葡萄优良种质资源管理信息系统研建

王晓东 刘俊晨 武音池

摘   要：葡萄种质资源是葡萄品种改良、育种、引种等科研项目开展的基础。研究和建立葡萄优良种质资源管理信息系统具有重要意义。基于互联网+技术和WebGIS技术，设计了包括客户终端、网络平台、数据库服务器在内的硬件系统，采用了B/S结构模式，通过数据建模开发了软件服务系统，实现了葡萄优良种质资源管理信息系统研发和建立。

关键词：葡萄;优良种质资源;管理;信息系统

优良种质资源是葡萄引种、育种工作的基础。传统葡萄优良种质资源管理主要基于纸质文档和零散的电子文档，工作效率较低。随着林业信息化的发展，研发建立种质信息资源管理系统是葡萄品种选育改良工作的重要方向。

葡萄种质资源管理信息系统主要目的是建立一个整合优良葡萄种质资源信息，借助网络技术，实现优良葡萄种质资源的高效、快捷、可视化管理。系统应实现空间和种属信息一体化管理，建立标准化数据存储机制，统一管理种植资源信息，应用WebGIS技术实现多角度可视化管理。

1     种质资源管理信息系统硬件设计

葡萄优良种质资源管理信息系統的运行需要较高的响应速度、安全性以及稳定性，需要选用专用服务器;葡萄优良种质资源信息数据较庞大，对系统存储空间要求也较高。

1.1    PC客户端设计

数据库的服务器涉及大量的数据存储和保存，对整个系统的安全性要求较高。采用联想扬天T4900V计算机，搭载了英特尔第七代酷睿i7-7700HQ处理器、8GB DDR4内存、266G SSD +1TB机械硬盘，独立显卡NVIDIA GTX 1050Ti，显存512MB，搭载frame work3.5组件[1]。

1.2   服务器设计

系统对运行环境安全性要求较高，采用了Dell poweredge2576 服务器，搭载了四核Xeon E5261处理器，2.44GHz主频，12MB缓存，8G内存，硬盘空间5*200GB SAS硬盘。该服务器具有较高安全系数，自带数据恢复功能。

1.3   网络接入设备

系统不涉及大量的网络信息，网络接入设备采用双电源网卡，可接入移动、联通宽带，配置了APC 4800VA在线式UPS电源设备，保障系统服务器和终端的稳定运行。

2     葡萄优良种质资源管理信息系统软件设计

2.1   系统整体架构

结合葡萄优良种质资源信息时空动态分布特点，系统采用了WebGIS技术中的B/S结构模式。B/S结构模式是在C/S结构模式上，结合了互联网+技术的扩展形式。B/S结构模式有表示层、逻辑层、数据库层3个架构。表示层是用户浏览器，主要功能是数据的终端显示，采用HTML页面设计方法，借助RIA技术中的客户端功能进行表示层搭建，实现种质信息的管理。逻辑层的主要功能是对系统信息和数据进行处理和逻辑梳理判断。逻辑层采用Web服务器中的IIS作为服务器，将表示层和业务逻辑进行互联，实现数据交流和数据处理。数据库层的主要功能是对系统数据进行保存和归档。用户通过表示层的终端对系统发送指令，经过逻辑层处理后，将指令发送给数据库，数据库根据用户需求调取数据后再返回到浏览器中。数据库层主要通过SQLServer 和 ArcSDE数据管理软件完成数据交换和管理。

系统的表示层、逻辑层、数据库层相对独立，各个模块可以进行不同组装，因此，整个系统具有较好的扩展性。葡萄优良种质资源管理信息系统需要添加可视化管理和虚拟现实交互功能，方便用户直观地管理和体验系统。系统设计了系统管理功能、葡萄种质信息管理功能、统计分析功能、后台管理功能[2]。

2.2   系统数据库设计

数据库设计是整个葡萄优良种质资源管理信息系统的重要部分。数据的存储和调用是数据库设计首要考虑因素[3]

