［关键词］食用菌研发 工厂化栽培 研发管理

    1. 引言

    随着食用菌栽培方式的转变，具有现代农业特征的工厂化生产方式逐渐兴起。食用菌工厂化生产是指利用工业技术控制光、温、湿、气等环境要素，使食用菌菌丝体和子实体生长于人工环境，从而实现食用菌生产周年化的食用菌生产模式。因此广义上来讲，食用菌工厂化生产应当包括食用菌菌种选育与生产、食用菌新品种开发等研发过程的管理。

    食用菌研发管理系统以食用菌研发过程中的实验数据为核心，基于net技术框架，采用ASP技术、SqlService和WEB组件技术，同时利用数据仓库和数据挖掘技术对海量研发数据进行抽取、清洗、存储和分析。通过对工厂化研发食用菌产品的各项关键技术、风险评估、比较执行度等参数进行管理和监控，实现了食用菌产品研发流程管理目标。

    2. 相关技术介绍

    2.1 ADO.NET数据库访问技术

    ADO.NET体系结构中有两个核心组件：DataSet和.NET数据提供程序。Dataset是ADO.NET非连接模式的核心组件，它实现独立于任何数据源的数据访问。NET数据提供程序是连接模式的核心组件，它实现数据操作和对数据的快速、只读访问。ADO.NET主要提供了两种数据提供者，分别是SQLServer.NETProvider和OLEDB.NETProvider。

    2.2 GoogleAPI

    WebAPI是通过开放的Internet传输协议，以标准方式定义并提供可被其他应用调用的服务内容，它通过API调用将内容进行整合。目前架构在Web平台上，以HTTP为基础的WebAPI的普及，也降低了应用服务整合的门坎。GoogleWeatherAPI是Google为开发者提供的气象API。它支持三种使用方式：邮政编码法、经纬度坐标作法以及城市名称法。经纬度坐标可以通过GoogleAPI提供的国家代码列表及相应的城市经纬度坐标列表查询得到。

    2.3 性能优化

    客户通过浏览器请求web服务器查询数据时，利用ASP.NET的缓存功能，结合性能良好的存储过程，一次性地缓存数据库数页数据，以供用户分页查询。用户在浏览相邻页面数据时仅需提取Web应用服务器缓存的数据即可，从而减少了对数据库的SQL查询执行操作，优化Web数据库查询性能。

    2.4 数据仓库技术

    利用数据仓库和数据挖掘技术实现农业专家系统已经成为农作物研发实验数据分析领域的发展趋势。一般的信息系统仅提供咨询和信息查询服务，不具备数据分析功能。数据仓库技术的应用，能够帮助发现食用菌研发数据内部的规律性联系，解决研发过程管理和决策辅助优化问题。

数据仓库的典型技术包括：数据ETL，数据存储和管理，数据挖掘和呈现等等。异构多规则的海量原始数据库存在信息重复和不完整等问题，为满足数据挖掘的需求，利用ETL过程完成数据的抽取转换清洗等预处理。 数据呈现技术体现在多维分析和数理统计方面。食用菌分析应用中一个很重要的任务就是找出食用菌培育各因素之间可能存在的相关性，利用分类决策树、关联规则、时间序列算法来创建分析模型。通过前台分析工具，将查询报表、统计分析、多维分析的结论展现在用户面前。

    3. 系统设计

    3.1 技术架构设计

    食用菌研发管理系统从技术架构上可以划分五个层次：基础框架层、核心引擎层、实体层、控件层和应用层，如图1所示。

    基础框架层由两个部份组成：数据访问组件和微软框架扩展层。前者使用    MicrosoftEnterpriseLibrary实现，后者主要目的在于对微软的框架按照业务需要进行扩展。

    核心引擎层则由4个部分组成，包括实体连接组件，用于实体层的基类处理、 通用方法、接口定义；性能优化组件，用于页面压缩、角本压缩的基础组件；安全处理组件是实现身份模拟、权限校验等的基础组件；而缓存处理组件则是用于页面、角本媒体的缓存的公用处理。

    实体层由食用菌业务的特定实体组件构成，包括菌菇实体、方案实体、引种实体、引种记录实体等等。

    控件层由三个部分组成，分别是通用控件层、业务控件层和报表平台。通用控件层实现相对独立、与业务无关的框架。业务控件层用以实现与食用菌研发业务相关的组件，如排程组件、二维表组件等。

    应用层则是按照功能切分目录，每个主功能为一个目录。

    3.2功能设计及模块详述

研发管理系统的使用贯穿于整个食用菌的全部研发过程，我们在对研发管理工作流程进行详细了解和分析后，将其分解为以下几个模块，包括菌种生产、引种与保种、育种、环境监测、实验方案管理、研发过程管理、日志审计、基本信息管理等模块。如图2所示。

    现针对上述结构图，分别对功能模块作详细描述。

    （1）菌种生产模块：该模块用于各级菌种生产计划的排程和生产过程的记录，实现菌种管理的追根溯源，达到菌种规范化、标准化生产目标，有效提高菌种质量。主要包括试管种、三角瓶种、一级种、二级种、三级种等五种生产计划。该模块的设计要求是能够自动进行各级菌种生产计划的查看和维护。其中各级菌种生产间的记录数据通过上一级菌种批次流转。

    （2）引种与保种模块：该模块用于制定引种、试管种活化以及三角瓶种活化等计划。除记录引种等计划的基本信息外，同时记录下引种和保种阶段多次观察的实验挑选数据，例如污染数量、萌发数量、杂菌类型、菌丝覆盖情况等等。一旦有污染超标的记录，在后一期选择种源批次时，这一计划会被自动排除。

    （3）育种模块：根据育种批号和菌株制定育种计划，需要设定的计划项有母本选择、孢子采集、单核菌丝获取、杂交计划、杂合子获取、初筛、菌龄实验、中试和大试。

    （4）实验方案管理：本模块包括品种管理、装瓶方案、发菌方案、出菇方案，以及方案创建、修改、删除、编号定义等子模块，同时支持方案标签式模糊搜索、原料采购成本采集和汇总分析等功能。使用自动分配的方案标志号作为实验标志，具体数据项可为其他模块提供原始数据来源。

    （5）研发过程管理：该模块整合应用HACCP系统，采集分析各栽培特性值，达到综合检测的目标。其中数据采集功能是根据食用菌研发过程的不同阶段，系统接受用户各项环境数据及其他技术数据的输入，实现前台的常规逻辑控制。曲线图表则是以具体数值、曲线图表显示不同阶段的各项特性值。历史查询功能满足用户历史数据查询和历史曲线的绘制需求。报警监视则是根据食用菌研发过程的测量值变化，出现技术参数偏离时及时进行报警，颜色和声音报警等，如图3所示。

    4.结语

    本项目在研究分析工厂化栽培食用菌环境下研发管理工作的基础上，意在解决研发过程信息化管理、智能化监控以及决策优化问题。将食用菌研发试验流程全部纳入到系统层面集中管理。通过有效整合应用HACCP系统，实现研发过程实时监控。系统具备食用菌研发试验方案电子档案管理功能，方便检索查询的同时保证研发执行情况与原始方案实时同步。平台采用自行研发的报表统计分析系统，引入数学预测决策模型，为管理层提供最优解，实际使用情况说明，系统的实施实现了企业各项研发资源的智能调配，提高了企业运作效率。（上海丰科生物科技股份有限公司 陈传喜 蔺 钊  ）