葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)研建

王曉東 劉俊晨 武音池

摘? ?要：葡萄種質(zhì)資源是葡萄品種改良、育種、引種等科研項目開展的基礎(chǔ)。研究和建立葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)具有重要意義。基于互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)和WebGIS技術(shù)，設(shè)計了包括客戶終端、網(wǎng)絡(luò)平臺、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在內(nèi)的硬件系統(tǒng)，采用了B/S結(jié)構(gòu)模式，通過數(shù)據(jù)建模開發(fā)了軟件服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)研發(fā)和建立。

關(guān)鍵詞：葡萄;優(yōu)良種質(zhì)資源;管理;信息系統(tǒng)

優(yōu)良種質(zhì)資源是葡萄引種、育種工作的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理主要基于紙質(zhì)文檔和零散的電子文檔，工作效率較低。隨著林業(yè)信息化的發(fā)展，研發(fā)建立種質(zhì)信息資源管理系統(tǒng)是葡萄品種選育改良工作的重要方向。

葡萄種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)主要目的是建立一個整合優(yōu)良葡萄種質(zhì)資源信息，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)優(yōu)良葡萄種質(zhì)資源的高效、快捷、可視化管理。系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)空間和種屬信息一體化管理，建立標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)存儲機制，統(tǒng)一管理種植資源信息，應(yīng)用WebGIS技術(shù)實現(xiàn)多角度可視化管理。

1? ? ?種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)硬件設(shè)計

葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的運行需要較高的響應(yīng)速度、安全性以及穩(wěn)定性，需要選用專用服務(wù)器;葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)較龐大，對系統(tǒng)存儲空間要求也較高。

1.1? ? PC客戶端設(shè)計

數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器涉及大量的數(shù)據(jù)存儲和保存，對整個系統(tǒng)的安全性要求較高。采用聯(lián)想揚天T4900V計算機，搭載了英特爾第七代酷睿i7-7700HQ處理器、8GB DDR4內(nèi)存、266G SSD +1TB機械硬盤，獨立顯卡NVIDIA GTX 1050Ti，顯存512MB，搭載frame work3.5組件[1]。

1.2? ?服務(wù)器設(shè)計

系統(tǒng)對運行環(huán)境安全性要求較高，采用了Dell poweredge2576 服務(wù)器，搭載了四核Xeon E5261處理器，2.44GHz主頻，12MB緩存，8G內(nèi)存，硬盤空間5*200GB SAS硬盤。該服務(wù)器具有較高安全系數(shù)，自帶數(shù)據(jù)恢復(fù)功能。

1.3? ?網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備

系統(tǒng)不涉及大量的網(wǎng)絡(luò)信息，網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備采用雙電源網(wǎng)卡，可接入移動、聯(lián)通寬帶，配置了APC 4800VA在線式UPS電源設(shè)備，保障系統(tǒng)服務(wù)器和終端的穩(wěn)定運行。

2? ? ?葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1? ?系統(tǒng)整體架構(gòu)

結(jié)合葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源信息時空動態(tài)分布特點，系統(tǒng)采用了WebGIS技術(shù)中的B/S結(jié)構(gòu)模式。B/S結(jié)構(gòu)模式是在C/S結(jié)構(gòu)模式上，結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的擴展形式。B/S結(jié)構(gòu)模式有表示層、邏輯層、數(shù)據(jù)庫層3個架構(gòu)。表示層是用戶瀏覽器，主要功能是數(shù)據(jù)的終端顯示，采用HTML頁面設(shè)計方法，借助RIA技術(shù)中的客戶端功能進行表示層搭建，實現(xiàn)種質(zhì)信息的管理。邏輯層的主要功能是對系統(tǒng)信息和數(shù)據(jù)進行處理和邏輯梳理判斷。邏輯層采用Web服務(wù)器中的IIS作為服務(wù)器，將表示層和業(yè)務(wù)邏輯進行互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交流和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)庫層的主要功能是對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行保存和歸檔。用戶通過表示層的終端對系統(tǒng)發(fā)送指令，經(jīng)過邏輯層處理后，將指令發(fā)送給數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫根據(jù)用戶需求調(diào)取數(shù)據(jù)后再返回到瀏覽器中。數(shù)據(jù)庫層主要通過SQLServer 和 ArcSDE數(shù)據(jù)管理軟件完成數(shù)據(jù)交換和管理。

系統(tǒng)的表示層、邏輯層、數(shù)據(jù)庫層相對獨立，各個模塊可以進行不同組裝，因此，整個系統(tǒng)具有較好的擴展性。葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)需要添加可視化管理和虛擬現(xiàn)實交互功能，方便用戶直觀地管理和體驗系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計了系統(tǒng)管理功能、葡萄種質(zhì)信息管理功能、統(tǒng)計分析功能、后臺管理功能[2]。

2.2? ?系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是整個葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的重要部分。數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用是數(shù)據(jù)庫設(shè)計首要考慮因素[3]

建立數(shù)據(jù)庫時，首先需要建模種質(zhì)信息，在概念模型的基礎(chǔ)上進行設(shè)計可以有效提高系統(tǒng)運行效率。數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計以E-R圖為基礎(chǔ)，通過邏輯描述將其轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)庫中的表格數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供快捷調(diào)用途徑，通過分析系統(tǒng)需要可以得到系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，進而在具體數(shù)據(jù)庫中完成邏輯設(shè)計。

