥＣＴ ＦＲＯＭ ＣｏｗｌＵ’，
ｃｏｎｎ）；
对应的，ＳｑｌｃｅＲｅｍｏｔｅＤａｔａＡｃｅｓｓ．Ｐｕｓｈ方法用于
向服务器端推送数据：
Ｓｒｄａ．Ｐｕｓｈ（“ＣｏｗＩＤ”，ｃｏｎｎ）；
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Ｆ ，
其计算公式表示为： ＝∑０．５＾ ｌ×（Ｉ＋ＦＡ）Ｈ
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１ ９４９年
Ｅｍｉｋ等提出亲缘协方差法计算近交系数简化算法 ：
Ｆ￣＝ＣＯ ｒ－１：
其中，ＣＯＶ 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。
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 ｉａｔｕｓ ｒｅｃｔｕｍ ｇｅｎｅａｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄ
可以看出，共同祖先２１号的通径只有ｌｌ一２１—
３０一条，共同祖先６０号的通径有三条：
１ ｌ一３９—２８—６ ｌ一４６—３Ｏ
１ １—２ｌ一９３—６１—４６—３０
１ １—３９—２８—６０—９３—２０—２９
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２ｌ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：
Ｆ，。＝０．５’（１＋０．１２５）＋０．５ ＋０．５ ＋０．５ ＝０．１７９７
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ｌ２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
．
６２． 东北农业大学学报 第４３卷
具。奶牛性能最主要的目的就是为奶农提供每头 群群体状况也很重要。定期总结全场生产性能有
助于奶农分析管理中的优势、不足和效益。性能
总结可对前期的管理进行评价并为以后的管理制
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 定长期计划。具体见图５所示。
隧囹匿函囹
… ，…＋… ～一… ． 一… ～一…
Ｉ
图４近交系数计算模块
图５生产性能记录运行界面
Ｆｉｇ．４ Ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ
Ｆｉｇ．５ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｃｏｒｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
２．４遗传改良模块的实现
某种程度上影响个体遗传潜力的发挥，但是，遗传
所有的奶牛群，无论现有的生产水平如何，都
改进仍然可以提高该群体的产奶量。也就是说，管
可以通过提高其遗传潜力来增加产奶量。在奶农中 理水平低会按比例、部分地影响已有遗传潜力的发
存在一种错误的想法：有些奶牛场由于管理水平
挥，而不是以某种程度的绝对值限制生产水平。因
低，限制了已有遗传潜力的发挥，因此，觉得没有 此，所有的牛群都可以通过遗传进展提高产奶
必要进行公牛选择；不可否认，管理因素始终会在 量￣ｓ－７１。流程设计见图６所示。
输入：奶牛编号（检查数据中是否有此奶牛记录）
输出：加载数据从数据库中加载奶牛系谱资料到页面
奶牛近交系数
估算模块
ｔ
母牛后代指标 输入：选择要对母牛后代进行改良的各项指标
改良模块
输出：从上述种公牛中，按照改良指标的性状进行优先权排序
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 由此我们可以根据女儿净增产奶量得到最佳
公牛，即在乳脂率为０－３，乳蛋白为０．１的条件下根
个体选配种公牛，来进行育种的智能选配，防止
据如下公式对选配结果进行预测：
近交，达到加快主要性状改良的遗传进展。
女儿净增产奶量＝（【奶牛基础值］＋ＰＴＡＭ＋【与配
母牛产奶量】），２一［与配母牛产奶量］
３系统运行结果
其中，ＰＴＡＭ为公牛产奶量育种值。
系统客户端现场实际运行界面如下见图７。
第２期 魏晓莉等：基于ＰＤＡ奶牛管理信息服务平台的研究与实现 ・６３・
鳙号
匦匝口
品种
圃叵］匏
置次
［二］蝴
誓主
改良值
品代
［二二二二］
出生重
叵］千克
父号
圆骶匡二
产躬置杈糠：
乳誓事：
飘置白：
【 【 【 ［
图７系统部分界面
Ｆｉｇ．７ Ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
ｌ
１
２
】
３
｛
４ ５
６
】
７
】
４结论与展望
叭
【参考文献】
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
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．
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Ｉｎｔｅｍｅｔ实现广域网络化正着手研究，
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．
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．
盛志廉，陈瑶生．数量遗传学【Ｍ】．北京：中国农业出版社，２００２．
张沅，张勤．家畜育种学【Ｍ］．北京：北京农业大学出版社，１９９３．
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．
闰坤伦，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．
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。
2024年5月24日发(作者：城雅蕊)
第４３卷第２期
２０１２年２月
东北农业大学学报
４３（２）：５９－６３
Ｆｅｂ．２０１２
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
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）
摘要：利用嵌入式方法和人工智能技术设计实现基于ＰＤＡ的奶牛管理信息服务平台。该平台不仅能实现奶
牛生产性能管理、良种繁育等基本数据采集与信息检索，还可以根据通径理论对奶牛近交系数进行估算，对近交
系数最小、预增产奶量最高的种公牛进行评估预测，从而达到防止奶牛群体近交，实现优良繁育的目的。
关键词：数据采集；ＰＤＡ；近交系数；遗传改良
中图分类号：￥７６７．５；Ｘ１７２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５—９３６９（２０１２）０２—００５９—０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｃｏｗ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ
ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤＮｗＥＩ Ｘｉａｏｌｉ，ＱＩ Ｇｕｏｑｉａｎｇ，ＳＨＥＮ Ｗｅｉｚｈｅｎｇ，ＱＩＮ Ｘｕｙａｎ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒ－
ｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄａｉｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤＡ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ
ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ．Ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｃｈｉｅｖｅ ｄａｉｙ ｐｅｒｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｄａｉｙ ｆｅｅｄｉｒｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｂａｓｉｃ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｔｎｅｖａｌ，ｂｕｔ ａｌｓｏ
ｃａｎ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｔｈ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｖｏｉｄ ｄａｉｒｙ ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ
ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ Ｈｅｒｅｄｉｔｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ＰＤＡ；ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｏｅｆｃｉｆｃｉｅｎｔ；ｈｅｒｅｄｉｙ ｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ
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ｎＩ。
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
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
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Ｉ 。
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
ｌ 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；
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
收稿日期：２０１１－０３—１８
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 Ｉ。从而大大简化
基金项目：国家“８６３”项目（２０１ １ＡＡ１００７０４）
作者简介：魏晓莉（１９７一），女，讲师，硕士，研究方向为农业信息化。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｎｙ—ｗｘｌ１００＠１６３．ｃｏｎ
通讯作者：戚国强，教授，研究方向为智能农业。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｇｑ＠ｎｅａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
东北农业大学学报 第４３卷
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。
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
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 和品种改良等功能。系统总体功能如图２所示。
数据库管理
知识库管理
奶牛管理信息管理平台
数据管理模块 数据转换处理模块
数据传输 无线数据传输
中间件
模型库管理
奶牛管理信息服务平台
，祆＿商水父１白Ｌ模块
咨询信息管理
智能决策模块
ＰＤＡ ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｏｂｉｌｅ
饲养管理模块
ＰＣ机 ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ
图１系统结构设计
Ｆｉｇ．１ Ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ
基于ＰＤＡ奶牛管理信息服务平台
数
据
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信
息
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病
防
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制
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息
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短
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
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
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
第２期 魏晓莉等：基于ＰＤＡ奶牛管理信息服务平台的研究与实现
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ＳｑｌＣｅ ｍ０ｔｅＤａｔａＡｃｃｅｓｓ
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 。
下面给出初始化和设置ＳｑｌＣｅＲｅｍｏｔｅＤａｔａＡｃｅｓｓ对象
的示例代码：
