脱绒棉种加工参数信息管理系统的设计与实现

彭顺正++尤佳++李景彬

摘要：棉种加工质量安全与棉花产业息息相关，棉种加工质量可追溯是目前新疆棉花产业所面临的现实问题，也是实现棉花丰收的基本要素。为了记录脱绒棉种加工参数信息，实现棉种加工质量溯源，利用VS2010、MySQL开发工具搭建了1套脱绒棉种加工参数信息管理系统，采用VS2010设计软件系统界面，MySQL构建数据库管理服务平台。系统包括用户管理模块、数据库管理模块，偏重分析数据库功能模块的设计和实现。系统的搭建实现了棉种加工、脱绒环节信息化，为棉种质量安全快速追溯奠定了基础。

关键词：脱绒棉种；加工参数；信息管理；质量溯源；功能模块设计；数据库管理服务平台

中图分类号：S126 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）10-0419-05

收稿日期：2016-04-06

基金项目：国家自然科学基金（编号：3126020）；新疆生产建设兵团博士资金（编号：2014BB003）。

作者简介：彭顺正（1989—），男，贵州兴义人，硕士，主要从事基于图像技术农产品检测研究。E-mail：284486776@qq.com。

通信作者：李景彬，博士，副教授，硕士生导师，主要从事农产品检测与分级研究。E-mail：ljb8095@163.com。近年来，农产品的质量安全和溯源成为研究的热点问题，为了保证种子质量和溯源，维护种业健康持续发展，消除种子市场投机倒把行为[1]给国家粮食安全带来的危害，政府相关部门颁发了一些有关种子的法律和条例[2-4]。棉种是棉花产业链的基础资源，是制约棉花产业经济效益的关键因素。种子质量安全机制主要包括生产、运输、加工、销售4个环节，建立种子质量安全机制可以从源头解决棉种造假行为，振兴棉花产业，其中加工过程是实现棉种质量安全可追溯的关键环节。目前，产品的质量追溯机制得到广泛应用，国内外许多学者对肉类、种子、蔬菜、医疗设备等的质量安全追溯进行相关研究[5-11]，并取得了一定成果，为实现产品质量安全快速追溯、对产品质量进行预警奠定了坚实基础。

赵丽等设计手机二维条码识别的农产品质量安全追溯系统，该系统对食品包装上的条码识别准确度高，可以方便用户快速识别产品的二维条码标签，为消费者提供1种新的产品质量追溯手段[12]。

李海燕等结合天津市蔬菜质量安全状况，构建天津市蔬菜可追溯系统框架，设计加密的追溯码，通过11县、4家超市使用，带动了蔬菜安全，保障了蔬菜质量安全[13]。

姚芳等为了实现熟肉制品的质量安全追溯，采用B/S与C/S混合架构等技术，结合熟肉制品的加工生产特点，开发熟肉制品的通用管理框架，建立了多层次、多角色的质量安全追溯系统。该系统的开发和使用，为熟肉制品和类似行业质量溯源奠定了基础[14]。

上述研究都是针对农产品的生产、加工、销售等环节的相关信息进行记录分析，最终实现产品的质量安全快速追溯，从源头解决产品质量安全问题。然而，从加工环节入手实现棉种加工质量可控是本研究的重点。

本研究为了记录棉种加工脱绒过程的相关参数，采用MySQL5.5（数据库开发工具）和VS2010相结合，搭建1套脱绒棉种加工参数信息管理系统，以期为保证棉种质量安全追溯提供加工环节的参数信息奠定基础。

1系统设计目标及架构

1.1系统设计目标

脱绒棉种加工参数信息管理系统设计目标主要有以下几点：（1）利用脱绒棉种加工、脱绒过程相关特征参数建立系统核心数据库，基于MySQL5.5平台搭建数据库，利用MySQL CAPI函数访问数据库，实现记录添加、查询、统计、删除、备份和恢复等功能；（2）实现系统与Excel通信，读取文件数据添加到数据库，实现记录的批量导入；（3）完全查询和条件查询方式相结合，尽可能满足用户查询记录的需求；（4）系统采用视图切换技术，力求用户可以方便自如地按照向导使用系统。