建立数据库时，首先需要建模种质信息，在概念模型的基础上进行设计可以有效提高系统运行效率。数据库逻辑设计以E-R图为基础，通过逻辑描述将其转化成数据库中的表格数据，为数据库管理系统提供快捷调用途径，通过分析系统需要可以得到系统的逻辑结构，进而在具体数据库中完成逻辑设计。

逻辑设计中最核心的部分是确定数据库中的数据表，在设计数据库表时，应考虑现实实体之间的逻辑联系和用户需求。设计采用一库多表的形式，在数据库中包含了用户信息表、种质资源表、科名表等，完整记录了葡萄优良种质资源管理信息系统的大部分信息[4]。

用户表记录了用户的账户信息、注册密码、个人设置等，账户密码加密投保存在数据表中，在用户登录系统时，数据库根据已有的系统信息判断用户的权限。种质资源信息表主要存储葡萄种质信息。

管理单位信息表记录种质所在地单位的基本信息，包括管理单位面积、所在地、空间数据服务地址等。空间信息是由Arc GIS Server 技术实现的，用户在联网状态下可以获取存放在服务器上的空间数据信息。

空间数据库包括了基础空间信息、中间空间信息、高级空间信息。基础信息包含了GIS遥感数据，地形数据等。中间空间信息是在基础空间信息基础上对数据的二次处理后获取的。高级空间信息是通过对基础空间信息和中间空间信息的分析后汇总的图表等信息。

数据管理。将葡萄种质资源的名称、数量、编号等信息按照一定规则录入数据库表中，用户可以在数据库中检索需要信息，检索结果可以通过导出到电子表格中。在用户界面设置了统计功能，用户可以汇总和分析对比种质资源信息[5]。

3     种质资源管理信息系统功能操作说明

3.1   检索功能

系统设置了快速检索、标准检索、种质清单列表3种形式显示和查询数据库的种质情况。快速检索是系统常用功能，根据查询需求可以设计常用字段，一般为种质名称、类型、产地、果肉香味等。标准检索是将文段描述的相关信息完整的显示出来。种质清单列表可以检索到全部种质品种的信息，包括了全国统一编号、名称、学名、原产国、产地、经纬度、育成年份、调查年份等详细信息。

3.2   统计功能

统计功能包括了平均数计算、一维统计分析、统计图形绘制等。葡萄种质信息具有年份特点，特定一年的数据无法代表品种的全部特性，因此，需要计算平均数信息概括品种特征。在构建种质数据库时，设计信息管理表用来存储种质参数的平均数，根据不同年份时间不断写入新的平均值作为数据表计算的初始值。一维统计分析可以分类文字和数值信息，统计和分析符合查询条件的种质品类，统计各类种质的类型、数量和占比。统计图形绘制功能可以将统计结果通过图表形式直观的展示出来，便于数据间对比。一般采用柱状图和饼图形式显示。

3.3    系统维护功能

由于系统运行过程中会发生故障和错误，需要定期维护系统，清除错误日志信息。系统维护内容一般分为系统应用程序、数据维护、代码维护、硬件设备维护以及人员维护。系统维护可以保障种质资源管理信息系统的正常运行，最大可能发挥系统的功效，因此，需要有计划地定期维护系统，保证系统各模块始终处于最佳状态。但在系统使用过程中，系统维护工作时常被忽略，应提高对系统维护的重视程度。

4     结语

葡萄优良种质资源管理信息系统的建立改变了传统纸质化、零散化的数据管理方式，通过技术手段实现了数据的信息化管理，提高了信息管理的系统性，提高了数据的利用率，对未来葡萄品种改良选育工作提供了重要的基础保障。

参考文献

[1]潘静娴，宋韵琼，张朝阳，等.园艺作物种质资源管理及数据库建设研究综述[J].上海师范大学学报，2017（5）

[2]白晨，王弋波，赫運涛，等.生物种质资源与实验材料样本建设存储情况的国际比较研究[J].中国科技资源导刊，2017（1）

[3]潘艳芳.基于供应链一体化的鲜葡萄产业网络平台建设问题研究[J].商场现代化，2018（23）

（责任编辑   王蔓）