ＳｑｌＣｅＲｅｍ０ｔｅＤａｔａＡｃｃｅｓｓ Ｓｒｄａ＝ｎｅｗ ＳｑｌＣｅＲｅｍｏｔｅ
ＤａｔａＡｃｃｅｓｓ（）；
Ｓｒｄａ．Ｌ（）ｃａｌＣｏｎｎｅｃｔｊｏｎＳｔ—ｎｇ＝ｓｔ ｎｇ．Ｆｏｒｍａｔ（“Ｄａｔａ
Ｓｏｕｒｃｅ＝｛０｝＼＼Ｃｏｗ．ｓｄｆ；”，
．
ＩＯ．Ｐａｔｈ．ＧｅｔＤｉｒｅｃｔｏｒｙ Ｎａｍｅ（Ｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｆｌ￣ｆｉｏｎ．
Ａｓｓｅｍｂｌｙ．ＧｅｔＥｘｅｃｕｔｉｎｇＡｓｓｅｍｂｌｙ（）．ＧｅｔＮａ
ｍｅ（）．ＣｏｄｅＢａｓｅ））；
Ｓｒｄａ．ＩｎｔｅｒｎｅｔＵｒｌ＝“ｈｔｔｐ：／／ｌｏｃａｌｈｏｓｔ／Ｃｏｗ／ｓｑｌｃｅｓａ３０．
ｄｌｌ”；
之后调用ＳｑｌＣｅＲｅｍｏｔｅＤａｔａＡｃｅｓｓ．Ｐｕｌｌ方法即可
向服务器端请求数据：
Ｓｔｒｉｎｇ ｃｏｎｎ＝＇‘Ｄａｔａ Ｓｏｕｒｃｅ＝ｌｏｃａｌｈｏｓｔ；Ｉｎｉｉｔａｌ Ｃａｔａｌｏｇ＝
Ｃｏｗ；
Ｓｒｄａ．Ｐｕｌｌ（ＣｏｗＩＵ’ ’ＳＥＬＥＣＴ ＦＲＯＭ ＣｏｗｌＵ’，
ｃｏｎｎ）；
对应的，ＳｑｌｃｅＲｅｍｏｔｅＤａｔａＡｃｅｓｓ．Ｐｕｓｈ方法用于
向服务器端推送数据：
Ｓｒｄａ．Ｐｕｓｈ（“ＣｏｗＩＤ”，ｃｏｎｎ）；
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Ｆ ，
其计算公式表示为： ＝∑０．５＾ ｌ×（Ｉ＋ＦＡ）Ｈ
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１ ９４９年
Ｅｍｉｋ等提出亲缘协方差法计算近交系数简化算法 ：
Ｆ￣＝ＣＯ ｒ－１：
其中，ＣＯＶ 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。
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 ｉａｔｕｓ ｒｅｃｔｕｍ ｇｅｎｅａｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄ
可以看出，共同祖先２１号的通径只有ｌｌ一２１—
３０一条，共同祖先６０号的通径有三条：
１ ｌ一３９—２８—６ ｌ一４６—３Ｏ
１ １—２ｌ一９３—６１—４６—３０
１ １—３９—２８—６０—９３—２０—２９
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２ｌ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：
Ｆ，。＝０．５’（１＋０．１２５）＋０．５ ＋０．５ ＋０．５ ＝０．１７９７
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ｌ２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
．
６２． 东北农业大学学报 第４３卷
具。奶牛性能最主要的目的就是为奶农提供每头 群群体状况也很重要。定期总结全场生产性能有
助于奶农分析管理中的优势、不足和效益。性能
总结可对前期的管理进行评价并为以后的管理制
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 定长期计划。具体见图５所示。
隧囹匿函囹
… ，…＋… ～一… ． 一… ～一…
Ｉ
图４近交系数计算模块
图５生产性能记录运行界面
Ｆｉｇ．４ Ｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ
Ｆｉｇ．５ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｃｏｒｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
２．４遗传改良模块的实现
某种程度上影响个体遗传潜力的发挥，但是，遗传
所有的奶牛群，无论现有的生产水平如何，都
改进仍然可以提高该群体的产奶量。也就是说，管
可以通过提高其遗传潜力来增加产奶量。在奶农中 理水平低会按比例、部分地影响已有遗传潜力的发
存在一种错误的想法：有些奶牛场由于管理水平
挥，而不是以某种程度的绝对值限制生产水平。因
低，限制了已有遗传潜力的发挥，因此，觉得没有 此，所有的牛群都可以通过遗传进展提高产奶
必要进行公牛选择；不可否认，管理因素始终会在 量￣ｓ－７１。流程设计见图６所示。
输入：奶牛编号（检查数据中是否有此奶牛记录）
输出：加载数据从数据库中加载奶牛系谱资料到页面
奶牛近交系数
估算模块
ｔ
母牛后代指标 输入：选择要对母牛后代进行改良的各项指标
改良模块
输出：从上述种公牛中，按照改良指标的性状进行优先权排序
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 由此我们可以根据女儿净增产奶量得到最佳
公牛，即在乳脂率为０－３，乳蛋白为０．１的条件下根
个体选配种公牛，来进行育种的智能选配，防止
据如下公式对选配结果进行预测：
近交，达到加快主要性状改良的遗传进展。
女儿净增产奶量＝（【奶牛基础值］＋ＰＴＡＭ＋【与配
母牛产奶量】），２一［与配母牛产奶量］
３系统运行结果
其中，ＰＴＡＭ为公牛产奶量育种值。
系统客户端现场实际运行界面如下见图７。
第２期 魏晓莉等：基于ＰＤＡ奶牛管理信息服务平台的研究与实现 ・６３・
鳙号
匦匝口
品种
圃叵］匏
置次
［二］蝴
誓主
改良值
品代
［二二二二］
出生重
叵］千克
父号
圆骶匡二
产躬置杈糠：
乳誓事：
飘置白：
【 【 【 ［
图７系统部分界面
Ｆｉｇ．７ Ｓｙｓｔｅｍ ｐａｒｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
ｌ
１
２
】
３
｛
４ ５
６
】
７
】
４结论与展望
叭
【参考文献】
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
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．
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Ｉｎｔｅｍｅｔ实现广域网络化正着手研究，
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．
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．
盛志廉，陈瑶生．数量遗传学【Ｍ】．北京：中国农业出版社，２００２．
张沅，张勤．家畜育种学【Ｍ］．北京：北京农业大学出版社，１９９３．
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．
闰坤伦，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．
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。