系统采用模块化设计，系统各个子功能模块相对独立，便于后续功能扩充和完善，其最终目的是实现脱绒棉种加工、脱绒过程参数记录信息数字化，替代传统手工记录相关参数的传统模式，能够对加工、脱绒过程的参数信息进行科学有效的管理，并对相关参数进行统计和分析，为新疆棉花增产增收打下坚实基础。

1.2系统功能设计

根据需求分析，设计出系统总体架构，系统主要分为2个模块：用户信息管理模块、数据库管理系统模块。用户信息管理模块负责管理用户注册、删除、存储用户基本信息等，数据库管理系统模块负责棉种脱绒加工等参数录入、删除、查询、备份、恢复等功能。系统总体框架如图1所示。

1.3开发工具介绍

Visual C++是一种可视化编程语言，微软基础类库（Microsoft foundation classes，简称MFC）是微软公司基于VC++开发和集成的一种可视化开发工具，提供强大的数据库操作函数包，开发人员可以调用现成的数据库操作函数库开发和集成丰富的数据库系统管理软件，极大地减少了系统开发周期，降低了开发成本[15]。数据库平台基于MySQL5.5开发[16]，MySQL5.5提供强大的数据库聚合函数包，可以方便开发人员实时调用，简化开发人员对数据统计分析模块的设计，系统采用MySQL C API函数访问数据库[17]。

2数据库的设计

2.1数据库概念模型（E-R模型）设计

数据库概念模型提供了表示实体类型及其属性和联系的方法，是描述现实世界的一种模型，是数据库的重要组成部分。本系统结合棉种加工、脱绒实际生产环节合理设计了数据库概念模型，详见图2。

2.2数据库表的设计

在综合分析概念设计的基础上，对各个参数指标进行分类和整理并规范化，设计用户表（用来存储用户基本信息）、管理员表（用来存储管理员基本信息）、加工参数测定表（用来存储加工参数信息）、脱绒参数测定表（用来存储脱绒过程参数信息）、几何特征表（用来存储几何特征参数信息）、颜色特征参数表（用来存储颜色特征参数信息）、电导率参数表（用来存储电导率测定参数信息）、批次表（用来存储加工批次信息）、品种表（用来存储品种信息）等9个数据表。除了用户、管理员表外，其他父子表之间用外键关联。在分析各个参数表之间信息关联关系基础上，最终确定表之间的父子关系，确定批次表和品种表均为父表，其他5个参数表均为子表。由于每张参数表的每条记录必须具有批次、品种信息才使记录有实际意义，即每条记录都是针对某个品种的某个批次进行记录，为了标志每条记录的特定含义，在每张参数表中还添加了没有实际意义的主键约束。具体如下：加工参数测定表、脱绒参数测定表、电导率参数表、颜色特征参数表、几何

特征参数表等5个子表中的品种（name字段）、批次（batch字段）信息均来自父表，通过外键与父表建立起父子关系。2个父表与5个子表均是1 ∶N的关系，各表之间的联系如图3所示，图中只写出每张表的外键名，其他字段用省略号代替。

3系统功能的实现

系统访问和读取是数据库数据通过MySQL C API函数实现的，MySQL提供1组标准的C API函数，可以完成数据的访问，包括获取数据库结构、表结构、查询数据库表中的记录、更新数据库等操作，功能非常强大，访问速度快，系统只须将“mysql.h”头文件和相关的库文件导入工程即可使用所有的C API函数库。设计的数据库表含有中文记录，需要将数据库开发环境的字符集设置为GB2312编码，表字段一律采用英文字段，通过编写的EnglishField2ChineseField函数映射为相应的中文字段，由于C API函数读取的记录不支持中文编码字符集，为此编写1个专用的编码转换函数CharToCString函数，该函数主要使用Windows API MultiByteToWideChar函数将多字节转化为1个宽字符（unicode）的字符串，核心代码如下：

