基于C#的牛场管理Web APP设计与实现

李敏，韦健，曾志康，莫小香，申垚阳，钟翠，覃冠霖

（广西壮族自治区农业科学院农业科技信息研究所，广西 南宁 530007）

广西是我国农业大省，2018年广西农林牧渔业总产值达到4909.24亿元，在国民生产总值中占比较大[1~3]，其中畜禽牧业发展步伐迅猛，2017年牛肉产量达到11.71万t[4]，牛肉占肉类比重提高到3.6%；2018年牧业产值占农林牧渔业产值的21.84%，较1978年提高了8.04个百分点[1]。

随着5G新一代无线传输的商用，智能移动设备技术的成熟运用，设计基于移动智能终端的管理APP成为现代养殖业的新技术[5]。研究表明，近几年农业生产管理的APP得到广泛的应用[6，7]。新常态下，广西畜牧养殖需要新的技术支持。原生APP在不同的应用系统需要独立的开发语言，且开发和维护成本高、开发速度慢。Web APP可以通过HTML、CSS或者Java Script进行开发，开发成本低、速度快，并且维护相对简单。因此，设计基于C#的牛场管理Web APP，可以对牛群进行实时管理，还可为饲养人员提供及时、准确的数据，便于及时采取相应的解决措施，如调整饲养方案，实现精饲料的精确饲喂，提高牛只生产能力等，实现牛场管理信息化。APP的应用为广西牛场精细化养殖提供了一种信息化解决方案，对提高牛场的现代化管理水平具有重要意义。

1 肉牛养殖信息追溯管理与解决方案

1.1 肉牛养殖全过程信息追溯与管理分析

广西牛场养殖已经实现规模化管理，特别是在大型牛场逐渐增多的环境下，牛场养殖全过程的信息追溯管理尤为重要。但广西牛场养殖在信息管理应用方面偏弱，信息技术应用水平有限。牛场养殖信息追溯与管理根据用途可分为养殖场信息、牛群信息、用户信息3个中心模块，在整个追溯管理的过程中，牛群信息模块是核心，主要实现牛群管理、育种管理、繁殖管理、疾病防控、育肥管理五大管理模块的数据录入和统计分析功能。APP作为牛场养殖信息管理工具，主要用于管理和分析肉牛生长发育的整个过程，具体内容包括育种信息记录、繁殖信息记录、饲料喂养信息记录、防疫信息记录、疫病检索分析以及成牛出栏信息记录等。通过建立肉牛养殖档案、疾病档案实现养殖全过程的溯源，并且为饲养人员提供及时、准确的数据支撑。

1.2 肉牛养殖全过程信息追溯与管理解决方案

根据APP功能设定牛群信息模块，主要对牛群、育种、繁殖、疾病防控、育肥几个阶段进行管理与分析。通过考察、分析广西武宣农业科技园区夏南牛养殖基地实际情况，最终确定采用二维码耳标与RFID射频技术相结合的溯源模式。在养殖过程中，不同发育时期的牛只需要进行更换牛栏，因此通过在牛栏安装RFID标签阅读器，采集出入牛只电子耳标标签信息，阅读器读取信息解码传送到APP服务器进行数据处理，通过无线通信存储到本地数据库，并在APP上呈现；在饲养管理过程中，为方便饲养员对饲养牛只信息进行记录管理，在耳标增加二维码信息，通过手机扫码进行对应牛只的信息记录，并通过手机APP传送到服务器分析。牛群信息追溯管理解决方案（图1）。

2 基于C#的Web APP设计

2.1 APP总体框架

牛场管理Web APP采用Visual Studio2017开发工具，用 Microsoft SQL Server2008数据库实现空间数据与属性数据的统一管理，运用面向对象开发C#语言。APP总体框架如图2所示。

2.2 功能模块设计

2.2.1 主要功能模块

（1）牛群管理模块功能主要涉及牛只牛舍管理、转舍离场登记。采用RFID射频技术实现牛群管理。在牛舍门安装RFID阅读器，牛群转舍、离舍时，牛耳上电子标签的射频模块通过天线以特定的频率信号发送到RFID阅读器，阅读器接收电子标签解码数据并交互传送到服务器，从而实现牛耳电子标签和牛舍门上阅读器的通信；为了方便饲养员在管理过程中能够快速记录牛只信息，APP上设计了二维码标签，饲养员可以通过手机APP扫描牛耳标二维码进行信息记录，实现牛只饲养信息化管理。

图1 基于二维码和RFID的牛信息管理解决方案Fig.1 Information management solutions of cattle based on QR code and RFID

图2 牛场信息管理APP总体框架Fig.2 General framework of cattle farm information management APP

（2） 育种管理模块主要涉及配种记录、冻精管理、体型鉴定和体况评分功能。育种整个养殖过程中的重要环节，需要精细化的数据管理，通过手机APP记录数据，并存储在本地数据库，不仅实现数据安全可追溯，还可以实现育种目标、亲本选配、数据采集、数据分析、选种决策、育种资源管理、系代追溯、育种进度管理等工作，大大简化了育种过程，节约人力物力资源，全面提高牛场育种的信息化管理水平。