邏輯設(shè)計中最核心的部分是確定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫表時，應(yīng)考慮現(xiàn)實實體之間的邏輯聯(lián)系和用戶需求。設(shè)計采用一庫多表的形式，在數(shù)據(jù)庫中包含了用戶信息表、種質(zhì)資源表、科名表等，完整記錄了葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的大部分信息[4]。

用戶表記錄了用戶的賬戶信息、注冊密碼、個人設(shè)置等，賬戶密碼加密投保存在數(shù)據(jù)表中，在用戶登錄系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)庫根據(jù)已有的系統(tǒng)信息判斷用戶的權(quán)限。種質(zhì)資源信息表主要存儲葡萄種質(zhì)信息。

管理單位信息表記錄種質(zhì)所在地單位的基本信息，包括管理單位面積、所在地、空間數(shù)據(jù)服務(wù)地址等。空間信息是由Arc GIS Server 技術(shù)實現(xiàn)的，用戶在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下可以獲取存放在服務(wù)器上的空間數(shù)據(jù)信息。

空間數(shù)據(jù)庫包括了基礎(chǔ)空間信息、中間空間信息、高級空間信息。基礎(chǔ)信息包含了GIS遙感數(shù)據(jù)，地形數(shù)據(jù)等。中間空間信息是在基礎(chǔ)空間信息基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)的二次處理后獲取的。高級空間信息是通過對基礎(chǔ)空間信息和中間空間信息的分析后匯總的圖表等信息。

數(shù)據(jù)管理。將葡萄種質(zhì)資源的名稱、數(shù)量、編號等信息按照一定規(guī)則錄入數(shù)據(jù)庫表中，用戶可以在數(shù)據(jù)庫中檢索需要信息，檢索結(jié)果可以通過導(dǎo)出到電子表格中。在用戶界面設(shè)置了統(tǒng)計功能，用戶可以匯總和分析對比種質(zhì)資源信息[5]。

3? ? ?種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)功能操作說明

3.1? ?檢索功能

系統(tǒng)設(shè)置了快速檢索、標(biāo)準(zhǔn)檢索、種質(zhì)清單列表3種形式顯示和查詢數(shù)據(jù)庫的種質(zhì)情況。快速檢索是系統(tǒng)常用功能，根據(jù)查詢需求可以設(shè)計常用字段，一般為種質(zhì)名稱、類型、產(chǎn)地、果肉香味等。標(biāo)準(zhǔn)檢索是將文段描述的相關(guān)信息完整的顯示出來。種質(zhì)清單列表可以檢索到全部種質(zhì)品種的信息，包括了全國統(tǒng)一編號、名稱、學(xué)名、原產(chǎn)國、產(chǎn)地、經(jīng)緯度、育成年份、調(diào)查年份等詳細信息。

3.2? ?統(tǒng)計功能

統(tǒng)計功能包括了平均數(shù)計算、一維統(tǒng)計分析、統(tǒng)計圖形繪制等。葡萄種質(zhì)信息具有年份特點，特定一年的數(shù)據(jù)無法代表品種的全部特性，因此，需要計算平均數(shù)信息概括品種特征。在構(gòu)建種質(zhì)數(shù)據(jù)庫時，設(shè)計信息管理表用來存儲種質(zhì)參數(shù)的平均數(shù)，根據(jù)不同年份時間不斷寫入新的平均值作為數(shù)據(jù)表計算的初始值。一維統(tǒng)計分析可以分類文字和數(shù)值信息，統(tǒng)計和分析符合查詢條件的種質(zhì)品類，統(tǒng)計各類種質(zhì)的類型、數(shù)量和占比。統(tǒng)計圖形繪制功能可以將統(tǒng)計結(jié)果通過圖表形式直觀的展示出來，便于數(shù)據(jù)間對比。一般采用柱狀圖和餅圖形式顯示。

3.3? ? 系統(tǒng)維護功能

由于系統(tǒng)運行過程中會發(fā)生故障和錯誤，需要定期維護系統(tǒng)，清除錯誤日志信息。系統(tǒng)維護內(nèi)容一般分為系統(tǒng)應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)維護、代碼維護、硬件設(shè)備維護以及人員維護。系統(tǒng)維護可以保障種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的正常運行，最大可能發(fā)揮系統(tǒng)的功效，因此，需要有計劃地定期維護系統(tǒng)，保證系統(tǒng)各模塊始終處于最佳狀態(tài)。但在系統(tǒng)使用過程中，系統(tǒng)維護工作時常被忽略，應(yīng)提高對系統(tǒng)維護的重視程度。

4? ? ?結(jié)語

葡萄優(yōu)良種質(zhì)資源管理信息系統(tǒng)的建立改變了傳統(tǒng)紙質(zhì)化、零散化的數(shù)據(jù)管理方式，通過技術(shù)手段實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的信息化管理，提高了信息管理的系統(tǒng)性，提高了數(shù)據(jù)的利用率，對未來葡萄品種改良選育工作提供了重要的基礎(chǔ)保障。

參考文獻

[1]潘靜嫻，宋韻瓊，張朝陽，等.園藝作物種質(zhì)資源管理及數(shù)據(jù)庫建設(shè)研究綜述[J].上海師范大學(xué)學(xué)報，2017（5）

[2]白晨，王弋波，赫運濤，等.生物種質(zhì)資源與實驗材料樣本建設(shè)存儲情況的國際比較研究[J].中國科技資源導(dǎo)刊，2017（1）

[3]潘艷芳.基于供應(yīng)鏈一體化的鮮葡萄產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)問題研究[J].商場現(xiàn)代化，2018（23）

（責(zé)任編輯? ?王蔓）