Void CharToCString（charbuf[]，CString&des）

{

DWORD dwNum=：：MultiByteToWideChar

（CP_ACP，0，buf，-1，NULL，0）；

wchar_t *pwText；

pwText = new wchar_t[dwNum + 1]；

memset（pwText，0，

（dwNum+1）*sizeof（wchar_t））；

：：MultiByteToWideChar

（CP_ACP，0，buf，-1，（LPWSTR）pwText，

dwNum）；

des=pwText；

delete[] pwText；

}

系统通过监听用户相应操作向逻辑设计层发起请求，根据逻辑设计生成相应可执行的结构化查询语言（SQL）语句，实现相应的操作功能；系统的备份是通过调用MFC中封装好的CFileDialog对话框向导，选择导出的backup.sql脚本保存文件路径，并在指定路径创建名为DataBaseBackup文件夹，通过调用shellexcute函数打开cmd.exe运用程序并执行生成的SQL语句生成备份文件，在文件夹下写入backup.sql脚本备份文件。类似地，数据恢复功能通过调用CFileDialog向导对话框打开指定backup.sql文件，并提取文件保存路径，生成可执行SQL语句；通过调用shellexecute函数打开cmd.exe，执行相应的SQL预处理命令，实现系统备份数据的恢复。添加记录通过自定义的对话框向导选择需要添加记录的表名，而后调用CFileDialog向导对话框选择Excel文件，通过逻辑设计生成可执行的插入记录SQL语句，用CArray类型动态数组暂存产生的SQL语句，而后调用相关的MySQL C API函数执行相应的预处理命令，实现记录逐条插入。为了方便用户删除记录，将显示记录的listView控件风格设置为LVS_EX_CHECKBOXES，在列表每行起始位置（即每条记录的开始位置）自动添加1个复选框，用户只须在每条记录前方点击复选框后，点击删除记录按钮即可删除记录。另外，系统使用MySQL的聚合函数实现系统的数理统计分析功能。为了增强系统使用灵活性，每个子功能操作界面都设计1个返回按钮，通过视图切换技术实现，使得系统的UI界面更加人性化。

通过自定义的数据格式识别函数，正确加载Excel文件数据，保证数据导入准确可靠，针对表中基本数据类型字段，通过设置阈值方法限定数据范围，避免数据加载产生无效操作，提高数据加载的准确度和高效性。

4软件运行实例

用户通过选择账户类型后，输入密码、账户后即可进入系统操作界面（图4），用户可根据需求进行数据查询、添加、备份、数理统计等操作。例如需要查看棉种加工参数，在主要操作界面中点击棉种加工生产运行记录按钮切换到加工参数记录界面，在查询条件列表中选择品种和批次，点击查询按钮就可以查到相关的脱绒加工参数记录，详见图5。

5系统性能评价

通过读取Excel文件批量导入管理系统，对系统的各个功能进行调试，发现并纠正系统中部分子功能逻辑设计错误，系统满足小批量数据的统计和分析。但是系统还有很大的改进空间，在后续使用中随着信息量的增加，数据库负荷不断增大，查询和添加数据的速度会有所下降，系统需要实时维护，在后续开发过程中，有必要考虑使用更高级的数据库查询、删除、添加算法和高效率的数据库逻辑设计方案，保证系统运行的稳定性、实时性，适应实际生产的需要。

6结论

本系统界面简单友好，具有通俗易懂的向导功能，集增、删、查、备份、恢复、统计分析为一体，减少对第三方数据处理软件的依赖，视图切换方式与向导相结合，节约了系统的开销，人机界面友好。系统数据库操作功能采用MySQL的 C API 函数开发实现，运行速度快，实现与Excel文件通讯交互，替代传统手工记录模式。登录认证和数据库备份、恢复功能的实现增强了系统的安全性，各个子功能模块化相对独立，扩展性好，为后续开发和完善系统功能奠定了坚实基础。不过，系统目前才实现一些基本功能，很难满足实际应用需求，后续还须不断对系统进行开发和调试，以满足生产加工和科学研究的需求。

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