（3）疾病防控模块主要登记牛只疾病发病信息登记与免疫信息。饲养员在养殖管理过程中发现牛只病例情况，可以使用手机APP扫码对病牛进行详细的记录，如发病日期、疾病类型、疾病名称、疾病概述、严重程度、发现方式、兽医、处方备注等，并根据历史经验对病牛做应急处理；饲养人员还可以在APP的病情检索模块上搜索疾病疫病信息，根据搜索结果与病牛实际情况，采取相应的救治措施。免疫信息的记录为研究人员提供了很好的疾病防控样例，并为牛场管理层制定疾病防控措施提供数据依据。

（4）统计分析模块主要对牛群数据进行分析，具体内容为牛群概况和存栏分布。牛群概况展示牛群结构信息，即不同牛只类型占牛场牛只总数百分比情况。通过牛只类型百分比数据分析肉牛的育肥情况，为科学制定养殖决策与方案提供依据。存栏分布分析牛舍存栏信息，即不同牛舍牛只存栏量占牛场牛只总数百分比。通过分析存栏分布信息，可以了解养殖场各阶段牛只的数量及比重，更好地掌握养殖场总体发展情况。

2.2.2 APP界面设计 根据APP用户群体特征，以简洁、清晰为原则，操作方便、减少选择错误率、功能标识方便理解与使用为宗旨，设计系统模块界面（图 3）。

图3 系统模块界面Fig.3 System module interface

2.3 主要功能模块实现流程

2.3.1 牛只数据存储流程 牛只相关数据通过超高频RFID技术实现交互，RFID阅读器将相应牛只信息写入牛耳标签，通常包括溯源编码、牛只编号和牛只类型等信息。牛只编号作为牛只唯一标识码，由固定位数的数字组成，与溯源编码相对应印制在标签上。饲养员可通过APP读取牛只信息实现在线管理。数据存储流程如下：首先用传统的UHF Reader Connect函数初始化信道频率与端口连接RFID阅读器，然后用UHF Read Data By EPC函数修改数据信息或存入数据，最后将数据存储在数据库中（图4）。

图4 数据存储流程Fig.4 Data storage process

2.3.2 牛只数据读取流程 在牛只管理界面可通过以下2种方式查看牛只信息，（1） 通过搜索牛只编号获取牛号，然后点击相应牛号查看牛只信息；（2）通过手机APP扫描牛耳标获取牛号，然后点击相应牛号查看牛只信息。具体数据实现流程如下：首先读写器的读写模块对牛耳标数据读取节点初始化，判断是何种方式读取数据；然后根据读取方式获取标签信息，并将获取数据发送至APP客户端（图5）。

图5 牛只数据读取流程Fig.5 Cattle data reading process

3 APP应用测试分析

3.1 牛群管理模块测试

牛群管理模块测试能够快速响应，牛只在进行转舍、离舍时，牛耳标签和RFID阅读器之间能够快速、准确通信，牛栏上的RFID阅读器能够准确接收牛耳标签频率并完成解码，相应数据存取响应时间合理；牛只管理和牛舍管理测试在单个或批量登记都能正确实现。功能模块使用方便、简单，测试人员容易掌握。

3.2 育种管理和繁殖管理模块测试

育种和繁殖是牛生长过程的重要环节，在此过程产生的数据较为复杂庞大，且信息对于决策分析极其重要。模块测试能够将相应的属性信息进行准确记录，弹窗选择、手动输入等功能均能实现。

3.3 统计分析模块测试

在广西武宣农业科技园区对APP的主要功能进行现场示范与测试。以存栏分布和育肥分析作为测试对象举例说明，通过统计牛舍信息、对应牛舍牛只数量等数据进行可视化，便于管理者查看各阶段牛只存栏数量，及时对养殖过程进行合理科学的调整，确保养殖场协调发展。并对牛只的肥育情况进行记录，通过折线图分析牛只体重等生长情况，管理者可以通过分析结果及时调整牛只育肥方案（图6）。

图6 APP统计分析结果Fig.6 Statistical analysis results

4 结论

牛场管理Web APP采用C#设计并结合二维码和RFID技术实现牛场养殖信息化管理，根据养殖场牛只和存栏等数据可视化，为养殖户提供管理决策方案，根据疾病记录信息及时进行疾病防控，并在广西武宣农业科技园区夏南牛养殖基地进行了验证，极大地满足了牛场的实际需求，提高了牛场的管理水平。Web APP性能稳定、操作简便，具有较强的推广应用价值。下一步将在牛只养殖信息管理基础上，从更深层次对牛只生长发育等进行研究，例如结合养殖场环境监测数据分析温湿度对氨氮含量的影响，从氨氮数据中挖掘对牛只生长发育的潜在影响，并完善APP统计分析功能，为养殖人员提供更科学合理的决策。